Вам жить в XXI веке

История работ Липпмана ярко иллюстрирует причудливый и странный характер выяснения истины в науке: Липпман фактически открыл один из частных эффектов голографии. Более того, он получил первое голографическое изображение — в инструкции по использованию своих пластинок он предупреждал, чтобы между зеркалом и эмульсией не попадались соринки, иначе их изображение зафиксируется на фотопластинке.

Вместе с тем Липпман мечтал о получении изображений, создающих полную иллюзию действительного объекта, и даже предложил метод их получения. Метод оказался несовершенным и не имел ничего общего с его же собственными работами по регистрации стоячих волн.

Занимаясь липпмановскими фотографиями, я подумал, нельзя ли рассматривать зеркало, прижатое к эмульсии, не как приспособление аппарата, а как объект, свойства которого в данный момент зафиксировались фотопластинкой. То есть на фотопластинке зафиксировался не предмет, на который был направлен фотоаппарат, а расположенное за нею зеркало вместе с отраженным в нем предметом.

А если зеркало — объект, то его можно исследовать — отодвигать, изменять, заменять на другой.

Поставив вместо плоского зеркала вогнутое, я обнаружил, что изображение, полученное на плоской пластинке, обладает всеми свойствами вогнутого зеркала, так же фокусирует свет, так же искажает отражение предметов. Так и была названа первая, опубликованная в 1961 году работа: «Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им облучения».

Позже на фотопластинку был поставлен обычный предмет, и получилась первая обычная трехмерная голограмма.

До 1963 года голография была многообещающим ребенком науки. Дело в том, что для получения четкой голограммы и восстановления изображения был необходим когерентный свет. (Когерентность — это согласованность излучения, когда волны не только совпадают по длине, но и распространяются, выдерживая между собой постоянную разность фаз.) Если луч нес в себе свет с различной длиной волны, то максимумы и минимумы от волн с различной длиной налезали друг на друга, смешивались и голограммы не получались. До 60-х годов источники давали когерентный свет, достаточный для получения четкой интерференционной картины, лишь на расстоянии долей сантиметра. При помощи различных фильтров и приспособлений удавалось увеличить это расстояние (длину когерентности) до сантиметров, но объект, имеющий в глубину несколько сантиметров, уже не фиксировался на голограмме.

В начале 60-х годов появились мощные источники когерентного излучения — лазеры. Длина когерентности лазерного луча достигала нескольких метров.

В 1963 году сотрудники Мичиганского университета Эммент Лейтс и Юрис Упатниекс использовали лазер для получения голограмм. Сделанный ими голографический снимок обошел весь мир. Фотографы снимали с голограммы изображение шахматной доски с фигурами, наводя резкость на последние фигуры, на передний план с различных точек так, чтобы фигуры перекрывались, а потом все были видны. Иллюзия подлинной шахматной доски была безупречной. С этого момента и началось триумфальное шествие голографии в союзе с лазером по всем странам мира.

Едва ли не каждый день мы узнаем о новых применениях голографии. Но она изменяет не только методику научных исследований, но и наши понятия, представления о мире, делает их четче, нагляднее, проще.

С этой точки зрения интересно рассмотреть случаи, когда голография, даже не внося ничего нового в методику исследований, меняет роль и место понятий просто одним своим существованием.

Известны факты, когда даже значительные разрушения коры головного мозга не наносят ущерба памяти. Попытки объяснить их многократной записью информации выглядели очень неубедительно, потому что приводили к громоздким, неустойчивым и неработоспособным системам. Но вот появились голограммы, даже небольшой участок которых содержит информацию о всем объекте и в то же время отличается от любого другого. Если мы разрушим голограмму, сохранив лишь небольшую ее часть, то все равно сможем увидеть весь объект, только осматривать его придется не через широкое окно, а через небольшое отверстие.

Голограмма, как и человеческая память, наделена ассоциативными свойствами, то есть может восстановить изображение всего предмета по фрагменту. Только человек по части узнает и представляет весь предмет, а голограмма восстанавливает его изображение.

Появление модели процессов, абсолютно непонятных биологам, вызвало интерес к ассоциативности и устойчивости человеческой памяти.

Это сходство не осталось не замеченным специалистами по электронно-вычислительной технике. К сожалению, большинство из них увлеклось такими свойствами голограмм, как большая емкость, быстродействие, устойчивое сохранение информации при механических нарушениях, и мало уделяет внимания их ассоциативным свойствам.

Как работает ЭВМ? Числовой массив считывается с магнитной ленты и заносится в машину. Затем каждое число переносится в сумматор и там сравнивается с заданным признаком. При обработке больших массивов информации именно ввод и вывод сдерживают быстродействие ЭВМ.

На фотопластинке, особенно трехмерной, можно записать в голографическом виде очень большой массив информации, и не только в виде чисел. Но выборку необходимого элемента можно осуществить, не перебирая всего массива. Стоит только осветить голограмму лучом из соответствующей точки или поставить перед ней фрагмент, например, номер страницы, как мгновенно будет восстановлено искомое изображение.

Поставив несколько голограмм одну за другой так, чтобы изображение, считываемое с предыдущей, было признаком для последующей, мы можем реализовать выборку информации по самой сложной логической цепи, затратив на это время, нужное, чтобы свет прошел расстояние от первой пластинки до последней.

Такой набор голограмм будет одновременно и памятью, и программой, и ЭВМ.

Значительные трудности возникают, если по ходу действия над элементами информационных массивов производятся математические операции. Но дальнейшее изучение свойств восстановленного волнового фронта, разработка приспособленной к голографии системы кодирования со временем дадут возможность создать так называемый интегральный сумматор, который будет получать отдельный результат или общие характеристики всего числового массива (дисперсии, средние значения), не перебирая все его элементы. Уже первые результаты ведущихся в этом направлении исследований впечатляют, а значение конечной их цели трудно переоценить.

Это лишь одно из направлений, по которым развивается голография. Но есть и другое, не менее перспективное.