Крушение парадоксов

Если теперь свет, прошедший через голограмму, попадал в глаза наблюдателю, у того создавалась полная иллюзия того, что там, за голограммой, имеется реальный объект.

— Однако, — закончил Виктор, — несмотря на несомненную перспективность работ Габора, они не получили развития. Более того, они оказались надолго забытыми. Причина заключалась в отсутствии источников света, необходимых для эффективной реализации идей Габора.

Теперь мы могли бы сказать: Габор, подобно хорошему разведчику, действовал далеко впереди общего фронта науки и техники. Да и доклад Виктора относился еще к долазерной эре. Развивая его рассуждения, можно охарактеризовать ситуацию, не изменившуюся и ко времени начала работ Денисюка, следующим примером. Дело обстояло так, как если бы русалка, желая еще раз подшутить над гномами, раздробила камень в мелкий порошок и высыпала его в воду. В результате до берега добежала лишь столь беспорядочная и слабая рябь, что гномы не смогли ничего понять даже с помощью наиболее совершенной электронной вычислительной машины.

Все источники света, существовавшие в период первых работ Габора, как, впрочем, и те, с которыми мы и теперь встречаемся в обычных условиях, возбуждают световые волны примерно так же, как песчинки в опыте нашей русалки. Каждая частичка раскаленной проволочки в лампе накаливания, каждый атом в газосветной лампе излучают световые волны независимо от других. Наш глаз приспособлен к этому. Он реагирует лишь на интенсивность света. Так же ведет себя фотоэмульсия. Им важна не тонкая структура приходящих волн, а только полная энергия, приносимая всеми волнами. Точнее, глаз и фотоэмульсия фиксируют распределение световой энергии по светочувствительной поверхности. Но сведений о распределении энергии совершенно недостаточно для того, чтобы воспроизвести еще раз совокупность волн, действовавших на фотоэмульсию.

Свои опыты Габор проводил со световыми волнами. Эксперимент с электронами был намного сложнее, да и необходимость в нем в существенной мере отпала. Другие исследователи к тому времени значительно усовершенствовали электронный микроскоп, так что несовершенная еще методика Габора оказалась неконкурентоспособной.

Однако, как показали дальнейшие статьи Габора, которые в изобилии появлялись в научных журналах, Габор не был обескуражен. В науке оставалось много нерешенных проблем, способных привлечь настоящего исследователя, и он занялся другими работами, надолго отказавшись от «неудачной». Габор построил структурный вариант теории информации, значительно отличающийся от статистической теории Винера — Котельникова — Шеннона. Он разрешил загадочный парадокс Ленгмюра, объяснив, почему и как электроны в низкотемпературной плазме способны неожиданно быстро приходить к равновесному — максвелловскому состоянию.

Добавим и то, о чем не мог знать Виктор, докладывая в далеком от нас 1959 году о работах Габора. Теперь Габору 70 лет, но он продолжает активно работать. Габор живо интересуется социальными проблемами. Его книга «Изобретая будущее», изданная в 1963 году и переведенная на семь языков, оказала заметное влияние на современную футурологию — науку, имеющую целью научно прогнозировать будущее развитие человеческого общества, включая науку и многое другое. Габор работает и над созданием плоского телевизионного экрана, который можно было бы вешать на стену, как картину...

Внимательно изучив работы Габора и сравнив их со своими, Денисюк смог со всей ясностью установить и их идейную общность, и всю глубину их различия.

Общей была задача отображения объекта путем фиксации волнового поля, исходящего от объекта. Общим был метод фиксации, основанный на сравнении этого волнового поля с опорным волновым полем, например с полем сферических волн. Общим был способ расшифровки записи, при котором на голограмму (Денисюку понравился этот термин) направлялась волна такой же структуры, как и структура опорной волны, использованной при получении голограммы. Этим и ограничивалась общность. На ее фоне четко выступали различия. И были ясно видны причины, направившие ученых различными путями. Габор отталкивался от электронного микроскопа. Может быть, поэтому и в его оптических опытах опорный пучок света направлялся на пластинку с той же стороны, что и свет от объекта.

Денисюк, может быть бессознательно, опирался на опыт Липмана, у которого эти пучки падали на эмульсию с различных сторон. У Габора интерференционные максимумы отстояли сравнительно далеко один от другого, и в каждом участке эмульсии располагался лишь один из них. Можно сказать, что эмульсия давала плоский разрез поля стоячих волн. В опытах Денисюка интерференционные максимумы располагались очень близко один от другого, так что в толще эмульсии укладывалось много таких максимумов. В эмульсии фиксировалась объемная структура стоячих волн. При этом Денисюку, конечно, нужны были очень хорошие эмульсии.

Такие, казалось, незначительные различия вели к существенным последствиям. Расшифровывать плоские голограммы Габора, рассматривать зафиксированный на них объект можно было только при столь же монохроматическом (одноцветном) свете, как тот, при котором голограмма была получена. Но ограниченная чувствительность глаза приводила при этом к резкому ограничению объема пространства, отображенного голограммой. Для увеличения объема требуется сужать спектр, а применение узкополосных фильтров уменьшает яркость света, и глаз ничего не видит.

Объемные голограммы Денисюка можно рассматривать при ярком белом свете. Они сами, подобно липмановским фотографиям, отфильтровывают нужную часть спектра. А применение узкополосных фильтров при получении голограммы не ограничивается чувствительностью глаза. Оно приводит только к увеличению времени экспозиции. Одно это различие давало Денисюку возможность применять голографию там, где метод Габора был совершенно непригоден.

Но обнаружилось и второе существенное различие. При рассматривании голограммы Габора образовывалось сразу два изображения объекта — действительное, подобное тому, что видно через выпуклую линзу, и мнимое, аналогичное возникающему в обычном зеркале. Изображения налагались друг на друга, вызывая взаимные помехи.

Метод Денисюка приводил к одновременному восстановлению лишь одного изображения объекта. Это могло быть действительное изображение или мнимое, в зависимости от того, с какой стороны направлялся на голограмму пучок света при восстановлении изображения. Благодаря такому свойству объемной голограммы не возникало искажений, свойственных методу Габора.

Не менее отчетливо видны и различия между объемной голограммой Денисюка и цветной фотографией Липмана, объединяемыми тем, что та и другая основаны на возникновении в толще эмульсии пространственной системы, соответствующей распределению пучностей стоячих волн света. В фотографиях Липмана белый свет, отраженный от объекта, попадает на объектив, а объектив рисует плоское изображение объекта на эмульсин. Ртутное зеркало, отражая обратно свет, прошедший эмульсию, образует в ней систему стоячих волн. После проявления в эмульсии возникают слои почернения, выделяющие из белого света цвета, «окрашивающие» изображение. Все сведения о пространственной структуре объекта оказываются утраченными в результате комбинации специфических свойств объектива и фотоэмульсии.

В голограмме Денисюка зеркало, образующее опорный пучок света, вынесено на некоторое расстояние от эмульсии. Он использует упорядоченный фильтром одноцветный свет, выделенный из излучения ртутной лампы. И жертвует воспроизведением окраски объекта. Но он может обойтись без объектива, без непосредственного формирования изображения и благодаря этому получает возможность полностью фиксировать сведения о пространственной структуре объекта, о его форме.

Но Денисюк называет свою голограмму объемной не потому, что она способна воспроизводить объемность объекта, этого можно достигнуть и при помощи плоской голограммы Габора, а лишь потому, что его голограмма формируется во всем объеме толстослойной эмульсии. Только это позволяет ему реконструировать изображение в белом свете и избежать искажений, свойственных голограммам Габора.