Die Holografie von Liliana Ferreira

Die bemerkenswerte Entwicklung der wissenschaftlichen Kenntnisse, insbesondere im Laufe des 20. Jahrhunderts, hat verschiedene Versuche angeregt, Brücken zwischen religiösen Traditionen oder spiritueller Philosophie und der Wissenschaft zu schlagen (manchmal ist es wahr, etwas erzwungen oder erzwungen) von zweifelhafter Konsistenz) interessante Parallelen oder Kontaktbereiche hervorheben. Dies geschieht zum Beispiel im Hinblick auf die Konzepte der modernen Physik, insbesondere auf dem Gebiet der Quantenmechanik oder bei der Manifestation (Welle oder Korpuskular) von Lichtstrahlung und subatomaren Teilchen, die bestimmte Dinge hervorzurufen scheinen Spirituelle Formulierungen, die in einfachen Aufrufen zum Glauben nicht erschöpft sind.

Zu den herausragendsten Analogien in jüngster Zeit zählen jene, die durch die Entdeckung und Anwendung einer interessanten optischen Aufzeichnungstechnik in den letzten drei Jahrzehnten entstanden sind:

Holographie

Was ist Holographie?

Die Holographie ist eine spezielle Technik zur Herstellung dreidimensionaler Fotografien eines Objekts. Der Begriff Hologramm wurde vom Erfinder der Holographie, dem ungarischen Wissenschaftler Dennis Gabor, aus den Wörtern "Gras" (Nachricht) und "Heiligenschein" (alle, vollständig) geprägt. In der Tat enthält ein Hologramm mehr Informationen über die Form eines Objekts als ein einfaches Foto, da Sie es als Relief betrachten und durch Variation der Position des Betrachters verschiedene Perspektiven des holografierten Objekts erhalten können. Dennis Gabor erfand 1947 die Holographie und erhielt 1971 den Nobelpreis für Physik für seine Entdeckung.

Lichtwellen

Die Holographie ist eng mit der Wellennatur des Lichts verbunden. Was meinen wir nun mit dem Ausdruck "Wellennatur des Lichts"? Wir alle kennen die Meereswellen, und wir haben bereits eine Welle gesehen, die sich an einem Seil ausbreitete, als eines seiner Glieder geschüttelt wurde. Die Abbildungen 1-A, B und C zeigen Momentaufnahmen von Strings, in denen sich Wellen ausbreiten. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Graten (oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tälern) wird mit "Wellenlänge" bezeichnet. Die Wellen, die sich in den Saiten der Abbildungen A und B ausbreiten, haben gleiche „a“ -Amplituden, allerdings mit unterschiedlichen Wellenlängen. Die Wellen der Saiten B und C haben die gleiche Wellenlänge, obwohl sie zueinander versetzt sind, da sich die Grate und Täler in unterschiedlichen Positionen befinden. Es wird gesagt, dass sie unterschiedliche Phasen haben.

Abbildung 1

Eine wichtige Eigenschaft von Wellen besteht darin, "Interferenz" zu erzeugen, wenn sich mindestens zwei von ihnen schneiden. Wir haben bereits gesehen, dass sich an den Stellen, an denen die Steine ​​gefallen sind, konzentrische Wellen bilden, wenn zwei Steine ​​auf die Oberfläche eines Sees fallen. Wenn sich diese beiden Wellen kreuzen, "interferieren" sie. Mit anderen Worten, es gibt Punkte des Sees, an denen die Amplitude der Wasservibration zunimmt (z. B. wenn sich zwei Grate überlappen), und andere, an denen sie abnimmt oder sich sogar aufhebt, wie an den Punkten, an denen sie sich überlappen (das heißt, sie addieren sich) ) ein Grat und ein Tal, beide mit der gleichen Amplitude.

Abbildung 2

Ähnliches passiert mit Licht. Dies beobachtete der englische Physiker Thomas Young 1802 anhand der in Abbildung 2-A dargestellten Erfahrungen. Das Licht einer Lampe wird gezwungen, durch eine schmale Öffnung (F1) zu treten. Das austretende Licht dieser ersten Öffnung kreuzt sofort zwei andere Schlitze (F2 und F3) in geringem Abstand voneinander und wird auf eine Leinwand projiziert. Anstelle der einfachen Ansammlung von Licht aus den beiden Öffnungen entsteht auf dem Bildschirm ein Muster aus abwechselnden hellen und dunklen Linien, das mit "Interferenzfigur oder -muster" bezeichnet wird (Abb. 2-B). Die Punkte, an denen sich die Wellen der beiden Öffnungen gegenseitig stören und die Intensität des Lichts erhöhen (konstruktive Interferenz), lassen Lichtpunkte auf dem Bildschirm entstehen. Die Punkte, an denen die Interferenz die Intensität des Lichts verringert oder sogar aufhebt (destruktive Interferenz), entsprechen weniger klaren oder schwarzen Bereichen auf dem Bildschirm.

Die Holographie besteht genau darin, dass in einem geeigneten Material Interferenzmuster zwischen zwei Lichtstrahlen aufgezeichnet werden, von denen einer das Objekt passiert, dessen Bild aufgezeichnet werden soll. In jedem Fall ist eine gute Bildqualität nur möglich, wenn Licht von einem Laser verwendet wird.

Identisch und synchron

Im Gegensatz zu einer gewöhnlichen Lampe erzeugt ein Laser kohärentes Licht, dh Lichtwellen mit der gleichen Wellenlänge und "in Phase". Um zu verstehen, was dies bedeutet, greifen wir auf eine Analogie zurück. Stellen Sie sich eine Gruppe von Menschen am Ausgang einer U-Bahnstation vor. Sie alle haben es eilig, zur Arbeit zu gehen, obwohl einige schneller sind als andere und nicht alle ihre Füße gleichzeitig auf den Boden legen. Stellen Sie sich jetzt eine Soldatenkolonne vor, die synchron mit dem ausgeglichenen Tempo marschiert. Anders als die Menschen, die die Metro verlassen haben, marschieren die Militärs in Phasen: Sie alle erheben und unterstützen sie zur gleichen Zeit, zur gleichen Zeit.

Das Licht eines Lasers ähnelt dem disziplinierten Marsch der Soldaten. Das Licht einer vulgären Lampe enthält Wellen unterschiedlicher Länge und Phasen und ähnelt eher dem Bild einer Gruppe von Menschen, die die U-Bahn verlassen. Wir werden sofort die Bedeutung des disziplinierten Charakters von Laserlicht bei der Herstellung eines Hologramms erkennen.

Hologramm

Analysieren wir anhand der Abbildungen 3-A und 3-B, wie ein Hologramm entsteht. Das Material, das der Bilddatensatz enthalten wird, ist der hochauflösende holographische Film [1] (dh mit großer Fähigkeit, die Unterscheidung zwischen Objekten oder sehr kleinen Details zu ermöglichen) os). Das vom Laser kommende Licht wird in zwei Strahlen aufgeteilt: den Referenzstrahl (R) und den Strahl, der durch das Objekt (O) fällt. Der erste wird einfach durch einen Spiegel und eine Linse auf den Film projiziert. Der andere Strahl wird auf das Objekt zerlegt, so dass das von ihm gestreute Licht auch auf den Film projiziert wird. Wie in Abbildung 3-A zu sehen ist, interferiert das Licht des Strahls R mit dem Licht des Strahls O, nachdem es von dem Objekt, das holographiert werden soll, gestreut wurde. Beim Erreichen des fotografischen Films zeichnet es das Interferenzmuster der beiden Strahlen auf. Wenn der Film enthüllt wird, hat er das Aussehen einer komplexen Figur aus hellen und dunklen Streifen, und wenig oder nichts ähnelt dem holographischen Objekt.

Abbildung 3 A

3B

Wunderkind!

Wenn wir nun den holografischen Film so beleuchten, dass er vom Referenzlaserlicht gekreuzt wird und dabei die gleiche Richtung wie der ursprüngliche Referenzstrahl (Abbildung 3-B) hat, ein Lichtstrahl, der mit dem von gestreuten Strahl identisch ist das Objekt während der Hologrammherstellung. Ein Betrachter sieht also ein Bild, das eine dreidimensionale Nachbildung des Objekts ist (tatsächlich werden, wie in derselben Figur gezeigt, zwei Bilder erzeugt, ein virtuelles und ein reales) [2].

Dieser Vorgang kann wie folgt gesehen werden: Das Hologramm sammelt Informationen, die sich auf die beiden Strahlen beziehen. Mithilfe des Referenzstrahls und des Hologramms können wir später die Informationen abrufen, die sich auf den Lichtstrahl beziehen, der vom Objekt stammt und den das Gehirn als sein Bild interpretiert.

Natürlich gibt es komplexere Techniken als die hier vorgestellte (Transmissionsholographie), obwohl ihre Beschreibung den Rahmen dieses Artikels sprengt. Ein Hologramm einer Kreditkarte ist beispielsweise ein zweites Hologramm, das aus einem ursprünglichen horizontalen Hologrammband hergestellt wird. Bei Betrachtung mit weißem Licht wird das Bild mit Farben gesehen, die entsprechend der Richtungsänderung des Betrachters variieren.

Die Tatsache, dass das rekonstruierte Bild mit einem Hologramm dreidimensional ist, zeigt, dass es mehr Informationen über die Form eines Objekts enthält als eine vulgäre Fotografie. Warum? Ein gewöhnliches Foto zeichnet nur die Intensitätsschwankungen des von einem Objekt reflektierten Lichts auf. Die hellen Bereiche des Objekts reflektieren mehr Licht und erzeugen dunkle Bereiche im Negativ. Dunkle Teile des Objekts erzeugen den gegenteiligen Effekt. Ein Hologramm zeichnet nicht nur Variationen der Intensität, sondern auch der Phase in Abhängigkeit von der Tiefe des Objekts auf. Phasenänderungen werden als Änderungen in Bezug auf die Referenzstrahlphase aufgezeichnet. Letzteres spielt somit eine wesentliche Rolle bei der Herstellung des Hologramms. Die Notwendigkeit, einen Laserstrahl zu verwenden, wird somit verstanden: Nur mit einem kohärenten Strahl ist es möglich, eine genau definierte Referenzphase zu haben. Auf diese Weise wird es möglich, Bilder so objektiv zu produzieren, dass sie die Betrachter faszinieren und in Erstaunen versetzen.

Helena Vieira Alberto
Abschluss in Physik; Promotion in experimenteller Physik; Professor und Forscher am Institut für Physik der Universität von Coimbra.

Und dann?

Was führt zu dieser Erfindung, die sicherlich der Bewunderung wert ist, um so viel Interesse bei einigen prominenten Wissenschaftlern und Denkern zu wecken, die Ähnlichkeit zwischen mystisch-religiösen Traditionen und modernem wissenschaftlichen Denken suchen? Es gibt noch einen weiteren sehr interessanten Aspekt in der Holographie:

Wenn das Negativ eines Fotos, zum Beispiel eines Schlosses, in zwei Hälften geteilt und das Schloss in der Mitte durchschnitten wird und wir jedes von ihnen enthüllen, erhalten wir zwei Fotos, von denen jedes die Hälfte des entsprechenden Schlosses enthält. In der Holographie ist es nicht so! Wenn wir ein Hologramm desselben Schlosses erstellen und es wie bei der konventionellen Fotografie in zwei Hälften teilen und beide Teile aufdecken, erhalten Sie nicht die Bilder der einzelnen Schlosshälften, sondern das Bild von Die ganze Burg in jeder der Hälften.

Jedes Hologrammstück enthält das gesamte Bild. Jeder Teil enthält Informationen über das Ganze. und das Ganze ist auch in jedem Teil enthalten. Wir können uns fragen, ob alle Informationen, die das vollständige Hologramm charakterisieren, in jedem seiner kleinen Teile enthalten sind (dh ob alle Details und alle Winkel, aus denen das vollständige Hologramm sichtbar ist, auch in den erhaltenen Bildern vorhanden sind in jedem der Teile), oder wenn wir nur einige Aspekte und nicht alle Informationen über das Ganze haben werden. Mit anderen Worten: Enthält der Teil das Ganze oder nur eine Vision des Ganzen? In gewisser Weise können wir sagen, dass alle Informationen des vollständigen Hologramms in dem Teil enthalten sind, obwohl dies tatsächlich von den Bedingungen abhängt, unter denen das Hologramm erstellt wurde (Abstand vom Objekt zum Hologramm und Streuung des Lichts durch das Objekt, das beabsichtigt ist holograph). Je kleiner der Teil des Hologramms ist, das aufgenommen wird, desto größer ist das Granulat, das das vollständige Bild zeigt, ähnlich wie bei der Fotografie, wenn wir es mehr und mehr vergrößern, das heißt, desto größer Je körniger das erhaltene Bild ist, desto schlechter ist die Schärfe und desto schlechter sind die Details. Informationen können beispielsweise verloren gehen, weil bestimmte Betrachtungswinkel weniger klar sind. Es wird jedoch immer ein Bild des gesamten Objekts erhalten, wenn auch mit geringerer Auflösung oder in technischer Hinsicht mit schlechterer Auflösung. Je größer der Teil des aufgenommenen Hologramms ist, desto klarer und detaillierter wird die vom Schloss erhaltene Vision sein. Daher gibt der Teil immer Zugang zum Ganzen.

Das holographische Modell

Der Leser kann bereits beginnen, das Potenzial der codierten Information in Form eines Frequenzregisters zu erraten, wobei die Teile die gleichen Informationen enthalten wie die gesamte umfassende.

Wird es unser holographisches Universum sein? Ist es "eine Domäne von Frequenzen und Potentialen, die eine Illusion von Konkretion unterstützen"? (nach einem Satz von David Bohm [3]) Wovon sind wir Teile? Ist es möglich, dass wir durch das Enthalten des Ganzen darauf zugreifen und es entschlüsseln können? Ist das die Grundlage einer mystischen Erfahrung der Vereinigung mit dem Universum? Wie greifen wir auf die Informationen im holographischen Universum zu? Funktioniert unser Gehirn wie ein Hologramm? Ist es eine Art holographischer Film, in dem Informationen über das Universum durch ein Interferenzmuster registriert werden? Wird dieses Modell auch für das Gedächtnis gelten? Könnte es sein, dass Informationen nicht nur in einem bestimmten Bereich gespeichert, sondern im gesamten Gehirn verteilt werden? Und das Gewissen? Wird sie den Prozess der Entschlüsselung der Frequenzen des holographischen Universums auf verschiedenen Wahrnehmungsebenen voraussetzen? Gilt das holographische Modell für die Tatsache, dass eine Zelle einen viel komplexeren Organismus hervorbringen kann? Wird eine Zelle holographisch die Informationen des Organismus enthalten, in den sie umgewandelt wird? Wird es sich teilen und vermehren, denn je mehr Zellen es gibt, desto detaillierter und zuverlässiger werden die Informationen überhaupt sein? Und was die Partys angeht? Wird die Identität zwischen allen Parteien ein grundlegendes holographisches Prinzip sein? Wird alles untrennbar miteinander verbunden sein? Kann das holographische Modell den Zugang zu Wahrnehmungsebenen rechtfertigen, dh zu Frequenzen, die den Bereich der gemeinsamen Raum-Zeit-Realität zu überschreiten scheinen (und somit die Möglichkeit von Erfahrungen oder Phänomenen begründen, die normalerweise als überdurchschnittlich angesehen werden)?

Diese und andere ebenso komplexe Fragen sind Gegenstand des Studiums oder der Formulierung von Theorien durch eine Reihe von Forschern in verschiedenen Wissensbereichen, darunter Physik, Neurophysiologie, Psychologie, Psychiatrie und Informationstheorie. Das holographische Modell hatte den Hauptbeitrag von Karl Pribram, einem Neurowissenschaftler an der Stanford University, mit seinen Forschungen über die Funktionsweise des Gehirns, die Aufzeichnung des Gedächtnisses und die Frage des Bewusstseins und von David Bohm, einem Physiker an der Universität von London, der sich besonders mit der spekulativen Entwicklung des Modells des holographischen Universums befasste. Beide waren stark von Kontakten auf dem Gebiet der östlichen Philosophie-Spiritualität beeinflusst.

Der Fortschritt der verschiedenen Forschungstrends im Zusammenhang mit dem holografischen Modell verdient es, mit Interesse verfolgt zu werden. Obwohl es einen Unterschied zwischen Spekulation und Verifikation gibt; Aus diesem Grund dürfen wir die Notwendigkeit nicht aus den Augen verlieren, Hypothesen zu begründen und zu überprüfen und nicht auf bloße Annahmen zurückzugreifen, die schließlich übertrieben und phantasievoll sind. Es ist daher wichtig, den simplen Ansatz und die Übertreibung zu vermeiden, auf die Ken Wilber (der alles andere als ein verhärteter Materialist ist) aus unserer Sicht mit allen Gründen hingewiesen hat, wie z Holografischer Wahnsinn und Popmystik.

Ungeachtet des ernsten Risikos dieser illusorischen Naivität sind wir leider der Ansicht, dass die Suche nach Analogien und Korrespondenzen zwischen verschiedenen Existenzebenen bei vielen Anhängern (die weder Wissenschaft noch Mystik repräsentieren) neue Wege der Untersuchung eröffnen kann. Und zu einem tieferen, breiteren und nützlicheren Verständnis der Realität führen

Liliana Ferreira

Bachelor in Physik; Doktor der Strahlenphysik; Professor und Forscher am Institut für Physik der Universität von Coimbra.

Bibliographie

"Optik" von Hecht und Zajac.

Physik Tipler

Praktische Holographie Wie erstelle ich meine eigenen Hologramme? Christopher Outwater und Van Hemersveld (Internetadresse): (http://hmt.com/holography/hdi/nolobook.hmt).

"Amateur Holography" (http://members.aol.com/gakall/holopg.html).


[1] Holographie-Fans verwenden hauptsächlich den AGFA 8E75-Film und in jüngerer Zeit die PFG-01- und PFG-01M-Filme der Firma Slevich. Inzwischen ist es bereits möglich, Hologramme in anderen Materialien als den für fotografische Filme verwendeten aufzunehmen.

[2] Ein virtuelles Bild ist ein Bild des Typs, den wir erhalten, wenn wir in den Spiegel schauen: Es scheint, dass unser Bild sich hinter dem Spiegel bildet, obwohl wir wissen, dass dies nur eine optische Täuschung ist. Ein reales Bild entspricht in der Tat einer Konvergenz der Lichtenergie an diesen Punkten und kann auf einem Bildschirm, an einer Wand usw. erhalten werden.

[3] Das holographische Paradigma - Ed. Cultrix-Ken Wilder, Sao Paolo 1994.

Nächster Artikel