Ang Holograpiya, ni Liliana Ferreira

Ang kamangha-manghang pag-unlad ng kaalamang siyentipiko, lalo na sa ikadalawampu siglo, ay pinukaw ang iba't ibang mga pagtatangka upang maitaguyod ang mga tulay sa pagitan ng mga tradisyon ng relihiyon o pilosopiya ng espiritwal, at agham, na naghahanap (kung minsan, ito ay totoo, medyo pilitin o ng pagdududa pare-pareho) mapahusay ang mga kagiliw-giliw na kahanay o mga lugar ng contact. Nangyayari ito, halimbawa, tungkol sa mga konsepto ng modernong pisika, partikular sa lugar ng mga mekanika ng dami o sa paghahayag (alon o corpuscular) ng light radiation at subatomic na mga particle, na tila mapupuksa ang ilang Mga pormasyong pang-espiritwal na hindi naubos sa mga simpleng tawag sa paniniwala.

Kabilang sa mga pinaka-pambihirang analogies kamakailan, ang mga nabuo sa pamamagitan ng pagtuklas at aplikasyon ng isang kagiliw-giliw na diskarte sa pag-record ng optical nakatayo sa huling tatlong dekada:

Holograpiya

Ano ang holograpiya?

Ang Holograpiya ay isang espesyal na pamamaraan ng paggawa ng mga three-dimensional na litrato ng isang bagay. Ang salitang hologram ay pinahusay ng imbentor ng holograpiya, ang siyentipikong Hungarian na si Dennis Gabor, mula sa mga salitang "damo" (mensahe), at "halos" (lahat, kumpleto). Sa katunayan, ang isang hologram ay naglalaman ng maraming impormasyon tungkol sa hugis ng isang bagay kaysa sa isang simpleng litrato, dahil pinapayagan ka nitong makita ito sa kaluwagan, at sa pamamagitan ng pag-iiba ng posisyon ng tagamasid, upang makakuha ng iba't ibang mga pananaw ng holographed na bagay. Inimbento ni Dennis Gabor ang holograpiya noong 1947, at natanggap ang Nobel Prize in Physics noong 1971 para sa kanyang natuklasan.

Banayad na alon

Ang holograpiya ay malapit na nauugnay sa likas na alon ng ilaw. Ngayon ano ang ibig nating sabihin sa expression na "wave nature of light"? Alam nating lahat ang mga alon ng dagat, at nakakita na kami ng isang alon na kumakalat sa isang lubid kapag ang isa sa mga paa nito ay inalog. Ang mga figure 1-A, B at C ay kumakatawan sa mga snapshot ng mga string na kung saan ang mga alon ay pinalaganap. Ang distansya sa pagitan ng dalawang sunud-sunod na mga tagaytay (o sa pagitan ng dalawang sunud-sunod na mga lambak) ay itinalaga ng "haba ng daluyong". Ang mga alon na nagpapalaganap sa mga string ng Mga Fig A at B ay may pantay na "a" na mga amplitude, bagaman may iba't ibang mga haba ng haba. Ang mga alon ng mga string ng B at C ay may parehong haba ng haba, bagaman ang mga ito ay offset na may kaugnayan sa bawat isa, dahil ang mga ridge at lambak ay nasa magkakaibang posisyon. Sinasabing mayroon silang iba't ibang mga phase.

Larawan 1

Ang isang mahalagang katangian ng mga alon ay upang makabuo ng "pagkagambala", kung hindi bababa sa dalawa sa kanila ay magkatugma. Nakita na natin na sa pamamagitan ng pagbagsak ng dalawang bato sa ibabaw ng isang lawa, bumubuo ang mga concentric na alon sa mga puntong nahulog ang mga bato. Kapag ang dalawang alon na ito ay bumabagabag, "nakikialam sila." Sa madaling salita, may mga punto ng lawa kung saan ang pagtaas ng panginginig ng boses ng tubig (halimbawa, kung saan magkakapatong ang dalawang mga tagaytay), at iba pa kung saan ito nababawasan o kahit na nag-aalis, tulad ng nangyayari sa mga puntong umaapaw (iyon ay, idinagdag nila ) isang tagaytay at isang lambak, kapwa may parehong kalakasan.

Larawan 2

May katulad na nangyayari sa ilaw. Iyon ang napansin ng pisika ng Ingles na si Thomas Young noong 1802, sa pamamagitan ng karanasan na nakabalangkas sa Larawan 2-A. Ang ilaw ng isang lampara ay pinilit na dumaan sa isang makitid na pagbubukas (F1). Ang umuusbong na ilaw ng unang pagbubukas na ito ay agad na tumatawid sa dalawang iba pang mga slits (F2 at F3), sa isang maliit na distansya mula sa bawat isa, pupunta sa proyekto sa isang screen. Sa halip na ang simpleng akumulasyon ng ilaw na nagmumula sa dalawang pagbubukas, isang pattern ng halili na ilaw at madilim na linya ay lumitaw sa screen, na kung saan ay itinalaga ng "pagkagambala figure o pattern" (Fig. 2-B). Ang mga puntos na kung saan ang mga alon mula sa dalawang openings ay nakakagambala, pinatataas ang intensity ng ilaw (nakabubuo ng panghihimasok) ay nagdaragdag sa mga light spot sa screen. Ang mga puntos kung saan ang pagkagambala ay nagbabawas o kahit na maaaring magbawas ng tindi ng ilaw (mapanirang pagkagambala) ay tumutugma sa hindi gaanong malinaw o itim na mga lugar sa screen.

Ang holograpiya ay binubuo nang tumpak sa pag-record, sa isang angkop na materyal, ng mga pattern ng pagkagambala sa pagitan ng dalawang mga sinag ng ilaw, na ang isa ay dumaan sa bagay na ang imahe ay inilaan upang maitala. Sa anumang kaso, ang mahusay na kalidad ng imahe ay posible lamang kung ang ilaw mula sa isang laser ay ginagamit.Bakit?

Katulad at magkakasabay

Hindi tulad ng isang bulgar lamp, ang isang laser ay gumagawa ng magkakaugnay na ilaw, iyon ay, mga light light na may parehong haba ng daluyong at sa phase . Upang maunawaan kung ano ang ibig sabihin nito, gagawa tayo ng isang pagkakatulad. Isipin ang isang pangkat ng mga tao sa exit ng isang istasyon ng Metro. Ang lahat ng mga ito ay magkakapareho upang magtrabaho, kahit na ang ilan ay mas mabilis kaysa sa iba at hindi inilalagay ang lahat ng kanilang mga paa sa lupa nang sabay. Isipin ngayon ang isang haligi ng mga sundalo na nagmartsa nang magkakasabay, na may pantay na bilis; Hindi tulad ng mga taong umalis sa Metro, ang mga militar ay nagmartsa sa yugto: lahat sila ay nagtataas at sumusuporta sa kanila nang sabay, nang sabay.

Ang ilaw na inilabas ng isang laser ay kahawig ng disiplinadong pagmartsa ng mga sundalo. Ang ilaw ng isang bulgar lamp ay naglalaman ng mga alon na may iba't ibang haba at may iba't ibang mga phase, at mukhang katulad ng imahe ng isang pangkat ng mga tao na umalis sa subway. Makikita natin agad ang kahalagahan ng character na `` disiplinado 'ng laser light sa paggawa ng isang hologram.

Hologram

Suriin natin sa tulong ng mga figure 3-A at 3-B kung paano ginawa ang isang hologram. Ang materyal na nilalaman ng talaan ng imahe ay ang mataas na resolusyon ng holographic film [1] (iyon ay, na may mahusay na kakayahan upang payagan ang pagkakaiba sa pagitan ng mga bagay o napakaliit na mga detalye os). Ang ilaw na nagmula sa laser ay pinaghiwalay sa dalawang mga beam: ang sanggunian na sinag (R) at ang sinag na dumadaan sa object (O). Ang una ay simpleng inaasahang sa pelikula, sa pamamagitan ng isang salamin at lens. Ang iba pang mga beam ay dissected sa bagay, upang ang ilaw na naiiba sa pamamagitan nito ay inaasahan din sa pelikula. Kaya, tulad ng nakikita sa Figure 3-A, ang ilaw na nagmumula sa beam R ay makagambala sa ilaw mula sa beam O, matapos itong ma-diffuse ng object na nais nating i-holograp. Sa pag-abot sa photographic film, itinatala nito ang panghihimasok na pattern ng dalawang beam. Kapag ang pelikula ay ipinahayag, mayroon itong hitsura ng isang kumplikadong pigura ng mga ilaw at madilim na guhitan, at kaunti o wala ay kahawig ng holographed na bagay.

Larawan 3 A

Larawan 3B

Prodigy!

Ngayon, kung maipaliwanag namin ang holographic na pelikula upang ito ay naaanod ng sanggunian ng laser ng sanggunian, na nakakaapekto sa parehong direksyon ng orihinal na sinag ng sanggunian (Larawan 3-B), isang sinag ng ilaw na magkapareho sa beam na pinagsama ng ang bagay sa panahon ng paggawa ng hologram. Kaya nakita ng isang tagamasid ang isang imahe na isang three-dimensional na replika ng bagay (sa katunayan, tulad ng nakikita sa parehong figure, dalawang mga imahe ang nabuo, isang virtual at isang tunay na) [2].

Ang prosesong ito ay makikita bilang mga sumusunod: ang hologram ay nagtitipon ng impormasyon na may kaugnayan sa dalawang beam. Gamit ang sanggunian ng sinag at ang hologram mamaya, maaari nating makuha ang impormasyon na may kaugnayan sa sinag ng ilaw na nagmula sa bagay at ang utak ay nangangahulugan bilang imahe nito.

Naturally mayroong mas kumplikadong mga pamamaraan kaysa sa ipinakita dito (paghahatid ng holograpiya), bagaman ang paglalarawan nito ay lalampas sa saklaw ng artikulong ito. Ang isang hologram ng isang credit card, halimbawa, ay isang pangalawang hologram na ginawa mula sa isang orihinal na pahalang na hologram na laso. Kung sinusunod na may puting ilaw, ang imahe ay nakikita na may mga kulay na nag-iiba nang naaayon sa pagbabago ng direksyon ng tagamasid.

Ang katotohanan na ang muling itinayo na imahe na may isang hologram ay tatlong-dimensional, ay nagpapakita na naglalaman ito ng mas maraming impormasyon tungkol sa hugis ng isang bagay kaysa sa isang malaswang litrato. Bakit? Ang isang karaniwang litrato ay nagtatala lamang ng mga pagkakaiba-iba ng intensity ng ilaw na makikita sa isang bagay. Ang mga ilaw na lugar ng bagay ay sumasalamin sa mas maraming ilaw at gumawa ng madilim na mga rehiyon sa negatibo. Ang mga madilim na bahagi ng bagay ay gumagawa ng kabaligtaran na epekto. Ang isang hologram ay nagtala ng hindi lamang mga pagkakaiba-iba ng intensity kundi pati na rin ang phase depende sa lalim ng bagay. Ang mga pagkakaiba-iba ng phase ay naitala bilang mga pagkakaiba-iba na may kaugnayan sa phase ng beam ng sanggunian. Ang huli ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa paggawa ng hologram. Ang pangangailangan na gumamit ng isang laser beam ay nauunawaan: tanging sa isang magkakaugnay na sinag posible na magkaroon ng isang mahusay na tinukoy na yugto ng sanggunian. Sa ganitong paraan posible na makabuo ng mga imahen na may layunin na mapang-akit at pukawin ang mga nagninilay-nilay sa kanila.

Helena Vieira Alberto
Degree sa Physics; Doctorate sa Eksperimentong Pisika; Propesor at mananaliksik sa Kagawaran ng pisika ng Unibersidad ng Coimbra.

At pagkatapos?

Ano ang humahantong sa pag-imbensyon na ito, na tiyak na karapat-dapat humanga, upang makabuo ng maraming interes sa ilang kilalang siyentipiko at nag-iisip, na naghahanap ng pagkakapareho sa pagitan ng mystical-religious na tradisyon at modernong pang-agham na pag-iisip? May isa pang nakakaakit na aspeto sa holograpiya:

Kung ang negatibo ng isang litrato, halimbawa ng isang kastilyo, hinati namin ito sa dalawang halves, pinutol ang kastilyo sa gitna, at isinisiwalat namin ang bawat isa sa kanila, makakakuha kami ng dalawang litrato, bawat isa ay may kalahati ng kaukulang kastilyo. Sa holograpiya ay hindi ganoon! Kung gumawa kami ng isang hologram ng parehong kastilyo, at hatiin ito sa dalawang halves, tulad ng ginawa sa maginoo na litrato, at ipinahayag namin ang parehong mga bahagi, kung ano ang makukuha mo ay hindi ang mga imahe ng bawat isa sa mga halves ng kastilyo, ngunit ang imahe ng Ang buong kastilyo sa bawat isa sa mga halves.

Ang bawat piraso ng hologram ay naglalaman ng buong imahe; ang bawat bahagi ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa buong; at ang kabuuan ay nakapaloob din sa bawat bahagi. Maaari nating tanungin ang ating sarili kung ang lahat ng impormasyon na nagpapakilala sa kumpletong hologram ay nakapaloob sa bawat isa sa mga maliliit na piraso nito (iyon ay, kung ang lahat ng mga detalye at lahat ng mga anggulo kung saan makikita ang kumpletong hologram ay makikita rin sa mga imahe na nakuha sa bawat isa sa mga bahagi), o kung magkakaroon lamang tayo ng ilang aspeto at hindi lahat ng impormasyon tungkol sa kabuuan. Sa madaling salita: ang bahagi ba ay naglalaman ng kabuuan o isang pangitain lamang sa kabuuan? Sa isang paraan maaari nating sabihin na ang lahat ng impormasyon ng kumpletong hologram ay nakapaloob sa bahagi, bagaman sa katunayan na nakasalalay sa mga kondisyon kung saan nilikha ang hologram (distansya mula sa object hanggang sa hologram at pagsasabog ng ilaw sa buong bagay na inilaan holograp). Sa katunayan, mas maliit ang bahagi ng hologram na nakuha, mas malaki ang butil na ang kumpletong imahe na nakuha mula dito ay ipinapakita, katulad ng kung ano ang nangyayari sa litrato, kapag pinalawak natin ito nang higit pa, iyon ay, mas malaki maging butil ng imahe na nakuha, ang pagiging matalim ay magiging mas masahol, at ang detalye ay magiging mas masahol pa.Ang impormasyon ay maaaring mawala, halimbawa, dahil ang ilang mga anggulo sa pagtingin ay hindi gaanong malinaw; gayunpaman, ang isang imahe ng buong bagay ay palaging nakuha, kahit na may mas kaunting kahulugan, o sa mas maraming mga teknikal na termino, na may mas masamang resolusyon. Mas malaki ang bahagi ng hologram na nakuha, mas tinukoy at detalyado ang pangitain na nakuha mula sa kastilyo ay magiging; Samakatuwid, ang bahagi ay palaging nagbibigay ng access sa kabuuan.

Ang modelo ng holographic

Ang mambabasa ay maaari nang simulan upang hulaan ang potensyal ng naka-encode na impormasyon sa anyo ng isang rehistro ng dalas, kung saan ang mga bahagi ay naglalaman ng magkaparehong impormasyon tulad ng buong sumasaklaw.

Ito ba ay magiging ating holographic universe? Ito ba ay "isang domain ng frequency at potensyal na sumusuporta sa isang ilusyon ng concretion"? (gamit ang isang parirala ni David Bohm [3]) isang kabuuan kung saan tayo ay mga bahagi? Posible ba na sa pamamagitan ng naglalaman ng buong iyon, mai-access natin ito, pag-decode? Iyon ba ang pundasyon ng anumang mystical na karanasan ng unyon sa Uniberso? Paano natin mai-access ang impormasyong nilalaman sa holographic universe? Gagana ba ang ating utak tulad ng isang hologram? Ito ba ay isang uri ng holographic film kung saan ang impormasyon tungkol sa Uniberso ay nakarehistro sa pamamagitan ng isang pattern ng panghihimasok? Magagamit din ba ang modelong iyon sa memorya? Maaari bang ang impormasyon na ito ay hindi nakaimbak lamang sa isang tiyak na lugar, ngunit ipinamamahagi sa buong utak? At ang budhi? Ipagpalagay ba niya ang proseso ng pag-decode ng mga dalas ng holographic na uniberso, sa iba't ibang antas ng pang-unawa? Nalalapat ba ang modelong holographic sa katotohanan na ang isang cell ay maaaring magtaas ng isang mas kumplikadong organismo? Ang anumang cell, holograpiya, ay maglalaman ng impormasyon ng organismo kung saan ito mapapalitan? Hahatiin at paparami ito, dahil ang mas maraming mga cell doon, mas detalyado at tapat ang impormasyon ay magiging lahat? At tungkol sa mga partido? Ang pagkakakilanlan ba sa pagitan ng lahat ng partido ay isang pangunahing prinsipyo ng holographic? Ang lahat ba ay maiugnay sa isang hindi mapaghihiwalay na pagkakaugnay? Maaari bang bigyang-katwiran ang modelo ng holographic na pag-access sa mga antas ng pang-unawa, iyon ay, sa mga dalas na tila lumilipas sa domain ng karaniwang space-time reality (sa gayon ang basahin ang posibilidad ng mga karanasan o mga pangkaraniwang karaniwang itinuturing na supra-normal?

Ang mga ito at iba pang pantay na kumplikadong mga isyu ay ang layunin ng pag-aaral o pagbabalangkas ng mga teorya sa pamamagitan ng isang magkakaibang hanay ng mga mananaliksik sa iba't ibang mga lugar ng kaalaman, bukod sa mga pisika, neurophysiology, sikolohiya, psychiatry at teorya ng impormasyon. Ang modelo ng holographic ay ang pangunahing kontribusyon ni Karl Pribram, isang neuroscientist sa Stanford University, kasama ang kanyang pananaliksik sa paggana ng utak, pag-record ng memorya at ang tanong ng kamalayan, at David Bohm, isang pisiko sa Unibersidad ng London, lalo na nakatuon sa haka-haka ng pag-unlad ng modelo ng holographic uniberso., Parehong naiimpluwensyahan ng mga contact sa globo ng pilosopiya ng Silangang-espiritwalidad.

Ang pag-unlad ng iba't ibang mga trend ng pananaliksik na naka-link sa holographic na modelo ay tiyak na nararapat na sundin ng interes. Bagaman mayroong pagkakaiba sa pagitan ng haka-haka at pag-verify; Iyon ang dahilan kung bakit hindi natin dapat malilimutan ang pangangailangang patunayan at i-verify ang mga hypotheses at hindi magsimula sa mga pagpapalagay lamang, sa kalaunan ay pinalaki, at malambing. Samakatuwid mahalaga na iwasan ang pinasimpleng diskarte at pagmamalaki na sinabi ni Ken Wilber (na malayo sa pagiging isang matigas na materyalista), mula sa ating pananaw sa lahat ng dahilan, tulad ng Ang kabaliwan sa Holographic at pop mysticism.

Anuman ang malubhang peligro ng hindi kanais-nais na kamangmangan, sa kasamaang palad sa maraming mga tagasunod (na hindi prestihiyo ni agham o mysticism), isinasaalang-alang namin na ang paghahanap para sa mga pagkakatulad at mga sulat sa pagitan ng iba't ibang antas ng pag-iral ay maaaring magtaas ng mga bagong landas ng pagsisiyasat. At humantong sa isang mas malalim, mas malawak at mas kapaki-pakinabang na pag-unawa sa katotohanan

Liliana Ferreira

Bachelor of Physics; Doktor sa Physics ng Radiation; Propesor at Mananaliksik sa Kagawaran ng pisika ng Unibersidad ng Coimbra.

Bibliograpiya

Optics nina Hecht at Zajac.

Physics Tipler

Practical Holography kung paano gumawa ng iyong sariling mga holograms? Christopher Outwater at Van Hemersveld (address sa internet): (http://hmt.com/holography/hdi/nolobook.hmt).

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


[1] Ang mga tagahanga ng Holograpiya ay higit sa lahat ay gumagamit ng pelikulang AGFA 8E75, at mas kamakailan ang PFG-01 at PFG-01M na pelikula ng kumpanya ng Slevich. Samantala posible na magtala ng mga holograms sa mga materyales maliban sa mga ginamit para sa mga photographic films.

[2] Ang isang virtual na imahen ay isang imahe ng uri na nakukuha natin kapag tumingin tayo sa salamin: tila ang aming imahe ay nabuo sa likod ng salamin, bagaman tulad ng alam natin na ito ay isang optical illusion lamang. Ang isang tunay na imahe ay tumutugma, sa katunayan, sa isang kombinasyon ng magaan na enerhiya sa mga puntong iyon, at maaaring makuha sa isang screen, sa isang dingding, atbp.

[3] Ang Holographic Paradigm - Ed. Cultrix- Ken Wilder, Sao Paolo 1994.

Susunod Na Artikulo