HOLOGRAFIE

HOLOGRAFIE
TOMÁŠ KŘÍŽ – 2A, 16 – FE 3
30.12.2002
Úvod do historie holografie:
Lidská mysl toužila od pradávna o co nejdokonalejší zobrazení skutečnosti. Vynález
fotografie (a filmu vůbec) dokázal alespoň na chvíli uhasit žízeň všech nedočkavců. Po
několika desetiletích se však obyčejná fotografie stala příliš plochá a lidský rozhled rok od
roku prahl čím dál tím více po skutečném 3-D zobrazení skutečnosti. Počátkem 60. let se
objevila zcela nová technika, která slibovala obrázek dokonalý co do hloubky, kvality i
tónové gradace a byla nazvána „hologramem“ (volně přeložitelné jako „rukopis“ či „celý
záznam“). Ačkoliv princip byl vynalezen již v roce 1947, jako komplexní řešení k
specifickému problému v elektronovém mikroskopu, teprve jeho představení k řešení zásadní
otázky vlnového záznamu i rekonstrukce se stalo opravdovým převratem v chápání
trojrozměrnosti světa. Objev to byl tak významný, že jeho autor, Prof. Dennis Gabor, za něj
obdržel v roce 1971 Nobelovu cenu za fyziku.
Princip hologramu :
Hologram je založen na principu interference světelných paprsků. Původní Gaborův objev
říkal, že každý vrchol vlnového vzorce ve skutečnosti obsahuje celou informaci o původním
zdroji a ta může být určitým způsobem uložena a reprodukována. Nejjednodušším
vysvětlením této teorie jsou kruhy, které se vytvoří po vhození předmětu do ustálené vodní
hladiny. Po vhození jednoho předmětu se vytvoří nekonečně se rozšiřující kruhové vlny.
Vhodíme-li však dva předměty naráz, v místech setkání vln se vytvoří body interference,
jenž nesou celou informaci o všech interferovaných vlnách.
První pokusy o vytvoření holografického obrazu nebyly zcela úspěšné (obraz byl velmi
nečistý), což bylo způsobeno nekoherentním světelným paprskem. Tento problém vyřešil
vynález laseru (L.A.S.E.R. – světlo zesílené stimulací emisí radiace), jehož hlavní vlastností
je produkce koherentního světelného paprsku. Ten má oproti nekoherentnímu světlu hned
několik výhod. Především se pohybuje se stejnou fází i frekvencí, což je podstatné, protože
informace je nesena na hřebenu každé vlny. Srovnání koherentního a nekoherentního světla
ilustruje následující obrázek :
Holografické ukládání informací :
Princip záznamu informace si nejlépe vysvětlíme na následujícím obrázku :
Laser je vyslán na postříbřené zrcadlo (Beam Splitter), které rozdělí původní paprsek na dva.
První paprsek (objektový) cestuje přes čočku (Object Beam), která rozptýlí paprsek na
zaznamenávaný objekt (Object). Toto světlo je odraženo od objektu na filmovou desku (Film
Plate). Druhý paprsek (referenční) cestuje odrazem od zrcadla (Mirror) přes čočku
(Reference Beam), která jej rozptýlí přímo na film. Stejný světelný zdroj pro oba paprsky je
použit proto, aby vlny měly dokonalé průsečíky. Zaznamenat se dá podobným způsobem
také pohyb objektu (pohyb perspektivy zaznamenaný do stejného filmu).
V praxi má holograficky vytvořený obrázek různé dynamické a prostorové vlastnosti, což je
využitelné jak např. pro bezpečnostní systémy, tak v nejrůznějších odvětvích zábavy.
Při zkoumání hologramu pod mikroskopem objevíme na povrchu filmu jemné vrypy, jejichž
hustota je větší než tisíc čar na délkový milimetr. Díky tak vysoké hustotě je záznamová
struktura aktivní a není tudíž možno ji zkopírovat běžnou technikou (tiskárna, kopírka), která
má až o několik řádů nižší rozlišení. Na obrázku je fotografie holografického záznamu pod
mikroskopem :
Celek v každém kousku :
Hlavní předností holografických obrázků je skutečnost, že celek obsahuje všechny informace
částí a naopak každá část obsahuje všechny informace celku. Tato skutečnost znamená v
praxi to, že rozlomíte-li hologram na mnoho kousíčků, každý z nich bude neustále obsahovat
celý obraz, pouze se omezí perspektiva jeho vidění. Hologram tak funguje vlastně jako okno
– zmenšíte-li jeho velikost, objekt za ním se nezmenší, pouze vy ztratíte něco ze svého
výhledu. Graficky je tato vlastnost hologramu znázorněna na následujícím obrázku.
Čtení holografických informací :
U většiny hologramů může být k projekci či čtení použito bílého světla. Abychom však
získali co nejčistší obraz a perspektivu, měl by mít světelný zdroj užívaný k projekci stejnou
koherenci jako původní světelný zdroj. Vlny referenčního paprsku se budou křížit s těmi na
filmu a budou reprodukovat informaci obrazu. Čím více vln pronikne, tím bude
reprodukovaný obraz jasnější. Projekce má inverzní vztah se záznamem, což je jasně
viditelné i z následujícího obrázku.
Teorie holografické celistvosti vesmíru :
V roce 1982 provedl fyzik Alain Aspect experiment, jímž odhalil, že za jistých okolností
mohou dva elektrony navzájem komunikovat a to bez ohledu na vlastní vzdálenost. Nějakým
způsobem se tedy zdá, že každá částice ví, co dělá ta druhá. Tato hypotéza by znamenala
porušení Einsteinova postulátu tvrdícího, že žádná informace se nemůže šířit rychleji, než
rychlostí světla. Objev způsobil výskyt mnoha teorií, jak vysvětlit tento nález.
Jednu z nejzajímavějších teorií předložil David Bohm z Londýnské university, jenž věří, že
objektivní realita neexistuje a vesmír je ve skutečnosti celistvým holografickým zobrazením
skutečnosti. Bohm si tak vysvětlil Aspectův objev a do jisté míry ho vyvrátil. Nevnímá
elektrony jako dva oddělené celky, ale jako objekty tvořené z téhož a nesoucí tudíž stejné
informace. Člověk sice vnímá tyto částice vzájemně odděleně, ale to jenom proto, že vidí
pouze část jejich celku. Teorie tak naznačuje, že v podstatě vše je ve fyzikální realitě pouze
částí něčeho a z toho vyplývá, že vesmír sám je holografickou projekcí.
Holografická teorie mozku :
Další významnou teorii předložil standfordský neurofyziolog Karl Pribram, který se několik
desetiletí věnoval výzkumu mozkové činnosti. Jeho výzkum předkládá teorii, že paměť není
omezena na určitou mozkovou sekci, ale je rozptýlena po celém mozku.Pribram tak navázal
na studii mozkového specialisty Karla Lashleye, který řadou experimentů dokázal,že každá
část mozku obsahuje vědění celku. Pribram se svojí teorií snažil dokázat, že mozek je sám o
sobě hologramem. Jen tak může paměťově zaznamenat takové nepřeberné množství
informací a zároveň si je neuvěřitelně rychle a bez problémů vybavit v případě potřeby.
Zkombinují-li se tyto dvě teorie (Bohmova a Pribramova), dostává celé vědění světa zcela
jiný rozměr. Jednoduše řečeno – svět přestává existovat a přestože si myslíme, že jsme
fyzické bytosti, nejedná se o nic jiného než o představu. Touto teorií, ačkoliv může působit
jakkoliv utopicky, můžeme vysvětlit mnoho nadpřirozených jevů. Předně – pokud bereme
lidský mozek pouze jako část celku, nejsou pak parapsychologické úkazy ničím zvláštním.
Všichni mají možnost nahlédnout do svého okýnka vědění a ovlivnit tak svůj život.
Zajímavé jsou jistě též výzkumy biologicko-psychologické pánů Keith Floyda a Lyall
Watsona, kteří publikovali teorie o tom, že pouze vědomí realizuje zdání mozku, těla i všeho
kolem. Každý by tedy byl za své zdraví zodpovědnější více, než se kdy předpokládalo,
protože jestliže si psychicky připustíte, že vám něco je, pak se tato myšlenka zobrazí v
holografickém podání reality. Vysvětlilo by se tak zázračné vyléčení nevyléčitelných chorob,
záhady spojené s telekinezí, psychické přeludy či různé další „nevysvětlitelné“ úkazy.
Člověk tak může dokázat jen to, co si připustí, že může dokázat. Nejsou žádné hranice
omezující možnosti.
Závěr :
Ať už je či není realita skutečná, holografie představuje budoucnost prostorového vnímání
obrazu, stejně tak, jako má možnost uplatnění v mnoha dalších oborech lidského vědění.
Velmi zajímavé je koketování s vývojem velmi rychlých optických holografických
počítačových pamětí, které nabízejí velkou paměťovou kapacitu, vysokou přístupovou
rychlost a nízkou cenu na jeden bit. Čeho všeho lze v tomto odvětví fyziky dosáhnout nám
však ukáže teprve budoucnost...
Použité informace a obrázky:
Internetové stránky s přeloženými texty z knih :
- A Guide To Practical Holography – Chris Outwater, Eric Van Hamersveld
- Languages of the Brain – Karl Pribram
- Star Wave – Fred Allen Wolf
- The Holographic Paradigm – Renee Weber
- Vibrational Medicine – Richard Gerber, M.D.
- Toward a Theory of Human Communication – F.E.X. Dance
- Seeing Throught Your Illusions – Paul Chivington, L.E. Keys
- The Holotropic Mind – Stanislafv Grof, M.D.
- Wholeness and the Implicit Order – David Bohm
- Three-Dimensional Imaging Techniques – Takanori Okoshi
a dále stránky firmy Optaglio a učební text pana Stephena A. Bentona,A.R.R.