Ирина Радунская - Крушение парадоксов

— Если они будут, — говорил Виктор, — в безветренную погоду наблюдать за волнами, приходящими к берегу, они смогут узнать многое. Например, если волны имеют форму кусков окружности, значит они вышли из какого-то центра. Определив, как идут касательные в двух точках этой волны, гномы легко выяснят не только расстояние до точки, из которой вышла волна, но и ее точное положение на поверхности пруда.

— А теперь представьте себе, — продолжал он, — что русалка, живущая в этом пруду, захотела подшутить над нашими гномами, слишком хваставшими своим умением. Взяв у Амура его лук, она прицелилась в гнома, но вместо того, чтобы выпустить разящую стрелу, повернула лук горизонтально и ударила им по поверхности воды. Вы представляете себе, каким русалочьим смехом она залилась, когда бесхитростный гном сообщил ей точные координаты падения камня? И как она с самоуверенностью первокурсницы доказывала, что лук, согнутый по форме части окружности, возбудил волну, которую невозможно отличить от порожденной камнем, если наблюдать ее лишь в малом участке удаленного берега. И ведь она права, — уже серьезно заключил Виктор, — даже миллионы гномов, став плечом к плечу вокруг всего пруда, не смогут сказать, упал ли на поверхность воды камень, или красавица забросила туда свой обруч.

Мораль проста. Зная, какая информация передается волной, можно создать точно такую же волну иным способом и воспроизвести эту информацию еще раз, не повторяя события, бывшего ее первоначальным источником.

Два камня, одновременно упавшие в воду, возбудят две кольцевые системы волн. Чем больше камней, тем сложнее картина, образуемая волнами. Но, зная законы физики и проведя достаточно внимательно необходимые наблюдения, можно не только выяснить, в каких точках должны были падать камни, но и воспроизвести эти волны, воздействуй на поверхность воды шаблонами соответствующей формы.

Именно такую задачу поставил и решил Габор. Он нашел способ зафиксировать волну, взаимодействовавшую с объектом наблюдения, так, чтобы можно было впоследствии воспроизводить такую же волну сколь угодно много раз. Габор определил, насколько подробно необходимо фиксировать информацию о записываемой волне, чтобы реконструируемая волна воспроизводила сведения об объекте. Он указал, каким путем достичь поставленной цели, и на опыте подтвердил правильность нового метода.

Для того чтобы зафиксировать световую волну, отображающую объект, он ставил на ее пути фотопластинку и направлял на нее также часть света прямо от источника, освещавшего объект. Складываясь между собой, обе эти волны образовывали систему стоячих волн, которая и фиксировалась в эмульсии после ее проявления в виде системы мельчайших темных и светлых полосок. Так получалась голограмма. Потом Габор направлял на голограмму свет от того же источника. И происходила поразительная вещь. Темные полоски голограммы устраняли из света все лишнее, все то, что не несло информацию о предмете. А пропускали через себя лишь точно такие же световые волны, которые при получении голограммы попадали на нее от объекта.

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.