Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир

Рис.3.6.2

Эти колоритные особенности голографического изображения поясняются во многих учебниках тем, что, на стадии записи, на фотопластинке записывается информация не только об амплитудных соотношениях интерферирующих волн, но и об их фазовых соотношениях – а, при воспроизведении, эти фазовые соотношения, якобы, тоже воспроизводятся. Такое пояснение, лишь из вежливости, сгодится в качестве поэтической метафоры – ибо, физически, оно бессмысленно. Причина совсем проста: зрительный аппарат человека не производит фазового детектирования входящего света, он обрабатывает лишь попадания квантов в светочувствительные клетки сетчатки.

Но голографическое изображение, в рамках традиционных представлений о свете, является чудом не только потому, что если даже фазовые соотношения как-то записывались бы на голограмме, то они были бы совершенно бесполезны при визуальном восприятии записанного изображения. Дело ещё вот в чём. Интерференция и дифракция являются волновыми явлениями, поэтому феномен голографии пытаются объяснять в терминах световых волн, продольный профиль которых представляет собой синусоиду. Для простейшего случая точечного объекта, этот подход работает. Синусоидальная волна, дифрагируя на интерференционной картинке, которая соответствует точечному объекту, действительно сформирует мнимое изображение этого точечного объекта – что в теории дифракции доказывается строго математически. Но на этом в учебниках и заканчивается объяснение феномена голографии. А такого «объяснения» совершенно недостаточно! В самом деле, пусть объект представляет собой всего-то две различные точки, каждой из которых будет соответствовать своя система точек почернения на записанной голограмме. Опорная синусоидальная волна, падая на такую голограмму, будет дифрагировать сразу на обеих названных системах точек почернения, поскольку отсутствует какой-либо механизм, обеспечивающий селективную дифракцию – только на той или только на другой системе точек. Поэтому никаких изображений двух точек объекта не будет сформировано: световые волны, которые сформировали бы эти изображения по отдельности, «тупо» проинтерферируют друг с другом и создадут в итоге визуальную какофонию. От этого случая двухточечного объекта ничем принципиально не отличается случай, когда объект состоит из множества различных точек. Таким образом, из традиционных представлений о свете прямо следует, что голографические изображения обычных объектов не могут формироваться в принципе.

Но ведь они формируются, да ещё как! В чём же разгадка этого чуда? Разгадка, на наш взгляд, в том, что световых волн не существует в природе, а голографические изображения формируются с помощью волн расчётных вероятностей. Напомним, что эти волны имеют не физическую природу, а чисто программную ( 3.4) – и, когда мы говорим о дифракции и интерференции этих волн, мы подразумеваем, что эти явления происходят на программном уровне реальности. Результат дифракции волны расчётных вероятностей на голограмме будет отличаться от результата дифракции световой синусоидальной волны – вторичные волны которой, интерферируя, тотально суммировались бы друг с другом. У вторичных волн расчётных вероятностей, сразу после дифракции на голограмме, интерференция поначалу тоже имеет характер тотального суммирования. Но Навигатор быстро обнаруживает, что среди всех имеющихся вариантов наложения пиков вторичных волн начинают устойчиво выделяться те варианты, для которых вероятности переброса кванта заметно выше средней шумовой величины (кстати, расчёты, производимые Навигатором, чрезвычайно упрощаются благодаря дискретному характеру волн расчётных вероятностей). Каждый устойчиво выделяющийся вариант – это результат наложений пиков только тех вторичных волн, источниками которых являются точки почернения на голограмме, соответствующие какой-то одной точке объекта! Теперь учтём, что Навигатор начинает просчитывать все возможные варианты переброса кванта, но, отбрасывая маловероятные из них, продолжает просчитывать лишь наиболее вероятные – поэтому, например, исходящая из атома первичная сферическая волна, дойдя до первых же атомов, приобретает уже лучевую направленность, и т.д. ( 3.4). Этот феномен мы называем приоритетной интерференцией. Возвращаясь к дифракции опорного пучка света на голограмме, мы замечаем, что, благодаря приоритетной интерференции, Навигатор будет просчитывать до конца лишь те варианты переброса кванта, которые, на стадии воспроизведения, дадут иллюзию «прямого полёта» кванта от той или иной точки объекта. Совместное восприятие таких квантов и даст голографическое изображение объекта.