Пойманное пространство 4 - Голограммы

                Глава четвертая
                ВСЕЛЕННАЯ, СОТКАННАЯ ИЗ ВОЛН

Что запомнится, то и припомнится * Последний шаг перед голографией * На скамейке у теннисного корта...* Попробуем сделать голограмму! * Новый путь * „Этого не может быть, потому что не может быть никогда! * Открытие № 214 * И просто,и сложно... * „Золотая кладовая" в каждой школе* „Реальность реала"  * Самый придирчивый контролёр * „Маска, я вас знаю!" * Новая память новых ЭВМ * Журдены от голографии * С ультразвуком в толщу непрозрачного * Взгляд под землю


«...Он поднес диск к свету, придав ему надлежащее по-ложение, чтобы свет отражался прямо на смотревших. ...Из глубины совершенно прозрачного слоя увели-ченное неведомым оптическим ухищрением до своих естественных размеров на них смотрело странное, но несомненно человеческое лицо. Неизвестным способом изображение было сделано рельефным, а главное — не-обыкновенно, невероятно живым. Казалось, живое су-щество смотрит, отделенное только прозрачной стенкой оптической линзы. И прежде всего, подавляя все осталь-ные впечатления, в упор смотрели громадные выпуклые глаза. Они были как озера вечной тайны мироздания, пронизанные умом и напряженной волей, двумя мощны-ми лучами, стремящимися вперед, через стеклянную пре-граду, в бесконечные дали пространства...»

Редко бывает, чтобы писатель-фантаст всерьез продвинул своими идеями науку, подсказал специа-листам путь поиска, хоть бы даже намекнул на него. Оно и понятно: писатель комбинирует в своем уме то, что уже известно, преобразовывает познанное, сочетает его так и сяк с другими известными вещами. Научное же открытие рассеивает мрак неизвестного, находящегося всегда за рамками обыденных представлений. Кто из фантастов взялся бы предсказать квантовое строение вещества, двойственность фотонов или теорию относительности?

С голографией было иначе. Она, собственно говоря, — задержавшееся на добрые две сотни лет открытие. Юнг, Френель вполне смогли бы вывести ее теоретические основы, да они их наполовину и заложили, разработав теорию интерференции и дифракции, надо было только проанализировать, что получится, если свет ста-нет когерентным. Но вот этого-то последнего шага они не сделали. Видимо, не было нужды.

Тем значительнее удача, выпавшая на долю изве-стного писателя-фантаста, крупного палеонтолога, доктора биологических наук Ивана Антоновича Ефремова, цитата из книги которого приведена выше. Не будучи физиком, но, видимо, ощущая подсознательно какую-то физическую основу (может быть, сыграли роль строки Лукреция?), он описал в «Звездных кораблях» голограмму, даже рассказал, как она выглядит и какие условия должны быть соблюдены, чтобы ее увидеть. И подтолкнул развитие голографии.

Даже не развитие — создание нового ее метода, обобщающего все прочие: принципа объемной, трехмерной голограммы (это всё относится к виду записи, а не к получаемому изображению), Честь открытия ее принадлежит члену-корреспонденту АН СССР Юрию Николаевичу Денисюку.

Ефремов написал свою повесть в 1953 году. Пять лет спустя ее прочитал — совершенно случайно, в трамвае,— Денисюк, тогда  еще просто молодой физик, недавно окончивший Ленинградский институт точной механики и оптики.

Сколько людей скользили взглядом по строчкам повести? Принимая во внимание любовь читателей к фантастике, популярность писателя и тиражи этого неоднократно  переиздававшегося произведения, смело можно сказать: миллионы. И только у одного промелькнула  мысль:  «А есть ли принципиальная возможность создать такое изображение? И если есть, то как ее реализовать технически?» (Неплохая иллюстрация к извечному спору о том, кто делает открытия и изобретения — коллектив или личность?)

Денисюк  был оптиком. За годы учения он чуть ли не на ощупь стал воспринимать кванты, всевозможные волновые процессы. И он ответил себе: принципиальная возможность, судя по всему, есть. Ведь изображение — это не что иное, как особым образом организованное волновое поле. Только поэтому мы и видим образ предмета.

В глаз же попадает не предмет, а те волны, которые от него отразились. По сути дела, мы получаем информацию о том, как взаимодействовало с веществом предмета некое первичное фотонное поле. Оно рассказывает об истории своего соприкосновения с поверхностью и даже более глубокими слоями предмета. 

Только поэтому лист в нашем зрении зелен, а асфальт сер. Значит, в первую очередь требуется в точности воссоздать рассеянное предметом волновое поле излучения — результат  встречи предмета с полем (отметим, что именно так до Денисюка никто на вопрос не отвечал, нет в литературе ничего подобного.— В. Д.).

И тогда мы увидим реальный предмет, хотя никакого предмета на самом деле не будет. А чтобы реализовать идею технически, нужно запомнить поле, записать его, после чего восстановить.

Что запомнится, то и припомнится
Как же добиться  памяти  о возникшем  когда-то поле?
Чтобы понять это, надо к полю присмотреться: выяснить, из чего оно состоит и как эти компоненты воздействуют на материал для записи. Потому что фотография — тоже своеобразная фиксация волнового поля, а вот видимости настоящего, объемного изображения она не дает.

У любой волны, как нам уже известно, есть, помимо частоты, три полностью ее характеризующие величины: амплитуда (размах), фаза и поляризация. Что это значит?

Вы видите лицо человека, потому что солнечный свет по-разному отразился от разных участков физиономии — от одних больше, от других меньше. Это и есть амплитуда волны каждого отдельного, миниатюрного потока отраженного света, из которого складывается в итоге видимое вами лицо. Если же речь идет о цвете, то он показывает, как отдельные участки лица поглощают и отражают те или иные волны из спектра.

Теперь — внимание: рассматривая амплитуду в каждом частном потоке, мы можем считать, что она говорит, в какой момент времени падающий свет встретился с той или иной точкой лица,— иными словами, насколько к нам близка эта точка.

Глаз же наш так устроен, что реагирует только на амплитуду световой волны и ее частоту. Мы видим не сам предмет как таковой, а лишь отраженный от него свет.

Это значит, что объемный предмет порождает отраженное электромагнитное поле, которое движется к зрителю и каким-то образом показывает форму предмета. Будь это не так, мы не смогли бы одним только зрением оцепить объемность, а вынуждены были бы прибегать к осязанию. Впрочем, нередко именно так и приходится поступать, есть даже поговорка: возьми глаза в руки, то есть пощупай.

Объемность же поля видна, когда мы, глядя на что-нибудь, закрываем поочередно глаза: предмет как бы поворачивается то одной, то другой стороною. Иными словами, хотя глаз и не реагирует на фазу световой волны, фаза эта совершенно необходима, чтобы мы имели возможность воспринять пространство объемно (не будем касаться весьма сложных и до конца еще не выясненных проблем бинокулярного зрения, которые связаны с работой уже не только глаза как такового, но и всего мозга).

Обычная фотография — также запись только амплитуды световой волны. Никакими усилиями (оставим в стороне стереоскопическую фотографию, дающую лишь иллюзию объемности) невозможно придать пространственность журнальной иллюстрации, например. Причина в том, что при записи, то есть при фотографировании, потеряны фазы отраженных от предмета волн. Вот если бы удалось эти фазы зафиксировать, а затем воспроизвести...

Такую задачу и поставил перед собой Денисюк: «Надо сделать моментальный снимок волнового фронта, запомнить, в каком состоянии во время встречи с фотопластинкой находилась световая волна: был ли тут ее горб, впадина или какое-то промежуточное состояние». Вот только как этого добиться?

В студенческие годы Денисюк прочитал в учебнике физики об опытах Габриэля Липпмана, профессора парижской Сорбонны, проделанных в 1891 году и удостоенных Нобелевской премии. Липпман ухитрился получать цветные фотографии на самой обыкновенной черно-белой пластинке!

Правда, он не был совсем уж первым. Едва дагеротипия, а затем и метод англичанина Талбота стали известны широкой публике, начались беспрерывные попытки получить цветное фото. Так что через девять лет Александр Эдмон Беккерель, особым образом приготовив светочувствительный хлоросеребряпый слой, сфотографировал солнечный спектр в его натуральных цистах. «Но все попытки закрепить изображение спектра оказались тщетными. При действии дневного света изображение исчезало постепенно, а при фиксировании — моментально»,— пишет один из историков фотографии. Беккерель хранил эти свои фотографии в плотно закрытом ящике и показывал только при свете свечи.

Кстати о Беккерелях. Их было четверо. Все известные ученые, профессора и академики, все оставили заметный след в науке, все — что самое редкое — из одной ученой династии.
Антуан Сезар, начавший работать в науке в 1815 году, изобрел очень удобный для лабораторий гальванический элемент, открыл прозрачность веществ для ультрафиолетовых лучей.
Александр Эдмон, его  сын, построил  очень  удачный прибор для наблюдения флюоресценции, провел с научных позиций классификацию явлений этого рода.
Антуан Анри, сын Александра, непременный секретарь Парижской академии, открыл радиоактивность урана, внес важный вклад в теорию оптики, электричества, магнетизма, фотографии, электрохимии, метеорологии.
Наконец, Жан, правнук Антуана Сезара, был известен своими исследованиями веществ при сверхнизких температурах, которыми занимался вместе с голландцем Камерлинг-Оннесом, обнаружившим сверхпроводимость.
Без малого сто сорок лет трудился род Беккерелсй в науке!

Почему черно-белая фотография становилась у Беккереля цветной? Немец Ионатан-Карл Ценкер, профессор ботаники и естественных паук Йенского университета, в конце шестидесятых годов XIX века высказал предположение, что все дело в интерференции. Лучи света отражаются от задней поверхности светочувствительного слоя (не забывайте, что по методу Дагера слой наносился на посеребренную пластинку!) и взаимодействуют с теми лучами, которые падают на переднюю поверхность пластинки, обращенную к предмету. Там, где складываются горбы волн   (амплитуда максимальна), фотослой засвечивается, при проявлении в тех местах выделяется металлическое серебро — крохотное «зеркальце». А где волны взаимно гасят друг друга, фотослой остается нетронутым.

И вот, когда мы рассматриваем такой снимок, частички серебра (они расположены в толще слоя правильными рядами на расстоянии полуволны света) играют роль дифракционной решетки. То есть свободно пропускают мимо себя все лучи спектра, кроме тех, которые породили эту правильную структуру. А если что-то ненужное и отразится, оно будет живо «съедено» другими отражениями, находящимися в «неправильной» фазе. И мы видим цветной луч! Срабатывает тот же самый механизм, благодаря которому радужно переливаются мыльные пузыри и пестрят всевозможными узорами крылья бабочек.

Прошло еще двадцать лет, и под качественную картину, нарисованную Ценкером, был подведен теоретический фундамент. Оптик Отто Винер сообщил о стоячих волнах света, которые он сумел обнаружить, направляя монохроматический луч на зеркало и наблюдая взаимодействие прямого и отраженного потоков.

Буквально на следующий год Липпман обобщил работы своих предшественников и получил настоящие цветные фотографии. Сначала он экспериментировал с разными зеркалами, а потом пришел к выводу, что лучшего зеркала, чем ртуть, не найти. И придумал специальную фотографическую кассету: туда вставляли фотопластинку, кассету герметически закрывали и в нее наливали ртуть. Потом щелкал затвор, и все шло именно так, как описывал Ценкер. Получались отличные цветные изображения, теперь уже никуда не исчезающие. Астрономы стали фотографировать солнечный спектр, любители преуспевали в пейзажной и натюрмортной съемке.

Множество физиков старались усовершенствовать пластинки и кассеты Липпмана. Однако ртуть — вещество ядовитое, а без нее ничего не получалось. Зеркальный слой должен идеально прилегать ко всем неровностям слоя светочувствительного — какое вещество, кроме жидкости, на это способно? И еще одно неприятное обстоятельство: фотографии Липпмана нельзя было размножать. Они оставались, как и дагеротипы, в единственном  экземпляре.  Были трудности  в изготовлении светочувствительного слоя, от которого требовалась полная прозрачность.

Словом, после бума первых лет фотографы повернулись спиной к интерференционной фотографии. Трехцветная схема, предложенная Максвеллом, оказалась проще. Ею мы пользуемся по сию пору. (Чтобы доказать свою теорию, Максвелл вместе с лучшим английским фотографом того времени Саттоном сфотографировал бант из трехцветной ленты на фоне черного бархата через три светофильтра — красный, синий и зеленый — на три фотопластинки. Когда их спроецировали на экран через такие же светофильтры и совместили изображения, перед изумленными зрителями возникла яркая цветная картина: 17 мая 1861 года Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал первую в истории цветную фотографию, полностью подтвердившую трехкомпонентную теорию.)

Вы спросите: за что же Липпман получил тогда Нобелевскую премию? За то, что своими опытами еще раз доказал волновую природу света (неясно, правда, нуждалась ли она в этом энном по счету доказательстве...)

Опыты Липпмана приводятся в фотографических руководствах как исторический экскурс («Практического значения... не имеет...» — вынесен приговор).

А для Денисюка эти опыты стали вторым после «Звездных кораблей» толчком: интерференция — вот что поможет записать на фотопластинке вместе и амплитуду, и фазу волны! Отсюда сразу же стало ясно, что на солнечном свету съемка не получится, он ведь — волна с беспрерывно изменяющейся фазой. Конечно, если получить экспозицию в одну тысячетриллионную долю секунды, все будет в порядке, но это нереально. Значит, прибавляется еще одно требование: свет должен быть когерентным.

И, наконец, прояснилась схема съемки. Должны быть две волны. Первая пройдет через пластинку к объекту фотографирования, отразится от него, — и эта образовавшаяся вторая волна придет к светочувстви-тельному слою, где проинтерферирует с первой. Возникнет картина, очень похожая на ту, которую получил Липпман,— похожая, да совершенно иная...

Чтобы проверить идею, Деписюк поступил в аспирантуру ГОИ.
— Начал с липпмановских пластинок,— рассказывал мне Юрий Николаевич.— Дело это было всеми забытое, никто не знал, как  их  изготовлять, а  тонкостей оказалось множество. Очень помогла Ива Рувимовна Протас, старший научный сотрудник, кандидат химических наук. Ей было тогда лет пятьдесят, она была блестящий и глубокий знаток синтеза и свойств фотоэмульсий. Я приходил к ней со своими  жалобами, рассказывал, как проходил эксперимент, а она давала очередной совет, и я отправлялся претворять его в жизнь. Советы были высокого класса, основанные на колоссальном знании литературы, огромном опыте. Как ни странно, оптика ее мало интересовала, и моего энтузиазма по поводу волновой фотографии она не то что не разделяла, а так... относилась очень-очень спокойно. Однако в плане научном, в плане методики эксперимента, осмысления результатов я много почерпнул у этой интеллигентной, с очень широким кругозором женщины... Вот благодаря ей создали мы нужный фотослой, получили волновую фотографию линзы. Смешно, знаете: плоская пластинка, ничего на ней нет, а выставишь на солнце — можно на дереве узоры выжигать. Многим это казалось каким-то фокусом, что ли... И вот в этот момент, когда кое-что начало получаться, приехал с конгресса из Швеции один сотрудник. Встречаемся в коридоре, он говорит: «Я тебе там на столе положил кое-какие материалы конгресса, по-моему, любопытно». Иду, смотрю. Статья Эль-Сама, совершенно неизвестного мне автора. Начинает со ссылки на Габора, фамилию эту первый раз встречаю в литературе. И чем дальше читаю, тем больше холодею: оказывается, не я одни решил записывать полностью световую волну — и амплитуду, и фазу. Габор-то опыты свои делал еще в сороковых годах! Расстроился я ужасно...

Последний шаг перед голографией
Имя Габора пишут обычно на английский манер: Деннис. А по-настоящему он был Денеш, не англичанин — венгр. Он родился в 1900 году в Будапеште, и навсегда в его памяти остались зеленые кручи горы Геллерт над Дунаем, мост Эржбет между высоким берегом Буды и низким — Пешта, стрельчатые башни здания парламента, крепостные стены королевской резиденции, кипящие людьми тротуары на центральном проспекте имени национального героя Ференца Ракоци.

Однако родители его были не венграми. Отец какими-то судьбами попал в Австро-Венгрию из России, мать — из Испании. Так цепь случайностей привела к тому, что уже в раннем детстве Денеш (Денис?) владел пятью языками. Отец увлекался изобретательством, от него к сыну перешел интерес к науке и технике.

Любимым писателем мальчика был Жюль Верн, образцом поведения — Томас Альва Эдисон с его знаменитыми словами, что гений состоит на девяносто девять процентов из усидчивости и только на один процент из вдохновения. Эту заповедь великого американца Габор пронес через всю жизнь: двенадцати—пятнадцатичасовой рабочий день был для него нормой. И при всем том он вовсе не являл собой олицетворение зарывшегося в науку сухаря. Мать привила ему любовь к искусству, в особенности к живописи, — в биографии лауреата Нобелевской премии Габора прослеживаются и тесные отношения с художниками, в том числе такими экстравагантными, как Сальватор Дали...

Денеш Габор окончил Технический институт в Будапеште — одно из лучших, если не самое лучшее высшее учебное заведение Венгрии. Продолжить свое образование решил в Германии — была такая печальная традиция венгерских ученых и инженеров, не находивших применения споим талантам в отсталой полуфеодальной стране.

В Германии начала века, с трудом оправлявшейся от поражения в Первой мировой войне, учились, работали на фирмах, преподавали в университетах немало венгров: Теодор фон Карман — впоследствии директор Гуггенгеймовской азролаборатории Калифорнийского технологического института, Янош (Джон) фон Нейман — выдающийся математик, создатель первых ЭВМ, Эуген (Юджин) Вигнер — участник разработки первого ядерного реактора в США, Нобелевский лауреат, известный своими фундаментальными работами по теории твердого тела и рассеяния элементарных частиц... В те годы, когда Денеш Габор учился в берлинском Высшем техническом училище, он дружил с Вигнером, затем познакомился с приехавшим в столицу фон Нейманом.

Но влекла к себе Габора не теоретическая физика, а изобретательство. Президент Международного оптического союза Адольф Ломан вспоминает, что Габор как-то спросил на семинаре, можно ли научиться изобретать. Преподаватель сочувственно похлопал юношу по плечу: «Мой дорогой Габор, не транжирьте вашего драгоценного времени на изобретения. В наши дни напридумано уже столько, что вы убедитесь: либо ваше творение окажется неработоспособным, либо выяснится, что оно было известно задолго до вас».

Габор, однако, совету не последовал. Окончив в 1927 году Высшее техническое училище, он поступил на службу в лабораторию электронной техники знаменитого концерна «Сименс». Там ему поручили разрабатывать катодную систему для электронно-лучевой трубки.

Чтобы фокусировать электронный луч, обычно применяли электростатические поля («линзы»), во многих отношениях неудобные. Габор применил постоянное магнитное поле — изобрел магнитную линзу. Теория такого устройства была темой его неопубликованной диссертации на соискание степени доктора наук. «Он не подумал о том, что линзу можно использовать также и для формирования изображения предметов, просвечиваемых электронным лучом,— вспоминает Ломан.— По сути, он проглядел возможность изобретения электронного микроскопа, и эту свою ошибку запомнил навсегда».

Действительно, обидно: стоять у двери и не войти в нее! Ведь всего год спустя немецкий физик Буш опубликовал свою теорию магнитной линзы, а его ученик Вольф получил первое изображение, сделанное электронами,— крест из раскаленных нитей, эти электроны испускавших. Лаборатория «Сименса», в которой работал Габор, занялась электронными микроскопами. Молодой венгр принял деятельное участие в их проектировании и разработке теории.

А за окнами было неспокойно. Страну сотрясали непрерывные забастовки. К середине 1932 года в Германии было уже семь миллионов безработных — сказывался мировой экономический кризис. За коммунистов на выборах в рейхстаг проголосовали почти шесть миллионов человек, и Клара Цеткин как старейший депутат открыла заседание нового состава германского парламента. Чтобы сломить влияние коммунистов, промышленно-фпнансовые круги решили передать власть в стране национал-социалистам. Президент Гинденбург назначил тридцатого января 1933 года на должность рейхсканцлера Адольфа Гитлера, а спустя месяц, двадцать седьмого февраля, запылал рейхстаг...

Придя к власти, нацисты принялись вводить всюду «истинно немецкую» науку, взяли под подозрение всех иностранцев, выискивали коммунистов, социал-демократов и сочувствующих любым левым. По всей Германии вырастали концентрационные лагеря для «перевоспитания» — уничтожения недовольных.

Апологеты расовой теории провозгласили разделение людей на «высших», «нордических», и низших. Венгр Габор с его еврейскими родителями был отнесен к низшим. По счастью, иностранный паспорт еще служил достаточно надежной защитой, и весной 1934 года Денеш вырвался из гитлеровской Германии.

На Британских островах, зеленых и подстриженных, мало кто интересовался какими-то уличными стычками на «континенте», к которому англичане издревле относились со скрытой, а то и явной снисходительностью. Что рейхстаг подожгли коммунисты, как твердила на весь мир фашистская пропаганда, английский обыватель не сомневался: ведь коммунисты — «разрушители»!

Напрасно Габор пытался рассказывать о том, как по улицам Берлина маршируют с песнями одетые в коричневые рубашки отряды штурмовиков, как призывает к созданию «сильной Германии» и завоеванию «жизненного пространства» Гитлер, как по ночам к подъездам подкатывают грузовики с вооруженными людьми, и топот сапог по лестнице означает, что на каком-то этаже сейчас забарабанят в дверь или просто сорвут ее с петель, чтобы схватить «врага режима»,— в ответ были удивленные переглядывания, пожатия плеч: уж эти нам  «континентальные»...

Если бы кто-нибудь сказал тогда англичанам, что не пройдет и пяти лет, как на Лондон упадут фашистские бомбы, клиника была бы ему обеспечена. Габор понял, что в этой стране главное — быть корректным и не пытаться сообщать собеседникам то, чего они не желают слушать.

Тут стоит припомнить кое-что из его биографии. Он ведь жил в Будапеште неподалеку от будущего cоздателя водородной бомбы Эдё Теллера, и будущего знаменитого математика Енё Вигнера (книги «Теория групп» и «Этюды о симметрии» которого сделали совершенно новым мир физиков-теоретиков), и будущего создателя теории игр Яноша фон Неймана (теория эта - основа мышления современных экономистов и политиков),и будущего руководителя американского ядерного «Манхэттенского проекта» Лео Силарда. И по годам эти школьники были очень близки... (Желающие узнать существенно больше об этих «Будапештских пришельцах» найдут массу поразительных сведений в статье того же названия, откуда взяты данные сведения, - поинтересуйтесь в Интернете.)

Замечательной четверке читали в Берлинском университете и отвечали на их вопросы - уж так повезло! - самые маститые исследователи: Макс Планк (Нобелевская премия 1918 г.), Альберт Эйнштейн (Нобелевская 1921 г.), Вальтер Нернст (Нобелевская премия 1921 г.), Фриц Хабер (Нобелевская премия 1918 г.), Макс фон Лауэ (Нобелевская премия 1914 г.), Джеймс Франк (Нобелевская премия 1925 г). 

Габора взяли на работу в «Бритиш Томпсон—Хьюстон компани». Лаборатория фирмы располагалась в маленьком городе Рагби, и опять потянулись дни трудов по улучшению электронных микроскопов. Его ценили: занятия этой темой у «Сименса» служили лучше самых авторитетных рекомендательных писем — немецкие фирмы были в тридцатых годах на передовых позициях в создании приборов, лежащих на границе техники и науки. И все звали его Деннис.

На скамейке у теннисного корта...
Переезды бывают разные. В тот год, когда Габор благополучно ступил на английскую землю, из города Сочи прибыла в Ленинград молодая женщина. Она приехала, чтобы поступить в институт. Она хотела стать инженером, и это желание привело к тяжелому конфликту с мужем, который считал, что его шоферского заработка в курортном городе вполне хватает, чтобы жена сидела дома, вела хозяйство и воспитывала сына, не помышляя ни о каких работах и учебах.

Иной женщине такая перспектива, возможно, и понравилась бы, но не Елене Константиновне Сизьминой. Она оставила сына (он носил фамилию отца — Денисюк) на попечение матери, взяла развод... Она стала в Ленинграде студенткой Политехнического института, сняла комнату — и сын Юрий был снова с нею.

Весной сорок первого года Юрий, считавший себя уже коренным ленинградцем, окончил шестой класс. Любимым его писателем был Жюль Верн, а любимым журналом — «Природа», где печаталось так много статей о физике и ее будущем. «Взрыв атомной бомбы меня не особенно поразил,— заметил как-то в разговоре со мной Юрий Николаевич.— Еще до войны в «Природе» я прочитал о возможности создания такой бомбы, только по тогдашним расчетам для взрыва требовалось много тонн урана,— тогда ведь не знали ни плутония, ни урана-235».

День двадцать второго июня 1941 года был воскресный. И если даже многие взрослые тогда не сразу осознали весь ужас слова «война», то что говорить об одиннадцатилетнем мальчике... Юрий очень удивился, когда приехала мать и забрала его с дачи, где он рассчитывал провести целое лето. Оказалось, как раз вовремя, наутро дорогу уже бомбили. А четвертого сентября снаряды тяжелой артиллерии гитлеровцев стали рваться уже в Ленинграде. Еще спустя четыре дня, прорвавшись на Шлиссельбург, враг блокировал город с суши...

Началась беспримерная оборона Ленинграда, битва, в которой у врага были все преимущества, кроме одного — несгибаемой стойкости и мужества. Директива гитлеровского командования была недвусмысленной: «Ленинград необходимо взять измором. Это имеет важное политическое, военное и экономическое значение».

А продовольствия в Ленинграде было действительно мало. Так мало, что даже солдатам в передовых частях выдавали триста граммов хлеба и сто граммов сухарей в день, в частях же второй линии — сто пятьдесят граммов хлеба и семьдесят пять граммов сухарей...

Начался голод. Только в декабре 1941 года умерло от истощения пятьдесят три тысячи человек. Городской комитет партии принял решение эвакуировать из Ленинграда нетрудоспособных, больных и в первую очередь — детей. Со второй половины ноября действовала ледовая «дорога жизни» через Ладожское озеро. Людей собирали на Финляндском вокзале, давали им горячую пищу и полкилограмма хлеба, а когда сажали в вагоны, чтобы везти в Кокорёво, где начиналась дорога через озеро,— еще килограмм. Только тот, кто пережил блокаду, знает, каким сокровищем был этот хлеб, скольких спас от смерти.

По ледовой трассе, а летом озёрными судами было вывезено из Ленинграда больше полумиллиона человек. Среди них и Юрий Денисюк с матерью. Он мог ходить, но врачи мрачно качали головами: «Ох, как истощен... Необратимо...» Но материнская любовь делает вещи, медицине недоступные. Елена Константиновна выходила сына. Они жили в Коломне — городе паровозостроителей. Юрий закончил седьмой класс, поступил в техникум транспортного машиностроения...

Как только стало возможно, ленинградцы, рассеянные по разным местам страны, потянулись домой, в свой израненный город, чтобы поднимать его из руин. Летом сорок четвертого года по Невскому проспекту пошли троллейбусы — свежие, блестящие. Забил фонтан перед Казанским собором. Открылись почти все театры. На улицах и площадях было высажено тридцать пять тысяч деревьев и двести сорок тысяч кустарников. Город встретил салют Победы, залечив немало нанесенных блокадой ран. Работали заводы, сходили со стапелей ленинградских верфей корабли.

Дипломированный техник Юрий Николаевич Денисюк прокладывал трубопроводы через бесчисленные корабельные отсеки. Но все чаще дает себя знать юношеская любовь к физике. Не забывались статьи из «Природы» и прочитанный в эвакуации вузовский учебник физики,— страстно хотелось участвовать в исследованиях атома. Физический факультет был в Институте точной механики и оптики. Денисюк поступил туда на вечернее отделение, совсем не подозревая, что ждет его не атом, а голография.

Та самая голография, до принципов которой уже додумался в Англии, сидя однажды на скамейке у теннисного корта, Деннис Габор. Это случилось в 1947 году. По словам биографов, Габор сделал немало изобретений во время утреннего бритья. Так что скамейка возле теннисного корта как место, где приходят свежие идеи, была вполне в его характере.

А мучила Габора мысль о том, что магнитные линзы, которым он в свое время отдал столько труда, стали препятствием для улучшения работы электронного микроскопа. Когда-то именно они позволили резко поднять разрешающую способность прибора, рассматривать всё более тонкие детали строения кристаллов, клеток растений и животных, а теперь... При относительно малых увеличениях сферическая аберрация магнитных линз не вносила искажений, но по мере того как конструкторы создавали всё более мощные микроскопы, она мешала явственнее и явственнее. Оптики со своими стеклянными линзами давным-давно уже отыскали рецепты укрощения этой и многих других аберраций. Но в электронном микроскопе иные волны, гораздо более короткие, и было совершенно непонятно, как к ним подступиться... Линзы... А зачем они вообще?

«...Если исходить из принципа Гюйгенса,— вспоминал потом Габор,— пучок (электронов, летящих от объекта к линзе.— В. Д.) должен содержать всю необходимую информацию. Что мешает нам ее расшифровать? Очевидно, то, что мы регистрируем на пластинке только половину информации: мы пренебрегаем фазой волны. Нельзя ли выявить ее с помощью интерференции, налагая «когерентный фон»? Немного математики и несколько опытов позволили быстро проверить идею о «восстановлении волны»... Возникающее при этом изображение было трехмерным. Мешало одно незначительное досадное обстоятельство: одновременно восстанавливалось еще одно изображение — «двойник» объекта. В интересующем меня случае его удалось исключить...»

Габор излагает проблему бегло, ориентируясь на физиков, которым нет нужды объяснять, что такое «когерентный фон» и «восстановление волны». Мы с вами дилетанты, нам придется расшифровать для себя, что стоит за этими терминами. Это мы сейчас сделаем, но прежде обратим внимание на многозначительное совпадение: Габор и отделенный от него более чем десятилетием Деписюк рассуждали совершенно одинаково. Их логика совпадает в мельчайших деталях, и это не случайно.

Как заметил физик Марио Бунге, «путь от основных предположений теории к ее проверяемым следствиям является единственным в своем роде». Но мы увидим в дальнейшем, что в методах, которыми реализовывалась теория у Габора и у Денисюка, было весьма существенное отличие. Оно-то и позволяет называть теорию голографии, разработанную Денисюком, обобщающей; метод Габора для нее один из частных случаев. Почему? Скоро узнаем.

Попробуем сделать голограмму!
«Когерентный фон» — это поток когерентного света, который, ничем не нарушенный, идет к фотопластинке. Он встречается с ней так, будто он и не поток вовсе, не скопище фотонов, каждый из которых представляет собой отдельную волну, а один-единственный фотон: во всех точках соприкосновения со светочувствительным слоем фаза этой опорной волны одинакова.

А вот и наш предмет: блестящий шарик, буквально точка. На него каким-то образом (пока неважно, каким) попадает кусочек опорного потока, опорной волны. Естественно, отражается сферическая волна и тоже идет к фотопластинке. Встречаясь с опорной, наша предметная волна образует ряд светлых и темных концентрических колец — дифракционную (зонную) решетку Френеля. Мы увидим ее, проявив пластинку.

Хотите получить снова шарик, только теперь уже сотканный из фотонов? Нужно осветить получившееся изображение тем же когерентным светом. Он пройдет через пластинку и после нее окажется как бы разрезанным на множество концентрических кружков. Тут же срабатывает принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка на границах «свет — темнота» порождает элементарные сферические волны, они интерферируют в пространстве, и в конце концов все уничтожают друг друга, кроме тех, которые дают изображение висящей в воздухе точки.

Она будет такой же блестящей, как и реальная, вы их не отличите друг от друга, да это и понятно: видим-то ведь мы волны, так не все ли равно, идут они, отразившись от настоящего предмета, или так ловко созданы, что глаз отличить их от «настоящих» не в состоянии?

Точно так же образуется голограмма любого предмета. Во время съемки создается множество элементарных голограмм, по одной от каждой точки поверхности, освещенной когерентным светом. Па фотопластинке причудливо переплетается между собой великое количество решеток Френеля, поэтому голограмма — я имею в виду голограмму Габора — выглядит каким-то серым стеклышком вроде засвеченного негатива, а иногда бывает совсем прозрачной. Осветив ее когерентным светом, восстанавливают все точки, то есть вид предмета, неотличимый от истинного. «Восстанавливают волну», запомненную во время голографирования.

Габор просвечивал в электронном микроскопе срезы тканей, тонкие пленки. Эту же схему он применил для голографирования: освещал когерентным светом ртутной лампы прозрачный негатив (транспараат, как иногда говорят), а позади него ставил регистрирующую фотопластинку. Объемный предмет таким способом запечатлеть не удастся. Но Габора это не смущало. Ведь чего он добивался? Сделать голограмму в электронных лучах, добиться пусть небольшого по увеличению, но ясного изображения, а потом просветить фотопластинку когерентными световыми лучами.

Из-за разницы в длинах волн изображение на экране должно было сильно увеличиться. Некоторым препятствием выглядело отсутствие источника когерентных электронов, но оно казалось временным. Ведь голограмму в обыкновенных лучах удалось сделать!

Габон напечатал свою первую статью о голографии в журнале «Нейчур» очень скромно — в разделе писем в редакцию. И так как речь в заметке шла об электронной микроскопии, ею и заинтересовались лишь специалисты этого сравнительно узкого профиля. Но не историки науки! Уже много позже, когда голография триумфально шествовала по свету, дотошные эти люди обнаружили предшественника Габора — предшественника, работ которого не заметил буквально никто. Вот такие бывают печальные парадоксы в науке...

Этот человек, высказавшийся чересчур рано, был польский физик Мечислав Вольфке. Изучая кристаллические решетки веществ, он еще в 1920 году (!) предложил способ, ничуть не отличавшийся от идеи Габора. Была и опорная волна, и предметная, и фотопластинка, и последующее восстановление голограммы (понятно, изобретатель так ее не называл) в когерентном свете... Вольфке писал: «...Теорема была проверена на различных оптических структурах в параллельном пучке света желтой линии ртути, причем она (картина.— В.Д.) оказалась верной при всех случаях».

А оптики не обратили внимания ни на статью Вольфке, ни на сообщение Габора, хотя, как потом стало ясно, голография касалась в первую очередь их, оптиков. С другой стороны, трудно их и винить: не было еще мощных источников когерентного света, для получения голограммы требовалась многочасовая выдержка. Голографическая запись световых волн оставалась любопытным феноменом теории, подтвержденным в опыте,— не более того.

Электронные микроскописты, правда, Габора знали и работы его цитировали. „Большая советская энциклопедия" сообщала в 1957 году: «Английский ученый Д. Габор показал, что при определенных условиях можно в световых лучах реконструировать... изображение объекта...» Но эти слова и соответствующая ссылка были приведены в статье «Электронный микроскоп», куда оптики не заглядывали. Так что нет странного в том, что, заинтересовавшись восстановлением световых волн, оптик Денисюк ничего об идеях Габора не знал (и, как потом выяснилось, хорошо, что не знал). Не пользовались когерентные волны вниманием популяризаторов науки. Даже электронные микроскописты редко о них вспоминали.

Новый путь
Статья Эль-Сама выглядела на этом фоне исключением. И что важно, благодаря ей Денисюк не только узнал о своем английском предшественнике, но и понял, в чем заключается принципиальное различие их методов.

На первый взгляд (и это, как мы еще увидим, многих вводило в заблуждение) разница выглядела столь несущественной, что о ней просто не следовало говорить. Габор помещал свой плоский транспарант между источником света и фотопластинкой (путь: источник - транспарант - фотопластинка), а Денисюк ставил пластинку между источником и объемным предметом (путь: источник - фотопластинка - объмный предмет). Однако от перемены мест слагаемых сумма не меняется только в элементарной математике. В физике чрезвычайно важны и подобные тонкости: результат может существенно изменяться.

Так оно и случилось. По методу Габора можно было голографировать только плоские транспаранты, у Денисюка же не было никаких препятствий для получения объемных изображений.

А мешающий «двойник» голограммы Габора автоматически исчезал в голограмме Денисюка.

Почему? Потому что опорная и предметная волны в габоровской голографической установке шли последовательно друг за другом. Поэтому они были не способны создать в пространстве, а значит, и на фотоэмульсии картину стоячих волн (стороннему наблюдателю кажется, что такие волны не бегут, а стоят на месте).

Тогда как встречное движении опорной и предметной волн по схеме Денисюка совершенно естественно создавало так нужные стоячие волны.

Интерференционная картина создается, конечно, в обоих случаях, но механизмы их возникновения весьма различаются. А отсюда и разный конечный эффект.

В голограмме Габора фотопластинка записывает предметную волну так, что потом восстанавливающий свет «не может решить», откуда эта волна падала. Возникает этакая неопределенность, и свету ничего не остается, как «сделать» два изображения. «Двойник» из-за этого принципиально неустраним, его можно в лучшем случае вывести из поля зрения.

А в голограмме Денисюка возникала дифракционная решетка, подобная решетке Липпмана, для которой принципиально важно направление, откуда идет предметная волна. Благодаря решетке при просмотре может возникнуть только одно-единственное изображение. Ненужные волны беспрепятственно проскальзывают мимо кристалликов серебра — элементов этой решетки, никакого мешающего изображения восстановить они не могут.

По этой же причине (дифракционная решетка!) голограммы Денисюка, сделанные с помощью лазера, восстанавливаются в самом обыкновенном свете: хотите — солнечном, хотите — от электрической лампочки. Кристаллики серебра такой голограммы вырезают из потока света только нужные волны — те самые, которыми велось голографирование. Поэтому этим голограммам не требуется для воспроизведения сложное лабораторное оборудование — лазеры, оптические скамейки, на которых размещают линзы и саму голограмму, и так далее.

Конечно, Габор первым (о Вольфке, как мы знаем, тогда никто уже не вспоминал) забил заявочный столб — сформулировал идею метода: интерференцию предметного и опорного пучков света. Он высказался и в том смысле, что таким способом удастся получать трехмерные изображения.

Но Денисюк пришел к «волновой фотографии», как он ее называл, совершенно самостоятельно, а кроме того, применил толстослойные фотоэмульсии, где формировалось много слоев дифракционной решетки.

Тогда как Габор, наоборот, стремился к минимальной толщине фотослоя. Это различие, на котором мы еще не останавливались, решающее. Поэтому сегодня метод Габора называют частным, а метод Денисюка — общим случаем голографии.

Обоим изобретателям очень мешало отсутствие хороших, мощных источников когерентного света. Оба пользовались ртутными лампами, но именно поэтому не могли получать голограмм сколько-нибудь большого размера и достаточной глубины, способных продемонстрировать любому скептику реальность трехмерной, объемной голограммы.

Доходило до того, что в ГОИ некоторые известные ученые прямо заявляли о «бессмысленном расходовании государственных средств», о том, что следует-де потребовать отчета у молодежи, занимающейся строительством воздушных замков...

К счастью, не все разделяли столь крайнюю точку зрения. Академик Владимир Павлович Линник, прекрасно знакомый с деятельностью своего младшего коллеги по институту, представил в феврале 1962 года статью Денисюка в «Доклады Академии наук СССР». В журнал, «предназначенный для помещения первых публикации о наиболее существенных результатах научных исследований... имеющих характер теоретической или методологической новизны», как сказано в его статуте.

Работу опубликовали в шестом номере журнала за тот же год. Она называлась, как это принято в науке, длинно и не особенно понятно: «Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения». Три страницы текста, пара иллюстраций...

Научное исследование, имеющее характер новизны...

„Этого не может быть, потому что не может быть никогда!"
Так аргументировал свое несогласие с ученым соседом доктором Фридрихсом чеховский донской помещик. Увы, и в кругах куда более образованных нередко прибегают к подобной аргументации...

Помимо статьи в «Доклады...», Денисюк написал заявку на предполагаемое открытие и послал ее в Комитет по делам изобретений и открытий. Ученый вступил на требующую крепких нервов тропу первооткрывателя. История науки и техники убедительно подтверждает истинность этой характиристики.

Кембриджский профессор Дж. Дж. Томсон, открывший электроны, вспоминал: «Я сделал первое сообщение о существовании этих корпускул на вечернем заседании Королевского института в очередную пятницу 30 апреля 1897 года... Много времени спустя один выдающийся физик рассказал мне, что подумал тогда, будто я всем им нарочно морочу голову». Кто этот физик, Томсон не назвал, но доподлинно известно, что другой выдающийся физик, а именно Рентген, категорически отверг существование тел, меньших, чем атом.

Это всего лишь один пример, а их можно приводить и приводить.

Комитет по делам изобретений и открытий не сам, естественно, определяет, действительно ли та или иная заявка содержит описание научного открытия. В этом ему помогают разобраться эксперты из числа специалистов и ученых. К сожалению, в случае с открытием Денисюка эксперты оказались примерно в таком же положении, что в свое время Рентген.

Госкомитет получил три отзыва, и два из них отказывали Денисюку в том, что его работа оригинальна. Автор первого отзыва утверждал, что Денисюк повторил Габора, а во втором отзыве столь же решительно говорилось, что Денисюк повторил Липпмана.

В третьем же отзыве отрицалось само существование описанного в заявке физического явления. Последнее было особенно примечательным, и вот почему. Попытки получить линзу, каким-то странным способом засвечивая фотопластинку (Денисюк в статье рассказывал и о том, что его методом можно изготовлять линзы из совершенно плоских пластинок стекла, вовсе их не обрабатывая), казались нелепостью людям, всю жизнь имевшим дело с обычным, некогерентным светом.

Кто знает, может быть, противников убедило бы письмо ван Хирдена, полученное Денисюком,— иным людям, не привыкшим самостоятельно мыслить, вечно нужны костыли из чужих мнений. А в письме этого физика, входящего в число самых авторитетных ученых США, говорилось следующее:

«Поляроид корпорейшн Кембридж, 39, Массачусетс 27 декабря 1963 г.
Дорогой мистер Денисюк! Спасибо за присланные оттиски Ваших статей по оптике и фотографии. Мое незнание Ваших работ тем более непростительно, что, как я только что обнаружил, Ваша статья 1962 года давно уже переведена на английский. Основная идея Вашей статьи в «Докладах» (том 144, стр. 1275, 1962 г.) аналогична той, которую я обсуждал в статье, напечатанной в «Апплайд оптикс» в 1963 г. (том 2, стр. 393). Видно также, что Ваши эксперименты в области фотографии подтверждают Вашу теорию и являются дальнейшим шагом вперед. Сейчас я пытаюсь применить эти идеи к проблемам запоминания и обработки информации,— некоторые называют это искусственным интеллектом, к которому мы безусловно придем когда-нибудь в будущем.
Всегда Ваш,
П. Дж. ван Хирден,
исследовательский отдел «Поляроид корп.».

Пока шла переписка с Комитетом, то есть, по сути, с его экспертами, Денисюк защитил кандидатскую диссертацию. Исключительно теплую рецензию на эту работу прислал академик Иван Васильевич Обреимов, крупнейший спектроскопист, знаток оптики во всех ее проявлениях (по болезни он не смог приехать в Ленинград на защиту).

— Денисюк? — переспросил академик, когда я позвонил ему.— Как же, как же, очень хорошо помню! Ему там долго ставили палки в колеса... Мне однажды пришлось быть в ГОИ на каком-то собрании; он подошел, стал рассказывать... С большим удовольствием прочитал его диссертацию. Побольше бы таких «несуществующих» явлений открывали...

...А тем временем случилось то, что Габор назвал «вторым  рождением голографии». В одном  из последних номеров «Журнала Американского оптического общества» за 1962 год появилась статья сотрудников Мичиганского университета Эммета Лейта и Юриса Упатниекса: «Восстановление волнового фронта и теория коммуникации». Американские физики взяли вместо ртутной лампы лазер (вот оно, решающее обстоятельство!) и разделили (второй существенно важный момент!) поток фотонов зеркалами на два русла. Одним осветили предмет, второй использовали как опорный.

Проявленную пластинку залили светом лазера, которым велось голографирование, и увидели за нею объемное изображение серебряного доллара, служившего моделью при съемке.

Сенсация во мгновение ока облетела мир (чему немало способствовали и сами исследователи, взявшие для демонстрации возможностей голографии такую простую и доступную пониманию любого журналиста вещь, как деньги).  Научные и популярные журналы, научные отделы газет запестрели сообщениями об удивительном открытии. Лейт и Упатниекс стали знаменитыми, а с ними и Габор, давно уже не придававший значения своим статьям, написанным полтора десятка лет назад.

Весь 1963 год прошел под знаком неслыханного внимания к волнам и оптике. «Интерференция»,  «волновой  фронт», «когерентность» и другие термины, известные до того лишь узкому кругу физиков, перекочевали на страницы широкой прессы, вошли в лексикон журналистов и литераторов. Чем-то граничащим со сказкой выглядели описания того, как голограмму разламывают пополам, и в каждой остается чуть более тусклое, но все же прежнее изображение...

Мешающий «двойник», о котором мы говорили, возникал и при голографировании по методу Лейта и Упатниекса, но они вывели помеху из поля зрения, соответствующим образом направив опорный пучок. Однако лазер для рассматривания нужен был и у них — недостаток схемы Габора сохранялся.

Денисюк же напечатал еще две статьи о своем методе голографирования в хорошо известном за рубежом советском журнале «Оптика и спектроскопия»: одну в шестьдесят третьем, другую в шестьдесят пятом году. В зарубежной печати все чаще и чаще стали цитировать работы этого исследователя.

В пятнадцатом номере журнала «Электроникс» за 1966 год Лейт писал: «В статьях, опубликованных еще в 1962 г., Денисюк, а также работник фирмы «Поляроид» ван Хирден первыми описали голографические опыты с толстыми носителями...» Этот же факт отмечал и Габор в «Электрон энд Пауэр»: «Комбинация липпмановской фотографии и голографии была впервые предложена Денисюком в 1962 году и, независимо, ван Хирденом в 1963 году...»

Приоритет советского ученого так или иначе отразили Упатниекс, Лин, Пеынигтон, Кольер, Строук, Зех, Блюм и другие известные физики. Блюм писал: «По существу, наиболее значительным достижением из последних разработок является использование белого света (то есть не когерентного, лазерного, а обычного.— В. Д.), для восстановления изображения с голограмм. Сама идея воспроизведении изображений в белом свете была разработана теоретически и экспериментально... в 1962 году советским ученым Денисюком. Он теоретически показал, что информация, зарегистрированная в светочувствительной эмульсии, может быть восстановлена в многоцветной форме с помощью света сложного спектрального состава».

Реакция Госкомитета на все эти события была логичной и справедливой: в Институт физических проблем ушло письмо с просьбой разобраться в конце концов, есть открытие, как о том все говорят, или нет.

Из педагогических соображений руководство института поручило писать отзыв тому же кандидату физико-математических наук А., который в свое время небрежно отмахнулся словами: «работа Денисюка Ю. Н. ... несостоятельна». Теперь уже допущенный промах был признан полностью: «В работе Ю. Н. Денисюка действительно сделано открытие нового оптического явления... [оно] является важным и перспективным... В 1962 году был дан ошибочный отрицательный отзыв о работе».

И наконец в № 31 «Бюллетеня изобретений, открытий и товарных знаков» за 1970 год появилось решение Госкомитета о регистрации открытия. В том же году Юрию Николаевичу была присуждена Ленинская премия. Справедливость восторжествовала! И еще одним ее проявлением было то, что кандидата физико-математических наук Денисюка избрали членом-корреспондентом АН СССР — случай редчайший в истории академии, тем более оттеняющий значимость достигнутого советским ученым (докторская диссертация была уже потом).

Открытие № 214
Мы в свое время упоминали о поляризации, а потом как бы забыли о ней. Но вот пришло время рассказать и об этом качестве голографического изображения. Приобретя его, волновой   «портрет» предмета, восстановленный в пространстве, оказывается совершенно неотличимым от реального. А поскольку с голографическим изображением исследователь может обращаться, словно с реальным предметом, «поляризационная» голография открывает перед учеными еще более широкие горизонты.

Но что это значит: записать поляризацию на голографическую пластинку? Над этой проблемой задумался в 1966 году сотрудник Института кибернетики Академии наук Грузинской ССР Шермазан Дмитриевич Какичашвили. Вот что он рассказывал об этом журналисту Борису Шумилину:

— Вопрос заключался в том, позволит ли природа голографическими приемами отобразить полную информацию о световых волнах, включая состояние их поляризации, и в том, как эту информацию поймать и зафиксировать. Все используемые в голографии светочувствительные среды к поляризации были совершенно равнодушны. Нужно было найти или изобрести такую среду, которая не только темнела бы под действием поляризованного света, но и меняла бы свою структуру... Порассуждав таким образом, мы предположили, что поскольку поляризация действует в природе объективно, независимо от нас, то должно существовать и состояние вещества, для которого эти поляризационные действия предназначены. Иначе говоря, природа должна нас обеспечить таким веществом. Где-нибудь оно отыщется. Успокоив себя насчет среды, углубились в теорию. Прежде всего пришлось сформулировать небольшой такой самостоятельный закон, который описывал бы состояние в том веществе, которое должна дать природа. Приложили этот закон к существующей теорий и глазам своим не поверили. Получалось, что наше гипотетическое вещество не всегда подчиняется законам дифракции света, Оно было каким-то кособоким, что ли. Проверили и перепроверили все расчеты — ошибок нет. Неужели мы открыли какое-то новое явление природы?..

Оказалось, именно так. Диплом на открытие № 214 «Явление воспроизведения волновой картины электромагнитного поля» был выдан Какичашвили на основании теоретического описания, опубликованного в 1973 году, и статьи о новом явлении, напечатанной двумя годами раньше.

Любопытно: и тут оказались почтенного возраста предшественники. Что на фотопластинке можно зафиксировать поляризацию света, следовало из работ по фотоэмульсиям, которые выполнил в 1919 году немецкий исследователь Франц Вейгерт. Открытый им эффект так и был назван — эффект Вейгерта. Но время тогда в германской науке было не из легких, страна оправлялась от поражения в. первой мировой войне, внимание к публикуемым в стране работам было ослаблено по многим, вполне понятным причинам.

Вот и открывали эффект снова и снова: в начале тридцатых годов англичанин Кондо, в начале сороковых — советский исследователь Чердынцев. У одного этот эффект проявился в красителях, у другого — в кристаллах. Однако ни у кого из этих ученых не было в руках источника мощного когерентного света, да и голографию надо было еще ждать и ждать.

А то, что сделал Какичашвили со своими товарищами,— это переход голографии на еще более высокую ступень достоверности. Поляризация света — инструмент, который биофизики и биохимики применяют для исследования структуры клеток, авиаконструкторы — для проверки деталей самолетов на прочность, астрофизики — для изучения чрезвычайно удаленных косми-ческих образований... Перечень областей, где поляризация — ценнейшая характеристика света, прошедшего через вещество или отраженного от него, громаден. И значит, всюду, где нужен подобный инструмент исследования, поляризационная голография делает его острее, тоньше, мощнее. Например, есть указания на то, что новым методом удастся определять форму молекул...

И просто, и сложно...
Голографический съемочный аппарат приводит в нет доумение каждого фотографа. Где объектив с его лин-зами, где механика наводки на резкость, где затвор? Ничего нет! Голографические пластинки имеют очень низкую чувствительность, их без опасения можно вы-тащить на обыкновенный свет, вставить в рамку, потом зажечь лазер и сказать: «Ну вот и готово».
Никаких проблем с экспозицией. Даже если вы передержите в пятьдесят раз, голограмма будет вполне доброкачественной. Все полутона сохранятся, «завалы» в свете и тенях, которых так боится фотограф, для голограммы просто не существуют. Отсюда и широкий интервал передаваемых яркостей, недостижимый для обычной фотографии.

Что это значит — интервал яркостей? А вот что. При очень малой выдержке на обычной фотографии ничего не появится, нужно перейти определенный порог, чтобы свет подействовал на соединение серебра с.галоидным элёментом — бромом, хлором, иодом. Но и чересчур вы-сокая яркость вредна, потому что засвечивается так много центров кристаллизации, что исчезают все полутона. Фотограф поэтому ориентируется на передачу лишь каких-то средних яркостей, сознательно жертвуя чересчур светлыми и темными частями картины. Самые лучшие фотоэмульсии неспособны верно передать изображение, если интервал яркостей, измеренный экспонометром, превышает сотню. А голограмма способна верно отразить интервал яркостей, различающихся в сто тысяч раз и даже в миллион.

Почему? Потому что фотографическое изображение — это, в сущности, мозаика из отдельных мини-потоков света, закрепленных на фотобумаге. А голография формирует каждый кусочек изображения из всего светового потока, приходящегося на всю голограмму. Там, где волны вычитаются, может быть полная темнота, а там, где они складываются, яркость может быть многократно усилена по сравнению с падающим светом. Поэтому драгоценный камень на фотографии только кажется сверкающим, а тот же камень, видимый в голограмме, действительно переливается всеми цветами радуги и ослепительно проблескивает гранями.

Но чем сложна голография — это требованием очень жесткого закрепления всех деталей установки. Их взаимное смещение во время съемки не должно превосходить четверти длины световой волны, иначе ничего не получится. Вот и приходится устанавливать аппаратуру на массивных гранитных плитах, а под них подкладывать автомобильные камеры или теннисные мячики. Иногда даже разгуливающий по комнате сотрудник способен испортить эксперимент, даже громкий разговор! Но, конечно, если прибегнуть к мощному импульсному лазеру, тогда удастся сфотографировать на голограмму и живое существо.

В 1968 году Денисюк вместе со своими коллегами Д. И. Стаселько и А. .И. Смирновым сделали импульсным лазером первую в. науке фотографию такого рода. «Фотозвездой» была белая мышка. На голограмме отчетливо виднелся каждый волосок на шерстке симпатичного зверька.

Еще одна проблема голографии -— это химическая обработка. Фотопластинку надо проявлять, а проявитель — это вода. Желатин, основа фотоэмульсии, от влаги разбухает, а потом садится, когда пластинку сушат. Изменяются расстояния между элементами созданной дифракционной решетки, искажается восстанавливаемая картинка. Долгое время мучились голографисты с непокорной эмульсией. Теперь научились от этого дефекта избавляться, правда, не до конца. В частности, поэтому хороших цветных голограмм все еще нет, хотя теоретически все давным-давно ясно.

И не думайте, что голографические пластинки — это такие же, что продаются в фотомагазинах: сооруди лазер и занимайся любительской голографией. Как раз в пластинках и была главная сложность, мешавшая поначалу получить высококачественные объемные изображения, особенно по методу Денисюка.

Элементы возникающей в толще эмульсии дифракционной решетки должны располагаться на расстоянии четверти длины световой волны друг от друга. То есть на одном миллиметре длины или глубины эмульсии должно записаться четыре тысячи линий — сравните с обычными фотопластинками, где и пятидесяти не наберется — редко двести! Как такие сверхвысококачественные пластинки изготовить — всегда производственная тайна, секрет фирмы. Но факт остается фактом: сегодня существуют фотоматериалы, разрешающая способность которых десять тысяч линий. И соответственно превосходны получаемые на них голограммы.

А когда хорошие пластинки были, наконец, созданы, стало мешать серебро. Да, да, серебро, благодаря которому образуется дифракционная решетка в эмульсии. Ведь свет должен сначала войти в ее толщу, а потом выйти,— кристаллики же непрозрачны. И тут нашли рецепт: стали серебро вымывать, а оставшееся превращать в прозрачное соединение, отличающееся своими оптическими свойствами от желатина. При определенных условиях луч света на границе между такими веществами отражается, как от самого лучшего зеркала: пластинка прозрачна и не потеряла отражающих свойств.

Неотбеленные голограммы эффективно использовали всего четыре процента падающего на них света, а прозрачные — сорок и выше. Теория говорит, что в идеале удастся использовать все сто процентов потока.

Но тогда, может быть, удастся вообще обойтись без дорогого серебра? Об этом думают физики и химики всего мира, усиленно работают, отыскивают все новые и новые материалы. Выяснилось, что подходящее вещество — фотохромное, то есть чувствительное к свету, стекло (может быть, вам приходилось видеть темнеющие на солнце очки? Вот это оно и есть). Не хуже ведут себя жидкие кристаллы, магнитные пленки, светочувствительные пластмассы, полупроводники... Способов становится все больше и больше, каждый день — новые сообщения.

В Кишиневском университете им. В. И. Ленина на кафедре электроники профессор Леонид Михайлович Панасюк вместе со своими коллегами разработал новый светочувствительный материал, без серебра. Основа его — гибкая полимерная пленка, на которую последовательно нанесены тончайший слой металла, затем фоточувствительный слой, а сверху стеклообразный прозрачный полупроводник. Завершает это многоэтажное сооружение слой термопластичного вещества, размягчающегося под действием тепла. Перед съемкой материал нагревают примерно до восьмидесяти градусов и устраивают над ним коронный электрический разряд (если вам когда-нибудь случалось проходить под проводами высоковольтной линии, вы, конечно же, слышали шипение такого разряда), благодаря которому электроны слетают с высоковольтного источника на этот фотоматериал.

Во время экспозиции свет изгоняет заряд на ярких местах изображения и оставляет нетронутым или почти нетронутым на темных. Силы электростатического поля деформируют термопластич-ный материал — получается рельеф. Когда «пирог» охладится, рельеф останется запечатленным на нем навсегда. Правда, на таком материале запишешь голограмму не по методу Денисюка, а только по методу Габора, но во многих случаях этого достаточно.

В Ленинградском физико-техническом институте под руководством профессора Михаила Петровича Петрова создан бессеребряный светочувствительный материал ПРОМ: металл—диэлектрик — светочувствительный полупроводниковый кристалл — диэлектрик — металл. Металлические обкладки сделаны из тончайшего слоя напыленной платины, и потому достаточно прозрачны, пропускают до семидесяти процентов падающего на них света (оконное стекло, как говорят об этом справочники, имеет девяностопроцентную прозрачность).

Этот материал, правда, не очень годится для фотографирования, но зато очень удобен для оптических вычислительных машин, в которых работает когерентный свет и используются принципы голографии. ПРОМ может запечатлевать изображения в синей и ультрафиолетовой областях спектра. Это расширяет возможности конструирования голографической аппаратуры, поскольку выводит голографический процесс за пределы видимого спектра.

В конце концов нас интересует результат: какие же перспективы открывает голография перед нами — не инженерами и конструкторами, а именно нами, обыкновенными людьми? Что нового она приносит, скажем, в фотографию, кино и телевидение?

„Золотая кладовая" в каждой школе
«Центральное погребение, где лежал царь, было сильно ограблено. Вещей здесь осталось немного. Но именно в центральном погребении была сделана выдающаяся находка. Здесь найдена золотая пектораль, нагрудное украшение, возможно, знак отличия, парадный шейный убор, шедевр мирового искусства, вещь настолько прекрасная и ценная прежде всего потому, что она способна сообщить историкам, археологам, этнографам и искусствоведам, что уже сейчас, с первого взгляда, становится в один ряд с Солохским гребнем и Чертомлыкской вазой, лучшими образцами античного искусства, найденными в скифских курганах в прежние годы. Описать пектораль трудно. Сказать, что на ней более двух десятков литых скульптурных изображений, что мастер применял многие редкие техники, сказать, что совершенство, с которым отлита каждая фигура, не поддаётся копированию,— значит не сказать ничего. Её мог сделать Фидий, Лисипп, мастер гениальный»,— рассказывал корреспонденту журнала «Знание — сила» руководитель экспедиции, которой посчастливилось сделать «открытие века», Борис Николаевич Мозолевский.

Что уникальные находки, ценность которых не поддается никакому измерению, держат под усиленной охраной,— тут нет вопросов. Но как же дать сотням тысяч и миллионам людей насладиться шедеврами древнего искусства? Сколько посетителей музея способна пропустить его «золотая кладовая»? Специалисты говорят: вряд ли более трехсот человек в день.
.
Между тем, еще в своей первой статье в «Докладах АН СССР» Денисюк писал: «Данное явление... может оказаться полезным для развития изобразительной техники, дающей полную иллюзию действительности изображаемого предмета...»

Полная иллюзия действительности... Уже в 1971 году в Сан-Франциско была основана первая школа художественной голографии, которую окончили более двух тысяч человек. Один за другим стали возникать музеи голографии, в том числе и в нашей стране.

Голографические выставки исторических реликвий открыты в Киеве и Ялте — там не отдельные голограммы, а целые галереи! Их история связана с именами четырех энтузиастов: заведующего отделом музееведения Министерства культуры УССР Ивана Григорьевича Явтушенко, сотрудников отдела квантовой электроники Института физики АН УССР Владимира Борисовича Маркова, Сергея Георгиевича Одулова и руководителя отдела, доктора физико-математических наук Марата Самуиловича Соскина.

— Между, художественной голографией и обыкновенной та же разница, что между художественной фотографией и фотографией технической, — сказал Марат Самуилович, когда мы встретились с ним в Киеве. — Во-первых, отбор объектов съемки, во-вторых, голографировать должен мастер-художник, тонко чувствующий форму и умеющий подчеркнуть ее светом. Словом, такая голограмма должна быть произведением искусства.

— Но, позвольте, — возразил я. — Ведь голография отличается именно дотошным, документальным копированием действительности, откуда в ней возьмется искусство?

— О фотографии в первые годы тоже так говорили: мол, фотоаппарат «бездушно копирует» действительность. А оказалось, человек в этом деле играет первую роль, техника же — так, помощница, И вот именно художественная голография способна устроить музеи шедевров древности буквально всюду, в любой школе, в любом глубинном поселке. Иллюзия действительности удивительная, мы увидели это на примере пекторали. Наша лаборатория выполнила голограмму пекторали во всем ее великолепии, а под сильным увеличением — еще и отдельные фрагменты, которые от этого стали гораздо выразительнее. Так вот, мы пригласили к нам одного из сотрудников Мозолевского, чтобы он рассказал о находке подробнее. Зал бы затемнен, докладчик показывал слайды, а наши ребята, большие шутники, они вынесли голограмму и подставили ее под луч проектора. Сами они в темноте, что держат — не видно, а изображение так и повисло в воздухе. Наш гость прямо вскочил: «Кто вам позволил?! Как вы обращаетесь с уникальной вещью?! Почему ее каждый таскает, куда захочет?!» И долго потом смеялся, когда зажгли свет и показали, что это просто голограмма.

В Севастополе, в заброшенной минной галерее близ Карантинной бухты, надежно защищенная многометро-вой толщей скалы от городского шума и дрожи мостовых, — голографическая лаборатория Министерства культуры УССР, первая не только в СССР, но и во всем мире лаборатория для историков и археологов.

Здесь рождаются голограммы шедевров, найденных при раскопках по всему Крыму, в том числе и в Херсонесе — этот древний город находился на мысу между Карантинной и Круглой бухтами. Там нашли литейную форму головы Силена, древнегреческого божества рек, источников и вообще мест, изобилующих водой, учителя бога вина Диониса и члена его свиты. «Заросшее бородатое лицо, выпуклый шишковатый лоб, мощные надбровные дуги, уши-вареники, нос картошкой. И все это неким венцом обрамляют двенадцать извилистых косичек, которые тянутся из волос головы, бороды, усов, бакенбард» — таким увидели его жители крымского села Славного, куда физики с историками привезли первую передвижную выставку голограмм.

Среди экспонатов была и пектораль, и булава Богдана Хмельницкого, и античная фигурка Геракла, и многие другие исторические реликвии — всего полсотни экспонатов. Это было в мае 1979 года. Затем последовали выставки в Симферополе, Севастополе, Ялте. Известность их перешагнула государственные границы. В 1979 году в Праге за десять дней экспозицию осмотрела двенадцать тысяч человек, огромным успехом пользовалась она в Хельсинки  (1980), Лейпциге и других городах Европы.

Интерес к художественной голографии исключительно высок. Когда в Киеве открылась голографическая выставка в Историческом музее, каждый день приходило по полторы тысячи человек,— а ведь летом люди ходят не в залы, а на речку... Сейчас из-за отсутствия места в музеях демонстрируется едва ли десятая часть экспонатов, находящихся в фондах, голограммы же позволяют резко увеличить объем экспозиций. Поэтому дело голографической пропаганды истории поставлено на Украине с размахом. Разработана программа съемки, выданы заказы на специальные фотопластинки.

— Осенью восьмидесятого года Явтушенко был с голографической выставкой в Белграде на сессии ЮНЕСКО, — продолжал свой рассказ Марат Самуилович. — Там сразу же попросили перевезти ее в Париж, в штаб-квартиру ЮНЕСКО. А когда она была размещена там, власти города предложили оставить на несколько месяцев экспонаты в парижском музее голографии.
— А как вы представляете себе будущее художественной голографии?
— Мечтаю о том времени, когда мы сможем голографировать картины.
— Картины? Зачем? Они же плоские!
—- Положим, не совсем: слой красок объемен, и у многих мастеров весьма. Но дело не только в этом, а и в чрезвычайно высокой разрешающей способности голограммы, в десятки, если не сотни раз превосходящей разрешающую способность лучших типографских оттисков. Как только освоим цветную голографию, — покамест, правда, она не очень поддается, — сможем воссоздать световую копию так, что ее не отличите от оригинала. Фактура холста, всякие там щербинки, трещинки...

Профессор рассказал, что голография стала хорошим помощником археологов, историков, искусствоведов. Например, на голографическом снимке гораздо отчетливее выступают места реставрации, где отражательная способность красок немного иная. Это особенно хорошо заметно на голограммах икон. Медное ожерелье, пролежавшее под землей века без доступа воздуха, может рассыпаться в пыль через несколько часов после извлечения на поверхность, — голограмма же сохранит первозданную прелесть находки.

— Музейным работникам, да и не только им, постепенно приходится осваивать квантовую физику и оптику, — закончил ученый и, помолчав, добавил: — Сейчас в изобразительной голографии спорят два направления. Большинство западных мастеров пытаются, и небезуспешно, вызывать с помощью голографии все возможные оптические эффекты. Мы придерживаемся мнения, что такое использование голографии неразумно, это трюкачество. Создание оптических двойников уникальных памятников прошлого, предметов искусства; в конце концов предоставить каждому возможность иметь в доме их «подлинники» — вот, пожалуй, по нашему мнению, более перспективное направление. Успех наших выставок — наглядное тому подтверждение.

Новейшая техника полиграфии позволяет изготовлять довольно простые голограммы на бумаге примерно так же, как печатают «объемные» открытки. Такие голографические иллюстрации уже тысячами включаются в наиболее дорогие издания типа Всемирной энциклопедии, напечатанной в США.

«Некая фирма пытается изготовить голографическую игрушку, смысл которой заключается в том, что ребенок должен подобрать кубик, сходный по форме с его голографическим изображением», — пишет английский физик Майкл Уиньон. По его мнению, голограммы со временем станут такого высокого качества, что мы сможем отличить реальный предмет от двойника, сотканного с помощью света, лишь благодаря осязанию, потому что все вспомогательные устройства, необходимые для воспроизведения картины, станут незаметными. Он допускает и такую фантастическую вещь, как голограмма, реагирующая на то, что рядом с ней кто-то находится. Представляете: портрет, который при вашем приближении начнет подмигивать или кивать головой! Реклама, хватающая любую новинку, уже сейчас широко пользуется голографией, и «оживающие» изображения делаются главным образом по заказу рекламных агентств.

Но даже и без таких крайностей за голографией огромное будущее. По мнению англичанина Джонатана Бентала, художественная голограмма будет «...развиваться не только уже предсказанными путями, но и совершенно новыми, неизвестными нам. Через несколько лет она будет оказывать влияние на наше искусство, наши повседневные ощущения, наш язык, наш быт». 

„Реальность реала*
В конце XIX века кино родилось следом за фотографией. Как близка эра голографического кино? Станислав Лем в «Возвращении со звезд» назвал объемный (как мы теперь догадываемся, голографический) кинематограф реалом и отнес его появление на сто тридцать лет вперед. Как это часто бывает, ученые пришпорили время.

«Вчера участникам проходящего в Москве конгресса Международного союза технических кинематографических ассоциаций был показан первый ролик голографического фильма, созданный советскими специалистами»,— сообщала «Правда» в номере от 8 октября 1976 года. В течение тридцати секунд девушка, появившаяся вдруг в воздухе, перебирала сверкающие камни, и они блестели яркими звездами. Этот аттракцион, рассчитанный для показа всего лишь четырем зрителям (сейчас станет понятно, почему), возвестил о начале новой эры — эры голографического объемного кино.

— Многие пока относятся к голографическому кине-матографу с известной долей скептицизма, но нам в НИКФИ кажется, что благодаря объемности кино полу-чит еще одно мощное средство для выражения идеи создателей кинокартины,— сказал мне профессор Виктор Григорьевич Комар, руководитель разработки в НИКФИ — Научно-исследовательском кинофотоинституте. — Когда-то кино получило звук, потом цвет, а вот со стееоскопичностью не очень вышло: приходится надевать очки, которые направляют изображения, отснятые отдельно для правого и левого глаза, «по адресу». Но не только очки помеха. Изображение в стереокино возникает на экране, вдали, и туда, на это расстояние, фокусируется глаз. А благодаря иллюзии объемности зрителю приходится сводить оптические оси глазных яблок то ближе, то дальше. В жизни так человек никогда не смотрит, зрительный аппарат от таких процедур утомляется. Приходится эту особенность учитывать, ограничивать объемность сцены, чтобы, не подводить предмет слишком близко к зрителю, а тогда во многом теряются достоинства объемного кино. Голографическое кино дает не иллюзию объемности, а саму объемность, и многие ограничения отпадают. Можно подвести персонаж фильма вплотную, буквально на расстояние протянутой руки, к зрителю, и он не ощутит никаких неприятностей из-за рассогласования работы зрительных механизмов, о которых мы говорили.

Виктор Григорьевич повел меня в аппаратную. Там стоял довольно странного вида проектор: на пленку светила не одна лампа, а две.

— Одна лампа дает красный луч, другая зеленый и синий,— услышал я.— В семьдесят шестом году мы показали фильм, снятый в красных лучах. Сегодня добавили еще один луч, и, значит, сможем снять двухцветный фильм. Ну а трехцветный проектор, как и трехцветная съемочная установка, позволит показывать цветной фильм во всем богатстве красок и яркостей.

— А где же лазеры?

— Лазеры нужны при сьемке. А при проекции можно пользоваться как лазерами, так и ртутно-кадмиевыми лампами. Правда, из-за худшей когерентности света ламп глубина резкости объемного изображения получается не такой большой, как с лазерами. Но зато ламповый проектор проще, дешевле. И есть у лазерного проектора недостаток: оптический шум, из-за которого изображение получается пятнистым. Однако мы нашли способ, как от шума избавиться, и трехцветный лазерный осветитель — дело нескольких ближайших месяцев.

Профессор Комар обратил мое внимание на объектив проектора. Действительно, его линзы внушали уважение: двадцать сантиметров в диаметре! Точно такие же и у съемочного аппарата. Они играют роль как бы окошка, сквозь которое зритель смотрит на сцену. Ибо в кино техника съемки голограммы несколько отличается от той, о которой мы уже знаем, то есть безобъективной.

У съемочного голографического аппарата объектив формирует внутри камеры освещенную лазером объемную сцену, но в уменьшенном виде. И вот уже это меньшего масштаба изображение записывают на пленку классическим .способом, просвечивая пленку опорным лазерным лучом и воспринимая волны, пришедшие от сцены (понятно, отраженные: ведь большая, наружная сцена освещена светом того же лазера).

Размер объектива съемочной камеры определяет, под сколькими ракурсами .удастся потом зрителю рассматривать сцену, отклоняя голову вправо и влево. Точно такой же объектив проектора увеличивает полученное с пленки маленькое объемное изображение до его нату-ральной величины. Картина повисает в воздухе зрительного зала. Но... Зритель этой картины не видит. Чтобы увидеть ее, он.должен смотреть прямо в аппарат, однако тогда и зрителей у фильма будет раз, два и обчелся.

Поэтому делается специальный экран — голографическое зеркало, отражающее возникший объемный образ к глазам зрителей. Голографическим же такое зеркало приходится делать вот почему: оно должно размножить образ, отразить его каждому сидящему в зале так, чтобы перед ним возникло то «окошко», сквозь которое он смотрит голограмму.

И еще. Размер отраженной в зеркале картинки равен размеру зеркала. Мы привыкли к громадным киноэкранам и не согласимся на маленький, пусть даже с объемным изображением. А сделать зеркало большое, да еще не плоское, а сферическое, да еще голограммное,— задача сложная. Покамест удалось сделать голографический экран размером около квадратного метра и записать на нем лишь четыре «линзы» для четырех зрителей. Но тут главное — проверить принцип, убедиться в реальности самой идеи.

Построить большой экран — дело времени, и профессор Комар не сомневается, что в ближайшие несколько лет первый голографический кинематограф на полтораста-двести зрителей начнет действовать.

— Виктор Григорьевич, а как же вы снимаете с помощью лазера и не боитесь, что пленку засветит солнце? — спросил я.

— Лазером мы снимаем только в павильоне, где солнца нет. Да и чувствительность пленки такая низкая, что можно не опасаться засветки от обычных ламп. А мощный свет импульсного лазера как раз и достаточен, чтобы запечатлеть сцену. Мы пользуемся лазерами, длительность импульса которых не превышает пятидесяти наносекунд, пятидесяти миллиардных долей секунды; значит, нет проблем с вибрациями, которые так портят голограммы при съемке в свете лазеров непрерывного излучения. На открытом же воздухе снимаем на обычную пленку, без лазера, но с другим объективом. Он имеет не одно отверстие для прохождения света, а множество: мельчайшие линзы, собранные в одну оправу, проецируют изображения на пленку. Каждое чуть-чуть отличается от соседнего, так что, рассматривая полученную картину чрез проектор, мы получаем объемное изображение, ведь объемность в том и заключается, что можно посмотреть на предмет с разных точек и увидеть его по-разному.
— То есть для проекции нужен такой же многолинзовый объектив, как и для съемки?
— Конечно,
— А в проекторе, который мы сейчас видим, обычный объектив, хотя и большой...
— Так ведь многолинзовая проекция — это не для зрителей, это этап изготовления фильма. Снятая на открытом воздухе с помощью обычного солнечного света сцена воспроизводится в проекционном многолинзовом аппарате, и там объемное изображение голографируется на пленку. Ведь проекция-то идет с помощью лазера, и опорный поток света — от того же лазера. Для голограммы все равно, каким образом получено голографируемое изображение, реально оно или это только проекция. В любом случае интерферируют между собой световые волны, а мы эту интерференцию фиксируем. Так что на голографической пленке, которую потом мы покажем, будут и павильонные, и натурные съемки. Более того, можно павильонную съемку впечатать в натурную, получится объемная сцена с громадной глубиной пространства.

Но голография — это не только объемность. Это еще и возможность сократить в несколько десятков раз расход кинопленки, поместить двухчасовой фильм в одной коробке, а не в десятке коробок, как обычно. Дело в том, что круглый объектив обеспечивает объемность голограммы во всех измерениях, будем ли мы отклонять голову вправо и влево или приподнимемся в кресле. Но если пошевелиться вправо-влево для зрителя естественно, то двигать головой вверх-вниз он вряд ли станет. А коль так, объемность по горизонтали важна, а по вертикали не очень. И объектив можно сделать не круглым, а линейчатым, вырезав из линзы как бы полоску.

Соответственно и голограмма на пленке превратится из квадрата в узкую полоску шириной в несколько миллиметров. Качество сохранится, а пленки — значит, дорогого серебра! — понадобится соответственно меньше. Тут уже радостно потирают руки экономисты.

И наконец, еще одна интересная особенность голографического кинематографа — это то, что пленка в съемочном и проекционном аппаратах может двигаться не прерывисто, как обычно, а непрерывно. Из-за этого конструкция аппаратуры значительно упрощается, многие сложные и высокоточные узлы становятся, ненужными. Снова рады экономисты: не окажется ли голографический кинематограф при всех его сложностях выгоднее обычного?
 
Правда, реалом (по Лему) такое кино еще не назовешь, его смотришь, сидя в кресле, а не разгуливая, как увидел это зрелище космоплаватель Эл Брэг, вернувшись на Землю после экспедиции на Фомальгаут — двадцать три световых года, сто двадцать семь лет по земному времени.

Но, с другой стороны, удобно ли смотреть спектакль стоя? Не захочется ли присесть? И тогда — нужен ли реал? Или театрализованный объемный кинематограф (кинематоголограф?) все-таки будет популярен? Что ж, поживем — увидим...

Во всяком случае, вот что писал в «Журнале Британского общества кинематографии, звукозаписи и телевидения» известный английский специалист Б. Хаппе, познакомившись с работами В. Г. Комара и его сотрудников: «Участники конгресса, которые увидели это зрелище, ясно ощутили, что присутствуют при историческом событии, сравнимом с классическими демонстрациями пионеров кино и телевидения прошлого и имеющем огромные и, вероятно, еще не осознанные возможности».

Где кино — там и телевидение. Почему бы не передавать голограммы по этому каналу связи и не иметь на дому объемное кино? Дело оказалось не таким простым, как могло бы представиться. В теории радиопередачи (значит, и передачи телевидения) есть понятие: полоса частот. Высококачественное звучание оркестра мы услышим, если полоса частот, пропускаемая приемником, простирается до десяти-двенадцати, а лучше двадцати тысяч герц. Телевизионный канал требует пять миллионов герц. А если речь идет о трехмерной сцене, то полоса частот вырастает стократно. Такой ноши телевидению не поднять. Нет телевизионных линий, которые сумели бы передать такой гигантский объем информации. Единственный способ — как-то сократить полосу частот, не затронув объемности изображения.

Один из методов — воспользоваться тем обстоятельством, что каждый кусочек голограммы способен восстановить изображение всей сцены, только чуть хуже по качеству. Поэтому предлагается вырезать из голограммы, поступающей к передатчику, вертикальную полоску, передать ее, принять, а потом много раз повторить, сформировать снова целый голографический кадр и превратить его в изображение. Соответственно и полоса частот уменьшится в канале передачи во столько раз, на сколько полосок разрезан передаваемый кадр. Сложно? Да, сложно, но зато и открывающиеся возможности грандиозны.

И в первую очередь в прикладном, научном и техническом телевидении. Дело в том, что, помимо объемности, у голографического телевидения есть такая важная особенность, как высокая помехоустойчивость. И откуда-нибудь с Марса передавать телевизионную картинку было бы очень заманчиво именно голографическим путем.

Советские ученые добились важного успеха: впервые были получены на Земле голограммы, снятые космонавтами Владимиром Коваленком и Виктором Савиных, а также прибывшими к ним с визитом Владимиром Джанибековым и Жугдэрдэмидийном Гуррагчей. Они провели эксперимент, предложенный кубинскими аспирантами, стажировавшимися в Ленинградском физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе. Заключался эксперимент в том, что в воде растворяли кристаллик поваренной соли и снимали процесс голографической телевизионной камерой.

Оказалось, что в невесомости растворение идет иначе, чем на Земле: невесомость замедляет его. Вместо получаса — примерно одиннадцать часов. Впрочем, засечь, сколько времени заняло исчезновение кристаллика, можно было и без голографии. Она же позволила увидеть иное, скрытое от невооружённого глаза: как границы соляного раствора, возникшего вокруг кристаллика, постепенно распространялись во все стороны. Оптические свойства чистой воды и раствора чуть-чуть отличаются. Глаз этого не замечает, а голограмма сразу делает видимым, ибо скорость света в растворе иная, чем вне его.

Может, конечно, возникнуть вопрос: к чему это в космосе заниматься таким пустячным делом, как растворение соли? Но пустячность внешняя. В невесомости сейчас выращивают кристаллы. Температура при этом довольно высокая, стенки плавильного тигля непрозрачны. А нужно знать, как ведут себя расплавляемые вещества; Вот и был предложен модельный эксперимент — при комнатной температуре, в прозрачном сосуде. А перекинуть мостик из этих простых условий в более сложные будет задачей теоретиков, способных на языке формул сделать такое преобразование.

Ну и чтобы покончить с голографическим кино и телевидением, стоит вспомнить об одном киноаппарате, в котором нет буквально ни одной движущейся части. Его изобрел доктор физико-математических наук Юрий Исаевич Островский, а понадобился он для съемки чрезвычайно быстрых процессов, длительностью в миллиардные доли секунды. Островский направил луч маломощного лазера на два длинных зеркала, стоящих друг напротив друга. Луч заметался туда-сюда, и образовалась как бы сетка.  Хитрость же состояла в том, что одно из зеркал было полупрозрачным. Поэтому луч не только отражался, но и выходил наружу: здесь образовалась решетка из параллельных лучей, каждый из которых выходил в пространство чуть позже другого — как раз на время, которое требовалось лучу, чтобы пробежать от одного зеркала до другого и обратно.

С помощью призм эти вышедшие из полупрозрачного зеркала лучи направили на точку, в которой ожидалось событие — зарождение и протекание микровзрыва при самофокусировке исследуемого мощного лазерного луча. Сформированные же лучи проходили через эту точку как бы веером и встречались затем с кинопленкой, на нее же, на пленку подавался и маломощный опорный луч. После каждой вспышки лазера на пленке запечатлевалось пять голограмм, дающих наглядное представление о том, как ожидавшееся событие развивалось.

— Юрий Исаевич,— спросил я,— вы так сразу, заранее уже знали, что получится голографическое кино?

— Нет, — сказал он, — хотя это была первая в стране голографическая установка. Мы даже не представляли, что занялись голографией. Мы придумали ее в шестьдесят втором году и считали, что сделали просто теневую установку: в оптике есть такой метод — пропускают свет через прозрачное вещество, и если в нем есть неоднородности, получается от них тень. Мы думали, что у нас получится просто теневая картинка. А тут появляется статья Лейта и Упатниекса. И директор нашего ЛФТИ, академик Борис Павлович Константинов, попросил меня разобраться, что это такое голография, и сделать о ней доклад. Тут-то мы с Галей, моей женой, с которой вели все эти опыты, и сообразили, что на самом деле на фотопластинке получается многокадровая голограмма! Ну а из голографического кино можно выжать гораздо больше информации, чем из простой теневой картины, это понятно. Мы видим объемное изображение, различаем тонкую структуру, детали развития процесса. Описание эксперимента и схема были опубликованы нами в шестьдесят шестом году, с этого времени и началась киноголографическая  диагностика   плазмы.

— А кроме исследования плазмы, такое кино способно принести пользу?

— Сколько угодно. По сути, любой быстропротекающий процесс можно так изучать. Вот сейчас наша лаборатория занялась проблемой кавитации. Есть, знаете, такое неприятное явление, с которым сталкиваются конструкторы гидротурбин и гребных винтов. Из-за очень быстрого движения лопастей вода отрывается от поверхности металла, образуется пузырек воздуха, точнее, паров воды. Он существует ничтожную долю секунды, потом схлопывается. Возникает мощная ударная волна, давление в ней подскакивает до сотен и тысяч атмосфер. Пузырьки своими ударными волнами бьют по металлу, выкрашивают его, возникают язвы. Турбину приходится останавливать на ремонт, корабль — вводить в док для смены винта. Как образуется кавитация? Как взаимодействует пузырек с металлом? Мы решили смоделировать процесс и исследовать его динамику с помощью нашей киноголографической установки.

— Но ведь для этого надо в неподвижном сосуде создать кавитацию! А она при этом  возникнуть не может. Как же вы выходите из положения?

— Благодаря лазеру. Пускаем луч мощного лазера в воду, он самофокусируется — возникает пузырек, который  сначала  расширяется,  а  потом  схлопывается. В этот момент его и голографируем.

— И теперь вы сможете узнать, как детально выглядит механизм кавитации? И турбины станут надежнее?

— Будем надеяться. Мы ведь работаем не ради академического интереса. К лаборатории прикомандирован инженер с нашего Металлического завода — крупнейшего в стране изготовителя гидротурбин.

Самый придирчивый контролер
«Они шли по узкой дороге, тянувшейся к вершине одной из самых высоких гор Греции, с большой скоростью, хотя двигатель на такой высоте задыхался, капризничал, заставлял напряженно прислушиваться к его кашляющей отсечке. Справа — почти отвесная каменная стена, слева — крутой обрыв... И вот надо же, чтобы в этих условиях неожиданно и оглушительно лопнул именно левый баллон! Даже и правый мог причинить неисчислимые неприятности, но тут, как на грех, левый... Машину стремительно понесло под откос, в пропасть...»

Это строки из книги гонщика международного класса Юрия Абрамовича Клеманова, неоднократного участника и победителя международных ралли. Машина, правда, была не его, а эстонских спортсменов, также участвовавших в ралли «Акрополис». Их «Волга», скатившись по обрыву, каким-то чудом задержалась (впрочем, помогло и мастерство водителя Гуннара Хольма) метрах в двух от пропасти, «...на дне которой, где-то далеко, виднелись верхушки деревьев, казавшихся отсюда мелким кустарником».

Лопнула покрышка, и не просто покрышка, а изготовленная специально для автогонок, тщательно проверенная конструкция из доброго десятка слоев ткани (среди которых даже слой металлической!), хитро уложенных друг на друга, скрепленных резиной и залитых в резину.   Когда технологические  операции закончены, никакой отдел технического контроля не сможет без лазера, без голографического исследования определить качество сборки шины.

А в те годы, о которых пишет Клеманов, таких приборов еще не было... Сейчас убедиться в отсутствии дефектов несложно. Шину накачивают и голографируют, а потом оставляют на несколько минут в покое. За это время покрышка слегка изменяет свою форму: известно ведь, что любой материал обладает ползучестью, а шина тем более. Конечно, счет идет на микроны, но для того и применена голография, чтобы эти микроны воочию увидеть. Снова вспыхивает лазер, опять на пластинке запечатлевается портрет шины. И так как размеры ее в каждом случае чуть-чуть разнятся, при восстановлении изображения световые волны от первой и второй голограмм начинают интерферировать между собой. Взору наблюдателя предстает изображение шины, испещренное причудливым узором интерференционных линий. Хорошая шина раздувается равномерно, линии узора выходят плавными, вольготно распределяясь по изображению. Но вот — внимание! — на одном из бортов характер полос резко изменился: одни линии приблизились друг к другу, другие стали даже замкнутыми, — здесь местное вздутие, след внутреннего дефекта.

И уж коль скоро зашла речь об автомобиле, не ограничимся наружным осмотром. Заглянем хотя бы в мотор. В нем; как известно, самые главные детали — это блок цилиндров и ходящие взад-вперед поршни. Цилиндры обязаны быть идеально круглыми, идеально ровными. Для проверки есть калибры. Но работать ими — дело хлопотное и не свободное от субъективных ошибок. Иное дело сравнить голограмму идеального цилиндра (идеального, конечно, в практическом смысле, изготовленного особо тщательно) с теми, которые получены при съемке блока, предъявленного отделу технического контроля. Муаровые полосы интерференционных линий сразу показывают, где и на сколько допущено отклонение: расстояние между полосами равно половине длины волны лазера. Быстро и точно работает контролер, вооруженный голографической аппаратурой!

Изменение формы детали — дефект, но бывает, что именно такого изменения ищут, добиваются. Речь идет о вибрации дек музыкальных инструментов и рупоров громкоговорителей: именно эти вибрации, то есть изменения формы, и вызывают звуковые волны. Импульсный лазер дает возможность сделать моментальный снимок колеблющейся поверхности. Сравнивая потом эту голограмму с голограммой «спокойного» инструмента, исследователи видят, как распределяются волны вибраций по поверхности деки, вскрывают связь такого распределения с понятными музыканту «сочностью» или «тусклостью» звука и другими профессиональными характеристиками тембра.

Становится понятным, почему незначительное изменение формы или размеров громкоговорителя резко влияет на качество звучания акустической колонки. Слушатели становятся все придирчивее, и метод голографической интерферометрии колебаний был разработан по просьбе компаний, производящих музыкальные, инструменты и звуковоспроизводящую аппаратуру.

Оказалось, как это часто  бывает, что возможности нового изобретения значительно шире: с помощью голограмм можно увидеть, например, как вибрируют лопатки паровой турбины; конструкторы говорят, что это новый путь повышения надежности  чрезвычайно дорогих и ответственных изделий.

Кто и как сумеет воспользоваться муаровыми полосами голограмм — это зависит теперь уже больше от фантазии изобретателя, чем от технического оснащения.

Маска, я вас знаю!
Восстанавливая образ голографированного предмета, мы оперируем со светом, который, так сказать, был когда-то. Мы записали тогда отраженную световую волну и теперь имеем дело с ней. И вот оказывается, что с этой записью, с запечатленным светом мы в состоянии производить операцию, которая у математиков называется сверткой, — чисто мыслительный акт, преобразование, немного похожее на умножение. Именно немного, потому что умножают числа, а свертывают математические функции. Рискуя навлечь праведный гнев математиков, позволю себе привести пример свертки из старого анекдота о селекционере: он скрестил ужа и ежа и получил два метра колючей проволоки.

Идея свертки световых лучей была подсказана работами знаменитого немецкого оптика Эрнста Аббе —- теоретика и практика, благодаря которому стало ясно, почему увеличивает микроскоп, что такое предельное увеличение оптического прибора, и многое другое.

Аббе был замечательным человеком. Он родился в 1840 году в семье ткача, и в школе своего родного Эйзенаха так выделялся способностями, что по рекомендации городских властей его устроили в университет Иены. Окончив его, он стал профессором теоретической физики, преподавателем университета.

Как-то он получил записку от владельца оптико-механической мастерской Карла Цейса — незаурядного шлифовальщика линз и конструктора оптических приборов. Цейс понимал, что улучшать качество оптики без хорошей теории невозможно, и пригласил Аббе стать компаньоном. После смерти Цейса предприятие по завещанию перешло в собственность Аббе, однако он не пожелал оставаться капиталистом.

Он основал неслыханное в те времена предприятие: им управляли представители государства, Иенского университета и рабочих завода «Карл Цейс». В 1900 году он ввел на своей фирме восьмичасовой рабочий день, гарантированный минимум заработной платы, пенсии по старости, по болезни и в случае смерти кормильца. Увольняющимся по собственному желанию кадровым рабочим выплачивалось выходное пособие. На предприятии впервые в Германии, да и, пожалуй, во всем мире, рабочим предоставлялись шестидневные отпуска с сохранением содержания. И вместе с тем Аббе крайне отрицательно относился к любым формам рабочего движения: его филантропические идеи проповедывались с позиций «доброго хозяина, отца».

Но уж чего нельзя у Аббе отнять, так это очень глубокого проникновения в природу оптических явлений. Так, он совершенно по-новому, с позиций уже не геометрической, а волновой оптики объяснил действие линзы. Аббе доказал, что в определенной плоскости, перпендикулярной оси линзы, возникает интерференционная картина, своего рода дифракционная решетка. Проходящий через нее световой поток взаимодействует с нею, и на чуть более отдаленной плоскости появляется изображение. Этой второй плоскостью может быть матовое стекло или фоточувствительный слой.

Математики говорят, что линза занимается Фурье-преобразованием. Без него никакой картинки не возникает. Ведь от предмета к фотоаппарату (или глазу, где тоже есть линза!) идет смесь сферических волн, порожденных по принципу Гюйгенса каждой точкой предмета. Линза же создает из них снова точки, которые сливаются в линии, а затем в целостный образ. Если выбросить линзу, волны беспорядочно наложатся друг на друга (преобразования Фурье ведь нет), и подставленный им фотослой равномерно почернеет.

Если же соответствующим образом установить друг за другом сначала диапозитив (скажем, три точки нанести на стеклянную пластинку), а затем линзу, то за линзой возникнет интерференционная картина — результат обратного Фурье-преобразования плоской картинки из трех точек в объемную волновую структуру. Надо теперь подмешать к этому объемному предметному пучку света опорный пучок и зафиксировать полученную волновую структуру (интерференционную картину!) на фотопластинке: у нас в руках окажется так называемая Фурье-голограмма тех трех точек, о которых идет речь.

Теперь представьте, что мы захотели произвести свертку вашего портрета с этими точками. Что для этого надо сделать? Очень немногое: осветить портрет когерентым светом, заставить линзу произвести обратное Фурье-преобразование, а затем пропустить получившуюся волновую структуру через Фурье-голограмму точек, свернуть с ними. После этого еще одна линза обеспечит прямое Фурье-преобразование очень сложной волновой структуры в плоскую.

Результат отчетливо виден: вместо одного портрета получилось три! Фурье-голограмма точек — это не что иное, как размножитель образов, она эквивалентна многолинзовому объективу, этакому мушиному глазу! Сделайте вместо трех точек сотню и проведите все описанные операции — размножите портрет в ста экземплярах, ибо он свернется с каждой из точек.

Почему это так — понятно: сложению подвергаются не образы как таковые, не совокупности линий и плоскостей, а волновые поля, которые, в отличие от реальных линий и плоскостей, способны к сложению и вычитанию. И только после этого линза восстанавливает из поля интерферирующих волн (что интереснее всего, опять-таки с помощью интерференции) образ, пригодный для восприятия зрением.

Этим свойством голограмм не замедлили воспользоваться изготовители интегральных микросхем, в каждой из которых на площади в несколько квадратных миллиметров слиты воедино десятки тысяч элементов (потому-то схемы и называются интегральными). Такая схема может быть, например, сразу целым калькулятором для простейших расчетов или важным узлом большой ЭВМ. Микросхемы изготовляют сотнями, а то и тысячами штук сразу на одной-единственной подложке — пластинке полупроводникового материала.

Как спроецировать на нее сотни и тысячи изображений, в соответствии с которыми будут осаждены или вытравлены на подложке нужные вещества?

Вы уже догадались: можно не прибегать к помощи сложного и дорогого многолинзового объектива, а взять голограмму множества точек и свернуть с ней изображение схемных линий, чтобы потом восстановить теперь уже многократно размноженное, мультиплицированное изображение. Важное достоинство голографического мультипликатора — отсутствие оптических искажений, неизбежно присущих стеклянным линзам. Поэтому отчетливо выходят линии толщиной в тысячную долю миллиметра, в две длины волны света.

А вот сообщение о другом подобном приборе, примененном для монтажа электронной аппаратуры. «Исследователи фирмы «Сименс АГ» разработали на основе лазера метод пайки, позволяющий одновременно за один цикл создавать несколько соединений. Сначала лазерный луч большого диаметра пропускается через голограмму, которая разбивает его на несколько частичных лучей малого диаметра. Эти лучи затем фокусируются на подлежащие пайке выводы транзистора или интегральной схемы».

Но та же самая операция свертки годится и для совсем иного занятия — распознавания образов. Ведь если голограмму эталонного изображения — например, буквы — свернуть с листом печатного текста, то на экране вспыхнут яркие точки в тех местах, где эти буквы находятся. Ученые говорят, что голограмма эталонного образа — идеальный оптический фильтр. И конечно же, такой фильтр способен реагировать только на «свой» образ.

Вместо буквы можно взять, скажем, отпечаток пальца преступника, а вместо текста — картотеку отпечатков, находящихся в распоряжении следователя. Дальнейшее понятно, хотя, конечно, потребуется еще много работы, чтобы дактилоскописты могли уверенно заключить: да, отысканный голографическим прибором отпечаток совпадает с тем, который был обнаружен на месте преступления. Судьба человека — слишком хрупкая вещь, чтобы отдавать ее в железные руки машины, даже электронной, даже оперирующей лучами света...

У археологов же, менее критичных, нежели криминалисты, буквально разгораются глаза, когда они слышат о голографических опознающих машинах. Еще бы! «Написание буквы в манускрипте меняется в зависимости от переписчика, эпохи, места. Эволюция каждого отдельного знака или буквы должна, по-видимому, давать возможность не только классифицировать и распознавать тексты, но и на базе обширной документации (от 2000 до 3000 текстов)... оценивать возраст текста»,— утверждают специалисты. Первые опыты такого рода проведены и дали обнадеживающие результаты.

Особенно привлекает колоссальная скорость опознавания; в сто тысяч и даже миллион раз выше, чем когда человек действует по-старинке. Одна из созданных в США установок за две минуты просматривает полтора миллиона отпечатков, сфотографированных на кинопленку, которую протаскивает механизм вроде киноаппарата. Считают, что один оператор, не имеющий никакого специального образования (а быть дактилоскопистом — не только профессия, но и в значительной мере искусство), с помощью такой машины способен заменить сотню опытных экспертов. Более того, совершенно нет нужды усаживать перед такой машиной человека. Яркую точку способен заменить примитивный фотоэлемент, и лишь после этого потребуется человеческое вмешательство.

В какой-то мере сродни работе криминалиста деятельность ученого в лаборатории, где исследуют ядерные реакции с помощью камер Вильсона и пузырьковых камер. Летящие частицы оставляют там ясно видимые следы в виде капелек влаги (камера Вильсона) или пузырьков пара в жидкости. По фотографиям следов-треков научный работник способен определить, какая ядерная реакция произошла, какие столкнулись частицы и какие после этого родились. Нередко берут фотопластинку и помещают ее на пути следования потока эле-ментарных частиц: смотрят, как сталкиваются они с атомами эмульсии, какие получаются при этом следы. Рассматривать «портреты» элементарных частиц приходится в микроскоп. На это уходит масса времени: один лаборант за целый день работы не изучит и квадратного сантиметра эмульсии. А в лабораториях современного центра ядерных исследований делают за год добрый миллион фотографий, нуждающихся в анализе...

После всего, что мы уже знаем, ответ на вопрос: «Как ускорить обработку?» — вертится на языке Надо взять наш испытанный фурье-преобразующнй опознава-тель. Именно так и делают. В качестве идеального фильтра берут фурье-голограммы следов, наиболее волнующих ученого. А затем... Всего сотая доля секунды требуется опознающему устройству, чтобы ответить «да» или «нет». То есть имеется ли на снимке характерное для данной ядерной реакции распределение следов элементарных частиц. Потом экспериментатор займется детальным изучением подозрительной пластинки и, глядишь, сделает открытие, а то и получит Нобелевскую премию...


Новая память новых ЭВМ
Голограмма, как мы уже много раз видели,— своеобразный элемент памяти. Такое свойство голографических изображений давно привлекает внимание разработчиков электронных вычислительных машин {коль скоро речь идет об использовании света, такие машины следовало бы, по-видимому, назвать фотонными — ФВМ). Световые запоминающие устройства, как считают специалисты, значительно повысят скорость работы машин, сделают их компактнее.

Начнем с того, что у каждой современной ЭВМ есть оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Там хранятся программы, необходимые для решения обрабатываемой в данный момент задачи. Туда складываются промежуточные результаты вычислений, оттуда извлекаются всякого рода справочные величины. Значит, ОЗУ определяет реальное быстродействие ЭВМ. Пока еще оперативные запоминающие устройства, работающие на чисто электронных принципах, не могут похвастаться ни особо большой емкостью, ни впечатляющим быстродействием. Между тем, голографическое ОЗУ, как полагают, сможет запомнить в каждом квадратном сантиметре пленки сто тысяч единиц (бит) информации, обмениваться информацией с другими блоками ЭВМ со скоростью сто тысяч бит в секунду, а может быть, и быстрее. Такая плотность записи в миллион раз превосходит достигнутую в лучших магнитных ОЗУ.

Дело выглядит примерно так же, как и при опознавании отпечатков пальцев. Отличие в материале, запоминающем изображение: фотопленка тут не годится, нет времени проявлять и закреплять. Нужны какие-то быстродействующие среды, и их уже найдено порядочно: жидкие кристаллы, легированная лантаном керамика из смеси титана и циркония, эластичное вещество молибдат гадолиния... Что же записывается? Понятные нам цифры и буквы не годятся, машины оперируют набором единиц и нулей — числами двоичного кода. Единица— зажегшийся лазер, нуль — темнота. Картина из светящихся и «молчащих» лазеров и есть то число, которое помещают в память. А когда число надо извлечь, его находят «глаза» фотоэлектрических преобразователей (чисто световыми пока еще не удается сделать вычислительные машины). Подобные устройства описывались в книгах, изданных в середине семидесятых годов. А прогресс в вычислительной технике развивается семимильными шагами...

На фотопластинке или других подобных носителях информации чувствительный слой, в котором ведется запись, плоский. Соответственно ограничены возможности: только два измерения. А вот если взять кристалл ниобата лития, запись удастся вести во всем его объеме. Трехмерная голограмма такого вида приобретает свойство, которое применительно к человеческому мозгу называется ассоциацией.

Ассоциативно писал, например, Виктор Шкловский: „Искусство живет во вражде с музами — скажу я. Музы, как.сирены, заманивают в избитые берега. Крепи себя к мачте своего корабля. Плыви мимо, к будущему, которое ты любишь".

Один образ вызывает к жизни другой, тот — третий... Цепочка может протянуться в необычайные дали и вызвать у человека удивительно много воспоминаний. Ассоциативны синонимы и выражения, одинаковые по смыслу. Но все это богатство — наше, человеческое. Вычислительные машины лишены такой способности.

В памяти обычной ЭВМ, даже голографической с плоским носителем информации, у каждого записанного числа — свой адрес. Вызвать, «позвонив» по этому адресу, можно только сведения, записанные в данной ячейке. Голографическая ассоциативная память построена иначе. В нее записывается информация о нескольких предметах (или числах, или...) сразу. Но когда потом вызывается из памяти один из этих предметов, автоматически «всплывают» и все остальные, Если в ассоциативном запоминающем устройстве хранится, например, голограмма газетного листа, то, продемонстрировав такой памяти обрывок, мы восстановим лист полностью. По части можно отыскать целое!

И вот здесь открывается очень интересная возмож-ность улучшения качества работы вычислительных машин, возможность приблизить «искусственный мозг» по своим способностям к мозгу человека. Когда ставят вопрос, чем отличаются ЭВМ и человек, обычно говорят, что машина глупее. Что это значит? Только то, что ЭВМ является «целеустремленной», но кругозор ее узок и объемлет лишь одну задачу — ту, которую она решает.

Между тем человек всегда координирует свою деятельность с массой разнообразных внешних влияний от, скажем, времени года или суток до пословиц и поговорок, застрявших в памяти. Цель и способ ее достижения оказываются ассоциативно связанными с множеством граничных условий, со множеством «табу» и разрешений. Психофизиологи считают, что за ассоциативную память человека отвечают лобные доли головного мозга. Человек, получивший травму в этой части черепа, изменяется: исчезают целеустремленность, чувство такта, перед друзьями предстает субъект, который «обнаруживает отсутствие внутренних стимулов, безразличие к чувствам других людей, снижение инициативы и организаторских способностей, бестактность...».

Словом, лобные доли делают человека человеком. Так, может быть, снабдив ЭВМ подобием таких долей, конструкторы в конце концов приблизятся к своей мечте — созданию искусственного мозга, конкурента естественного?

Журдены от голографии
Герой Мольера страшно удивился, выяснив, что говорит прозой.
Еще больше удивились радисты, когда узнали, что добрый десяток лет занимались голографией, не подозревая, что занимаются ею.

Началось все это в 1951 году, когда несколько американских специалистов по радиолокации предложили способ увеличить разрешающую способность локаторов. То есть повысить четкость изображения на экране станции, дать ей возможность видеть с самолета землю не «вообще», а во всех деталях, чтобы картинка походила на фотографию.

Добиться этого можно, увеличивая размеры антенны. Но то, что сравнительно легко сделать на земле, в воздухе неприемлемо. Проблема веса и габаритов очень остра в авиации, так что волей-неволей самолетные антенны маленькие.

Большая антенна... В самом деле: локатор работает импульсами. После каждого «радиокрика» — мгновение тишины, прослушивание радиоэха. За это время самолет немного сдвинется по маршруту. Получается, что по пути следования как бы выстраивается целый лес антенн — по одной на каждый импульс. Значит, если запомнить каждое эхо, а потом совместно все записи обработать, получится, что вместо маленькой антенны у нас в руках окажется огромная. Такая обработка называется синтезированием.

На первый взгляд кажется, что ситуация безнадежная: как складывать сигналы, которые были когда-то давно? Но мы уже знаем, что электромагнитное поле, если его как-то запомнить и потом восстановить, будет вести себя так же, как то, прежнее. Да радисты еще и облегчили себе задачу. Они решили иметь дело не с радиоволнами, а с сигналами на экране радиолокационной станции. То есть попросту со светом!

Радисты влезли в голографию, словно автомобиль в болото. И  забуксовали. Первые попытки  сделать локатор бокового обзора (ясно, что антенне надо смотреть вбок от линии полета, чтобы система сработала)  проваливались одна за одной.

И только когда на проблему взглянули с голографических высот, дело пошло на лад. Проведенные в 1958 году опыты дали феноменальный результат. «Полученные изображения местности приближаются к изображениям, получаемым в оптическом и инфракрасном диапазонах»,— читаем мы в воспоминаниях одного из участников эксперимента, хорошо известного нам Эммета Лейта. И далее: «Можно видеть большое многообразие объектов, включая реки, лесистые участки, обрабатываемые земли. Хорошо просматриваются дороги и сельские строения, а также теневые участки, обусловленные наличием лесных массивов». Радиолокация стала сильным конкурентом аэрофотосъемке, тем более что изображение получается ночью, сквозь  туман или облака.

И не только аэрофотосъемке. Пусть вместо самолета — планета Земля, а луч локатора направлен, скажем, на Венеру. Пользуясь принципами локатора бокового обзора, удастся составить неплохую «радиофотографию» лика планеты, вечно закрытой плотными облаками. Действительно, такая карта была составлена. На ней видны детали поверхности размером в полкилометра, а ведь расстояние до «утренней звезды» даже во время противостояний сорок миллионов километров.

Вдумайтесь только: точность измерения равна миллионной доле процента! И все это благодаря голографии, которую не зря называют изобретением века. Локатор показал, что на Венере есть кратеры диаметром сто шестьдесят километров, а также странная долина полуторакилометровой глубины, протянувшаяся на полторы тысячи километров. Русло реки? Какие там реки на Венере?! И ширина долины — сто двадцать километров... У нас «дома» ничего подобного нет. Так и не понятно, что это такое, как возникло.

Советские исследователи провели с Венерой настоящий «самолетный» эксперимент. Когда вокруг этой планеты летали спутники «Венера-9» и «Венера-10», они направили свои антенны на ее поверхность и передавали на Землю получившиеся сигналы. Здесь их обрабатывали и получали рисунок рельефа местности, над которым двигался спутник.

«Самолетная» идея лоцирования оказалась очень плодотворной для исследования лунной поверхности с летающего вокруг Луны космического корабля. Даже не поверхности — недр! Такой опыт был проделан в декабре 1972 года во время полета по окололунной орбите корабля «Аполлон-17». Локатор предназначался для изучения пород на глубине до тысячи трехсот метров, то есть для того, чтобы составить карту распределения в лунной коре «потоков лавы, пещер и полостей», определить наличие воды или льда. Опыт прошел успешно. Астрономы получили в свое распоряжение еще один способ изучения состава небесных тел.

И уж коль скоро мы заговорили об астрономии, полезно вспомнить, что она уже давно превратилась из оптической во всеволновую — изучает космос на всех частотах электромагнитных колебаний, от радиоволн до гамма-лучей. В руках астрономов сейчас радиотелескопы, их антенны имеют диаметр до шестисот метров. Есть и такие сооружения, которые состоят из более чем пятнадцати тысяч маленьких приемников, разместившихся на площади около ста гектаров. Или вдруг внимание путешественника поражают установленные на рельсовом пути длиной в десятки километров многометровые чашеобразные (параболические) антенны. Мы понимаем, погоня за размерами — не самоцель, а средство изучения все более отдаленных космических объектов, способ проникновения в их внутреннее строение. Астрономы разных стран ведут совместные эксперименты и получают антенны размером буквально с земной шар.

Но ученым этого мало. Они мечтают установить радиотелескоп на Луне и связать его радиомостом с земным инструментом. Какие это откроет возможности, нечего и говорить: разрешающая способность такой антенны возрастет стократно. «Первая ласточка» уже появилась. Космонавты Владимир Ляхов и Валерий Рюмин в июле 1979 года смонтировали на станции «Салют-6» радиотелескоп с десятиметровой антенной. Прибор был доставлен на  станцию грузовым кораблем «Прогресс-7» и работал в паре с семидесятиметровым радиотелескопом Центра дальней космической связи, находящимся возле Евпатории.

«Сделана серия работ по радиокартографированию Млечного Пути»,— сообщала «Правда». А «Известия» отметили еще один аспект проблемы, прямо касающийся темы этой книги: «Открываются фантастические перспективы космической голографии. Мы сможем иметь не двумерное изображение объектов, как сейчас, а трехмерное, объемное. Кибернетическая техника позволит это сделать и увидеть, например, «со спины» Крабовидную туманность. Мы сможем исследовать структуру квазаров (космических образований с необычайными свойствами, которым астрофизики не находят объяснений ни в одной из своих теорий. — В. Д.), пульсаров (звезд размером с Солнце, сжавшихся в тысячу триллионов раз по объему. — В. Д.), детально изучить туманности, где идет процесс формирования звезд, галактические ядра».

Правда, все это дело относительно не близкого будущего. Но в ином, тоже достаточно важном деле, голография помогает радиоастрономам уже сейчас. Речь идет об исследовании диаграмм направленности антенн. Эту характеристику, без которой нельзя всерьез говорить о точности наблюдении» обычно исследуют так. К приемной антенне подключают передатчик (диаграмма излучения равна диаграмме приема — есть такой закон в радиотехнике) и начинают ее вращать. А в нескольких километрах — приемник. Самописец фиксирует силу принимаемого сигнала, вычерчивает на листе бумаги кривую, напоминающую длинное веретено. Значит, с одного направления антенна принимает, а с других — нет. Это очень хорошо: не перепутаем, от какого небесного тела идут сигналы.

Но антенны и антенные системы становятся все внушительнее по размерам. Скажем, радиогелиограф для исследования Солнца: девяносто шесть антенн выстроились по окружности диаметром три километра. Чтобы снять диаграмму направленности такой системы, надо лететь в космос, удаляться на многие десятки, если не сотни километров от Земли. Это нереально, и тогда рождается идея: поскольку радиоволны и свет имеют одну и ту же природу, изучать диаграммы направленности с помощью оптических моделей.
 
Однако немедленно возникает иная трудность. Традиционно считалось, что модель и реальный объект должны быть подобны, а это значит, что размеры оптической модели должны быть во столько раз меньше реального радиотелескопа, во сколько длина радиоволны этого телескопа больше длины волны света. А это отношение гигантское.

Если радиотелескоп работает на волне двадцать один сантиметр, соответствующей излучению нейтрального атома водорода (радиорассматривание Вселенной на этой длине волны, как пишет наш замечательный астроном член-корреспондент И. С. Шкловский, является «мощнейшим методом изучения межзвездной среды и динамики Галактики»), а оптическая модель привязана к излучению рубинового лазера на волне длиной семьсот нанометров, отношение размеров должно равняться тремстам тысячам. Тридцатиметрового диаметра чаша антенны должна уменьшиться до десятой доли миллиметра: с кружочком такого размера экспериментировать весьма нелегко.

Член-корреспондент АН СССР Лев Давидович Бахрах и кандидат технических наук Александр Петрович Курочкин в середине шестидесятых годов доказали, что можно отойти от принципа строгой масштабности, делать оптические модели антенн лишь весьма приблизительно (если применять критерий отношения длин волн) подобными реальным антеннам. Этот метод в литературе так и называют: метод Бахраха—Курочкина.

Теперь, используя голографию, удается воочию видеть диаграммы направленности антенных сооружений, причем обнаруживать даже такие тонкие детали строения диаграмм, которые не заметишь при испытаниях антенн обычными способами. Оптическая модель подсказывает инженерам, как нужно изменить конструкцию, чтобы добиться заданных характеристик антенны.

Вместе со своими коллегами Бахрах и Курочкин разработали еще один голографический метод исследования антенн. Он заключался в том, что к реальной антенне подключали передатчик и записывали картину электромагнитного поля буквально в двух шагах от ее зеркала. Обычно считалось, что по такой картине не удастся воссоздать вид поля (или, что то же самое, диаграмму направленности) на большом расстоянии, и это было верно, пока к делу не подошли с голографических позиций.

Записанную в памяти вычислительной машины картину поля (без ЭВМ лучше и не браться за это дело) превращают в фотографическое изображение, но так как при записи использовались принципы голографии, получается не фотография, а голограмма. Остается осветить ее лучом лазера, чтобы увидеть, какой будет «настоящая» диаграмма направленности...

С ультразвуком в толщу непрозрачного
Электромагнитное поле, однако, удается применить для голографических исследований далеко не всегда. Взять воду: радиоволны и свет в ней почти не распространяются, затухание колоссально. Иное дело ультразвуковые, высокочастотные колебания.

Не случайно еще со времен Первой мировой войны на флоте употребляют ультразвуковые локаторы и эхолоты. Но все эти аппараты не способны показать, что именно обнаруживает луч ультразвука. Характер объекта оператор распознает благодаря усиленной тренировке, опыту, даже «чутью». Значит, неизбежны ошибки, а в море, да еще если речь идет о военном корабле, ошибка может стоить жизни.
 
Поэтому сегодня идет речь о том, чтобы с помощью ультразвуковой голографии обрести возможность видеть объекты под водой. Идея в общем та же, что в радиолокаторе бокового обзора. Трудность — в реализации. Звуковые волны гораздо длиннее и световых волн и радиоволн, обычных для голографии. Из-за этого отражаются звуковые волны от любого участка поверхности так, как если бы это было зеркало. Поскольку угол отражения равен углу падения, обратно к звуковому локатору вернутся только волны, попавшие на те участки, которые перпендикулярны или почти перпендикулярны ультразвуковому лучу.

Эффект очень неприятен: голографическое изображение получается сложенным лишь из ярких и темных участков, без полутонов между ними. А ведь как раз полутона и позволяют нам судить о форме предметов. Опознать на звуковых голограммах даже знакомые вещи оказывается затруднительно. Впрочем, специалисты не теряют надежды, что этот недостаток удастся преодолеть. С другой стороны, даже искаженное изображение лучше, нежели просто известие, что прямо по курсу находится нечто, отражающее посланный сигнал.

Очень заманчиво увидеть, скажем, рельеф морского дна. Опустить под воду ультразвуковой излучатель и «осветить» подводные хребты и долины. Отраженные от неровностей звуковые волны как-то исказят водную поверхность. Теперь в игру вступит еще один облучатель, работающий на той же частоте, но посылающий опорную волну.  Получается   ультразвуковая   голограмма, правда, пока невидимая: ее надо облучить еще светом лазера. Вот тогда и обнаружится скрытое.

К сожалению, из-за того, что длины волн звука и света сильно отличаются, картинка окажется уменьшенной и расположенной как бы глубоко под водой. Ее придется рассматривать в подзорную трубу. Но, конечно, это не такое неудобство, чтобы отказываться от подводной голографии. Кстати, и тут ее усовершенствовали: новейшие системы демонстрируют дно, как бы висящее над водою, в воздухе.

А что делается внутри человеческого тела? Ультразвук вполне способен это показать, коль скоро живая ткань чуть ли не на девять десятых — вода. «Имеется реальная возможность наблюдения таких мягких тканей, как железы, кровеносные сосуды, опухоли и т. д., которые нельзя видеть с помощью рентгеновских лучей»,— говорят специалисты. Очень важно, что ультразвук в соответственно малых дозах совершенно безвреден даже для развивающегося плода в организме женщины.

Ультразвук прекрасно распространяется в металле, и голографические дефектоскопы находят все более широкое применение. Американская фирма «Голосоник» разработала прибор, «с помощью которого можно сканировать (последовательно осматривать.— В. Д.) обшивку самолетных крыльев с целью обнаружения коррозионных повреждений».

В самом деле: обшивка крыла видна лишь снаружи, а что делается внутри, никто не знает. Конечно, нет оснований не доверять самолетостроителям, которые сделали все от них зависящее, чтобы коррозия не пробралась внутрь крыльевых отсеков.

Но, с другой стороны, хочется убедиться в том, что выданные гарантии сохраняются на протяжении тех десятилетий, которые живет самолет. Представители фирмы говорят, что «Голограф» вскрывает даже мельчайшие следы коррозии, а уж о царапинах, трещинах и тому подобных дефектах и говорить не приходится, они ясно выделяются на голограммах. Во многих отношениях ультразвуковое голографическое просвечивание дает лучшие результаты, нежели контроль с помощью гамма-излучения и рентгена.

Взгляд под землю
                «Землетрясенья — это фонари
                Для освещенья глубочайших недр»,—
                Ты так сказал...

Однако «фонарь» вспыхивает случайно и часто с катастрофическими последствиями. И кроме того, он открывает картину столь грандиозную, что конкретные геологические задачи теряются в масштабности зрелища. Строение планеты — на меньшее землетрясение не согласно.

А нас интересует конкретный нефтеносный район. И туда отправляются сейсморазведчики, устраивают миниатюрные, целенаправленные встряски земной коры. Буровой станок вгрызается в землю — десять, двадцать, тридцать метров... Готово! В скважину опускают заряд взрывчатки, отъезжают на машине подальше. Оператор передвижной сейсмостанции уже расставил свои геофоны —- они воспримут колебания почвы и превратят их в электрические сигналы.
Поворот рукоятки подрывной электрической машинки — взрыв сотрясает землю. На ленте самописца появляются извилистые ряды точек: эхо волн, отразившихся в недрах от слоев с разной плотностью. Неспециалисту эта лента ничего не скажет, а вот геофизику — многое. А потом еще одна скважина, еще один взрыв. И так много раз — это называется «пройти профиль».

«Пролетая над местом, где некогда был пройден профиль, геофизик легко узнает пейзаж — серию вытянутых в линию небольших округлых прудиков. Но они живописны лишь на первый взгляд. Вмешательство в верхний продуктивный слой часто изменяет установленное природой равновесие, структуру и циркуляцию грунтовых вод, вызывает затопление, заболачивание одних, осушение других районов... Да и с чисто сейсмической точки зрения этот источник еще далек от идеала: взрыв нельзя повторить, соблюдая те же условия». Такова оборотная сторона медали. Все громче звучат голоса, призывающие отказаться от взрывов и встряхивать землю иначе — с помощью механического вибратора.

На выставке «Электро-77» в Сокольниках советские геофизики продемонстрировали установку «Сейсмодин» — толстенный, в два обхвата цилиндр, выкрашенный в ярко-желтый цвет. Он был подвешен сзади к автомобилю-вездеходу, в кузове которого электростанция и конденсаторный накопитель энергии. Когда конденсатор подключают к обмотке «Сейсмодина», вибратор наносит мощный удар по грунту. Усилие развивается до двухсот тонн. Пусть даже это и меньше, чем при взрыве, зато все характеристики удара — время, крутизна нарастания импульса, мощность — строго дозированы. Хорошо также, что волна возбуждается не хаотическая, а правильная, близкая к синусоидальной. Это улучшает работу расшифровщика сейсмограмм.

Недостаток «Сейсмодина», как и взрыва — разовый характер работы. С его помощью голограмму хотя и построишь, но нередко она требует незатухающих колебаний. В арсенале советских геофизиков имеется и такая установка — «Вибролокатор», в создании которого участвовали несколько сибирских научно-исследовательских институтов и производственных объединений, политехические учебные институты Томска и Тольятти, Новосибирский институт связи. Идея вибратора довольно проста: на осях вертятся эксцентрики, встряхивают платформу, на которой они стоят. Нечто подобное видел каждый, наблюдая за работой строителей шоссейной дороги, когда они вибраторами уплотняют бетон. Конструкторам «Вибролокатора» удалось так выполнить платформу, что давление на грунт оказывается в десятки раз больше веса этого трясущегося сооружения.

А голографией «Сейсмодин» с «Вибролокатором» занимаются так. Грузовик с генератором колебаний едет по степи. Время от времени он останавливается и посылает в глубины очередной «освещающий» сигнал. Длинный ряд геофонов подключен к находящейся вдали сейсмостанции, еще один протянулся перпендикулярно первому. Это приемная голографическая антенна.

Грузовик постепенно создает когерентное поле излучения — вот почему так важно, чтобы колебаниями генераторов можно было точно управлять. Не беда, что поле формируется не сразу, как при вспышке лазера. Последовательность сигналов записывается и расшифровывается ничуть не хуже. А затем хорошо известными методами запись превращают в световые колебания — образуют видимую невооруженным глазом голограмму.

Оптические методы хороши уже тем, что взору представляется картинка. Но еще важнее, что она необычайно информативна. Чтобы добиться такого же эффекта обычными сейсмометодами, понадобилось бы на площадке размером тридцать на тридцать километров устроить взрывы примерно в миллионе (!) мест и столько же раз записывать сигналы. Ясно, что такое выходит за границы реальности.

Голографическая же установка вполне довольствуется антенной из примерно тысячи приемников на той же тридцатикилометровой линии. Вам кажется слишком большой цифра «тысяча»? Но ведь и в обычных сейсмостанциях используют до семисот приемников-геофонов, так что масштабы одинаковы.

И вот короткая заметка в «Правде»: «Значительно ускорить поиск полезных ископаемых позволит оптико-механическое вычислительное устройство «Голограф», созданное во Львове... Это устройство позволяет полностью автоматизировать обработку данных разведки и в короткий срок получать результаты — графические изображения земной коры... В его основе лежит принцип голографии, позволяющий автоматически трансформировать сейсмограммы в графические изображения. Это позволит сократить сроки поиска и разведки новых кладовых нефти и газа».

Голографическая  запись  не  только  информативна, она компактна (так сказать, словам тесно — мыслям просторно). Вместо трех катушек ленты общей длиной более километра — пластинка размером шесть на девять сантиметров. Объем хранилища сейсмограмм сокращается стократно. Обработка идет в двадцать раз быстрее, чем с помощью крупной и гораздо более дорогой ЭВМ. У нас в стране геофизическими расчетами занято почти полсотни вычислительных центров. Голограмма способна сократить это число до трех-четырех. Выгоды от перехода к новой сейсморазведке не нуждаются в  комментариях.

Что же дальше?
Прошло два десятка лет, как были напечатаны первые статьи о голографии, после которых в сотнях лабораторий начались лихорадочные опыты — повторение пройденного н поиски нового. Многое из того, что в те годы казалось очень близким — скажем, объемное голографическое кино или голографическая фотография, — либо еще не вышло из рамок опытов, либо получило только ограниченное распространение.

А вот всевозможные промышленные применения — контроль качества и размеров. изделий, обработка радиосигналов н тому подобное, о чем двадцать лет назад даже не думалось,—становятся, реальностью, причем чем дальше, тем стремительнее. Все более важное место в арсенале научных методов исследования занимают несветовые отпочкования голографии — ультразвуковая, радиотехническая, рентгеновская...

Начиная с 1969 года, собираются энтузиасты голографии на традиционные собрания своей «Всесоюзной школы» — представительного конгресса, на котором выступают крупнейшие ученые страны, делятся опытом с молодыми исследователями. Тринадцать томов  докладов, настоящая энциклопедия голографического знания,— результат этих удивительно интересных сессий, проводимых под руководством бессменного ректора «школы», профессора Московского физико-технического института Георгия Викторовича Скроцкого, заведующего кафедрой макроскопической квантовой физики. В списке членов ректората мы видим Юрия Николаевича Денисюка  (он председатель программного совета «школы»), Марата Самуиловича Соскина, Симона Борисовича Гуревича (под его руководством проходил эксперимент, закончившийся передачей на Землю голограммы процесса растворения кристаллика соли), других известных физиков-голографистов. На «школу» приезжает человек двести — и «старичков», помнящих еще ее первое заседание (теперь они уже доктора наук, маститы), и «зеленых» аспирантов, впервые выступающих на твком собрании специалистов.

Тринадцатая «школа» состоялась в апреле восемьдесят первого года в Сочи. Апрель в этих краях влажен и прохладен. Дождь то припускает вовсю, то на часок-другой устраивает перерыв. Соблазнов в виде теплого моря, пестрого пляжа и тому подобного — минимум, и командировка в Сочи не представлялась отдыхом даже самым завистливым сослуживцам. Здесь работали...

Особенно много внимания было уделено новейшему направлению — динамической голографии. Обычная голограмма неподвижна, статична: то, что на ней записано, мы уже не в силах изменить, только разве что уничтожить. Поэтому статическая голограмма — это и великолепная память для ЭВМ, и сувенирный значок, и многое другое.

Но наука сейчас занимается все более короткими процессами. Вспышки лазера длятся миллиардные доли секунды. А на таких коротких вспышках при-ходится считаться с квантовыми особенностями работы генератора излучения. Грубо говоря, каждый импульс света тут имеет свое «лицо». Мы уже говорили, что мощные короткие импульсы нужны энергетикам, чтобы сделать лазерный термоядерный реактор. Но сам по себе импульс — это еще не всё, он должен быть «хорошим» (не будем вдаваться в подробности: в конце концов мы ведь строить такой реактор пока не собираемся). А зависимость тут обратная: чем мощность больше, тем качество импульса хуже. Эта закономерность весьма неприятна, она мешает фокусировать лазерный луч большого диаметра (а только такой и в состоянии нести достаточную для термоядерной реакции энергию) в точку,

И вот тут, судя по  всему,  динамическая  голограмма способна помочь, и весьма. Она образуется   в   некоторых кристаллах только в тот момент, когда на них падает лазерный луч. В этом смысле она похожа на ультразвуковую голограмму в воде, которая ведь тоже существует, лишь пока звучит генератор.

Но отличие в том, что между опорным и предметным пучками энергии, проходящими через кристалл,  возникает очень интересное взаимодействие.  Оно позволяет  энергии  одного  пучка переходить в другой, иными словами, превратить «плохой» пучок света в «хороший».

Идею такого превращения  выдвинул  в 1973 году профессор  Соскин.  Нужно взять слабый, но идеальный по своим свойствам лазерный пучок света и пустить его в кристалл, а потом туда же направить тот же самый пучок, но прошедший через усилители и потому ухудшившийся.

На запись голограммы и перекачку энергии уходит несколько миллиардных долей секунды. Когда дело сделано, кристалл возвращается в исходное положение, восстанавливает свои свойства. То есть каждый раз для любого импульса образуется голограмма, которая сделает свет, выходящий из кристалла, именно таким, какой нужен, чтобы заработала лазерная термоядерная установка.

По-иному решается проблема исправления светового пучка на основе явления, которое называется обращением волнового фронта. Классическая оптика не знала этого явления. Оно, можно сказать, детище двух научных направлений, целиком принадлежащих нашему   времени, — голографии и нелинейной оптики. Один из эффективных способов получения обращенного   волнового фронта был найден в ФИАНе группой сотрудников. Они обнаружили, что если на сосуд с сероуглеродом, который представляет собой жидкость, направить мощный лазерный свет, то он тотчас же отразится, как от зеркала. Но зеркало это особенное, его создает «для себя» свет, наводя в Отражающей среде (в'данном случае, в сероуглероде) звуковые волны с периодом, равным приблизительно половине длины световой волны.

За работу «Физические основы динамической голографии и новые методы преобразования пространственной структуры световых пучков» большой группе ученых, в том числе Ю. Н. Денисюку и М. С. Соскину, была присуждена Государственная премия СССР за1982 год.

Дальнейшие исследования нового оптического явления показали, что его можно с успехом использовать для автоматической фокусировки излучения в установках лазерного термоядерного синтеза. Метод обращения волнового фронта уже применен в одном из модулей крупнейшей в нашей стране лазерной установки «Дельфин». По оценке академика А. Гапонова-Грехова, на этом модуле достигнута «предельно возможная направленность излучения...»

Любопытные вещи все-таки случаются с   изобретениями. Ну кто мог подумать два десятка лет назад, что только что народившаяся голография, воспринятая всеми как любопытный фотографический курьез, со временем получит прямое отношение к энергетическим проблемам мира? Кто мог подумать, что голограмма даст возможность врачам буквально войти в пораженный орган, потому что в отличие от обычных фотографий, сделанных через световоды, голографическое изображение оказывается не только объемным, но и панорамным, круговым? Кто мог подумать, что голография позволит в тысячу раз увеличить возможную плотность информации в пузырьковых камерах, где изучаются ядерные реакции?

Родившаяся из интереса к борьбе с искажениями магнитных линз, голография чем дальше, тем более демонстрирует, что она, по словам Денисюка, «представляет собою некое достаточно универсальное орудие» и для исследования, и для изменения окружающего мира.

— Философский аспект голографии, пожалуй, даже интереснее прикладных ее применений,— сказал, когда мы прощались, Юрий Николаевич.— Названием статьи «Об отображении оптических свойств объекта...» мне хотелось подчеркнуть вот какую мысль — не знаю, удалось ли сделать это достаточно ясно: голограмма воспроизводит реальный предмет не столько потому, что в ней записано волновое поле, сколько потому, что ее материальная структура в какой-то степени копирует, отображает материальную структуру предмета. Ведь голограмма вогнутого зеркала не просто изображает нам его — она ведет себя так, словно это реальное зеркало. Когда я начинал работу по записи волнового поля, на меня огромное впечатление произвела знаменитая фраза Ленина: «Логично предположить, что вся материя обладает свойством отражения». И сейчас мы все глубже, проникаем и вникаем в это удивительное свойство предметов отражаться друг в друге. Голография тут — самый наглядный и эффективный пример. Мир отражается в нашем мозгах, и мне кажется, что о голографическом строении мозга, если признать голографию как некий общий принцип, и спорить не стоит...

Мир, который нас. окружает, предстает в двух фундаментальных обличьях: в формах вещества и поля. Вещество стойко к изменениям, оно по большей части статично, и потому его можно хранить и неторопливо изучать. А поля, наоборот, по большей части динамичны, и сохранить их, законсервировать не удавалось вплоть до появления голографии. Не удавалось во многих случаях и изучать их в такой обстановке, какая удобна экспериментатору,— поля навязывали  свою «волю» человеку.

Голография избавляет от многих ограничений, консервирует быстротекущие процессы,  сохраняет, а вернее, воссоздает динамическое поле в любое удобное мгновение. Ведь все фотоны, если только они рождены в одинаковых условиях, совершенно неотличимы друг от друга, а значит, и результаты изучения будут совершенно теми же — всё равно, анализируется ли поле, которое существовало в момент голографирования (то есть порожденное реальным объектом), или восстановленное благодаря голограмме.

Тут есть некая аналогия с тем, как изменились условия научной и практической работы после изобретения квантовых часов. Измерение времени (а без него невозможно обойтись буквально нигде) сумело оторваться от астрономических часов, этих произведений искусства, и даже более того, снабдить гораздо более точными приборами буквально каждую лабораторию, которая того пожелает. А коль точнее стали измерения, сразу выяснились новые эффекты — старое знание стало развиваться вглубь и вширь.

Точно так же и голографическая техника повернула по-новому многие привычные представления, открыла перед учеными, инженерами, перед всеми людьми широкие горизонты неизведанного. Как сказал Деннис Габор: «Почти каждый год приносит голографии новую жатву
поразительных результатов. Я уверен в том, что еще много открытий ожидает молодых исследователей, которые посвятят себя ей».

Вряд ли стоит что-нибудь добавлять к этим словам.