L'holographie, par Liliana Ferreira

Le développement remarquable des connaissances scientifiques, en particulier tout au long du XXe siècle, a stimulé diverses tentatives visant à établir des passerelles entre les traditions religieuses ou la philosophie spirituelle et la science, cherchant de cohérence douteuse) améliorer les parallèles intéressants ou les zones de contact. C’est le cas, par exemple, des concepts de la physique moderne, en particulier de la mécanique quantique ou de la manifestation (onde ou corpusculaire) de radiations lumineuses et de particules subatomiques, qui semblent évoquer certains Des formulations spirituelles qui ne sont pas épuisées par de simples appels à la croyance.

Parmi les analogies les plus remarquables récemment, celles qui ont été générées par la découverte et l'application d'une technique d'enregistrement optique intéressante se distinguent au cours des trois dernières décennies:

Holographie

Qu'est-ce que l'holographie?

L'holographie est une technique spéciale de production de photographies en trois dimensions d'un objet. Le terme hologramme a été inventé par l'inventeur de l'holographie, le scientifique hongrois Dennis Gabor, à partir des mots "grass" (message) et "halos" (complet). En fait, un hologramme contient plus d'informations sur la forme d'un objet qu'une simple photographie, car il permet de le voir en relief et, en faisant varier la position de l'observateur, d'obtenir différentes perspectives de l'objet holographé. Dennis Gabor a inventé l'holographie en 1947 et a reçu le prix Nobel de physique en 1971 pour sa découverte.

Ondes lumineuses

L'holographie est intimement associée à la nature ondulatoire de la lumière. Maintenant, qu'entendons-nous par l'expression "nature ondulatoire de la lumière"? Nous connaissons tous les vagues et nous avons déjà vu une vague se propager sur une corde lorsque l’un de ses membres est secoué. Les figures 1-A, B et C représentent des instantanés de chaînes dans lesquelles des ondes sont propagées. La distance entre deux crêtes successives (ou entre deux vallées successives) est désignée par "longueur d'onde". Les ondes qui se propagent dans les chaînes des figures A et B ont des amplitudes égales «a», bien que leurs longueurs d'onde soient différentes. Les ondes des cordes B et C ont la même longueur d'onde, bien qu'elles soient décalées les unes par rapport aux autres, car les crêtes et les creux sont dans des positions différentes. On dit qu'ils ont différentes phases.

Figure 1

Une caractéristique importante des ondes est de produire des "interférences", quand au moins deux d’entre elles se croisent. Nous avons déjà vu qu'en lâchant deux pierres à la surface d'un lac, des ondes concentriques se forment aux points de chute des pierres. Lorsque ces deux vagues se croisent, elles "interfèrent". En d’autres termes, il existe des points du lac où l’amplitude de la vibration de l’eau augmente (par exemple, où deux crêtes se chevauchent), et d’autres où elle diminue ou même s’annule, comme cela se produit aux points où elles se chevauchent (c’est-à-dire ) une crête et une vallée, les deux ayant la même amplitude.

Figure 2

Quelque chose de semblable se produit avec la lumière. C’est ce que le physicien anglais Thomas Young a observé en 1802, à travers l’expérience décrite à la figure 2-A. La lumière d’une lampe est forcée de passer à travers une ouverture étroite (F1). La lumière émergente de cette première ouverture traverse immédiatement deux autres fentes (F2 et F3), à faible distance l'une de l'autre, allant se projeter sur un écran. Au lieu de la simple accumulation de lumière provenant des deux ouvertures, un motif de lignes alternativement claires et sombres apparaît sur l'écran, désigné par "figure ou motif d'interférence" (Fig. 2-B). Les points où les ondes des deux ouvertures interfèrent, augmentant l'intensité de la lumière (interférence constructive), donnent lieu à des taches lumineuses sur l'écran. Les points où l'interférence réduit, voire annule l'intensité de la lumière (interférence destructive) correspondent à des zones moins claires ou noires sur l'écran.

L'holographie consiste précisément à enregistrer dans un matériau approprié des motifs d'interférence entre deux faisceaux de lumière, dont l'un traverse l'objet dont l'image est destinée à être enregistrée. Dans tous les cas, une bonne qualité d'image n'est possible que si la lumière d'un laser est utilisée Pourquoi?

Identique et synchrone

Contrairement à une lampe vulgaire, un laser produit une lumière cohérente, c'est-à-dire des ondes lumineuses de même longueur d'onde et «en phase». Pour comprendre ce que cela signifie, nous allons recourir à une analogie. Imaginez un groupe de personnes à la sortie d'une station de métro. Ils sont tous pressés de se rendre au travail, bien que certains soient plus rapides que d’autres et ne mettent pas tous les pieds sur terre en même temps. Imaginez maintenant une colonne de soldats qui marchent de manière synchrone, avec le même rythme; Contrairement aux personnes qui ont quitté le métro, les militaires marchent en phase: ils les soulèvent et les soutiennent en même temps, au même moment.

La lumière émise par un laser ressemble à la marche disciplinée des soldats. La lumière d'une lampe vulgaire contient des vagues de différentes longueurs et phases, et elle ressemble davantage à l'image d'un groupe de personnes sortant du métro. Nous verrons tout de suite l’importance du caractère "discipliné" de la lumière laser dans la production d’un hologramme.

Hologramme

Analysons à l'aide des figures 3-A et 3-B comment un hologramme est produit. Le film que contient l’enregistrement est le film holographique à haute résolution [1] (c’est-à-dire avec une grande capacité à permettre la distinction entre objets ou très petits détails os). La lumière provenant du laser est séparée en deux faisceaux: le faisceau de référence (R) et le faisceau traversant l'objet (O). La première est simplement projetée sur le film, à travers un miroir et une lentille. L'autre faisceau est disséqué vers l'objet, de sorte que la lumière diffusée par celui-ci soit également projetée sur le film. Ainsi, comme on le voit sur la figure 3-A, la lumière provenant du faisceau R va interférer avec la lumière du faisceau O, après qu’elle ait été diffusée par l’objet que nous voulons holographier. Lorsqu'il atteint le film photographique, il enregistre le motif d'interférence des deux faisceaux. Lorsque le film est révélé, il a l'aspect d'une figure complexe de rayures claires et sombres, et rien ou presque ne ressemble à l'objet holographé.

Figure 3 A

Figure 3B

Prodige!

Maintenant, si nous éclairons le film holographique de sorte qu'il soit traversé par la lumière laser de référence, affectant la même direction du faisceau de référence initial (Figure 3-B), un faisceau de lumière identique au faisceau qui a été diffusé par l'objet lors de la fabrication de l'hologramme. Ainsi, un observateur voit une image qui est une réplique en trois dimensions de l'objet (en fait, comme le montre la même figure, deux images sont formées, une virtuelle et une réelle) [2].

Ce processus peut être vu comme suit: l'hologramme recueille des informations relatives aux deux faisceaux. En utilisant le faisceau de référence et l'hologramme ultérieurement, nous pouvons récupérer les informations relatives au faisceau de lumière provenant de l'objet et que le cerveau interprète comme son image.

Naturellement, il existe des techniques plus complexes que celle présentée ici (holographie par transmission), bien que sa description dépasse le cadre de cet article. Un hologramme d'une carte de crédit, par exemple, est un deuxième hologramme produit à partir d'un ruban d'hologramme horizontal original. Lorsqu'elle est observée avec une lumière blanche, l'image est vue avec des couleurs qui varient en fonction du changement de direction de l'observateur.

Le fait que l’image reconstituée avec un hologramme soit en trois dimensions montre qu’elle contient plus d’informations sur la forme d’un objet qu’une photographie vulgaire. Parce que? Une photographie commune enregistre uniquement les variations d'intensité de la lumière réfléchie par un objet. Les zones claires de l'objet réfléchissent plus de lumière et produisent des zones sombres négatives. Les parties sombres de l'objet produisent l'effet inverse. Un hologramme enregistre non seulement les variations d'intensité, mais également les phases en fonction de la profondeur de l'objet. Les variations de phase sont enregistrées en tant que variations par rapport à la phase du faisceau de référence. Ce dernier joue donc un rôle fondamental dans la production de l'hologramme. La nécessité d'utiliser un faisceau laser est donc bien comprise: seul un faisceau cohérent permet de disposer d'une phase de référence bien définie. De cette manière, il devient possible de produire des images si objectives qu'elles fascinent et émerveillent ceux qui les contemplent.

Helena Vieira Alberto
Diplôme en physique; Doctorat en physique expérimentale; Professeur et chercheur au département de physique de l'université de Coimbra.

et après?

Pourquoi cette invention, certainement digne d’admiration, suscite-t-elle tant d’intérêt pour certains scientifiques et penseurs éminents, qui cherchent une similitude entre les traditions mystico-religieuses et la pensée scientifique moderne? Il y a encore un autre aspect très intéressant dans l'holographie:

Si le négatif d'une photographie, par exemple d'un château, nous le divisons en deux moitiés, coupant le château au milieu, et nous révélant chacune d'elles, nous obtiendrons deux photographies, chacune avec la moitié du château correspondant. En holographie, il n'en est rien! Si nous produisons un hologramme du même château et le divisons en deux moitiés, comme cela a été fait avec la photographie classique, et que nous révélons les deux parties, ce que vous obtenez n'est pas l'image de chacune des moitiés du château, mais l'image de Le château entier dans chacune des moitiés.

Chaque morceau d'hologramme contient l'image entière; chaque partie contient des informations sur le tout; et le tout est également contenu dans chaque partie. Nous pouvons nous demander si toutes les informations qui caractérisent l'hologramme complet sont contenues dans chacune de ses petites pièces (c'est-à-dire si tous les détails et tous les angles permettant de voir l'hologramme complet seront également présents dans les images obtenues. dans chacune des parties), ou si nous n’aurons que quelques aspects et pas toute l’information sur l’ensemble. En d'autres termes: la partie contient-elle le tout ou juste une vision du tout? D'une certaine manière, nous pouvons dire que toutes les informations de l'hologramme complet sont contenues dans la pièce, bien que cela dépende en fait des conditions dans lesquelles l'hologramme a été créé (distance entre l'objet et l'hologramme et diffusion de la lumière dans l'objet voulu). olographe). En fait, plus la partie de l'hologramme prise est petite, plus le granulat présenté par l'image complète est grand, comme ce qui se passe avec la photographie, lorsque nous l'étendons de plus en plus, c'est-à-dire que Quel que soit le grain de l’image obtenue, la netteté sera pire et le détail sera pire.Des informations peuvent être perdues, par exemple, car certains angles de vision sont moins nets; Cependant, une image de l'objet entier est toujours obtenue, bien qu'avec une définition moindre, ou en termes plus techniques, avec une résolution inférieure. Plus la partie de l'hologramme prise est grande, plus la vision obtenue à partir du château sera définie et détaillée; Par conséquent, la partie donne toujours accès à l'ensemble.

Le modèle holographique

Le lecteur peut déjà commencer à deviner le potentiel des informations codées sous la forme d’un registre de fréquence, où les parties contiennent les mêmes informations que l’ensemble.

Sera-ce notre univers holographique? Est-ce "un domaine de fréquences et de potentiels supportant une illusion de concrétion"? (en utilisant une phrase de David Bohm [3]) un ensemble dont nous sommes des parties? Est-il possible qu'en contenant ce tout, nous puissions y accéder, en le décodant? Est-ce le fondement de toute expérience mystique d'union avec l'Univers? Comment accède-t-on aux informations contenues dans l'univers holographique? Notre cerveau fonctionnera-t-il comme un hologramme? Est-ce une sorte de film holographique dans lequel des informations sur l'Univers sont enregistrées via un motif d'interférence? Ce modèle s'appliquera-t-il également à la mémoire? Se pourrait-il que l'information ne soit pas stockée uniquement dans une certaine zone, mais qu'elle soit distribuée dans tout le cerveau? Et la conscience? Supposera-t-elle le processus de décodage des fréquences de l'univers holographique, à différents niveaux de perception? Le modèle holographique s’applique-t-il au fait qu’une cellule peut donner naissance à un organisme beaucoup plus complexe? Une cellule contiendra-t-elle, de manière holographique, les informations de l'organisme en lequel elle sera convertie? Sera-t-il divisé et multiplié, car plus il y aura de cellules, plus l'information sera détaillée et fidèle? Et comme pour les fêtes? L'identité entre toutes les parties sera-t-elle un principe holographique fondamental? Tout sera-t-il lié dans une interconnexion inséparable? Le modèle holographique peut-il justifier l'accès à des niveaux de perception, c'est-à-dire de fréquences qui semblent transcender le domaine de la réalité espace-temps commun (fondant ainsi la possibilité d'expériences ou de phénomènes habituellement considérés comme supra-normaux?

Celles-ci et d’autres questions tout aussi complexes font l’objet d’études ou de la formulation de théories par un ensemble divers de chercheurs de différents domaines de la connaissance, parmi lesquels la physique, neurophysiologie, psychologie, psychiatrie et théorie de l'information. Le modèle holographique a eu la contribution principale de Karl Pribram, neuroscientifique à l’Université de Stanford, dans ses recherches sur le fonctionnement du cerveau, l’enregistrement de la mémoire et la question de la conscience. et de David Bohm, physicien à l’Université de Londres, se consacrant tout particulièrement au développement spéculatif du modèle de l’univers holographique., Tous deux ont été grandement influencés par des contacts dans le domaine de la philosophie et de la spiritualité orientales.

L’avancement des différentes tendances de recherche liées au modèle holographique mérite certainement d’être suivi avec intérêt. Bien qu'il y ait une différence entre spéculation et vérification; C’est pourquoi nous ne devons pas perdre de vue la nécessité d’étayer et de vérifier des hypothèses et de ne pas nous lancer dans de simples hypothèses, éventuellement exagérées et fantaisistes. Il est donc important d'éviter l'approche simpliste et l'exagération que Ken Wilber (qui est loin d'être un matérialiste endurci) a souligné, de notre point de vue avec raison, comme: Folie holographique et mysticisme pop.

Indépendamment du risque sérieux de cette naïveté illusoire, malheureusement avec de nombreux adeptes (qui ne vantent ni la science ni le mysticisme), nous considérons que la recherche d'analogies et de correspondances entre différents niveaux d'existence peut ouvrir de nouvelles voies d'investigation. Et mener à une compréhension plus profonde, plus large et plus utile de la réalité

Liliana Ferreira

Baccalauréat en physique; Docteur en physique des radiations; Professeur et chercheur au département de physique de l'université de Coimbra.

Bibliographie

«Optiques» de Hecht et Zajac.

IplPhysics Tipler

«Holographie pratique» comment créer vos propres hologrammes?? Christopher Outwater et Van Hemersveld (adresse Internet): (http://hmt.com/holography/hdi/nolobook.hmt).

«Holographie d'amateur» (http://members.aol.com/gakall/holopg.html).


[1] Les amateurs d'holographie utilisent principalement le film AGFA 8E75, et plus récemment les films PFG-01 et PFG-01M de la société Slevich. En attendant, il est déjà possible d'enregistrer des hologrammes dans des matériaux autres que ceux utilisés pour les films photographiques.

[2] Une image virtuelle est une image du type de ce que nous obtenons lorsque nous regardons dans le miroir: il semble que notre image se forme derrière le miroir, bien que nous sachions que ce n’est qu’une illusion d’optique. Une image réelle correspond en fait à une convergence de l'énergie lumineuse en ces points et peut être obtenue sur un écran, sur un mur, etc.

[3] Le paradigme holographique - Ed. Cultrix - Ken Wilder, Sao Paolo 1994.

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