הקדמה:
מסך רחב מקיף את הצופים באולם הקולנוע, אך הם אינם חשים בו. התמונות המוקרנות על המסך נר־ ראות בדיוק כמציאות בשלושה ממדים, כאילו היו חוזים בהתרחשות כלשהי מבעד לחלון ביתם. זהו קולנוע העתיד, הקולנוע ההולוגרפי, אחד מני עשרות היישומים היום־ יומיים שתעניק לנו ההולוגרפיה.
התאוריה המרכזית מאחורי ההולוגרפיה נתגבשה לפני עשרים שנה לערך ע״י פרופ׳ דניס גאבור, פיסיקאי בריטי יליד הונגריה. באותה תקופה עמדו חוקרי החומר בפני בעיה עקרונית. המיקרוסקופ האלקטרוני לא ענה עוד לדרישות המדענים. עקב ההגדלות העצומות שמטרתן לאתר מיקומם של אטומים בודדים בחומר, הפכה התמונה המוקרנת על מסך המיקרוסקופ מטושטשת ומעורפלת. המיגבלה של כושר ההפרדה נבעה מעצם טיבן של ״עדשות״ המיקרוסקופ (סלילים היוצרים שדה מגנטי), המרכזות ומפזרות אלומת אלקטרונים, שעוברת דרך העצם המצולם ומטילה תמונה מוגדלת שלו על פני מסך.
גאבור תהה אם אי־אפשר לשפר את טיב התמונה באמצעים אופטיים, לאחר שזו עוברת את עדשות המיקרוסקופ.
שלושים שנה קודם לכן הציג גאבור לעצמו שאלות רבות בקשר להווצרות תמונה מצולמת: מה מתרחש כאשר תמונת העצם המצולם נמצאת בדרכה אל סרט הצילום? אמנם, אמר לעצמו, לא נראה את התמונה עד שלא תקלט על משטח הסרט, אך אין ספק שהתמונה מוכלת באלומת קרני־האור. מגבלות המיקרוסקופ החזירו את גאבור להשערות אלו.
כלום אין למצוא שיטה שתאפשר להוציא מאלומת קרני־האור את כל מרכיבי המידע הכלולים בה ולשחזר את התמונה כמות שהיא – כלומר, בשלושה ממדים ?
גאבור פיתח את שיטת ״שחזור חזית הגל״ ויישם עיקרון זה, עליו מבוססת ההולוגרפיה (ביוונית: הולוס־ מלא, גרף־כתב), לאותם סרטי צילום שהתקבלו במיקרוסקופ האלקטרוני. גאבור הוכיח ששחזור התמונות הביא להפרדת פרטים שהיו מטושטשים לבלי־הכר.
שתי תופעות עיקריות מתחום הפיסיקה נמצאות ביסודה של כל תמונה הולוגרפית: התאבכות בין גלי האור ועקיפה. כאשר שתי אלומות קרני אור נפגשות, גליהן מתאבכים.
בנקודה בה נפגשים שיאי גלים, הם מחזקים זה את זה הדדית ויוצרים נקודה בעלת בהירות גבוהה יותר.
במקום בו שיא פוגש שפל, עוצמותיהם מבטלות זו את זו והנקודה אפלה. צורה זו של התאבכות נתנת לצפיה רק במקרים מיוחדים. בדרך כלל אלומות קרני האור מורכבות מערב רב של חזיתות גלים, המתערבבות ומתאבכות זו בזו בלא כל סדר. קרן הלייזר, לעומת זאת, פולטת קרן אור אחידה בעלת אורך גל אחד (צבע אחד), כך שחזיתות הגלים נעות בכיוון אחד ובסדר מופתי כפלוגת חיילים.
לוח צילום של הולוגרם מורכב איפוא ממתאר עדין של אזורים אפלים ובהירים, שהיא תוצאת התאבכות הגלים. ההתאבכות על צילום ההולוגרם נוצרת ע״י קרן לייזר שפוצלה לשניים. קרן אחת, שעושה דרכה 23ישירות אל העצם המצולם (קרן הנושא), נפגשת ע״פ לוח הצילום עם הקרן השניה (קרן הייחוס) שהוחזרה ממראה (ראה תמונה). שתי חקרנים מתאבכות ביניהן ע״פ מישור לוח הצילום ויוצרות פסיפס חסר כל משמעות של נקודות בהירות ואפלות (ראה — שער). אבל אם מאירים את הפסיפס באור לייזר (קרן שיחזור) מתגלה העצם המצולם בכל הדרו ובשלושה ממדים – ממש כמו שהוא במציאות. כלומר, כאשר נטה את ראשנו שמאלה נוכל לראות את צידו הימני של העצם המצולם, ולהיפך כאשר נטה את ראשנו ימינה.
יצירת ההולוגרם : אור לייזר מפוצל לקרן ייחוס ולקרן נושא. האור המוחזר מהעצם מתאבך עם קרן הייחוס ויוצר מתאר התאבכות — הוא ההולוגרם
שיחזור הדמות: מתאר ההתאבכות של ההולוגרם משוחזר לתמונה (של העצם) כאשר מקרינים אור לייזר על ההולוגרם. גלים הנפלטים מחזית ההולוגרם מתרכבים ויוצרים תמונה תלת־ממדית של העצם המקורי.
שני חוקרים ממעבדות המחקר של י.ב.מ. ביוסטון, טקסס, אוחזים לוח הולוגרפי המכיל 4,000(!) הולוגרמים זעירים מכילי מידע (כל לוח מכיל מידע בשעור של רומן מלא). בעתיד הלא רחוק ניתן יהיה לבנות זכרון של מחשב הבנוי מלוחות הולוגרפיים.
אפשרויות השימוש בהולוגרפיה אין להן כמעט גבול. ניתן לאייר ספרים ושבועונים בתמונות תלת־ממדיות, לאחסן כמות אדירה של מידע בפיסת סרט הולוגרמי ועוד. אולי היישום המפתיע ביותר הוא השימוש במחשב להפקת תמונות ממשיות של עצמים דמיוניים.
במעבדות המחקר של חברת י.ב.מ. ביוסטון, טקסס, פיתחו החוקרים גישה מתמטית חדשה, שצימצמה את משך הזמן הדרוש ליצירת הולוגרם כזה משנת מחשב אחת למספר שעות מחשב. מחשב מדעי מסוג 360/44 מזין נתונים מעובדים של עצם דמיוני (ס״ה הנקודות הכהות’ והבהירות, זויות, מיקום גלי האור המוחזרים מהעצם ממאות אלפי הנקודות) לתוויין (Plotter), המשרטט את התדמית על סרט צילום. לאחר שמאירים את הסרט המפותח באור לייזר מקבלים תמונה תלת ממדית של עצם, שמעולם לא היה קיים אלא בדמיונם של החוקרים. הצלחה אחרת של חוקרי יוסטון היתה פיתוח תמונה תלת ממדית יעילה ביותר (קינופורם), שאינה נזקקת לאורו רב העוצמה של הלייזר, כי אם לאור רגיל. למעשה, די בניצוץ של עגיל אשה כדי להקרין את התמונה. מדענים אחרים חוקרים אפשרויות של דחיסת מידע נוסף לתוך ההולוגרם ע״י ניצול עוביו של סרט הצילום (ולא רק שטח הפנים שלו). אמולסיה עבה יותר של הסרט תאפשר לנצל רבדים שונים שלו לאחסון מידע. במקביל שוקדים חוקרים אחרים בחיפוש חומר שיחליף את סרט הצילום לצורך יצירת הולוגרם.
כבר עתה יש השואלים: מה צורה תהיה למציאות בשנת אלפיים — ממשית או הולוגרמית? כך או כך, מי יוכל להבחין ביניהם?24
