Использование различных сетевых моедей
ФизикаОткрытия в области физики и применение физических эффектов и моделей в других областях деятельности
X
«Фракталы являются близким структурным описанием голограммы. Как известно, голография представляет собой трёхмерную, безлинзовую фотографию, и способна воспроизводить объёмные реалистичные образы материальных объектов.
Математические основы голографической техники были разработаны Деннисом Габором ещё в конце 40-х годов XX века. Сами голограммы выражаются при этом в форме так называемых преобразований Фурье, в основе которых - любой самый сложный паттерн может быть разложен в ряд регулярных волн. Обратное преобразование, в свою очередь, переводит волновой паттерн снова в изображение. Именно данные преобразования позволили Габору перевести изображение объекта в интерференционное «пятно» на голографической плёнке, как и изобрести способ обратного преобразования интерференционных паттернов в первоначальное изображение.
Как же это осуществляется? Дело в том, что в отличие от голограммы, во многих, как известно, оптических инструментах - фото- и кинокамере, микроскопе и телескопе - принципы геометрической оптики используют только свет, отражённый от объекта, и его интенсивность, но не его фазу, вследствие чего запись интерференции световых паттернов не осуществляется.
Физической же основой голографического метода служит принцип суперпозиции, а также паттерны интерференции, т.е. предполагает волновое понимание света, а именно, его фазу. Используется запись интерференции чистого монохроматического и когерентного света. В частности, луч лазерного света расщепляется посеребренным полупрозрачным зеркалом, где одна его часть (рабочий луч) проходящая насквозь, направляется на фото графический объект и взаимодействует с ним. Когда два луча снова соединяются, возникающая интерференционная картина реконструирует образ не по интенсивности излучения, а по образцу волнового фронта, фиксируясь затем на фотографической пластинке в виде объёмного объекта. Запись при этом на пленку производится без формирующих оптических систем, и поэтому в каждую точку поверхности фотопластинки попадает свет от всех точек предмета.
Верно также и обратное. Каждая точка предмета отражает свет на всю светочувствительную поверхность пластинки. Именно вследствие такой особенности записи, информация о запечатлённом образе предмета хранится распределённо, указывая на то, что любой фрагмент плёнки содержит информацию сразу обо всем изображении. Можно сказать, что данный эффект обусловлен за счет того, что каждая точка голограммы фиксирует волну от всего объекта одновременно, а не от какой-то его части. Причём волна не локальна.
Все эти особенности определяют важное свойство голограммы, а именно, по любой её точке можно восстановить всё целое, которое при этом становится свёрнутым и распределённым в каждой части целого. Свойство нелокальности является также причиной чрезвычайно высокой устойчивости голографической плёнки к повреждениям. Если исходную плёнку разрезать пополам, то каждая половина при направлении на неё лазерного луча восстановит целое исходное изображение. Данная особенность произойдёт и при дальнейшем уменьшении величины пленки, при ухудшении качества воспроизведения. Однако никакая часть отображаемого объекта не исчезнет полностью. […]
Голограммы также обладают уникальной способностью к хранению информации. Например, голографическая пленка может содержать более сотни изображений на одной и той же поверхности. Эта особенность обусловлена тем, что на каждую точку голограммы фактически проецируется сразу весь образ, обеспечивая многократно повторенную, избыточную информацию. Данная колоссальная избыточность голографической записи обеспечивает высокую помехоустойчивость и надежность хранения информации.
Важнейший физический принцип, лежащий в основе голографии, представляет собой принцип Гюйгенса-Френеля. Суть его в том, что каждая точка фронта волны, исходящей из какого-либо источника света, представляет собой центр вторичного возмущения. Этот центр, в свою очередь, вызывает элементарные сферические волны, а волновой фронт в более поздние моменты времени становится огибающей этих волн. Если продолжить умозрительно эту цепочку дальше, то получим, что каждый фронт второго порядка создаёт источники и фронты третьего, четвертого порядка и т. д. ... - ad infinitum.
Видно, что при таком распространении волны получается своеобразная самоподобная структура, где каждый «источник» N-го порядка подобен всем источникам «предыдущих» порядков, и каждый фрагмент волны подобен всей волне. Иными словами, наличествует самоподобный конструкт, носящий название скейлинг или масштабная инвариантность. Аналогичное свойство масштабной инвариантности сохраняет и голографическая плёнка и, как следствие, любой фрагмент плёнки способен восстановить весь исходный образ. Учитывая, что рассмотренный принцип Гюйгенса-Френеля в оптической голографии играет основополагающую роль, можно предположить, что, моделируя, например, символьное рассеивание информации, возможно, также столкнуться с проявлениями самоподобия».
Богатых Б.А., Фрактальная природа живого: системное исследование биологической эволюции и природы сознания, М., «Урсс», 2012 г., с. 208-210.
