Павел Ощепков - Жизнь и мечта
Будущее покажет, насколько полно оправдается наш оптимистический прогноз. Но даже частичное претворение в жизнь этой мечты — мечты видеть в любой непрозрачной среде — будет огромным достижением.
Всякий, кто работает в этой области, получит глубокое удовлетворение и заслуженное признание, ибо он работает для человека и во имя человека.
Резюмируя изложенное в этой главе, следует сказать, что идея интроскопии в Советском Союзе возникла совершенно самостоятельно.
201
Она — логическое и закономерное развитие наших работ по радиообнаружению воздушных целей, по исследованию окружающего воздушного пространства с помощью электромагнитных волн. Именно распространение этого метода, использование различных излучений и полей для проникновения внутрь непрозрачных тел и сред и составляет сущность нового направления в исследованиях.
Конечно, техника интроскопии использовала еще далеко не все свои возможности, она находится только в начальной стадии развития. Но уже сейчас, т. е. при существующем арсенале проникающих излучений и полей, можно принципиально утверждать, что непрозрачных тел и сред в природе не существует. Все становится прозрачным, если правильно выбрать соответствующий вид и спектральный состав проникающего излучения. Понятие прозрачности условно, относительно, оно возникло вследствие недостаточной Чувствительности человеческого глаза.
Конечно, и для интроскопии есть пределы применимости и ограничения, вытекающие из основных законов оптики. Общеизвестно, например, что в оптике есть предельная разрешающая способность и предельная светосила приборов, во многих случаях ограничивающие смелые замыслы конструкторов и изобретателей.
Есть и другие ограничения. Нельзя, например, на одну и ту же фотопластинку сделать несколько снимков так, чтобы каждый из них занимал всю площадь пластинки и чтобы они не мешали друг другу. Известно также, что фотография дает только плоское изображение, лицо, запечатленное на фотокарточке, нельзя рассматривать с разных сторон, например анфас, справа, слева и т. д. Нельзя также, разбив пластинку с изображением, на любом из ее осколков вновь увидеть все изображение в целом, неразрушенном виде. До недавнего времени любой специалист сказал бы, что подобное требование невероятно. И такой ответ был безусловно правильным до 1948 г.— до того времени, когда английский ученый Д. Габор выступил с весьма оригинальной идеей.
Сущность его идеи состоит в том, что для получения необходимого изображения можно пользоваться не только регистрацией амплитуды световой волны (это делает современная фотография), но и регистрацией фазы этой волны.
202
Первоначально идея Габора казалась принципиально неосуществимой. Известно ведь, что белый свет coстоит из мириадов различных световых волн, и говорить здесь о какой-либо фазе одной волны просто не имеет смысла. Однако и невероятное стало осязаемой реальностью, когда появилась голография.
Через несколько лет после сообщения об идее Габора мир стал свидетелем одного очень важного открытия — лазерных источников света. Именно они сделали возможной реализацию идей Габора. Особенность этих источников излучения в том, что молекулы или атомы, излучающие свет, находятся в момент излучения на строго определенных расстояниях друг от друга, обеспечивающих взаимное сложение амплитуд квантов излучения. Если возбуждается масса атомов некоторых монокристаллов и они принудительно и быстро высвечиваются, то происходит сложение энергией квантов излучения: осуществляется концентрация энергии разрозненных квантов в энергию мощного кванта излучения. В результате процесса концентрации амплитуды излучаемых квантов могут достигать очень больших величин.
Линзы или сферические зеркала, как известно, тоже концентрируют в своем фокусе световую энергию. Но они концентрируют сумму разрозненных отдельных квантов излучения, а в лазерном источнике излучения происходит сосредоточение энергии разрозненных квантов излучения в энергию одного кванта излучения той же частоты. Именно благодаря этому амплитуды квантов излучения в лазерных, а точнее, в квантовых источниках излучения могут достигать огромных величин.
Эффект этот в квантовых источниках излучения проявляется весьма наглядно. А если учесть и то, что распространение лазерного луча в диэлектрических средах может влиять (три очень «больших интенсивностях) и на физические свойства этой среды (например, на величину ее диэлектрической постоянной), то это может привести даже к дальнейшему самопроизвольному сосредоточению лазерного луча. Может наступить такой момент, когда лазерный луч перестанет быть расходящимся, а станет сходящимся. Пока это явление еще очень мало изучено, но оно может привести к весьма важным и интересным открытиям. За ним большое будущее. Само собой разумеется, что достигнутые уже успехи в области лазерной техники оптического диапазона могут быть распространены и на многие другие виды излучений, например на ультразвуковые колебания, радиоволны, рентгеновские лучи и т. д.
203
Если говорить о голографии в общепринятом ее значении, то следует сказать, что ее главные успехи стали возможными именно с появлением лазерной техники оптического диапазона, это она дала толчок для бурного развития голографии.
Что касается техники голографирования, то следует прежде всего сказать, что в ее основе лежит принцип использования не одного, а двух монохроматических лучей, которые во взаимном сочетании и дают возможность фиксировать не только амплитуду, но и фазы излучения.
Именно это лежит в основе голографического метода приема и фиксации многоэлементной информации о наблюдаемом объекте. Еще раз подчеркну, что при этом методе наблюдения обязательно должно использоваться два луча, причем оба эти луча обязательно должны исходить от одного и того же источника. В этом случае автоматически обеспечивается фазовое смещение в месте приема прямого (опорного) и любого другого отраженного луча.
Фотографическая аппаратура в ее обычном исполнении для осуществления голографических съемок непригодна.
Для этого нужна принципиально новая техника.
Разработка такой аппаратуры во многих странах мира уже ведется, и можно быть абсолютно уверенным в том, что аппаратура для голографической фотографии очень скоро появится в широком ассортименте, ибо будущее фиксации светоинформации, безусловно, за голографическим методом.
Но принципы голографии применимы не только в области световых волн. Они в равной степени могут быть использованы и при других видах излучений. В микроволновой и дециметровой технике радиоизлучений они откроют большие возможности получения пространственного отображения внутренних свойств диэлектриков, керамики и строительных материалов. Они могут быть использованы также и для исследования рельефа грунта под ледовым покровом, и для более детального отображения обстановки в районах морских портов и аэродромов. Ультразвуковая и акустическая голография откроют невиданные возможности исследования внутри твердых и жидких тел. Переоценки здесь быть не может, так как все мы заинтересованы в получении более полной информации о внутренних областях как живого организма, так и неорганических сред. Много интересного принесет голография и в длинноволновом тепловом излучении, и в рентгеновских лучах.
204
Голография сама по себе представляет захватывающе интересную область науки и техники. А сочетание ее с методами и средствами интроскопии откроет необозримые просторы для творческой инициативы. Не случайно поэтому в ряде зарубежных источников появился уже термин «голоинтровижен», или «голоинтроскопия».
Сочетание этих двух направлений в науке и технике открывает действительно новые возможности познания окружающего нас мира.
Крупный вклад в развитие голографии внес советский ученый Ю. Н. Денисюк. Именно он впервые разработал метод объемной регистрации голографических изображений на фотопластинках со специально для этого созданным им светочувствительным покрытием. Этим он сильно продвинул развитие метода голографирования и особенно практическое его применение[8].
В 70-х годах получило развитие новое направление интроскопии — тепловидение, применяемое в различных областях науки и техники. Под руководством Г. С. Хулапа, ныне доктора технических наук, разрабатываются тепловые методы и средства контроля радиоэлектронных устройств и композиционных материалов, ведутся исследования по применению тепловидения в медицине.
Разработаны медленнодействующие и быстродействующие тепловизоры, тепловизионные микроскопы, приборы типа ИК-ЮП и др. Они позволяют судить о состоянии контролируемых объектов по распределению в них тепловых полей.
В 1980 г. в издательстве «Знание» вышла брошюра «Окружающий мир прозрачен», написанная мною совместно с Л. Б. Пирожниковым, а в 1983 г. в том же издательстве была выпущена наша книга «Звуковидение».
