La Holografía, por Liliana Ferreira

El notable desarrollo del conocimiento científico, sobre todo a lo largo del siglo XX, ha estimulado diversos tentativas para establecer puentes entre las tradiciones religiosas o de filosofía espiritual, y la ciencia, procurando (a veces, es cierto, en forma un poco forzada o de dudosa consistencia) realzar interesantes paralelismos o zonas de contacto. Ese ocurre, por ejemplo, en lo que concierne a los conceptos de la física moderna, en concreto en el área de la mecánica cuántica o en la manifestación (ondulatoria o corpuscular) de la radiación luminosa y de las partículas subatómicas, que parecen evocar ciertas formulaciones espirituales que no se agotan en simples llamadas a la creencia.

De entre las analogías más destacadas recientemente, sobresalen en las tres últimas décadas las que han sido generadas por el descubrimiento y aplicación de una interesante técnica de registro óptico:

La Holografía.

¿Qué es la holografía?

La holografía es una técnica especial de producción de fotografías tridimensionales de un objeto. El termino holograma fue acuñado por el inventor de la holografía, el científico húngaro Dennis Gabor, a partir de las palabras “grama” (mensaje), y “halos” (toda, completa). En realidad un holograma contiene más información sobre la forma de un objeto que una fotografía simple, ya que permite verla en relieve, y variando la posición del observador, obtener diferentes perspectivas del objeto holografiado. Dennis Gabor inventó la holografía en 1947, y recibió el premio Nóbel de Física en 1971 por su descubrimiento.

Ondas luminosas

La holografía está íntimamente asociada a la naturaleza ondulatoria de la luz. Ahora ¿Qué pretendemos decir con la expresión “naturaleza ondulatoria de la luz”? Todos conocemos las olas de mar, y ya vimos una onda propagarse en una cuerda cuando se agita una de sus extremidades. Las figuras 1-A, B y C representan fotografías instantáneas de cuerdas en las cuales se propagan ondas. La distancia entre dos crestas sucesivas (o entre dos valles sucesivos) se designan por “longitud de onda”. Las ondas que se propagan en las cuerdas de las figuras A y B tienen amplitudes “a”, iguales, aunque con longitudes de onda diferentes. Las ondas de las cuerdas B y C tienen la misma longitud de onda, aunque están desfasadas una en relación a la otra, pues las crestas y los valles se encuentran en posiciones diferentes. Se dice que tienen fases diferentes.

Figura 1

Una característica importante de las ondas es la de producir “interferencia”, cuando al menos dos de ellas se cruzan. Ya vimos que al dejar caer dos piedras sobre la superficie de un lago se forman ondas concéntricas con origen en los puntos donde cayeron las piedras. Cuando estas dos ondas se interceptan, “interfieren”. En otras palabras, hay puntos del lago donde la amplitud de vibración del agua aumenta (por ejemplo, donde se superponen dos crestas), y otros donde ello disminuye o incluso se anula, como sucede en los puntos donde se sobreponen (es decir se suman) una cresta y un valle, ambos con la misma amplitud.

Figura 2

Con la luz ocurre algo semejante. Fue eso lo que observó el físico ingles Thomas Young en 1802, a través de la experiencia esquematizada en la figura 2-A. La luz de una lámpara es forzada a pasar a través de una abertura estrecha (F1). La luz emergente de esta primera abertura atraviesa enseguida otras dos rendijas (F2 y F3), a una pequeña distancia una de otra, yendo a proyectarse en una pantalla. En vez de la simple acumulación de luz proveniente de las dos aberturas, surge en la pantalla un patrón de líneas alternativamente claras y oscuras, que se designa por “figura o patrón de interferencia” (Fig. 2-B). Los puntos donde interfieren las ondas provenientes de las dos aberturas, aumentando la intensidad de la luz (interferencia constructiva) dan origen a manchas luminosas en la pantalla. Los puntos donde la interferencia hace reducir o incluso anular la intensidad de la luz (interferencia destructiva) corresponde a áreas menos claras o negras en la pantalla.

La holografía consiste precisamente en el registro, en un material adecuado, de patrones de interferencia entre dos haces de luz, uno de los cuales pasó por el objeto cuya imagen se pretende grabar. En cualquier caso una buena calidad de imagen solo es posible si es utilizada luz proveniente de un láser ¿Por qué?

Idénticos y síncronos

Al contrario de una lámpara vulgar, un láser produce luz coherente, es decir, ondas luminosas con la misma longitud de onda y “en fase”. Para comprender lo que esto significa vamos a recurrir a una analogía. Imaginemos un grupo de personas a la salida de una estación de Metro. Todas tienen la misma prisa por llegar a su trabajo, aunque algunas andas más deprisa que otras y no ponen todos los pies en el suelo al mismo tiempo. Imaginemos ahora una columna de militares marchando en forma sincrónica, con el paso igualado; al contrario de las personas que salían del Metro, los militares marchan en fase: todos levantan y apoyan los pues al mismo tiempo, en el mismo instante.

La luz emitida por un láser se asemeja a la marcha disciplinada de los soldados. La luz de una lámpara vulgar contiene ondas de diferente longitud y con diferentes fases, y se parece más a la imagen de un grupo de personas saliendo del metro. Veremos en seguida la importancia del carácter “disciplinado” de la luz láser en la producción de un holograma.

El Holograma

Analicemos con la ayuda de las figuras 3-A y 3-B cómo se produce un holograma. El material que va a contener el registro de la imagen es la película holográfica de elevada resolución[1] (o sea, con gran capacidad para permitir la distinción entre objetos o detalles muy pequeños). La luz proveniente del láser es separada en dos haces: el haz de referencia (R) y el haz que pasa por el objeto (O). El primero es simplemente proyectado en la película, a través de un espejo y una lente. El otro haz es diseccionado hacia el objeto, de forma que la luz difundida por este sea también proyectada en la película. Así, como se ve en la figura 3-A, la luz proveniente del haz R va a interferir con la luz del haz O, después de que esta haya sido difundida por el objeto que queremos holografiar. Al alcanzar la película fotográfica, esta registra el patrón da interferencia de los dos haces. Cuando la película es revelada, tiene la apariencia de una figura compleja de franjas claras y oscuras, y poco o nada se asemeja al objeto holografiado.

Figura 3 A

Figura 3 B

¡Prodigio!

Ahora, si iluminamos la película holográfica de modo que sea atravesada por la luz láser de referencia, incidiendo en la misma dirección del haz de referencia original (figura 3-B), sale del holograma un haz de luz idéntico al haz que fue difundido por el objeto durante la producción del holograma. Así un observador ve una imagen que es una réplica tridimensional del objeto (en realidad, como se ve en la misma figura, se forman dos imágenes, un virtual y una real)[2].

Este proceso puede ser visto del siguiente modo: el holograma reúne información relativa a los dos haces. Utilizando después el haz de referencia y el holograma, podemos recuperar la información relativa al haz de luz que provenía del objeto y que el cerebro interpreta como su imagen.

Naturalmente hay técnicas más complejas que la expuesta aquí (holografía de transmisión), aunque su descripción sobrepasa el ámbito de este articulo. Un holograma de una tarjeta de crédito, por ejemplo, es un segundo holograma producido a partir de una cinta horizontal de holograma original. Cuando es observada con luz blanca, la imagen es vista con colores que varían consecuentemente al cambio de dirección del observador.

El hecho de que la imagen reconstruida con un holograma sea tridimensional, muestra que este contiene más información sobre la forma de un objeto que una fotografía vulgar. ¿Por qué? Una fotografía común registra solo las variaciones de intensidad de la luz reflejada por un objeto. Las zonas claras del objeto reflejan más luz y producen regiones oscuras en el negativo. Las partes oscuras del objeto producen el efecto contrario. Un holograma registra no solo variaciones de intensidad sino también de fase en función de la profundidad del objeto. Las variaciones de fase quedan registradas como variaciones en relación a la fase del haz de referencia. Este último tiene pues un papel fundamental en la producción del holograma. Se comprende así la necesidad de usar un haz láser: solo con un haz coherente es posible tener una fase de referencia bien definida. De este modo se vuelve posible producir imágenes tan objetivas que fascinen y maravillan a quien las contempla.

Helena Vieira Alberto
Licenciada en Física; Doctorada en Física Experimental; Profesora e investigadora en el Departamento de física de la Universidad de Coimbra.

¿y DESPUES?

¿Qué conduce a este invento, sin duda digno de admiración, a generar tanto interés en algunos científicos y pensadores prominentes, buscando semejanza entre las tradiciones místico-religiosas y el pensamiento científico moderno? Hay aún otro aspecto muy interesante en holografía:

Si el negativo de una fotografía, por ejemplo de un castillo, lo dividimos en dos mitades, cortando el castillo por el medio, y revelamos cada una de ellas, obtendremos dos fotografías, cada una con la mitad del castillo que le corresponde. ¡En holografía no es así! Si producimos un holograma del mismo castillo, y lo dividimos en dos mitades, tal como se hizo con la fotografía convencional, y revelamos ambas partes, lo que se obtiene no son las imágenes de cada una de las mitades del castillo, sino la imagen de todo el castillo en cada una de las mitades.

Cada pedazo de holograma contiene la imagen entera; cada parte contiene información sobre el todo; y el todo también está contenido en cada parte. Podemos preguntarnos si toda la información que caracteriza el holograma completo está contenida en cada uno de sus pequeños pedazos (esto es, si todos los detalles y todos los ángulos por los cuales puede ser visto el holograma completo estarán también presentes en las imágenes que se obtienen en cada una de las partes), o si tendremos solo algunos aspectos y no toda la información sobre el todo. En otras palabras: ¿la parte contiene el todo o solo una visión del todo? En cierta forma podemos decir que toda la información del holograma completo esta contenido en la parte, aunque en rigor eso dependa de las condiciones en que el holograma fue creado (distancia del objeto al holograma y difusión de la luz por todo el objeto que se pretenda holografiar). De hecho cuanto más pequeña es la parte del holograma que se toma, mayor es el granulado que la imagen completa obtenida de él va presentando, a semejanza de lo que ocurre con la fotografía, cuando la ampliamos cada vez más, o sea, cuanto mayor sea el grano de la imagen obtenida, peor será la nitidez, y peor será el detalle, Puede así perderse información, por ejemplo, por ser menos nítidos ciertos ángulos de visión; no obstante siempre se obtiene una imagen de todo el objeto, aunque con menor definición, o en términos más técnicos, con peor resolución. Cuanto mayor sea la parte del holograma que se toma, tanto más definida y detallada será la visión que se obtiene del castillo; por ello, la parte da siempre acceso al todo.

El modelo holográfico

El lector puede ya comenzar a adivinar el potencial que supone la información codificada en forma de un registro de frecuencias, donde las partes contienen la misma información que el todo abarcante que las engloba.

¿Será nuestro Universo holográfico? ¿Será “un dominio de frecuencias y potencialidades sustentando una ilusión de concreción”? (usando una frase de David Bohm[3]) ¿un todo del cual somos partes? ¿Será posible que al contenernos ese todo, podemos tener acceso al mismo, descodificándolo? ¿Será ese el fundamento de cualquier experiencia mística de unión con el Universo? ¿Como accedemos a la información contenida en el universo holográfico? ¿Funcionará nuestro cerebro como un holograma? ¿Será una especie de película holográfica donde están registrados, a través de un patrón de interferencia, las informaciones sobre el Universo? ¿Será ese modelo también aplicable a la memoria? ¿Será que las informaciones no están almacenadas solo en una zona determinada, sino que se encuentran distribuidas por todo el cerebro? ¿Y la conciencia? ¿Presupondrá ella el proceso de descodificar las frecuencias del universo holográfico, en diferentes niveles de percepción? ¿Se aplica el modelo holográfico al hecho que una célula pueda dar origen a un organismo mucho más complejo? ¿Contendrá cualquier célula, holograficamente, la información del organismo en que se va a convertir? ¿Se dividirá y se multiplicara, porque cuantas más células haya, más detallada y fiel será la información del todo? ¿Y en cuanto a las partes? ¿Será la identidad entre todas las partes un principio holográfico fundamental? ¿Estará todo ligado en una interconexión indisociable? ¿Podrá el modelo holográfico justificar el acceso a niveles de percepción, o sea, de frecuencias que parecen trascender el dominio de la realidad espacio-temporal común (fundamentando así la posibilidad de experiencias o fenómenos habitualmente considerados supra-normales?

Estas y otras cuestiones igualmente complejas son objeto de estudio o de formulación de teorías por parte de un variado conjunto de investigadores en diferentes áreas de conocimiento, entre los cuales están la física, la neurofisiología, la psicología, la psiquiatría y la teoría de la información. El modelo holográfico tuvo la contribución primordial de Karl Pribram, neurocientífico de la Universidad de Stanford, con sus investigaciones sobre el funcionamiento del cerebro, el registro de la memoria y la cuestión de la conciencia, y de David Bohm, físico de la Universidad de Londres, especialmente dedicado al desenvolvimiento especulativo del modelo del universo holográfico., Ambos fueron muy influenciados por contactos en la esfera de la filosofía-espiritualidad oriental.

El avance de las diferentes corrientes de investigación ligadas al modelo holográfico merece ciertamente ser seguido con interés. Aunque existe una diferencia entre especulación y comprobación; por eso no debemos perder de vista la necesidad de fundamentar y comprobar las hipótesis y no embarcarse en meras suposiciones, eventualmente exageradas, y fantasiosas. Importa por tanto evitar el abordaje simplista y la exageración que Ken Wilber (que está lejos de ser un materialista empedernido) señaló, desde muestro punto de vista con toda razón, como “locura holográfica” y “misticismo pop”.

Independientemente del riesgo serio de esa ilusoria ingenuidad, desgraciadamente con muchos seguidores (que no prestigian ni la ciencia ni el misticismo), consideramos que la búsqueda de analogías y correspondencias entre diferentes niveles de existencia puede suscitar nuevos caminos de investigación y conducir a un entendimiento más profundo, más amplio y más útil de la realidad

Liliana Ferreira

Licenciada en Física; Doctora en Física de la radiación; Profesora e Investigadora en el Departamento de Física de la Universidad de Coimbra.

Bibliografía

“Optics” de Hecht y Zajac.

“Physics” Tipler

“Practical Holography – how to make your own holograms?” Christopher Outwater e Van Hemersveld (dirección de internet): ().

“Amateur Holography” (http://members.aol.com/gakall/holopg.html).

[1] Los aficionados de la holografía usan principalmente la película AGFA 8E75, y más recientemente las películas PFG-01 y PFG-01M de la compañía Slevich. Entretanto ya es posible registrar hologramas en materiales diferentes del usado para películas fotográficas.

[2] Una imagen virtual es una imagen del tipo de la que obtenemos cuando nos miramos al espejo: parece que nuestra imagen se forma detrás del espejo, aunque como sabemos eso solo es una ilusión óptica. Una imagen real corresponde, de hecho, a una convergencia de energía luminosa en aquellos puntos, y puede ser obtenida en una pantalla, en una pared, etc.…

[3] El Paradigma Holográfico –Ed. Cultrix- Ken Wilder, Sao Paolo 1994.