現(xiàn)代“全息”概念是由倫敦大學(xué)帝國理工學(xué)院英籍匈牙利物理學(xué)家丹尼斯·蓋博爾(Dennis Gabor)首創(chuàng),他于 1947 年提出并證實了全息照相理論,解決了基本的技術(shù)問題,即波前的記錄和再現(xiàn),為全息科技的發(fā)展在理論上奠定了基礎(chǔ),改善了電子顯微鏡成像質(zhì)量。
1962 年激光技術(shù)的問世,為全息攝影提供了良好的相干光源,因為激光具有很好的空間相干性和時間相干性,使全息照相獲得飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。依靠全息技術(shù)拍攝的相片是靠激光制作的一種三維立體相片,先是用一道激光光束照射在物體或人物上,然后第二道激光的光束與第一道光束的反射產(chǎn)生繞射,兩道光束交集后被記錄于底片上。當(dāng)?shù)灼俦坏谌兰す饧せ顣r,一個三維立體影像就出現(xiàn)在底片中,如果打碎這個特殊的底片,任意一個底片的碎片都能完整地濃縮被照射的物體或人物。全息照相的底片上記錄儲存的不是三維物體的平面圖象,而是光場本身,常規(guī)照相只記錄了反映被拍物體表面光強(qiáng)的變化,即只記錄光的振幅,全息照相則記錄光波的全部信息,除振幅外還記錄了光波的相位,就是說光波場的全部信息都貯存在記錄底片中。
全息照相的原理簡而言之:“干涉記錄,衍射再現(xiàn)”,由于全息照相能夠把物體表面發(fā)出的光波的振幅和相位全部信息記錄下來,故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像,通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來。因此,全息照片相當(dāng)于從多角度拍攝、聚焦成的許多普通照片,一張全息照片的信息量相當(dāng) 100 張甚至 1000 張普通照片。全息攝影在信號記錄、形變計量、計算機(jī)存儲、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究、軍事技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,大數(shù)據(jù)時代為全息技術(shù)開拓了廣闊應(yīng)用空間,移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端、大數(shù)據(jù)、云計算、高端芯片等新一代信息技術(shù)的發(fā)展帶動眾多產(chǎn)業(yè)變革和創(chuàng)新。在全息照片的感光片上,每一點都接收到整個物體反射的光,因此,全息底片的一小部分就可再現(xiàn)整個物體。全息攝影是唯一能同時捕捉到光的三種屬性(光的強(qiáng)弱、光的顏色以及光的方向)的一種攝影技術(shù),敢用“全息”是因為光的全部屬性的信息都被捕獲。
而后來的全息概念因為沒有前提限定,有夸大其詞的嫌疑,實際上是不可能實現(xiàn)對物體全部信息特征的掌握,人們所能理解的全息都是有限全息,這一點在此要特別指出。
全息相片的這種“整體投射于各個部份碎片之中”的屬性不僅為世界提供了新技術(shù),更為重要的是全息展示了一種全新的組織結(jié)構(gòu)與內(nèi)在秩序,最終演變?yōu)榫哂姓軐W(xué)意義的新思想,那就是全息思想。大衛(wèi)·玻姆在《后現(xiàn)代科學(xué)和后現(xiàn)代世界》中寫道:“全息攝影昭示了一種全新的認(rèn)識和對宇宙全新的理解,那就是:整體的信息包含在每一個部分之中,世間萬物便是這種信息被展示的結(jié)果。”丹尼斯·蓋博爾因全息技術(shù)方面的杰出貢獻(xiàn)于 1971 年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。
這種“整體包含于部分中”的觀點頗值得玩味。 從前,我們總認(rèn)為要了解任何事物和現(xiàn)象,不論是一根筷子還是一片麥田,最好方式就是把它們分解開,從而研究它們的每個組成部分。但全息理論告訴我們,如果 把某個由全息相片式結(jié)構(gòu)組成的事物“解剖”開來,我們不會得到部分,而會得到較小的整體。除了部分包含整體,全息還有一個重要的內(nèi)容就是低維包含高維。二維的全息照片能記錄三維信息,但需要用特定的方式升級維度來進(jìn)行解讀,這一點在中醫(yī)的全息概念里尤其重要。
而我們身體里面的每一個細(xì)胞都是整個身體的全息。人的受精卵和它發(fā)育成的各種細(xì)胞相比較,其DNA是相同的。人體的每一個細(xì)胞都包含了這個人全部的遺傳信息,所以克隆技術(shù)才可以利用一個細(xì)胞復(fù)制出一個人來。而對全息的重新認(rèn)識甚至被放大到整個宇宙觀上,從微小的粒子可以看到整個宇宙的信息。所以全息宇宙理論也由此誕生。