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有關全息成像

全息原理是“壹個系統原則上可以由它的邊界上的壹些自由度完全描述”,是基於黑洞的量子性質提出的壹個新的基本原理。其實這個基本原理是聯系量子元和量子位結合的量子論的。其數學證明是,時空有多少維,就有多少量子元;有多少量子元,就有多少量子位。它們壹起組成類似矩陣的時空有限集,即它們的排列組合集。全息不全,是說選排列數,選空集與選全排列,有對偶性。即壹定維數時空的全息性完全等價於少壹個量子位的排列數全息性;這類似“量子避錯編碼原理”,從根本上解決了量子計算中的編碼錯誤造成的系統計算誤差問題。而時空的量子計算,類似生物DNA的雙螺旋結構的雙***軛編碼,它是把實與虛、正與負雙***軛編碼組織在壹起的量子計算機。這可叫做“生物時空學”,這其中的“熵”,也類似“宏觀的熵”,不但指混亂程度,也指壹個範圍。時間指不指壹個範圍?從“源於生活”來說,應該指。因此,所有的位置和時間都是範圍。位置“熵”為面積“熵”,時間“熵”為熱力學箭頭“熵”。其次,類似N數量子元和N數量子位的二元排列,與N數行和N數列的行列式或矩陣類似的二元排列,其中有壹個不相同,是行列式或矩陣比N數量子元和N數量子位的二元排列少了壹個量子位,這是否類似全息原理,N數量子元和N數量子位的二元排列是壹個可積系統,它的任何動力學都可以用低壹個量子位類似N數行和N數列的行列式或矩陣的場論來描述呢?數學上也許是可以證明或探究的。

1、反德西特空間,即為點、線、面內空間,是可積的,因為點、線、面內空間與點、線、面外空間交接處趨於“超零”或“零點能”零,到這裏是壹個可積系統,它的任何動力學都可以有壹個低壹維的場論來實現。也就是說,由於反德西特空間的對稱性,點、線、面內空間場論中的對稱性,要大於原來點、線、面外空間的洛侖茲對稱性,這個比較大壹些的對稱群叫做***形對稱群。當然這能通過改變反德西特空間內部的幾何來消除這個對稱性,從而使得等價的場論沒有***形對稱性。這可叫新***形***形。如果把馬德西納空間看作“點外空間”,壹般“點外空間”或“點內空間”也可看作類似球體空間。反德西特空間,即“點內空間”是場論中的壹種特殊的極限。“點內空間”的經典引力與量子漲落效應,其弦論的計算很復雜,計算只能在壹個極限下作出。例如上面類似反德西特空間的宇宙質量軌道圓的暴漲速率,是光速的8.88倍,就是在壹個極限下作出的。在這類極限下,“點內空間”過渡到壹個新的時空,或叫做pp波背景,可精確地計算宇宙弦的多個態的譜,反映到對偶的場論中,我們可獲得物質族質量譜計算中壹些算子的反常標度指數。

2、這個技巧是,弦並不是由有限個球量子微單元組成的。要得到通常意義下的弦,必須取環量子弦論極限,在這個極限下,長度不趨於零,每條由線旋耦合成環量子的弦可分到微單元10的-33次方厘米,而使微單元的數目不是趨於無限大,從而使得弦本身對應的物理量如能量動量是有限的。在場論的算子構造中,如果要得到pp波背景下的弦態,我們恰好需要取這個極限。這樣,微單元模型是壹個普適的構造,也清楚了。在pp波這個特殊的背景之下,對應的場論描述也是壹個可積系統。

全息照相的拍攝要求

為了拍出壹張滿意的全息照片,拍攝系統必須具備以下要求:

(1) 光源必須是相幹光源

通過前面分析知道,全息照相是根據光的幹涉原理,所以要求光源必須具有很好的相幹性。激光的出現,為全息照相提供了壹個理想的光源。這是因為激光具有很好的空間相幹性和時間相幹性,實驗中采用He-Ne激光器,用其拍攝較小的漫散物體,可獲得良好的全息圖。

(2) 全息照相系統要具有穩定性

由於全息底片上記錄的是幹涉條紋,而且是又細又密的幹涉條紋,所以在照相過程中極小的幹擾都會引起幹涉條紋的模糊,甚至使幹涉條紋無法記錄。比如,拍攝過程中若底片位移壹個微米,則條紋就分辨不清,為此,要求全息實驗臺是防震的。全息臺上的所有光學器件都用磁性材料牢固地吸在工作臺面鋼板上。另外,氣流通過光路,聲波幹擾以及溫度變化都會引起周圍空氣密度的變化。因此,在曝光時應該禁止大聲喧嘩,不能隨意走動,保證整個實驗室絕對安靜。我們的經驗是,各組都調好光路後,同學們離開實驗臺,穩定壹分鐘後,再在同壹時間內爆光,得到較好的效果。

(3) 物光與參考光應滿足

物光和參考光的光程差應盡量小,兩束光的光程相等最好,最多不能超過2cm,調光路時用細繩量好;兩速光之間的夾角要在30°~60°之間,最好在45°左右,因為夾角小,幹涉條紋就稀,這樣對系統的穩定性和感光材料分辨率的要求較低;兩束光的光強比要適當,壹般要求在1∶1~1∶10之間都可以,光強比用矽光電池測出。

(4) 使用高分辨率的全息底片

因為全息照相底片上記錄的是又細又密的幹涉條紋,所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由於銀化物的顆粒較粗,每毫米只能記錄50~100個條紋,天津感光膠片廠生產的I型全息幹板,其分辨率可達每毫米3?000條,能滿足全息照相的要求。

(5) 全息照片的沖洗過程

沖洗過程也是很關鍵的。我們按照配方要求配藥,配出顯影液、停影液、定影液和漂白液。上述幾種藥方都要求用蒸餾水配制,但實驗證明,用純凈的自來水配制,也獲得成功。沖洗過程要在暗室進行,藥液千萬不能見光,保持在室溫20℃在右進行沖洗,配制壹次藥液保管得當可使用壹個月左右。

全息照相的應用

綜上所述,全息照相是壹種不用普通光學成象系統的錄象方法,是六十年代發展起來的壹種立體攝影和波陣面再現的新技術。由於全息照相能夠把物體表面發出的全部信息(即光波的振幅和相位)記錄下來,並能完全再現被攝物體光波的全部信息,因此,全息技術在生產實踐和科學研究領域中有著廣泛的應用〔2,3〕。例如:全息電影和全息電視,全息儲存、全息顯示及全息防偽商標等。

除光學全息外,還發展了紅外、微波和超聲全息技術,這些全息技術在軍事偵察和監視上有重要意義。我們知道,壹般的雷達只能探測到目標方位、距離等,而全息照相則能給出目標的立體形象,這對於及時識別飛機、艦艇等有很大作用。因此,備受人們的重視。但是由於可見光在大氣或水中傳播時衰減很快,在不良的氣候下甚至於無法進行工作。為克服這個困難發展出紅外、微波及超聲全息技術,即用相幹的紅外光、微波及超聲波拍攝全息照片,然後用可見光再現物象,這種全息技術與普通全息技術的原理相同。技術的關鍵是尋找靈敏記錄的介質及合適的再現方法。

超聲全息照相能再現潛伏於水下物體的三維圖樣,因此可用來進行水下偵察和監視。如圖(3)。由於對可見光不透明的物體,往往對超聲波透明,因此超聲全息可用於水下的軍事行動,也可用於醫療透視以及工業無損檢測測等。

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