Голографическая Вселенная

В книге «Загадка сознания», опубликованной в 1975 году, незадолго до его смерти, Пенфилд писал: «Мне стало ясно, что это не какие-то фантазии на манер сновидений. Я вызывал электрическую активацию записей прошлого опыта пациентов. Пациенты заново переживали свой опыт, словно он был заснят на кинопленке» [1].

На основании своих исследований Пенфилд заключил, что все, что мы когда-либо испытывали в жизни, записывается мозгом, будь то незнакомое лицо в толпе или паутинка, за которой мы наблюдали в детстве. Он указал, что это объясняет преобладание в его экспериментах огромного количества второстепенных бытовых деталей, зафиксированных памятью. Если наша память — полная запись даже самых незначительных ежедневных событий, вполне логично предположить, что при непроизвольном погружении в такой объем информации активизируется большое количество тривиальных данных.

Вначале молодой нейрохирург Прибрам принимал на веру Пенфилдову теорию энграм. Но затем произошло нечто, в корне изменившее его взгляды. В 1946 г. он начал работать с выдающимся нейропсихологом Карлом Лэшли из Йеркешской лаборатории высших приматов в Ориндж-Парк, штат Флорида. В распоряжении Прибрама оказался огромный опыт, накопленный Лэшли в течение тридцати лет исследований загадочного механизма памяти, и оказалось, что эксперименты Лэшли ставят под сомнение само существование энграм заодно со всеми выводами Пенфилда.

Лэшли занимался тем, что обучал крыс выполнять серию задач — например, выискивать наперегонки кратчайший путь в лабиринте. Затем он удалял различные участки мозга крыс и заново подвергал их испытанию. Его целью было локализовать и удалить тот участок мозга, в котором хранилась память о способности бежать по лабиринту. К своему удивлению он обнаружил, что вне зависимости от того, какие участки мозга были удалены, память в целом нельзя было устранить. Обычно лишь была нарушена моторика крыс, так что они едва ковыляли по лабиринту, но даже при удалении значительной части мозга их память оставалась нетронутой.

Для Прибрама это были исключительно важные открытия. Если бы память хранилась в определенных участках мозга, подобно тому как книги располагаются в определенных местах на полках, то почему хирургическое вмешательство не влияло на память? В понимании Прибрама единственным ответом могло быть то, что конкретная память не локализуется в определенных участках мозга, а каким-то образом распределена (distributed) по всему мозгу, как единое целое. Проблема состояла в том, что Прибрам не знал, какой механизм или процесс может дать удовлетворительное обоснование этой гипотезе.

Еще более обескуражен экспериментами был сам Лэшли. Позже он писал: «Когда я пытался выявить локализацию памяти, мне порой начинало казаться, что в принципе невозможно вообще никакое обучение. И однако, несмотря на отрицательные результаты эксперимента, оно происходит» [2]. В 1948 году Прибраму предложили должность в Йейльском университете, и перед тем, как туда перебраться, он помог Лэшли описать его монументальные тридцатилетние эксперименты.

Прорыв

В Йейльском университете Прибрам продолжал обдумывать свою гипотезу о том, что память, судя по всему, распределена в мозговой ткани, и чем больше он думал, тем более гипотеза казалась убедительной. Все пациенты, у которых мозг был частично удален по медицинским показаниям, никогда не жаловались на потерю конкретной памяти. Удаление значительной части мозга может привести к тому, что память пациента станет расплывчатой, но никто еще не терял после операции избирательную, так называемую селективную память. Например, люди, получившие травму головы в автомобильных катастрофах, всегда помнили всех членов своей семьи или прочитанный ранее роман. Даже удаление височных долей — той области мозга, которую Пенфилд подверг особенно пристальному изучению, — не приводило к каким-либо провалам в памяти пациента.

Идеи Прибрама получили дальнейшее подтверждение в экспериментах, проведенных им самим и другими исследователями на пациентах, не относящихся к эпилептикам. В результате этих экспериментов не удалось подтвердить выводы Пенфилда об избирательной стимуляции памяти. Сам Пенфилд не смог повторить свои результаты на пациентах, не страдающих эпилепсией.

Несмотря на все большую для Прибрама очевидность распределенного характера памяти, он пока еще не мог понять, как мозгу удается справляться с этой поистине магической задачей. И вот в середине 1960-х годов Прибрам прочел в журнале «Scientific American» статью, где описывались первые опыты построения голограммы. Статья поразила его как гром среди бела дня. Открытие принципа голограммы не только было революционным само по себе: оно сулило решение той головоломки, с которой Прибрам столько лет безуспешно боролся.

Чтобы понять все его волнение, познакомимся немного ближе с тем, что такое голограмма. Одно из явлений, лежащих в основе голограммы, — это интерференция, то есть паттерн (5), возникающий в результате наложения двух или более волн (например, на поверхности воды). Если, например, бросить в пруд камешек, это произведет серию концентрических, расходящихся волн. Если же бросить два камешка, мы увидим соответственно два ряда волн, которые, расходясь, налагаются друг на друга. Возникающая при этом сложная конфигурация из пересекающихся вершин и впадин известна как интерференционная картина.

Такую картину может создавать любое волновое явление, включая свет и радиоволны. Особенно эффективен в данном случае лазерный луч, поскольку он является исключительно чистым, когерентным источником света. Лазерный луч создает, так сказать, совершенный камешек и совершенный пруд. Поэтому лишь с изобретением лазера открылась возможность получать искусственные голограммы.

Голограмма создается, когда одиночный луч лазера расщепляется на два отдельных луча. Первый луч отражается от фотографируемого объекта, после чего второй луч сталкивается с отраженным светом первого. При этом они создают интерференционное изображение, которое затем записывается на пленку (см. рис. 1).

Рис. 1. Голограмма создается, когда одиночный луч лазера расщепляется на два отдельных луча. Первый луч отражается от фотографируемого объекта. Затем второй луч сталкивается с отраженным светом первого. При этом они создают интерференционную картинку, которая затем записывается на пленку.

Для невооруженного глаза картинка, получаемая на пленке, совершенно не похожа на фотографируемый объект. Отдаленно она напоминает концентрические круги, получаемые после броска в воду целой горсти камешков (см. рис. 2). Но как только луч другого лазера (или, в некоторых случаях, просто направленный яркий свет) попадает на пленку, возникает трехмерное изображение первоначального объекта. Трехмерность изображения таких объектов удивительно реальна. Можно обойти голографическую картинку и увидеть ее под разными углами, как будто это реальный объект. Однако при попытке потрогать голограмму рука просто пройдет через воздух и вы ничего не обнаружите (см. рис. 3).

Рис. 2. Фрагмент голографической пленки, содержащий записанное изображение. Для невооруженного глаза изображение на пленке совершенно не похоже на сфотографированный объект и состоит из неправильных кругов, дающих при наложении то, что известно как интерференционная картина. Однако при освещении пленки другим лазером возникает трехмерное изображение первоначального объекта

Трехмерность — не единственное замечательное свойство голограммы. Если часть голографической пленки, содержащей, например, изображение яблока, разрезать на две половинки и затем осветить лазером, каждая половинка будет содержать целое изображение яблока! Даже если каждую из половинок снова и снова делить пополам, целое яблоко по-прежнему будет появляться на каждом маленьком кусочке пленки (хотя изображения будут ухудшаться по мере уменьшения кусочков). В отличие от обычных фотографий, каждая небольшая частичка голографической пленки содержит всю информацию целого (см. рис. 4) (6).