Возникает вопрос: если форма и конфигурация не являются абсолютными характеристиками предмета, то что же собственно воспроизводит художник на картине и почему фотография так похожа на объект? И на самом деле, если подойти к этой проблеме непредвзято, то становится действительно непонятным, что общего у фотографии - маленького плоского клочка бумаги и большого объемного предмета, который на ней запечатлен?
Оказывается, что фотография - это сугубо специальный имитатор, предназначенный создавать ощущение, аналогичное предмету только в глазу человека или в зрительном аппарате аналогичной конструкции. Причина же сходства фотографии с объектом, по существу, заключается в том, что аппарат, с помощью которого получают фотографии, подобен по своему устройству глазу.

На самом деле, глаз, как известно, состоит из хрусталика (линзы) h, за которой располагается сетчатка г (рис. 1). И фотоаппарате роль хрусталика выполняет объектив L, а сетчатки - фотопластинка F. Когда мы наблюдаем предмет (например, матрешку О на рис. 1), свет, отраженный этим предметом, проходя через хрусталик глаза, воздействует на сетчатку r, создавая на ней то, что мы называем "изображением" (О' на рис. 1). Поскольку фотоаппарат аналогичен по своему устройству глазу, то точно такое же изображение О" возникает и на фотопластинке F за объективом L. Когда полученная таким образом фотография устанавливается перед глазом в положение F'.(предполагается, что предмет уже отсутствует), то зарегистрированное на фотографии изображение, проектируясь на сетчатку, создает на ней ту же самую картину, которую создавал объект О. Так как оба ощущения будут идентичны, то наблюдатель увидит изображение объекта, не отличающееся от оригинала.
Однако фотография все же очень несовершенный имитатор объекта, ее несовершенство очевидно даже для того зрительного аппарата, для которого она предназначена: достаточно изменить точку наблюдения или аккомодацию глаза, и мы убеждаемся, что перед нами не сам объект, а какая-то его проекция на плоскость. Для любого же существа или механизма с иным принципом зрительного восприятия, например счетного устройства С, на вход которого поступают сигналы зонда Z, сканирующего поле света, рассеянного объектом (см. рис. 1), сходство фотографии с объектом будет потеряно почти полностью.

Вместе с тем можно представить себе такую фотографию, которая будет имитировать правильный световой образ объекта вне зависимости от воспринимающего аппарата и будет казаться совершенно неотличимой от оригинала для наблюдателя со зрительным органом любой конструкции. На самом деле очевидно, что как бы ни интерпретировали образ глаз и мозг, единственным источником информации, на основе которой создается этот образ, является поле света, рассеянного наблюдаемым предметом. Возникает естественная мысль: если бы удалось записать каким-то способом, а затем воспроизвести это поле со всеми его подробностями, то глаз или любое другое устройство не смогли бы отличить его от истинного поля света, рассеянного предметом, и зарегистрировали бы появление образа, создающего полную иллюзию действительности оригинала. Более подробно механизм создания такой иллюзии и связанные с этим эффекты поясняются на рис.2.

На рис.2а изображен процесс непосредственного наблюдения объекта - матрешки О. Однако на этот раз, стремясь проиллюстрировать все возможности данного метода, матрешка взяла в правую руку блестящий металлический самовар, а в левую - метлу. Поле света, отраженного таким сложным объектом, изображено на рисунке в виде извилистых линий (волн) d1, d2, d3, которые одновременно характеризуют подробности строения этого поля. Наблюдатель h изображен условно, так как устройство его зрительного аппарата нас в данном случае не интересует, важно только то, что, воспринимая данную реализацию светового поля, наблюдатель видит предметы, которые это поле рассеяли, причем видит эти предметы так, что полностью убеждается в действительности их присутствия.
Рассмотрим несколько подробнее, чем же определяется "эффект присутствия". Собственно говоря, это несколько эффектов. Один из самых впечатляющих - "эффект оглядывания". Когда наблюдатель находится в точке h, он видит только матрешку и самовар, метлу он не видит, она закрыта матрешкой. Однако для того, чтобы увидеть метлу, ему достаточно переместиться из точки h в h1 и "заглянуть" за матрешку. Механизм заглядывания достаточно прост -структура световых полей в точках h и h1, несколько различна, поскольку в точке h1 добавляется свет, рассеянный метлой, а различным световым полям будут соответствовать, естественно, несколько различные образы (в данном случае с метлой и без нее).
Аналогичный механизм обусловливает и возникновение эффекта объемности воспринимаемой сцены: когда наблюдатель смотрит на предмет обоими глазами одновременно, то в двух разных точках зрения он принимает различные поля и видит несколько различные изображения Мозг регистрирует эти различия и извлекает из них информацию о расстоянии до предметов.
И, наконец, особую живость наблюдаемой сцене придает так называемая игра бликов. В случае, изображенном на рисунке, она будет выражаться в том. что блики света на блестящей поверхности самовара будут перемещаться при перемещении наблюдателя из точки h в точку h1. Этот эффект также обусловлен различием структуры волновых полей в точках h и h1.
Все это, вместе взятое, эффект оглядывания, объемность, игра бликов и создают так называемый эффект присутствия, т. е. убеждают наблюдателя, что перед ним действительно находятся реальные предметы.

На рис.2а изображен также и наблюдатель с иной конструкцией зрительного аппарата - зонд Z, который измеряет поле света на некоторой площади, и счетное устройство С, интерпретирующее данные зонда. Этому "наблюдателю", естественно, ничего не кажется, однако известно, что, измерив волновое поле на достаточно большой площади, можно определить профиль предмета с точностью порядка тысячной доли миллиметра и зарегистрировать микронные бугорки и царапины на его поверхности.

На рис. 26 поясняется механизм создания иллюзии предмета за счет реконструкции волновых полей. Предмет в этом случае отсутствует, вместо него установлена гипотетическая фотография F, которая каким-то способом восстанавливает поле света, рассеянного предметом. Тождеству истинного и восстановленного полей соответствует одинаковая конфигурация линий d1 d2, d3 и d1', d2', d3' на рисунках 2а и 26. Так как на глаз наблюдателя h', расположенного перед фотографией F, действует точно такое же поле, как и на глаз наблюдателя h, визировавшего истинный предмет, то наблюдатель h' увидит изображение матрешки точно таким, каким видел настоящую матрешку наблюдатель h. Попытка отличить это изображение от истинного за счет перемещения наблюдателя в точку h1'к успеху не приведет, так как в новой точке наблюдения также будет восстановлено то световое поле, которое создавал там объект. Поскольку этому полю, как мы уже отмечали, соответствует образ матрешки с выглядывающей из-за нее метлой, то наблюдателю покажется, что он "заглянул" за несуществующую матрешку. Одновременно с эффектами оглядывания при перемене точки наблюдения воспроизведется и игра бликов на самоваре. За счет одновременного воспроизведения поля перед обоими глазами наблюдателя будет создан также эффект пространственное™ наблюдаемой сцены. Суммируя все эти впечатления, наблюдатель, рассматривающий фотографию, зафиксирует появление изображения О', создающего полную иллюзию действительности изображаемой сцены.

Счетное устройство, на которое подаются данные зонда, сканирующего пространство перед предметом, зафиксирует наличие сигналов, идентичных сигналам, возникающим при сканировании истинного поля объекта, и, естественно, придет к решению, что перед ним находится объект. Более того, используя эти данные, счетное устройство сможет с громадной точностью измерить профиль этого, уже не существующего, объекта и определить самые мельчайшие детали строения его поверхности. Последнее, пожалуй, гораздо более важно, чем создать пространственный образ в глазу человека: ведь точность - это как раз то, что и нужно современной науке и технике.

Таким образом, в отличие от фотографии, которая создает субъективную иллюзию предмета только в глазу человека, метод создания иллюзии за счет воспроизведения световых полей является объективным методом, который, восстанавливая всю световую информацию о предмете, создает иллюзию его присутствия вне зависимости от регистрирующего устройства. Именно по такому методу и создает иллюзию предмета новинка оптики нашего времени - голограмма. (Термин "голограмма" ввел создатель этого метода Д. Габор. Голограмма - всесторонняя запись. Под этим термином можно понимать как всестороннюю запись волновых полей, так и всестороннюю запись сведений об объектах. Оба эти толкования правильны: голограмма точно восстанавливает волновые поля и с ними появляются удивительные по детальности изображения.)

Однако для того чтобы разобраться в механизме, с помощью которого голограмма записывает и воспроизводит световые поля, необходимо сначала ознакомиться с некоторыми законами распространения света.