第4章 全能力场（第4/5页）

必要元素是力场和三维全息投影，力场可以实现和人互动的虚拟物体，三维全息投影可以实现以假乱真的环境。我们已经知道实现力场异常困难了，那么全息投影会容易一些吗？让我先解释一下全息投影的意思。全息指的是全息图，也就是从观察者的视角用光来重现照片中的场景。

这就像透过一扇窗子看整个城市的景色。窗外，一只鸽子挡住了你的视线，你看不到广告牌上写的电影时间表。但是，在真实的世界里这不是个问题。你可以挪一步，绕开鸽子看过去。现在，你看到时间表了，并且意识到刚好错过了最后一场电影。

现在让我们把窗户换成一张完美的照片，照片的像素很高，看上去和实景没什么差别。（在把事情弄得更复杂以前，我们先想象这只是一张静止的照片，没有运动的事物。）你站在那儿，看着处于静止状态的鸽子，此时的照片和你透过窗子看到的场景一模一样。现在，你为了看到时间表往旁边挪了一步。当然，你还是会在照片的正中间看见那只鸽子，因为照片是平面的，所以鸽子依然挡着你的视线，你也看不到时间表。

所以，照片和现实世界里窗外的景色是不一样的。一系列光子打在玻璃上，组建出真实景象的所有信息。即使景色已经不在那里了，如果你可以捕捉到所有的光子，并使其重现，你也能重建一个真实的三维图像。从本质上说，这就是全息图。

实现全息图的前提是找到能储存所有信息的方法。所有传统的图像都是在平面的每个点上捕捉亮度和色彩，但这些不足以告诉你组成图片的每个点上的不同光子的情况：这些光子从哪儿来？处于什么相位（光子的基本属性之一，它使光产生了波动性）？匈牙利裔英国科学家丹尼斯·加柏在“二战”后不久想出来的方法也许可以解决这些问题：在玻璃板上记录下光的所有信息，并使这些信息重现。如果有第二束光也打在玻璃上并和第一束光相互作用，那么记录下两束光之间的光干涉图案，也许就能实现全息图。

这是个绝佳的想法。虽然加柏有了这个想法，但他却没能实现。全息图的实现需要相同颜色的连相光子，直到激光出现以前，这种光源都不存在。激光出现后的第4年，密歇根大学的埃米特·利思和尤里斯·乌帕特尼克斯创作了第一幅全息图，呈现出一个静物模型火车和一对毛绒鸽子。

记得在1977年，我在伦敦皇家科学院参观了一个名叫“异光”的关于早期全息图的展览。参观者透过又小又模糊的窗户可以看到物体——通常是非常普通的物体，被闪烁的绿光照亮。但是从顶上的玻璃你可以看到里面其实什么都没有。绿色激光被关掉之后，参观者就更明确地知道自己看到的只是虚拟出来的视觉效果。虽然这个展览让人觉得新奇，但是没有人会把这些绿色的幻化物体当作真实世界里透过窗户看到的景象，更不会有人觉得这是可以自由进出的三维环境。

1977年的全息图只展示了全息甲板的视觉层面效果。而实现全息甲板需要3个层面：全色彩（图片的分辨率高到看上去就像真的），运动的图像，一个完整的全息投影（你走进全息甲板之后，感受到图像就在你的周围，而不是透过玻璃看到的三维图像）。

最原始的全息图都是单色的（一般是绿色的），这意味着需要用激光照明和光的干涉现象来产生复杂的图像。虽然产生颜色效果是可行的，但是直到近期我们才实现了全彩色的全息图。更重要的是，除非需要重现的物体可以通过激光照明被记录下来，否则产生出完美的干涉图案几乎不太可能。全息图一般有很强的颗粒感，即便是这样，有些公司还是可以制造出高清晰度的全息图，和真实的物体看上去没有区别。

这些全息图是用分离的红色、绿色、蓝色的激光制造出来的，如果利用单独的红色、绿色、蓝色的二极管，特殊的LED（发光二极管）灯便可产生合适的光频率，在玻璃上重现多颜色图像。而且，产生的图像效果出乎意料地好，比如瓦尔特PP手枪的图像就像真品一样。但是，这个技术只适用于可以被强激光照射的无生命物体（激光照射的时间非常长）。这个技术也不能用来制造全景，即使可以在严格的限制条件下制造出全景，也无法在开放的真实世界中实现。

让图像动起来要求技术上必须再进一步。为了确保视觉的连贯性，每个被捕捉的图像都需要以大约每秒30帧的速度重放。实现这个目标还有一段路要走，但能达到类似效果的方案已经有了。

我们可以顺利解决颜色和细节的问题，因此我们会得到一个窗户，从窗户看出去是和现实世界没有区别的动态的全彩全息图。（这也意味着未来世界的三维电视机比现在市面上的那些要强很多。）但要把窗子拿掉，让某个空间变成全息图，还有相当长的路要走。现在确实找不到很好的机制能够实现全息投影，就像《星球大战》中的著名场景——莱娅公主大喊：“欧比旺·克诺比，救救我！”另外，如果有物体挡在中间，投影也会受到干扰。全息甲板意味着我们可以在图像中自由走动，无须考虑物体遮挡的问题。

你也许看过已去世的饶舌歌手图派克·阿玛鲁·夏库尔又“出现”在音乐节上进行表演，看起来就像全息投影。但是，这个图像（事实上是计算机制作的，不是拍摄出来的）是按一定角度放置在玻璃上的，投影利用的是从19世纪起就在剧场中广受欢迎的“佩珀尔幻象”技术。我们看到的并不是空间中出现的三维图像，而是玻璃上的投影。光不能单纯地在空旷的空间中产生图像，所以上述技术和我们定义的全息图的本质并不相同，全息投影需要一套全新的生成和重现图像的方法。虽然向往新科技且不轻言放弃是件好事，但是这其中需要的技术真的很复杂。

也许在《星际迷航：下一代》中最让人印象深刻的就是全息甲板了，但是其后续的电视剧和电影中缺少对这项技术的引申应用。电视剧和科幻电影里经常出现类似的谬误，也就是某项科技成果并没有被人类充分重视。你看过几集《星际迷航》之后就会发现，里面拥有神奇科技的先进人类却不太清楚安全带的重要性。气流引起颠簸的时候，他们会被抛到舰桥上去，必须自己找平衡，但是与全息甲板相关的谬误却不那么明显。

全息甲板让你可以和景观互动，也可以和全息人物交流。你可以打开全息门，按动全息按钮让一些事情发生，你可以在不存在的全息屏幕上欣赏全息电影。你可以在全息甲板上做一切物理世界中的事，全息甲板是一个无限灵活、可以任意改变的环境。如果全息甲板真的存在，你会只把它当成娱乐设施，还是会用它做一些更有意义的事情，比如用在舰桥上？