Hören Sie Jason Arthur Sapan über die Geschichte der Holographie auf GIZMODO sprechen.
Um die Geschichte der Holographie vollständig zu verstehen, müssen Sie eine grundlegende Vorstellung davon haben, was ein Hologramm ist. Licht ist eine elektromagnetische Welle. Holographie nutzt die Wellennatur des Lichts. Im Gegensatz zu einem normalen Foto, das ein Objektiv verwendet, um ein Bild auf einen elektronischen Chip oder ein Stück Film zu fokussieren und einfach aufzuzeichnen, wo Licht oder kein Licht vorhanden ist, ist Holographie eine fotografische Technik, die die Form aufzeichnet, die eine Lichtwelle annimmt, nachdem sie von einem Objekt abprallt, ähnlich wie der Eindruck, den Sie sehen würden, wenn ein Schlüssel in Ton gedrückt würde. Es verwendet interferierende Lichtwellen, um Bilder aufzunehmen, die vollständig dreidimensional sein können. Wenn sich Lichtwellen treffen, interferieren sie auf die gleiche Weise, wie Wasserwellen interferieren, um die Art von Mustern zu erzeugen, die Sie sehen, wenn Sie Steine in einen Teich werfen. Es sind die Informationen in dieser Art von Wellenmuster, die zur Herstellung von Hologrammen verwendet werden.
Erst mit der Erfindung des LASERS wurden echte dreidimensionale Hologramme, wie Sie sie heute sehen, zur praktischen Realität. Ein Laser erzeugt reine Lichtwellen, die wie eine Blaskapelle in Phase marschieren. Diese Wellen werden als kohärent bezeichnet. Ein kohärentes Licht ermöglicht es, die Lichtwelleninterferenzmuster der Holographie aufzuzeichnen. Albert Einstein theoretisierte erstmals 1917 über den Prozess, der Laser ermöglicht, der als „Stimulierte Emission“ bezeichnet wird. Die Idee des Lasers wurde erstmals 1958 von Arthur Shawlow und Charles Townes veröffentlicht, die bei Bell Labs in Murray Hill, New Jersey, arbeiteten. Theodore Maiman baute 1960 den ersten funktionierenden Rubinlaser, während er bei Hughes Research Laboratories in Mailbu, Kalifornien, arbeitete. Dicht gefolgt von Ali Javan, der im Dezember 1960 in den Bell Labs den ersten Gaslaser, den Helium-Neon-Laser, erfand. 1963 erfand Robert Hall den Halbleiter-Injektionslaser, der heute als Laserdioden bekannt ist, während er für General Electric Laboratories in Schenectady, New York, arbeitete. 1977 vergab das US-Patentamt jedoch das Grundpatent für den Laser an Gordon Gould, einen Doktoranden an der Columbia University unter Charles Townes, basierend auf seiner Idee von 1957. Er meldete erst 1959 ein Patent auf schlechte Rechtsberatung an, aber nach 20 Jahren Gerichtsverfahren setzte er sich schließlich durch. Er war der erste, der das Wort LASER prägte, was für Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung steht.
Holographie entstand lange bevor der Laser erfunden wurde. Bereits 1886 entwickelte Gabriel Lippmann in Frankreich eine Theorie zur Verwendung von Lichtwelleninterferenzen zur Erfassung von Farben in der Fotografie. Er beschichtete Quecksilber auf der Rückseite von Glasfotoplatten, um als Spiegel zu wirken und die Lichtwellen durch die Emulsion zurückzuprallen und Welleninterferenzen zu erzeugen. 1891 präsentierte er diese Theorie zusammen mit einigen primitiven Beispielen seiner eigenen Farbfotografien der Akademie der Wissenschaften. Er konnte der Akademie 1893 perfekte Farbfotografien der Gebrüder Lumière präsentieren. 1894 veröffentlichte er seine vollständige Theorie. Lippmann erhielt 1908 den Nobelpreis für Physik. Während Leiter der Abteilung für Physik an der Sorbonne, Lippmann war die Diplomarbeit Berater einer polnischen Frau namens Maria Sklodowska so dass sie sein Labor für ihre Arbeit zu nutzen. Er war so beeindruckt, dass er sie einem seiner besten Schüler vorstellte, Pierre Curie, den sie später heiratete. Marie Curie war die erste Frau, die 1903 zusammen mit ihrem Ehemann und Professor Antoine Henri Becquerel den Nobelpreis für Physik erhielt, nur zwei Jahre nach der Gründung der Nobelstiftung für ihre gemeinsame Erforschung der Strahlungsphänomene, und später im Jahr 1911 gewann sie den Nobelpreis für Chemie für ihre Entdeckung von Radium und Polonium.
Wie Einstein, der zeitweise in der Schule schlecht ablief, und Edison, der von seinem Lehrer als Addle angeführt und aus der Schule genommen wurde, war Lippmann kein herausragender Schüler gewesen. Er hatte Arbeiten vernachlässigt, die ihn nicht interessierten. Tatsächlich hat er die Prüfung nicht bestanden, die ihn als Lehrer qualifiziert hätte.
Lippmanns Welleninterferenz-Farbfotografien waren der Vorgänger von Hologrammen. Es gab keine Farbwürfel. Die Farben waren das Ergebnis der Beugung von Licht in seine Primärfarben. Um die Bilder zu sehen, müsste man den Film im rechten Winkel zum Licht halten, ähnlich wie bei Hologrammen.
1915, im Alter von 15 Jahren, interessierte sich der Ungar Dennis Gabor für Physik, nachdem er die Arbeit von Gabriel Lippmann studiert hatte. Gabor war wie Lippmann Jude. 1933, mit Hitlers Machtübernahme, musste Gabor nach England fliehen, um der religiösen Verfolgung der Nazis zu entkommen. In England arbeitete er an den britischen Thompson-Houston Research Laboratories in Rugby. Beim Versuch, das Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskops zu verbessern, um einzelne Atome sehen zu können, stieß er zufällig auf seine Theorie der Wellenfrontrekonstruktion. Er nannte es Holographie basierend auf den griechischen Wörtern holos für ganz und graphe für Nachricht. 1971 erhielt Gabor den Nobelpreis für Physik für seine Theorie der Holographie.
In der ehemaligen Sowjetunion hatte Juri Denisjuk Lippmanns Beschreibung der Interferenzfotografie gelesen und erkannte, dass man damit dreidimensionale Bilder aufnehmen konnte. Er begann seine Experimente 1958 mit einer hochgefilterten Quecksilberentladungsröhre als Lichtquelle, da der Laser noch nicht existierte. Er veröffentlichte seine Arbeit 1962 und erhielt vernichtende Kritiken in der Sowjetunion. Dies waren jedoch die ersten dreidimensionalen Reflexionshologramme. Denisyuk wusste nichts von Gabors Arbeit. In unseren Gesprächen erzählte mir Denisyuk, dass seine Vorgesetzten ihn äußerst gering schätzten und nicht an seine Arbeit in der Holographie glaubten. Die Dinge änderten sich für ihn, als eine Besuchsdelegation amerikanischer Wissenschaftler ihn bat, ihn zu treffen. Nachdem sie sahen, dass seine Arbeit im Westen geschätzt wurde, stieg sein Vermögen dramatisch an, und er erhielt ein neues Labor und wurde danach hoch geschätzt.
Emmett Leith erfand 1958, während er an einem streng geheimen Radarforschungsprojekt arbeitete, die Holographie neu, ohne jemals von Gabor gehört zu haben. Seine Arbeit wurde erst 1961 veröffentlicht. Mit der Erfindung des Helium-Neon-Lasers stellten er und sein Assistent Juris Upatniks ihre Arbeit in der dreidimensionalen Lasertransmissionsholographie der Öffentlichkeit vor. Sie kannten die Arbeit von Denisyuk nicht.