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2010年，一场特殊的演唱会正在进行，台下狂热的少男少女们挥舞着荧光棒，台上美轮美奂的美少女初音未来则一边唱歌一边起舞，其令人惊艳的表演和真实的现场效果，震撼人心。然而，不知情的人根本不会想到台上的初音未来并不是一个真实的人，而只是一个看得见摸不着的影像——初音未来成为世界上第一个使用全息术举办演唱会的虚拟偶像。
什么是全息术
我们平时看到的世界之所以是三维、彩色的，是因为每个物体反射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色等全部信息都被感知到，这样我们才能感知到物体的三维和色彩。其中，物体的色彩是由光波的波长决定的，而物体的三维信息则是由反射光波的振幅和相位构成的——物体光波的振幅给出物体的亮度信息，相位给出物体的深度和位置信息。我们通常的照相摄影，只能记录光波的振幅，无法记录光波的相位。也就是说只能记录物体的亮度信息，无法记录物体的深度和位置信息。因此，在观察普通照片时，由于缺少了深度和位置信息，也就是相位信息，所以只能看到物体的明暗，却没有三维立体感。
“全息”的英文是“holography”，此词源于拉丁语“holos”，意思是“全部的信息”，即不仅包含振幅信息，还包含相位信息在内。如果能采用某种方法把物体光波的全部信息都记录下来，并在一定条件下再现，我们就可以看到物体真实的三维像。全息术就是“记录”和“再现”物体“全部信息”的技术。
科学探索
全息术利用了干涉和衍射原理。以激光作光源为例来简单说明一下全息术的原理。全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度（振幅），也记录了相位信息。不过，如果人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到与原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。
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全息术首次在电影中大放异彩是在1977年的《星球大战》中。影片中既有莱娅公主以全息图的形式发出的信息，又有联盟首脑通过全息术投射出来的立体影像聚在一起开会的情景。
之后，1989年的影片《回到未来Ⅱ》也展现了先进的全息影像技术，那幅广告宣传画里的鲨鱼3D图像，看起来就好像是突然从画里扑出来一样，着实能把人吓一跳。
随后，2009年上映的《特种部队：眼镜蛇的崛起》又把全息影像投射系统发挥到极致，剧中人物在固定地点通过卫星等各种仪器，不仅可以将自己的影像投射到想去的地方，而且还可以说话。
全息术之父
全息术的“记录”难题早在1947年就被攻克。那一年，47岁的英国籍匈牙利裔物理学家丹尼斯·伽博提出了一种记录光波振幅和相位的方法——波阵面再现原理——现代全息照相术的前身。为此，伽博获得了1967年的英国物理学会杨氏奖及1971年诺贝尔物理学奖。
伽博1900年6月5日出生于匈牙利首都布达佩斯。1924年他在柏林工科大学毕业，1927年取得博士学位。在柏林学习期间，他常去柏林大学旁听，这里有名师爱因斯坦、普朗克、能斯特、劳厄等开设的各种物理课程。他的博士学位论文是研制一种新型的阴极射线示波器。他还制成了一台磁电子透镜。取得博士学位后，伽博来到西门子公司，在这里他发明了高压石英水银灯。
伽博思考全息术是1934年到英国一家制造电子显微镜的公司工作以后。这家公司想提高电子显微镜的分辨率，伽博对这个课题十分感兴趣，他在研究过程中获得了进行许多光学实验的机会。伽博关于全息术的基本构思就是在这里形成的。伽博本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想，虽然未能用电子波证实其原理，但用可见光证实了。并且，他还制成了世界上第一张全息图。
科学探索
全息术的发展可分为四个阶段：第一阶段是萌芽时期，用汞灯作光源，摄取同轴全息图，称为第一代全息图；第二阶段是激光记录、激光再现的离轴全息图，称为第二代全息图；第三阶段是激光记录、白光再现的全息图，包括白光反射全息、彩虹全息、真彩色全息及合成全息等，使全息术在显示领域充分展现其优越性；第四阶段是用白光记录、白光再现的全息图，称为第四代全息图。
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2008年11月4日，美国进入激动人心的大选之夜，CNN的观众在见证美国历史上第一位黑人总统诞生的同时，也看到了这样奇幻的一幕：正在芝加哥奥巴马总部做现场报道的CNN记者杰西卡·耶琳突然出现在位于纽约的演播室里，与主持人沃尔夫·布利策面对面侃侃而谈。从技术角度看，CNN的全息技术或许并非货真价实，但它第一次在电视上呈现出全息技术带给人们视觉上的震撼。
全息投影技术
虽然全息术的“记录”早已起步，但全息术的“再现”，则在2001年才取得突破性进展。德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现达到了一个新的水平。经过几年的发展，全息膜已经从第一代升级到了如今的第四代。依靠这薄薄的透明膜，无论是T型台上的流光溢彩，还是舞台上的虚幻影像，都可实现。
某意大利品牌在2008年佛罗伦萨春夏时装发布会上，曾用全息技术把T形台打造成一个虚幻的流动空间：幻化的蓝色物体不停变化，时而变成抽象的机械装置，时而变成蓝色的海底生物，时而又分解成数百条闪闪发光的小鱼，模特就在这幻化的空间里走动。
而最新推出的全息膜，还带有触摸功能。这种新的全息膜跟以往的全息膜几乎一样通透，但近看就会发现里面有许多细细的线路丝。借助这些线路丝，人们通过手指触摸就能与全息影像进行互动。
当然，全息膜并不是唯一的全息成像的方法。纯粹的空气成像也是可行的，系统在产生类似水雾的具有成像特性的空气分子后，接受投影机的投影，就能呈现立体的全息图。
除此之外，还有人发明了将图像投影在一种高速旋转的镜子上，从而呈现三维影像。这样虽然也十分逼真，但似乎安全系数不高。
科学探索
初音未来演唱会上采用了一款3D全息透明屏幕，把初音未来全方位显示出来。3D全息透明屏幕是一种采用了全息技术的透明投影屏幕，这种投影屏幕具有全息图像的特点，只显示来自某一特定角度的图像，而忽略其他角度的光线。即使是在环境光线很亮的地方，也能显示非常明亮、清晰的影像。也就是说，这个演唱会的关键是3D全息透明屏幕，在初音未来跳上舞台的那一刻起，无论你从哪个角度来看，你都能看到一个完整的初音未来。
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美国的一家珠宝商店采用激光全息影像技术，拍摄了钻石、珍珠、翡翠等的照片，放在橱窗里。入夜，橱窗里色彩斑斓，琳琅满目，宛如陈列着真的珠宝一般，吸引了大批顾客。不料这些虚幻的“珠宝”竟招来了一伙强盗，他们破窗而入，妄图抢劫。哪知打碎玻璃后，灯光灭了，激光照片黯然失色，那些逼真的“珠宝”在强盗眼前“不翼而飞”了。
畅想未来全息生活
全息术经过60多年的发展，已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合，成为一种高新技术，扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域。在一些发达国家，还兴起了全息产业，并且正在形成日益广阔的市场。未来全息术将大大改变人们的工作、生活方式。我们不妨畅想一下2020年之后的全息生活。
假如你学业有成，正在参加毕业典礼，而你的父母却不能从千里之外赶来陪你，你为此正暗暗伤心。然而，令你惊喜的是就在你穿着学位服在台上发言时，你父母的身影出现在你的身边。他们一边向你祝贺，一边与你一同分享这非常具有纪念意义的时刻。虽然你知道那只是全息影像，但感觉就像父母真的在身边一样，因为除了你们不能拥抱外，其他感觉都与真实的无异。
假如你已成为一位有名的外科医生，将要为一位远在千里之外的病人做手术。术前你要与别的医生讨论手术进展问题。于是，你们走进一间宽敞的办公室里，围坐在一个悬在办公桌上的大脑前讨论手术进展问题。我没有说错，是办公室，而不是经过严格杀菌的手术室。你可以清楚地看到，躺在手术室里正在进行脑肿瘤切除的病人大脑的每一个沟回，仿佛有人将其放大展现在大家面前一样。
假如你想买一辆跑车，想了解某款跑车的外形和性能，却又不想东奔西跑去卖场选购。于是，你打了一个电话；电话接通后，你便收到汽车销售商发来的信息；打开信息，一辆跑车的三维影像便出现在你的面前，你可以从里到外全方位地观察它的每个细节，甚至连它的发动机内部都能清清楚楚地看到。
假如你正在吃晚餐，一场世界杯足球比赛马上要在遥远的卡塔尔开赛，而且此次参赛的球队中有一位你特别喜欢的球员。于是，你按动一个开关，餐桌上方瞬间便出现了球赛现场的三维影像。于是你就可以坐在餐桌边一边吃饭一边观看精彩的比赛。那感觉太棒了，就像坐在比赛现场，不，比在球赛现场观看还要过瘾。忽然，你喜欢的球员带球闯到禁区，马上就要射门，但他的身影却被另一名球员挡住了；你怕看不到精彩的进球，于是你就歪歪头，换了个角度。哇，看见了！球进了！
这样美妙的全息生活是不是如梦如幻？
（编辑 孙世奇）
什么是全息术
我们平时看到的世界之所以是三维、彩色的，是因为每个物体反射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色等全部信息都被感知到，这样我们才能感知到物体的三维和色彩。其中，物体的色彩是由光波的波长决定的，而物体的三维信息则是由反射光波的振幅和相位构成的——物体光波的振幅给出物体的亮度信息，相位给出物体的深度和位置信息。我们通常的照相摄影，只能记录光波的振幅，无法记录光波的相位。也就是说只能记录物体的亮度信息，无法记录物体的深度和位置信息。因此，在观察普通照片时，由于缺少了深度和位置信息，也就是相位信息，所以只能看到物体的明暗，却没有三维立体感。
“全息”的英文是“holography”，此词源于拉丁语“holos”，意思是“全部的信息”，即不仅包含振幅信息，还包含相位信息在内。如果能采用某种方法把物体光波的全部信息都记录下来，并在一定条件下再现，我们就可以看到物体真实的三维像。全息术就是“记录”和“再现”物体“全部信息”的技术。
科学探索
全息术利用了干涉和衍射原理。以激光作光源为例来简单说明一下全息术的原理。全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度（振幅），也记录了相位信息。不过，如果人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到与原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。
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全息术首次在电影中大放异彩是在1977年的《星球大战》中。影片中既有莱娅公主以全息图的形式发出的信息，又有联盟首脑通过全息术投射出来的立体影像聚在一起开会的情景。
之后，1989年的影片《回到未来Ⅱ》也展现了先进的全息影像技术，那幅广告宣传画里的鲨鱼3D图像，看起来就好像是突然从画里扑出来一样，着实能把人吓一跳。
随后，2009年上映的《特种部队：眼镜蛇的崛起》又把全息影像投射系统发挥到极致，剧中人物在固定地点通过卫星等各种仪器，不仅可以将自己的影像投射到想去的地方，而且还可以说话。
全息术之父
全息术的“记录”难题早在1947年就被攻克。那一年，47岁的英国籍匈牙利裔物理学家丹尼斯·伽博提出了一种记录光波振幅和相位的方法——波阵面再现原理——现代全息照相术的前身。为此，伽博获得了1967年的英国物理学会杨氏奖及1971年诺贝尔物理学奖。
伽博1900年6月5日出生于匈牙利首都布达佩斯。1924年他在柏林工科大学毕业，1927年取得博士学位。在柏林学习期间，他常去柏林大学旁听，这里有名师爱因斯坦、普朗克、能斯特、劳厄等开设的各种物理课程。他的博士学位论文是研制一种新型的阴极射线示波器。他还制成了一台磁电子透镜。取得博士学位后，伽博来到西门子公司，在这里他发明了高压石英水银灯。
伽博思考全息术是1934年到英国一家制造电子显微镜的公司工作以后。这家公司想提高电子显微镜的分辨率，伽博对这个课题十分感兴趣，他在研究过程中获得了进行许多光学实验的机会。伽博关于全息术的基本构思就是在这里形成的。伽博本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想，虽然未能用电子波证实其原理，但用可见光证实了。并且，他还制成了世界上第一张全息图。
科学探索
全息术的发展可分为四个阶段：第一阶段是萌芽时期，用汞灯作光源，摄取同轴全息图，称为第一代全息图；第二阶段是激光记录、激光再现的离轴全息图，称为第二代全息图；第三阶段是激光记录、白光再现的全息图，包括白光反射全息、彩虹全息、真彩色全息及合成全息等，使全息术在显示领域充分展现其优越性；第四阶段是用白光记录、白光再现的全息图，称为第四代全息图。
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2008年11月4日，美国进入激动人心的大选之夜，CNN的观众在见证美国历史上第一位黑人总统诞生的同时，也看到了这样奇幻的一幕：正在芝加哥奥巴马总部做现场报道的CNN记者杰西卡·耶琳突然出现在位于纽约的演播室里，与主持人沃尔夫·布利策面对面侃侃而谈。从技术角度看，CNN的全息技术或许并非货真价实，但它第一次在电视上呈现出全息技术带给人们视觉上的震撼。
全息投影技术
虽然全息术的“记录”早已起步，但全息术的“再现”，则在2001年才取得突破性进展。德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现达到了一个新的水平。经过几年的发展，全息膜已经从第一代升级到了如今的第四代。依靠这薄薄的透明膜，无论是T型台上的流光溢彩，还是舞台上的虚幻影像，都可实现。
某意大利品牌在2008年佛罗伦萨春夏时装发布会上，曾用全息技术把T形台打造成一个虚幻的流动空间：幻化的蓝色物体不停变化，时而变成抽象的机械装置，时而变成蓝色的海底生物，时而又分解成数百条闪闪发光的小鱼，模特就在这幻化的空间里走动。
而最新推出的全息膜，还带有触摸功能。这种新的全息膜跟以往的全息膜几乎一样通透，但近看就会发现里面有许多细细的线路丝。借助这些线路丝，人们通过手指触摸就能与全息影像进行互动。
当然，全息膜并不是唯一的全息成像的方法。纯粹的空气成像也是可行的，系统在产生类似水雾的具有成像特性的空气分子后，接受投影机的投影，就能呈现立体的全息图。
除此之外，还有人发明了将图像投影在一种高速旋转的镜子上，从而呈现三维影像。这样虽然也十分逼真，但似乎安全系数不高。
科学探索
初音未来演唱会上采用了一款3D全息透明屏幕，把初音未来全方位显示出来。3D全息透明屏幕是一种采用了全息技术的透明投影屏幕，这种投影屏幕具有全息图像的特点，只显示来自某一特定角度的图像，而忽略其他角度的光线。即使是在环境光线很亮的地方，也能显示非常明亮、清晰的影像。也就是说，这个演唱会的关键是3D全息透明屏幕，在初音未来跳上舞台的那一刻起，无论你从哪个角度来看，你都能看到一个完整的初音未来。
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美国的一家珠宝商店采用激光全息影像技术，拍摄了钻石、珍珠、翡翠等的照片，放在橱窗里。入夜，橱窗里色彩斑斓，琳琅满目，宛如陈列着真的珠宝一般，吸引了大批顾客。不料这些虚幻的“珠宝”竟招来了一伙强盗，他们破窗而入，妄图抢劫。哪知打碎玻璃后，灯光灭了，激光照片黯然失色，那些逼真的“珠宝”在强盗眼前“不翼而飞”了。
畅想未来全息生活
全息术经过60多年的发展，已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合，成为一种高新技术，扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域。在一些发达国家，还兴起了全息产业，并且正在形成日益广阔的市场。未来全息术将大大改变人们的工作、生活方式。我们不妨畅想一下2020年之后的全息生活。
假如你学业有成，正在参加毕业典礼，而你的父母却不能从千里之外赶来陪你，你为此正暗暗伤心。然而，令你惊喜的是就在你穿着学位服在台上发言时，你父母的身影出现在你的身边。他们一边向你祝贺，一边与你一同分享这非常具有纪念意义的时刻。虽然你知道那只是全息影像，但感觉就像父母真的在身边一样，因为除了你们不能拥抱外，其他感觉都与真实的无异。
假如你已成为一位有名的外科医生，将要为一位远在千里之外的病人做手术。术前你要与别的医生讨论手术进展问题。于是，你们走进一间宽敞的办公室里，围坐在一个悬在办公桌上的大脑前讨论手术进展问题。我没有说错，是办公室，而不是经过严格杀菌的手术室。你可以清楚地看到，躺在手术室里正在进行脑肿瘤切除的病人大脑的每一个沟回，仿佛有人将其放大展现在大家面前一样。
假如你想买一辆跑车，想了解某款跑车的外形和性能，却又不想东奔西跑去卖场选购。于是，你打了一个电话；电话接通后，你便收到汽车销售商发来的信息；打开信息，一辆跑车的三维影像便出现在你的面前，你可以从里到外全方位地观察它的每个细节，甚至连它的发动机内部都能清清楚楚地看到。
假如你正在吃晚餐，一场世界杯足球比赛马上要在遥远的卡塔尔开赛，而且此次参赛的球队中有一位你特别喜欢的球员。于是，你按动一个开关，餐桌上方瞬间便出现了球赛现场的三维影像。于是你就可以坐在餐桌边一边吃饭一边观看精彩的比赛。那感觉太棒了，就像坐在比赛现场，不，比在球赛现场观看还要过瘾。忽然，你喜欢的球员带球闯到禁区，马上就要射门，但他的身影却被另一名球员挡住了；你怕看不到精彩的进球，于是你就歪歪头，换了个角度。哇，看见了！球进了！
这样美妙的全息生活是不是如梦如幻？
（编辑 孙世奇）