全像攝影與人類心靈



 人腦像什麼？
 
　  人類自從有了意識後，一直在努力嚐試瞭解自然及自身，在開始時，
      人類將自身和自然現象做某種類比，譬如「人有男女」就像「天有日月」，
      後來人類又將自身和自己所發明的器物、制度做某種類比，譬如：
      「人就像機器」、「腦就像時鐘」、「眼睛就像照相機」、
      「大腦結構就像政府組織」、「腦神經間的連繫就像電話交換台」、
      「腦就像電腦」等等。
 
　　但這些類比似乎都難以說明人類自身 — 特別是那個讓人產生種種心智活動
       的腦到底是怎麼一回事，即使將所有的類比都加起來，也無法道盡腦的真相，
       「全體」依然大於「部分之總和」。
 
 大腦功能分區說的質疑
 
　　現在我們就先拿跟本文較有關係的兩個類比 —「大腦結構就像政府組織」
       及「眼睛就像照相機」來稍加討論。
 
　　「大腦就像政府組織」也就是「腦功能分區說」，過去的科學家根據腦傷
      及腦病變患者所失去的功能，而規劃出類似「政府組織」的腦「結構圖」，
      在這個「結構圖」裡，每一部位的腦組織都「各有所司」，有的負責聽覺、
      有的負責記憶、有的負責思考，而且也有高級中樞（中央政府）、
      低級中樞（地方政府）之分。
 
      這個類比看起來相當合理，但慢慢的卻出現一些漏洞。
      神經生理學家拉西里（K.Lashley）訓練老鼠走迷宮，在牠們熟習之後，
      切除牠們的大腦皮質，在一半以上的大腦皮質都被切除後，
      這些老鼠仍然記得如何走迷宮，只是會偶而出現一些無關緊要的錯誤。
      較複雜的迷宮，這些老鼠走得較慢一點，但還是可以走。

      事實上，拉西里發現，這些老鼠走迷宮的「效率」跟牠們所保留下來的
      大腦皮質比例成正此。
 
      老鼠走迷宮，涉及學習與記憶。
      照傳統「腦功能分區說」，這些學習和記憶應貯存在腦中某個或數個
      「特定區」，當這些「特定區」被切除後，這些學習和記憶應該
      「消失掉」才對。

      但拉西里的實驗顯示，不管是左切右切、橫切縱切，切掉一半以上的大腦皮質，
      老鼠依然記得走迷宮的技能，所謂「學習中樞」或「記憶中樞」
      到底在腦中的那裡呢？
 
　  拉西里根據他的實驗結果推論﹕老鼠學習走迷官後所獲得的記憶，
      很可能是「瀰漫在整個腦中」。
 
 眼睛不是照相機
 
　   接下來，我們看「眼睛就像照相機」這個類比。
       十九世紀末，英國出現一位令人聞風喪膽的「開膛手傑克」，連續殺人而且
       留書向警方挑釁，但警方一直一籌莫展。

      有一回，蘇格蘭警場異想天開地用照相機，拍攝一名被謀殺婦人的眼睛特寫。
      警方認為，「眼睛就像照相機」，被謀殺婦人在死前一定和「開膛手傑克」
      照過面，那麼傑克的影像，應該會留在這位婦人的眼睛裡
      （就像照相底片感光一樣）。
 
      現代人也許會覺得這些英國警探的頭腦也不過爾爾，但在照相機剛發明不久，
      大家驚攝於它的魔力時，可能只有相當「聰明」的人才會有這種類比。
 
      現在我們知道，拿照相機來和眼睛做類比，實失之粗陋，照相機所攝得的
      是二度空間的平面影像，而我們眼睛所看到的卻是三度空間的立體影像，
      「二度空間」和「三度空間」的差距何異天壤之別？
 
 全像攝影術的登場
 
      在「星際戰爭」這部有名的科幻電影裡，麗伊亞公主透過某種特殊的儀器，
      又栩栩如生地出現在眾人面前。但麗伊亞公主已死了幾百年，
      不過大家在眼前所看到的「麗伊亞影像」跟真的完全一樣，是三度空間的，
      大家所看到的就跟平日看到旁邊活生生的人完全一樣。
 
      這是一種特殊攝影所帶來的驚人現象，它就叫做「全像攝影」（holography）。
      「星際戰爭」也並非在癡人說夢，發明「全像攝影」的科學家蓋伯（D.Gabor）
      即因他的此一重大突破而榮獲一九七一年的諾貝爾物理獎。
 
      「全像攝影」和傳統的「光攝影」可以說完全不一樣。
      「光攝影」是利用自然光或燈光為媒介，而陽光或燈光是由波長不等的電磁波
      所組成，日光經過三稜鏡即會分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種
      不同波長的光譜，就是這個原因。而光攝影底片上所記錄的，
      乃是日光或燈光自物體反射而出後，撞擊底片表面上所留下的光波振幅
      （也就是強度、明暗）。
 
      而「全像攝影」所用的卻是有著單一波長的光，譬如雷射光。
      有著單一波長的雷射光束，先經過一面局部不透明的鏡子，
      結果部分雷射光反射出來，照在物體上，又反射而撞擊全像感光板，
      這部分的光束稱為「控制光」，另一部分穿透半透明鏡子的雷射光繼續直行，
      經過另一鏡子的反射，也撞擊在全像感光板上，此稱為「參考光」。
 
      「控制光」和「參考光」的「相」（phase）不同，結果在全像感光板上
      形成一種干擾型態」。也就是說，在全像感光板上所記錄的，
      並非原來物體的影像，而只是一些環狀及線狀糾葛的紋路。
 
      我們用肉眼只能看到糾葛的線條，根本不知道它是什麼，但奇妙的是，
      若用原來的雷射光照射此一感光板，我們的眼睛就會看到一個栩栩如生的、
      有著三度空間的物體，就像那個東西真的放在你眼前一樣，難以區別真假。
 
 一中有全，大小齊一
 
      更妙的是，我們若將這塊全像感光板切割成無數小片，用雷射光照射單一的
      小片感光片，所看到的仍是那個東西的「全像」，而非「局部圖」，
      只是那個「全像」看起來比較模糊而已。「全像攝影」的名稱就是從這裡來的。
 
      如果說「光攝影」記錄的是光波的振幅，那麼「全像攝影」記錄的則是
      光波的「相」，而「波相」是沒有絕對大小的，就拿我們所熟知的波浪來說，
      太平洋裡兩個巨浪所形成的「相」跟你家洗澡盆裡兩個小波所形成的「相」
      在程度上是「一樣」的。

      世俗觀念裡的「大」與「小」，在這裡變成了「齊一」。
 
 全像攝影式的心靈
 
      腦神經生理學家普里布蘭認為，「人類的心靈就像全像攝影」。
      這個新的類比可以解釋很多本來難以理解的心智功能。
 
      譬如前面拉西里走迷宮的老鼠，如果人有一個「全像攝影式的心靈」的話，
      那麼整個的腦就像一個「全像感光板」，從學習中所得到的訊息以
      「神經波紋」的型態貯存在整個腦中，當一個神經衝動興起（電波），
      「撞擊」一個神經叢甚至單一的神經細胞時，那一個訊息（記憶）的
      「全像」就會被我們的意識所捕捉，而像雷射光撞擊一小片
      「全像感光板」所呈現的立體影像一樣。
 
      同樣的，切除大部分的大腦皮質，不會使這個訊息消失，
      而只會減少它的「清晰度」。
 
 記憶的另一個謎
 
      我們也可以用它來解釋有關記憶的另一些現象。 
      譬如我們看到某個人，但卻記不起他的名字，怎麼想都想不出來，
      但這並不表示他的名字永遠從我們腦中消失了，因為常常是過了一段時間後，
      你會「忽然」想起他的名字，它好像一下子「跳」出來一樣。
 
      在「全像攝影」裡，貯存於感光板上的訊息，只有用與原來相同波長
      及角度的雷射光照射時，才會呈現它的影像。因此，當你忽然想起
      本來遺忘已久的人或事時，可能是當時你腦中產生了某一特殊波長的電波
      （神經衝動），撞擊到神經細胞的分子所致。
 
 意識流與雙重人格
 
      一立方公分的全像感光板可以貯存約一百億個這種全像「密碼」，
      層層交疊。科學家可以在同一塊感光板上貯存不同物體的全像，
      譬如先以雷射光拍攝一座孔子雕像，然後再以同一雷射光及同一感光板
      拍攝一座蘇格拉底雕像，只是角度稍微不同而已，這兩座雕像的「干擾型態」
      交疊在感光板上，我們根本看不出什麼。

      但當我們以同一雷射光照射感光板，並稍微轉動感光板（變換它的角度），
      那麼出現在我們眼前的就一下子是「孔子」，一下子是「蘇格拉底」，
      像走馬燈一樣，非常有趣。
 
      這種現象跟我們平常所說的「意識流」非常類似。
      我們的心思流變不居，一下子想起青年時代的戀人，一下子想起昨天的暴雨，
      另一下子又想起公司的會議，這跟「轉動」感光板的角度非常類似，
      當我們的意識採取「不同角度」時，我們就捕捉到貯存於神經細胞中的
      「不同訊息」。
 
      我們甚至可以用此來解釋「多重人格」，多重人格者在不同的人格狀態下
      具有不同的觀念、記憶、行為、智力、甚至不同的「誘發波」（EP），
      這可能是在A人格狀態中，以A波長及（或）A角度去撞擊神經細胞，
      而在B人格狀態中，則以B波長及（或）B角度去撞擊神經細胞所致。
 
 夢的舞台
 
      「全像攝影」也可「製造」不可能同時存在的景像，方法是同時以數道
      雷射光去拍攝不同的物體，而記錄在同一塊感光板上，只要找出正確的角度，
      則我們可以讓在現實世界裡不可能同時存在的兩種景物「一齊亮相」﹕
      譬如讓你出現在「一代歌后」的影片裡。
 
      這跟我們每天晚上所作的「夢」非常類似，在夢中，我們會出現在古代或外國，
      或出現種種不可思議的「組合」，但它們是那樣的逼真，那樣的栩栩如生，
      使我們百思不得其解。

      這個怪異而多彩的「夢的舞台」，
      也許就是「全像攝影的舞台」。



 


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