Hologramas, un universo transparente en Massachusetts

CAMBRIDGE, Massachusetts (De una enviada especial).- "Ingresaron quince alumnos. ¡Vaya si éste no es un gran día!", apuntó en su diario, exultante, William Barton Rogers, en el invierno de 1865. Rogers, un profesor de química e historia natural de Virginia que había emigrado a Nueva Inglaterra atraído por los aires intelectuales de su aristocracia, no hubiera acertado a presagiar por entonces que la escuela politécnica que acababa de fundar se convertiría en un referente de la investigación científica del siglo siguiente.

Cuando el Massachusetts Institute of Technology (MIT) abrió sus puertas, ocupaba un edificio austero en la ribera oriental del río Charles, en la sofisticada zona bostoniana de Back Bay, donde el rigor victoriano de la arquitectura y el puritanismo de los habitantes de la época contrastaban con las inquietudes de sesgo científico e industrial de los alumnos de Rogers.

A comienzos de siglo, el MIT cruzó de orilla y comenzó a expandirse en las 63 hectáreas que hoy ocupa en la zona de Cambridge. A sólo un río de distancia, los habitantes del Norte se esfuerzan por distinguirse de sus vecinos de Boston. Se entiende: las estadísticas señalan que la población local exhibe la mayor densidad de alumnos universitarios de los Estados Unidos, contando los que asisten a la reputada Harvard y al centenario Instituto de Tecnología. La docta Cambridge lo sabe, y se enorgullece de ello.

La estación de subte de Kendall, de la que se emerge al campus abierto del MIT, retrata en sus paredes la historia que se escribe en la superficie. Comienza, claro, con las hazañas revolucionarias de los primeros independentistas, hasta llegar a los igualmente revolucionarios hallazgos de los científicos del MIT, entre los que la investigación óptica ostenta un lugar de privilegio.

Precisamente, de eso se ocupa la colección del museo, donde se conserva la más grande serie de hologramas del mundo, en un recorrido para público neófito dispuesto a explorar este universo en tres dimensiones desde su concepción, a finales de la década del 40, hasta su instancia de evolución artística y técnica actual. La incorporación de las obras al entorno del MIT, aunque deseada desde hace décadas por distintos departamentos del instituto -el de Espectroscopia, entre ellos-, se concretó sólo en 1993, cuando el neoyorquino Museum of Holography cerró sus puertas y cedió el patrimonio.

Stephen Benton, precursor en el estudio de imágenes de este tipo e investigador renombrado del MIT en la materia hasta estos días, afirma que el mundo de los hologramas es "la realidad virtual real". Paradoja propicia para una de las más vistosas y, a la vez, funcionales creaciones de la óptica moderna.

El secreto visible

Pero, ¿qué es exactamente la holografía, considerada por los académicos del MIT como una ciencia con peso propio? En términos sencillos, puede decirse que ésta constituye una vía para conformar imágenes tridimensionales -los llamados hologramas-, utilizando una luz de láser, según una técnica desarrollada por Dennis Gabor, un ingeniero que recibió el premio Nobel en 1971 precisamente por esta invención. Nacido en Budapest, Gabor se mudó a Londres para investigar posibles mejoras en la resolución del microscopio electrónico y, en ese proceso, demostró que era factible registrar y reproducir la información de las ondas ópticas, y sentó así los fundamentos de la holografía de objetos tridimensionales.

Sin embargo, la evolución de esta técnica no llegaría a ser un modo de expresión e investigación en tres dimensiones hasta el aporte de otros dos científicos, Emmet Leith y Juris Upanieks. Bajo su influencia cobró vida el supersecreto Proyecto Michigan, un esfuerzo científico de mediados de los años 50 que mejoró sensiblemente las imágenes proyectadas por radares, al combinar información de diferentes puntos de referencia de un avión en el espacio. Fue en el curso del Proyecto Michigan que Leith y Upanieks retomaron la indagación en los principios de reconstrucción de ondas alguna vez detallado por Gabor, y lograron aplicarlos de manera efectiva a objetos sólidos en tres dimensiones cuando, en 1962, el láser de helio-neón estuvo a su alcance.

Tras el éxito logrado por ellos, el científico ruso Yuri Denisyuk, hasta entonces proscripto por los oficiales del régimen soviético, recibió el reconocimiento oficial y avanzó con el estudio de los hologramas de reflexión, como se llama a los que pueden visualizarse con luz estándar, como la del sol o la de una bombilla, sin necesidad de utilizar un haz de láser. Su facilidad de exhibición allanó el tránsito de la holografía hacia el terreno del arte, donde se extendió profusamente durante la segunda mitad del siglo XX.

Mientras tanto, puertas adentro del MIT, la historia seguiría escribiéndose con los aportes de Stephen Benton, otrora científico de la compañía Polaroid, que descubrió, mientras intentaba dar consistencia a un modelo de televisión holográfica, que un simple cambio en el proceso de exposición descripto por sus antecesores permitía visualizar sin esfuerzo las promocionadas imágenes tridimensionales bajo una fuente de luz ordinaria. Al observarlas, con movimientos oculares de arriba hacia abajo, sobre la superficie se reflejaban los colores del espectro lumínico, lo que ayudó a encontrar un nombre para las creaciones de Benton: se los bautizó hologramas arco iris ( rainbow holograms ).

Un holograma resulta, así, de exponer una porción de película o vidrio cubierta por emulsión fotográfica a la luz de láser reflejada por un objeto: en lugar de originarse una imagen plana sobre la superficie de la emulsión, como es propio de la técnica fotográfica tradicional, el holograma que resulta no exhibe registros a simple vista. Pero, cuando se proyecta sobre él una fuente de luz directa, una imagen en tres dimensiones parece flotar en un espacio incierto, por delante o por detrás de la superficie holográfica.

El diseño de una obra de este tipo, tanto si ha sido pensada con finalidad artística como si cumple cualquier función industrial o experimental, encierra intrínsecamente el concepto de interactividad: el holograma está allí, construido bajo técnicas rigurosas, pero es la mirada del espectador la que completa la experiencia, ubicándose frente a él de manera tal de jugar con las variaciones de perspectiva y buscar la tercera dimensión incluida en el dibujo.

La ciencia en marcha

Ahora bien, ¿cuál es la razón por la cual el Instituto de Tecnología de Massachusetts destina a la investigación holográfica una buena dosis de su presupuesto? Mientras que la exposición encuentra su razón de ser enel interés que suscita entre los visitantes, el trabajo de laboratorio deberá tener alguna razón más consistente para insumir recursos millonarios de la misma institución y de empresas auspiciantes, como Eastman Kodak, Agfa Gevaert, Polaroid, General Scanning Inc. y otras, interesadas en las aplicaciones industriales de los resultados demostrados, con pretensiones de infalibilidad, por los científicos.

Por cierto, los hologramas constituyen una herramienta de investigación de áreas disímiles, desde ingeniería y arquitectura hasta medicina o comercialización. Según explican los especialistas en la nueva ciencia óptica a la que los hologramas han dado lugar, bautizada Diffractive Optics y basada en el estudio de la reflexión y la refracción óptica con lentes y espejos, las aplicaciones específicas de los hologramas se reúnen en cuatro áreas generales:

• Elementos ópticos holográficos (HOE): como los hologramas pueden causar en la luz el mismo efecto que lentes, espejos y prismas, pero resultan mucho más livianos y económicos, se han incorporado en los paneles del cockpit de aviones y de autos de lujo, en lectores de CD y en scanners de uso comercial.
• Pruebas no destructivas: las imágenes holográficas se oscurecen si el objeto retratado se mueve una millonésima de pulgada durante la exposición al láser; ello permite medir variaciones espaciales en cuerpos tridimensionales por factores como la corrosión, la presión o las vibraciones sin necesidad de tocar el objeto. Así, la holografía se ha convertido en un estándar para las pruebas de calidad de laminados, partes de motores y otros, y en herramienta de estudio de fenómenos como el crecimiento de cri stales o la visualización de flujos.
• Microscopios: mientras que un microscopio tradicional tiene alta precisión pero limitada profundidad de foco, el holograma alcanza la misma definición sobre un campo de profundidad virtualmente infinita. Las imágenes 3D registradas pueden ser proyectadas en el espacio para realizar mediciones con instrumentos convencionales, o bien puede aprovecharse esta propiedad para operar con elementos radiactivos o analizar eventos efímeros del mundo físico.
• Computación óptica: como los hologramas son capaces de procesar imágenes complejas en instantes, el resultado que alcanzan los sistemas de reconocimiento óptico con este esquema son definitivamente superiores. Además, casi un gigabyte de información puede ser almacenado en 2,5 cm2 de película holográfica, y se estima que las computadoras por venir utilizarán hologramas para direccionar la información hacia microprocesadores remotos e interactuar con otros equipos que contengan sus propios chips, con una fuente de luz adecuadamente focalizada que conserve la energía y maximice la capacidad de información. Son las llamadas computadoras ciento por ciento ópticas, pronosticadas por los científicos para un futuro remoto.

Entre las más de 70 obras que el MIT Museum tiene en su poder, abundan los buenos ejemplos de teoría holográfica. Muchas de ellas de destacan por su valor artístico, nacidas del ingenio y la técnica de representantes internacionales, como Margaret Benyon, Rudie Berkhout, Melissa Crenshaw y Dan Schweiter. Otras, porque se revelan como ejemplos casi hilarantes de la técnica y encierran, bajo su ingenua apariencia, demostraciones taxativas de leyes naturales.

De todos modos, aunque los usos sofisticados de estas vistosas creaciones sorprenden a más de un visitante, la sección más reveladora del museo es la dedicada a las aplicaciones industriales de los hologramas. Allí se demuestra que esta ciencia, como tantas otras, dejó atrás el laboratorio y se reproduce, regida por sus principios originales, en los objetos y las prácticas cotidianas. El punto de inflexión para esta expansión no fue otro que el diseño de los fotopolímeros para holografía, lanzados al mercado en 1982 por Polaroid, que hizo posible la producción en masa de este tipo de fotografías complejas en 3D. Luego, el uso de los hologramas arco iris de Stephen Benton en las tarjetas de crédito, y su multiplicación como símbolo de autenticidad en videocassettes, discos compactos y envases de productos de todo tipo, son una muestra clara de que, por muy compleja que resulte su técnica, la investigación y el desarrollo en el marco de esta disciplina garantiza más que jugosos dividendos.

Benton, honores a un lado, sigue al frente del programa Media Arts and Science y es el director del Grupo de Imagen Espacial del MIT, que acaba de demostrar el funcionamiento del primer sistema holográfico interactivo de video, generado por computadora en el proyecto Connection Machine II. Su prestigio, al igual que los dólares del instituto, avalan nuevos avances en la ciencia holográfica, definitivamente superada su etapa de especulación científica o el mero regodeo estético y más cerca de la estandarización que exige la aplicación industrial y la producción en masa.

Teoría y práctica en 3D

Existen, básicamente, dos tipos de creaciones holográficas, conforme con la técnica de exhibición que requieran, que resultan fácilmente identificables. Por un lado, los hologramas de transmisión cuentan con una luz que brilla a través de ellos, con un foco emisor situado detrás del cuadro. Los de reflexión, en cambio, requieren una fuente de luz proyectada desde el frente, por encima de su superficie.

Desde la perspectiva científica, en cambio, la diferencia radical entre los dos tipos de hologramas, resultantes de la evolución histórica en el laboratorio, es el tipo de luz con el que se logra registrar el efecto: mientras que la holografía de láser es la más antigua y revolucionaria, la rainbow, iluminada por fuentes de luz tradicionales según la técnica de Denisyuk y Benton, resulta la más difundida. Esta reproduce el efecto de un prisma con la luz blanca, y descompone el rayo en los siete colores del espectro; así, conforma frente a los ojos del espectador el arco iris que le da nombre.

Promocionados para usos variados, que incluyen desde cirugías indoloras y cursos para dominar las adicciones de dudosa fiabilidad científica hasta efectos especiales en una disco de moda, los láser poseen una utilidad científica primordial. Su técnica, bautizada así según el acrónimo por Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificación de luz por emisión de radiación estimulada), fue desarrollada a comienzos de los años 60 y, aunque los hay de diferentes tipos, todos los láser emiten luz en forma de un rayo único, concentrado y dirigido. Así, si bien existen diferentes técnicas en la holografía, todas comparten el mismo método de base (ver infografía).

Abundan las muestras en el MIT. En la sala, por ejemplo, una maqueta de un metro cuadrado ilustra el modo de trabajo a escala de un arquitecto que, por medio de hologramas, puede visualizar en tres dimensiones el espacio real que se dispone a construir.

Más allá, se demuestra cómo la vibración de una viola da gamba mientras se realiza un holograma hace posible el registro de las áreas de movimiento que generan las frecuencias resonantes. La utilidad, claro, no se remite a observar el efecto por sí mismo, sino que este fenómeno retratado por un holograma permite estudiar el modo en que los cambios en la estructura y los materiales afectan la cinemática, y se aplica, desde 1970, en la mejora de la resistencia de neumáticos de alto rendimiento, motores, turbinas y alas de aeronaves. También por medio de un holograma se puede observar la trayectoria de una microonda en el éter y su deformación por el contacto con el cuerpo humano y el calor que éste emite, lo cual se aplicará al desarrollo de soluciones de circulación de aire y calefacción ambiental.

Para la química, los retratos tridimensionales con esta técnica concretan la visualización de estructuras complejas, como la molécula de hemoglobina. En la colección se incluye, por cierto, el primer holograma comercial de este tipo, desarrollado en la Universidad de Columbia. El departamento de Espectroscopia del instituto de Cambridge estudia, asimismo, distintas aplicaciones ópticas de los hologramas, con el modelo de diffraction gratings (retículas difractantes), por el que se trabaja con placas sobre las que delicadamente se tallan celdas en espacios muy precisos de la superficie, con el fin de analizar fenómenos de luz.

Además, una imagen holográfica del cráneo del hombre de Lindow, cuyos restos datan del 3000 a.C., hace posible una aproximación al estudio de la antropología impensable por otros métodos: la pieza no se deteriora, resulta accesible para un número de estudiosos más amplio y disperso y facilita la tarea de archivo y clasificación de partes. La ciencia de los objetos 3D se erige, así, en auxiliar de la tarea educativa.

Más cerca de la informática, la muestra incluye un scanner holográfico de IBM. Diseñado para locales de venta, el dispositivo cuenta con un cuadro de vidrio y gelatina dicromática y es capaz de leer códigos de barra desde distintos ángulos. En etapa de prueba se encuentran, en tanto, los estereogramas, que permiten mejorar la calidad 3D en imágenes digitales y se aplicarán en productos de computación personal.

Por Valeria Perasso

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