Кто вы? - Петрович Николай Тимофеевич - Страница 32

Если подать в антенну передатчика такое колебание, то оно покинет свой источник и, плавно извиваясь в пространстве и во времени, побежит в окружающий мир. Кажется, что у этого нежного и хрупкого электромагнитного создания не хватит сил уйти далеко от породившего его источника. На самом же деле в радиоволнах скрыта гигантская воля и смелость, позволяющая им преодолевать бескрайние просторы вселенной.

Однако при модуляции волны ее гармония сразу нарушается и возникает некое более сложное колебание. Правда, как мы уже отмечали, еще Фурье показал, что любое сложное колебание можно разложить на простые гармонические колебания. Получаемое при этом спектральное изображение сигнала может быть двух видов: линейчатое или сплошное.

Предположим, умные игреки для надежности многократно повторяют свои сигналы. Это могут быть телеграфные знаки (точки — тире, или Да — Нет), комбинации знаков (например, Да — Нет или Нет — Да), их буквы, их слова, их фразы. В этом случае спектр будет состоять из отдельных спектральных линий и называться линейчатым, или дискретным.

Если же инопланетяне шлют нам некий неповторяющийся поток информации, например передают свою энциклопедию, то он, естественно, не имеет никакого периода повторения.

Вычисляя спектр повторяющегося сигнала, мы подставляем период его повторения T в ряд Фурье. Но как быть с неповторяющимся сигналом? Ведь у него нет периода. А вот Фурье нашел его! Он положил его стремящимся к… бесконечности (T→∞). Сигнал повторяется через бесконечно большое время; попросту говоря, никогда. Но формально он есть, и его можно подставить в формулу. По мере увеличения периода T число «палочек» на спектральной стороне медали растет, при T→∞ их становится бесконечно много; они заполняют всю ось частот, образуя сплошной частокол. Форма этого забора зависит от вида сигнала.

Если в некотором участке частот имеется резкий подъем, значит здесь сосредоточена основная энергия сигнала. Если по мере удаления от этого участка амплитуды составляющих убывают и постепенно стремятся к нулю, то к нулю стремится и энергия сигнала.

Итак, сигнал — медаль с двумя сторонами. Посмотришь на одну — видишь единое сложное колебание (временной ход). Заглянешь на другую — видишь набор отдельных синусоидальных колебаний (спектр).

Естественно, встает вопрос: что же существует на самом деле — временнóй ход или спектр?

В прошлом столетии этот вопрос вызывал ожесточенные баталии между учеными мужами. Дело, говорят, доходило до таскания за бороды. Сегодня он предельно ясен. Если прибор, с помощью которого вы наблюдаете колебание, реагирует на сумму составляющих спектра, то вы видите временнóй ход. Если прибор реагирует на отдельные гармонические составляющие сигнала, то вы видите его спектр. Недавно я задал студентам этот же вопрос. В аудитории поднялся страшный шум. Мнения разделились почти поровну. Значит, далеко не всем это ясно.

Какую же идею надо положить в основу приемника, чтобы он видел не сумму составляющих, как обычный приемник, а все отдельные гармонические составляющие его спектра?

А очень простую. Надо разделить участок частот, где сосредоточена основная энергия, на ряд узеньких полосочек и взять столько фильтров, сколько получилось полосочек. Каждый из них должен быть настроен на свою частоту и иметь полосу пропускания, равную этой полосочке. Если теперь подключать катодную трубку поочередно к фильтрам, то на экране можно видеть спектр сигнала.

Эта картинка подтверждает правомочность смелого шага Фурье — считать период непериодического сигнала стремящимся к бесконечности. Расчетные же спектры для любых сигналов блестяще совпадают с экспериментом.

Я долго не верил этому бесконечному периоду. Он мне казался мистикой до тех пор, пока я не убедился в нем экспериментально, на схемах типа нашей. Это отличный пример теоретической абстракции, несущей пользу конкретным земным делам.

Прибор, позволяющий наблюдать спектр сигнала, получил название спектрографа. Он может вести наблюдение в широком диапазоне частот, и тогда на экране трубки мы видим спектры всех работающих в этом участке радиостанций. Такие спектрографы использует земная радиоразведка для контроля сигналов противника. В нашей задаче он тоже будет очень полезен. Только здесь мы будем искать сигналы не врагов, а друзей.

Встречающиеся в печати призывы об опасности контакта с обитателями иных миров кажутся мне лишенными оснований. Ведь речь идет о цивилизациях нашего и более высокого уровня развития. Если следовать этим призывам, то можно превратиться в щедринского карася, который «жил — дрожал и умирал — дрожал».

Но вернемся к спектральной стороне медали. Наблюдение за спектрами сигналов, приходящих из далеких миров, может быть весьма полезным. По картине спектра на трубке можно определить участок основной концентрации энергии сигнала и его конфигурацию. Сделать замер средней частоты этого участка f₀ и его протяженности ΔF и по ним настроить приемник для поимки рыбок на частоту f₀ и взять его горло не уже ΔF. При поиске относительных сигналов по ним определяют время задержки, считая его равным ¹/_ΔF. Далее охватывая сканированием значительные частотные области, можно определить «подозрительные» участки концентрации энергии возможных разумных сигналов. Наконец, в спектре могут быть спектральные признаки, которые не встречаются в естественных излучениях небесных тел. Это могут быть различные резкие вырезки, изломы, ямы — следы создавшего их разума.

Таким образом, мы приходим к выводу, что приемное устройство должно вести одновременно наблюдение за обеими сторонами медали — временной и спектральной. Это должен быть гибрид из обычного приемника и спектрографа. Некоторые элементы у них могут быть общие.

Насколько известно, таких устройств, учитывающих специфику поиска разумных сигналов, земляне еще не соорудили. Вот отличная задача для молодежи, ищущей приложения своим силам.

Наконец, пусть все условия выполнены. Золотая рыбка уже в неводе: она как раз угодила в главный лепесток антенны. Приемник был настроен на волну рыбки. Его горло было достаточно широким, и он ее тут же проглотил. Детектор соответствовал сигналам игреков и успешно разгрузил информацию.

Тогда — о радость! — на выходе приемника появляется долгожданная золотая рыбка. Но радоваться рано. Ее будут усиленно маскировать целые стаи рыб других неразумных пород (внешние и внутренние помехи различного рода). Как узнать среди них нашу золотую? Для этого надо одновременно вести визуальное наблюдение за обеими сторонами медали: формой сигнала во времени и формой его спектра. Первое выполняется подключением на выход приемника осциллографа, второе — спектрографа.

Предположим вначале, что нам повезло: сигнал племени игрек пришел еще достаточно сильным, «на голову» выше всех помех. И если он имеет вид простого гармонического колебания (модуляции нет), мы увидим нечто похожее на наш рисунок. Но игреки могут передавать информацию и так называемыми «телеграфными точками» (чередование Да — Нет), тогда картинки станут более усложненными.

Если передается неповторяющаяся информация с помощью двоичного сигнала, тогда спектральная картинка станет сплошной, а на осциллографе увидим неправильное чередование посылок Да — Нет.

Во всех трех случаях золотая обнаружена. Но самый интересный случай — третий — требует расшифровки. Надо, чтобы золотая заговорила человеческим голосом. Возможно ли это?