Техника - молодёжи 1988-11, страница 30

Что видит глаз, когда перед зеркалом стоит свеча? Ее мнимое изображение, отвечает геометрическая оптика. Расположено оно симметрично самому предмету, по ту сторону зеркала.

с теорией информации и физикой. Ведь все физические тела, включая и живые организмы, состоят из огромного, хотя и конечного, дискретного множества однородных микрочастиц — атомов и молекул. Ведут они себя как статистические машины: в них постоянно и случайным образом реализуется некий выбор энергетических состояний. Каков будет этот выбор, заранее предсказать невозможно. Но он есть, а там, где совершается выбор, появляются сигналы, возникают информационные сообщения, причем информация находится в определенной кодовой зависимости от ее носителя.

В сущности, весь электромагнитный спектр, какую бы энергию ни несли отдельные его участки, представляет излучения физических тел. Однако уже в простом опыте по разложению белого света с помощью призмы обнаруживается удивительный красочный порядок, который наглядно демонстрирует не только энергетический, но и явно семиотический (знаковый) характер спектра.

Каждое монохроматическое колебание, как известно, характеризует-

Глаз воспринимает группы налагающихся друг на друга волн, создающих в пространстве перед зеркалом, а не позади него, интерференционную структуру, в ко торой закодироваи зеркальный образ све чи Так трактует явление волновая теория света.

ся длиной волны или частотой. Это строго периодический процесс в пространстве и во времени, ему отвечает какая-то одна синусоида или гармоника. Правда, такое колебание не поддается обнаружению, ибо его спектральная линия имеет нулевую ширину. Тем не менее с каждой гармоникой связана вполне определенная энергия, пропорциональная квадрату амплитуды или частоте. Поэтому, выбирая в качестве ключевого семиотического элемента в спектре именно гармоническую составляющую, мы имеем возможность придать ей конкретный информационный смысл. Ведь каждая гармоника-синусоида обладает внутренней метрикой, имеет собственную меру протяженности пространства — длину волны и собственную меру длительности времени — период колебаний. При своем распространении такая волна делит, или квантует, пространство и время на простейшие метрические элементы.

Стало быть, все гармонические составляющие электромагнитного спектра можно рассматривать как своего рода МЕХАНИЗМ КВАНТОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ И ПЕРЕДАЧИ СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ МЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ между различными физическими системами. По существу, это новая, необычная, хотя и очень простая интерпретация электромагнитного процесса, протекающего на всех структурных уровнях материи.

Напомню: информация возникает при разрешении неопределенностей типа ноль-единица, включено-выключено, орел-решка, плюс-минус. Выбор одного из двух кодовых знаков дает количественную меру информации, измеряемую в битах на символ.

Покажем, что с электромагнитным излучением может быть связана четкая схема кодирования. Для этого снова обратимся к главной героине нашего рассказа — гармонике-синусоиде. В течение одного периода она — такое просто нельзя не заметить — возникает дважды: то как положительная, то как отрицательная полуволна. Но это вполне естественный способ генерирования двоичных знаков! Она действительно выступает в роли элементарного сообщения. И если под символом понимать саму гармонику, то она дает не более одного бита информации на символ. При наложении (суперпозиции) гармоник ста

нут возникать все новые и новые комбинации двоичных знаков, которые будут кодовыми представлениями метрической информации.

Пусть, например, между знаками последовательности 10101010 появляются точно такие же знаки, с той же вероятностью, но другой частотой повторения, что соответствует наложению двух гармоник с отношением частот 1:2 и одинаковыми начальными фазами. В результате получится новая комбинация двоичных знаков: 101100 101100101100. А если между знаками этой последовательности вставить новые 1 и 0, наложив три гармоники с отношением частот 1:2:4, то получится комбинация, изображенная на 1-й странице обложки.

Оказывается, при наложении гармоник, частоты которых удваиваются в геометрической прогрессии и начальные фазы совпадают, возникает общая закономерность роста длины блоков повторяющихся комбинаций 1 и 0. Эта закономерность выражается формулой: А, = 2- (2"—1), где к — число участвующих в наложении гармоник. Конечно, возможны и другие схемы суперпозиции гармоник, другие комбинации и закономерности блокового кодирования. Но здесь уже начинается смысловая сторона дела, которая имеет прямое отношение к трудным поискам оптимального двоичного кода при решении информационных задач.

По-видимому, в пределах каждой спектральной группы волн, создаваемой нагретым телом и представляемой в разложении рядом Фурье, должна существовать своя кодовая зависимость. Она, эта зависимость, и обеспечивает эффективную передачу соответствующей метрической информации. Причем дискретным набором спектральных единиц внутри гармоник происходит квантование непрерывных интервалов пространства и времени с произвольной степенью точности. Тут является на ум математическая аналогия — вычисление иррациональных величин непрерывным увеличением количества знаков, дающих все более точное приближение к истинному значению этих величин. А с физической точки зрения перед нами — своеобразная измерительная процедура, протекающая в самой природе и дающая некую метрическую информацию, закодированную в спектре.

Напрашивается такое обобще