что дальнейшее расширение диапазона волн для проводной связи резко усложняет аппаратурные комплексы.
Самые совершенные медные кабели не в состоянии обеспечивать быструю и экономичную передачу огромного потока информации, например, телепрограмм. Вот почему ученые вновь обратились к световому лучу — ведь оптический диапазон частот в тысячи раз превышает диапазон, освоенный до сих пор. Так, казалось бы, основательно забытое старое стало областью открытий и обещает переворот в технике связи.
Частотный диапазон оптических электромагнитных колебаний применительно к сегодняшним и будущим потребностям в передаче информации практически неисчерпаем. Кроме того, световые волны сами по себе настолько малы, что световод может быть в десятки раз тоньше привычного телефонного провода, а пропускать информации — в тысячи раз больше. Уже сейчас стеклянный провод с диаметром сердечника всего в десятую долю миллиметра дает возможность, не мешая друг другу, общаться одновременно более 10 тысячам абонентов. Когда промышленность освоит выпуск самого емкого в оптическом спектре широкополосного одномодового волокна толщиной в сотую долю миллиметра, по нему можно будет передавать свыше ста тысяч разговоров. А если из таких волокон сделать кабель?
Светотелефония — очень молодая сфера техники. По существу, начало ей «положило создание оптических квантовых генераторов — ведь для передачи информации здесь нужен и особый источник света. Лазер оказался очень подходящим для этой цели. Квантовый генератор испускает узконаправленный луч, способный переносить информацию практически на любые расстояния.
Вначале инженеры использовали квантовый генератор для организации так называемых открытых линий связи. Опыты проводились так: в одном здании установили лазер, в другом — на значительном удалении — приемник. В хорошую погоду линия действовала надежно. Но едва менялись метеорологические условия или путь лучу преграждал посторонний предмет — возникали сильные помехи. И хотя в ряде случаев подобные открытые линии вполне оправданны и используются, они широкого применения не нашли.
А если заключить луч в полированную трубу — волновод и таким образом избежать влияния внешних помех?
До некоторой степени это удалось. Поток фотонов проходил по волноводу до 120 километров без дополнительного промежуточного усиления. Однако и труба не изолировала его от температурных перепадов наружного воздуха. На криволинейных участках трассы пришлось устраивать сложные и дорогостоящие системы для фокусировки луча.
Пути поиска сошлись в одной точке. Специалисты создали стекловолокно-вые световоды и продолжают их совершенствовать.
Не только разработка, но и производство элементов для волоконно-оптических систем потребовали усилий представителей многих областей знания — физики, химии, оптики, механики. К примеру, мастер самой высокой квалификации не в состоянии управлять изготовлением световода — настолько жесткие требования предъявляются к нему по точности и геометрии. С этим на заводах справляются только ЭВМ. Погрешности при изготовлении соединительных разъемов допускаются столь ничтожные, что их доводка выполняется под микроскопом.
Узел излучателя с полупроводниковым лазером чуть больше наперстка, способные расшифровать закодированную в микрочастице света информацию фотодетекторы, кварцевые световоды тоньше человеческого волоса — вся эта высокоточная техника выпускается сегодня на производственных участках, в экспериментальных лабораториях и становится привычной.
В настоящее время действуют волоконно-оптические линии первого «поколения». Монтируются системы второго «поколения», более совершенные, с повышенной пропускной способностью. Сотрудниками лаборатории перспективных исследований предложен ряд решений по созданию техники третьего «поколения», возможности которой пока еще в полной мере даже трудно представить. Вполне вероятно, что в будущем, набрав определенную комбинацию цифр на аппарате и не выходя из квартиры, абонент сможет по своему выбору посмотреть любую телепрограмму, прочитать хранящуюся в библиотеке книгу, заказать трансляцию спектакля в театре или спортивного матча. Во всех подобных случаях каналом связи между человеком и объектом информации способен стать световод.
Техническая и экономическая целесообразность развития оптических кабельных систем очевидна, хотя их сооружение на первых порах обходится недешево. Но перспективы здесь открываются хорошие. Начать с того, что материалы для километра обычного двухжильного телефонного провода, по которому могут одновременно общаться лишь тридцать абонентов, в десятки раз дороже сырья для изготовления волоконного световода той же длины.
Когда мы разговариваем по телефону, голос нашего собеседника, если он находится на значительном расстоянии, неоднократно усиливается специальными устройствами. Иначе на первых же 2–5 километрах кабеля электрический сигнал ослабляется и вместо речи слышится лишь неясный шум. На ряде линий связи усилители приходится устанавливать через каждые полтора километра. На волоконно-оптических они тоже нужны, но намного реже. Сейчас без регенерации луч света проходит до восьми километров. Исследования показывают: эти участки можно увеличить и до 50–80 километров.
Немаловажны и другие преимущества. «Стеклянные» провода можно укладывать в имеющихся каналах в значительно больших количествах. Никакие внешние помехи не влияют на качество передачи по волоконным световодам. Практически не подвержены они температурным воздействиям: выдерживают любую стужу, способны исправно служить и в раскаленном до 500 градусов состоянии. Пригодны для устройства протяженных магистральных линий на суше и в море, городских телефонных сетей, прокладки коммуникаций в поселках, на предприятиях, судах…
Прозрачные нити световодов, вполне возможно, со временем изменят наши представления о технике передачи информации и предоставят человеку самые разнообразные услуги — от видеотелефона в квартире до чтения свежего выпуска газеты, переданном; подписчику по стеклянному проводу
В повседневной практике, даже при сложнейших вычислениях, редко используются числа больше миллиарда.
Миллиард — реже его называют биллионом — это единица с девятью нулями. Употребляется и триллион — единица с двенадцатью нулями. Наименования еще больших чисел мало известны, да и ради экономии места они обозначаются и произносятся как степень числа 10. Например, десять в двадцать четвертой степени. Но у некоторых чисел-великанов названия есть: 105—квадриллион, 1018—квинтиллион, 1024—секстиллион, 1027—октиллион…
Американский математик Кастнер изобрел «самое большое число» и назвал его «гугол». Это единица со ста нулями! То есть, 10100. Хотя естественный ряд чисел и бесконечен, все же в известной мере гугол — это граница исчисляемого мира.
Дадим простор своему воображению и попытаемся проверить это утверждение. Вычислим площадь Земли в квадратных миллиметрах — можно надеяться, что получится головокружительная величина. Ничего подобного. Площадь земного шара равна 5x1020 квадратных миллиметров.
Если же подсчитаем объем Земли в кубических миллиметрах, то получим чуть большее число — 1030. Но и это слишком мало по сравнению с гуголом. Если предположить, что в одном кубическом миллиметре вместится десять песчинок, и подсчитать их количество в объеме Земли, то получится всего 1031. Иными словами, Земля слишком мала для какого бы то ни было вычисления в масштабах гугола.
Возьмем просторы космоса и попытаемся выразить расстояние между звездами в ангстремах — один ангстрем равен одной десятимиллионной части миллиметра. Обычно межзвездные расстояния измеряют в световых года — это расстояние, которое солнечный луч проходит за год, — приблизительно 9,5 триллиона километров. И если выразить световой год в ангстремах, то получим 1026 ангстрема. И расстояние до самых удаленных галактик не превышает 6х1027 ангстрем.
Предположим, что Вселенная имеет ограниченные размеры (что не доказано) и сопоставим этот самый крупный физический объект, известный людям, с ядром атома — одним из самых малых объектов, изученных
