Причем тут нумизматика?

А вот при чем. Вы помните, что сигнал можно уподобить медали. На одной стороне ее изображен сигнал во времени - его временной ход. На другой - сигнал на шкале частот, или его спектр.

Разум пославших сигнал неведомых существ может быть обнаружен нами не только по первой, но и по второй стороне медали. Как это сделать?

Снова обратимся к синусоидальному колебанию. Во времени оно извивается по плавной гармонической кривой. Его спектр - простейший из возможных - одна-единственная вертикальная линия на оси частот (ее высота пропорциональна амплитуде колебания).

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.

Рис. 66

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 уменьшения периода T число "палочек" на спектральной стороне медали растет, при T→0 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 - временной 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 временной 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.

Рис. 67

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 высказывания 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.

Рис. 68

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.