Знание-сила, 2001 № 02

У неискушенного в математике читателя может вызвать недоумение вопрос: как может быть, что разбросанные по пространству и явно не лежащие в одной плоскости галактики, тем не менее, образуют двумерную структуру? Однако с фракталами возможны еще и не такие чудеса. Например, размерность «махровой линии», размещенной на плоскости, как уже говорилось выше, меньше двух, но вот если такая линия вьется в пространстве, выходя за пределы плоскости, ее размерность может стать равной двум – такой же, как у плоскости! Интуиция, основанная на нашем повседневном опыте, к фракталам не применима.

Правда, пока не все ученые согласны с выводом о неоднородности Вселенной, полагая, что увеличение числа обнаруженных в астрономических наблюдениях галактик и уточнение их координат в составляемых астрономами каталогах может реабилитировать картину однородного мира. Вполне возможно. Однако, если этого не произойдет, то наши представления о происхождении и долгосрочной судьбе Вселенной потребуют радикальных изменений.

Лежащая в фундаменте современной космологии идея о рождении Вселенной в каком-то очень маленьком объеме и последующем расширении («распухании») пространства впервые была высказана российским физиком А.А. Фридманом на основе постулата однородности. Выведенные им формулы верны лишь для однородной Вселенной. Постулат однородности использовал также эмигрировавший в начале тридцатых годов в Америку российский физик-теоретик Г. Гамов в своей теории «горячего взрыва» и последующей конденсации атомарного вещества в постепенно остывающем расширяющемся мире. Так что, если постулат неверен, то все наши представления о пространственно-временных свойствах и происхождении Вселенной – это всего лишь некое весьма грубое приближение к реальному положению вещей.

Есть еще один важный вопрос, связанный с неоднородностью мира: какие силы ответственны за крупномасштабную иерархию материальных структур?

Сегодня известны четыре типа сил, с помощью которых физическая наука объясняет все явления окружающего мира: слабые, сильные ядерные, электромагнитные и гравитационные. Это, по всей видимости, проявления одного и того же поля, подобно тому, как электричество и магнетизм являются разными «сторонами» единого электромагнитного поля. С точки зрения крупномасштабной структуры мира все эти силы, даже проникающая глубоко в космос гравитация, короткодействующие и становятся пренебрежимо малыми (зануляются, как говорят физики) уже на расстояниях больше пары десятков мегапарсеков. Но чем же тогда порождается иерархия крупномасштабных материальных структур?

Может, это следствие каких-то ультраслабых взаимодействий, не ощущаемых нашими приборами и чрезвычайно медленно убывающих с увеличением расстояний? Или мы встречаемся тут с какими-то принципиально новыми формами организации материи?

Фракталы имеют склонность к повторению своей структуры на каждом новом этаже, поэтому не получится ли так, что на некотором очень большом расстоянии плотность вещества Вселенной снова начнет возрастать, повторяя структуру атома, где между центральным ядром и периферической оболочкой имеет место «провал» плотности, на много порядков превосходящий по своей протяженности размеры ядра? Свсрхатомарная материя, живущая в чрезвычайно медленном с нашей точки зрения темпе. Но тут мы выходим далеко за рамки современной науки…

НОВЫЙ ГУТЕНБЕРГ

Голос по электропроводам

Если коммерческие испытания пройдут успешно, то, возможно, уже к середине 2001 года мы станем свидетелями новой революции в области доступа в Интернет* Технология Powerline компании Oneline позволяет передавать телефонные разговоры и пересылать информацию через линии электросвязи.

Не один раз уже предпринимались попытки организовать доступ в Интернет по электропроводам, но каждый раз они наталкивались на различные препятствия. Последний раз этим нелегким делом занялась известнейшая телекоммуникационная компания Nortel, но споткнулась о … британские уличные фонари. В процессе испытаний в английском городе Манчестере оказалось, что некоторые передаваемые частоты начали интерферировать с обычными уличными фонарями, которые по случайности испускали излучение на тех же частотах. Проблема состояла в том, что возникала возможность «прослушивания» передаваемых разговоров. Кроме того, передаваемые сигналы влияли на качество сигналов приема радиостанций ВВС и английской службы спасения. Способов обойти эти проблемы сразу найти не удалось, кроме предложения шифровать все передаваемые разговоры или уговорить радиостанции сменить частоты вешания. Поэтому в конце 1999 года проект Nortel был заморожен.

Однако в октябре 2000 года история опять появилась на свет, когда не менее известная финская телекоммуникационная компания Sonera в сотрудничестве с молодой немецкой фирмой Oneline AG (www.onelineag.de) объявила о начале испытаний технологии Powerline. Испытания будут проводиться в Финляндии. Основная цель – установить технический и коммерческий потенциал использования для доступа в Интернет имеющихся линий электросвязи и домашних коммуникаций. Технология DPL (Digital PowerLine) позволяет передавать телефонные разговоры и пакеты данных через линии электросвязи. Такой способ передачи данных отличает низкая стоимость, к тому же последствия внедрения новой технологии будут очень серьезными, поскольку линии электросвязи распространены в мире больше, чем телефонные линии.

Если испытания пройдут успешно, то поставщики электроэнергии, владеющие инфраструктурой электрических сетей, сделают все возможное, чтобы завладеть пользователями Интернета. Потенциал технологии огромен – дешевая возможность коммерческого предоставления мегабитного доступа везде, где только есть электрические сети. Для сравнения напомним, что современные модемы позволяют получать информацию из Интернета со скоростью раз в 30 меньше. Это автоматически означает, что в странах с плохо развитой системой коммуникаций (к которым, несомненно, относится и Россия) такая технология может совершить настоящую революцию в мире услуг доступа в Интернет. В особенности это касается удаленных регионов, которые обычно снабжены системой электрических линий.

У этой технологии есть и еще один интересный аспект. Когда она воплотится в жизнь, можно будет присвоить каждой электрической розетке собственный Интернет-адрес и посылать на него сообщения в форме электронной почты, отдавая команды на выполнение той или иной операции.

Технология DPL позволяет без проблем передавать два трафика – данные и электроэнергию – с помощью низкочастотных сигналов для передачи электроэнергии и высокочастотных для передачи данных. Рядом с электросчетчиками в домах помещаются специальные модули для фильтрации сигналов. Они посылают электрические сигналы на розетки, а трафик данных – на специальные сервисные модули, которые представляют собой устройства, обеспечивающие каналы для передачи данных, голоса, видео и т.д.

Чтобы продвигать на рынок технологию Powerline, два промышленных форума стремительно разрабатывают новые стандарты домашних сетей и доступа в Интернет. К ним относится PLC (Powerline Communications) Forum и HomePlug Powerline Aliance (группа, сформированная для развития домашних сетевых технологий, основанных на технологии powerline telecom). Последний альянс включает такие транснациональные корпорации, как 3Com, Texas Instru-menls и Cisco Systems. В процесс испытаний уже вовлечены более десяти крупнейших европейских компаний, таких как France Telecom, Endesa (Испания) и Enel (Италия).

Общий интерес вполне понятен: количество электрических розеток существенно превосходит количество телефонов. Европа оказалась впереди в испытании этой технологии по целому ряду причин, одна из которых состоит в том, что здесь к одной трансформаторной будке обычно подключено 300-400 домов, в то время как в США – всего пять-шесть. Это означает, что стоимость внедрения данной технологии в Европе будет существенно ниже. Кроме того, в США стремительными темпами развивается другой вид широкополосного доступа – по кабельным сетям, а в Европе он непопулярен. В США 60 процентов сетей подключено к кабельному телевидению, поэтому там гораздо дешевле развивать технологии кабельного доступа и рынок США неперспективен для DPL-технологии.

По материалам Интернета подготовил Александр Алешин.

ФОКУС

Фотонные кристаллы

Все большее число специалистов видят в фотонных кристаллах будущее оптической связи, а некоторые – и вычислительной техники вообще. Если использовать для передачи сигналов не электрический тою а свет, то есть надежда достичь тактовых частот порядка 1000 ГГц.

В 1998 году западные информационные агентства сообщили, что в лаборатории Sandia National Laboratories, принадлежащей американскому Департаменту энергетики, разработана новая «светоизгибаюшая» (light bending) технология, которая в недалеком будущем найдет применение в телекоммуникационных сетях. Микроскопическая трехмерная структура (получившая название фотонной решетки) создана на основе кремния и позволяет передавать когерентный свет в оптическом диапазоне длин волн с минимальными потерями. Эффективность передачи составляет 95 процентов, что значительно превосходит показатель стандартных свето1 предающих сред (около 30 процентов), используемых в настоящее время. При этом можно направлять лучи по сложной траектории, содержащей «изгибы», практически под прямым углом в заданную точку. Решетка представляет собой пачку тонких кремниевых двухмерных дифракционных решеток, каждый слой которой повернут на 90 градусов относительно соседнего. Для создания работающей «фотонной решетки» достаточно десяти таких слоев.