Как волны передают информацию
    Доктор физико-математических наук Л.Г.Асламазов
    Мы настолько привыкли видеть на экране телевизоре события, происходящие на другом конце света, что даже не удивляемся этому. В современном мире радио, телевидение, телефон позволяют довольно просто получать и передавать необходимую информацию. А ведь еще сравнительно недавно все было совсем иначе...
    Для того чтобы передать в Петербург известие о коронации императрицы Елизаветы, происходившей в Москве, на всем пути между этими городами была выстроена цепочка солдат с флажками. В момент коронации первый солдат взмахнул флажком, затем следующий и т.д. Так известие о коронации дошло до Петербурга, где выстрелила пушка. Вот каким сложным способом пользовались для быстрой передачи информации в не столь далекие времена.
    Что же распространялось по цепочке солдат? Каждый солдат оставался стоять на месте, но в некоторый момент времени он изменял свое состояние (поднимал флажок). Это изменение состояния и распространялось по цепочке. В таких случаях говорят, что распространяется волна.
    Волны бывают разные. В акустических (звуковых) волнах меняется плотность вещества, в электромагнитных (свет, радиоволны и т.п.) - напряженности электрического и магнитного полей. Бывают температурные волны, волны концентрации при химических реакциях, волны эпидемий и т. п. Образно говоря, волны охватывают все многообразие явлений в природе.
    Простейший тип волны - монохроматическая волна, когда в каждом месте изменение состояния происходит со временем по гармоническому закону с определенной частотой (но закону синуса или косинуса). Многие из встречающихся в природе волн можно считать монохроматическими. Звуковые волны такого типа называют музыкальными тонами. Их возбуждают, например, с помощью камертонов. Монохроматические световые волны получают с помощью лазеров. Волны, близкие к монохроматическим, можно возбудить на поверхности воды, периодически погружая в нее какой-то предмет. В нашей цепочке солдат также можно получить похожие волны.
    Представьте себе, что каждый солдат не просто взмахнул флажком, а совершает им колебания, периодически поднимая и опуская флажок. Каждый следующий солдат повторяет эти колебания, но с некоторым опозданием (сдвигом по фазе). По цепочке солдат побежит волна. Нечто подобное можно увидеть во время спортивных праздников, когда цепочки людей совершают периодические движения со сдвигом по фазе.
    Это красивое зрелище радует глаз, но могут ли передавать информацию такие волны? Очевидно, что нет. Периодически повторяющиеся во времени колебания не несут нам ничего нового, не передают информации. А вот с помощью единичного взмаха, когда изменение состояния каждый раз происходило в ограниченной области пространства, можно было передать информацию о начале коронации. Такие ограниченные в пространстве волны называют сигналами.
    Можно сделать так, что совершать взмахи в цепочке будут одновременно не один, а два, три или даже несколько стоящих рядом солдат. Тогда протяженность сигнала увеличится. Пользуясь сигналами разной длины, можно передать не только информацию о начале коронации, но и вообще любую информацию. Природа сигнала может быть различной - бывают сигналы звуковые, световые и т. ............