Передача данных на 1 парсек., межзвездная связь. Опции

[alifesoft]

Если на Земле установить передатчик на частоте, скажем 10 МГц мощностью 1МВт, с излучателем типа диполь, то можно будет его сигнал принять и расшифровать в космосе на расстоянии 10^13 км.

Спрашиваю в связи с парадоксом Ферми

Смысл таков, что так как энергия выражается в виде квантов и не может бесконечно уменьшатся, то на таком расстояние произойдёт затухание сигнала в 0.

Сообщение отредактировал alifesoft - Aug 28 2013, 03:29

[asdf]

Если на Земле установить передатчик на частоте, скажем 10 МГц мощностью 1МВт, с излучателем типа диполь, то можно будет его сигнал принять и расшифровать в космосе на расстоянии 10^13 км.

Смысл таков, что так как энергия выражается в виде квантов и не может бесконечно уменьшатся, то на таком расстояние произойдёт затухание сигнала в 0.

Да, давно не заглядывал сюда, а тут такая битва... на ровном месте....
Причем, похоже, всем все равно о чем спорить, лишь бы попинаться.
Иначе хотя бы спросили бы у ТС, а полоса сигнала то какая будет? А диаметр приемной антенны? А ее температура? А время приема?
Может 1Гц, 1км и 300К, тогда 1бит/сек принять можно, а если 4К - то и до полусотни пройдет. А вдруг антенн миллион по 1квм, тогда и.... А если... В общем вопрос поставлен некорректно, вот ТС и получил соответствующий по корректности ответ.
Вторая часть еще непонятней, чем первая. А почему энергия выражается только в виде квантов, да еще с ограничением на ее величину с низу? Это какое-то новое открытие? И энергия кванта уже не равна h*f?
Конечно, это вопросы риторические и в контексте понятно, что хотел спросить ТС. Но дискуссия показала, что, похоже, не всем, да и самому ТC в том числе.
Может для начала развеем некоторые мифы, возникающие при неправильном понимании квантово-волнового дуализма? Дело в том, что название квантовый или волновой характеризуют не более чем лишь тип приемника энергии, а не тип канала передачи энергии или источника, о чем тут и идет спор.
Например, в космосе есть огромные облака атомарного водорода. Там переходы водорода возбуждаются от излучения ближайших звезд, а затем излучают вроде-бы кванты, если считать, что это характеристика излучателя или канала, но почему то ничто не мешает принимать это излучение на волне 21 см обычным волновым приемником. При этом, тот факт, что излучение рождено в результате квантовых процессов приводит всего лишь к уширению полосы волнового излучения за счет квантового шума. Есть, например, молекулярные усилители, где волновое излучение усиливается за счет квантовых процессов. Но ничего не мешает далее опять принимать его волновыми приемниками. Есть, наконец, волновое отражение обычным металлическим зеркалом «квантов», рожденных при переходах в атомах вольфрама раскаленной спирали лампочки, но принимаемое квантовыми процессами в сетчатке. Наверное хватит примеров.
Общий ответ ТС такой, принять можно любой по слабости сигнал, если за время приема Вам удасться, тем или иным способом, сделать так, что уровень принятой энергии от полезного сигнала будет выше уровня энергии от тепловых шумов приемника, фонового излучения или, в пределе, остаточных квантовых шумов пространства. И результат приема, в пределе, не будет зависить от типа приемника — квантового или волнового. Но об этом уже писал Major предлагая почитать Финка.

"Чукча не читатель" дубль два.

Уважаемый Dr.Alex посмотрите в приведенном Вами тексте на шесть строк выше выделенного Вами. Там стоит частота излучения. Если скорость света поделить на эту частоту, то длина волны получится 0.6 мкм. Т.е. ссылаясь на этот текст Вы утверждаете, что для этих длинн волн существуют волновые приемники? Или все таки приведенная Вами ссылка справедлива только для квантовых? Но даже если это и так, то это приведет лишь к ухудшению соотношения сигнал-шум при приеме, что и будет являться пороговым ограничением. А не затухание сигнала в 0, как предполагает ТС.
Да, справедливости ради, нужно отметить, что используемая мной интерпретация КВ-дуализма будет справедлива только с точки зрения передачи-приема информации. Если хотите чего нибудь еще, кроме этого, то прицип несепарабельности квантовых систем Вам в руки...

[Дмитрий_Б]

... а тут такая битва... на ровном месте....

Не ровное это место. На нём находится большое непонимание физики процесса. Потому интересно.
Допустим, приёмник расположен в вакууме. Параметры передающей и приёмной антенны фиксированы. Приёмник охлаждён до 0.01 К.
Пусть П=Р/S=[E*H] - плотность мощности электромагнитной волны, падающей на приёмную антенну, P-мощность на выходе приёмной антенны, S-эффективная площадь приёмной антенны, E-вектор напряжённости электрического поля, Н-вектор напряжённости магнитного поля в раскрыве.
П~1/R**2, где R-расстояние от передающей до приёмной антенны.
Очевидно, можно найти такое R, для которого плотность мощности П будет сколь угодно мала.
В частности, можно найти такое R, для которого, 10*P/f<h*f, где f-частота колебания, h-постоянная Планка. Последнее соотношение означает, что энергия, принятая за десять периодов несущей, будет меньше энергии фотона для данной частоты.
Десять периодов несущей достаточно для передачи, например, бита информации. Таким образом, энергия, переносящая бит информации, меньше энергии фотона.
Есть чему удивиться.
Вопрос не в реализуемости линии связи, а в корректности модели и наших представлений о том, например, что такое фотон.

[asdf]

Не ровное это место. На нём находится большое непонимание физики процесса.

Вопрос не в реализуемости линии связи, а в корректности модели и наших представлений о том, например, что такое фотон.

Дмитрий, по моему мнению дело «не в коррекрности наших общих моделей и наших представлений», а как обычно, к корректности их применений нами же.
Ну почему Вы описав в модели волновой приемник, предъявляете к нему требования как к квантовому и на основании этого делаете Ваш вывод?
Если волновой, то и используйте при анализе — поток мощности, время приема, принятую энергию, а если квантовый, то плотность квантов, вероятность захвата итд — и не будет никаких парадоксов. А формула h*f в пределе связывает эти модели между собой и позволяет сделать переход от одной к другой. Но опять же его делать нужно корректно. А то можно будет создавать новые парадоксы — типа мы излучили «кусок кванта» т.к. энергия волны составляет не целую h*f.
В КМ есть такой принцип дополнительности, для нашего случая суть его будет примерно такая — один и тот же (скажу так) «кусок энергии» нельзя одновременно принять и квантовым и волновым приемником. Поэтому и нельзя смешивать модели.
А в Вашем примере, если сделать корректные переходы между моделями, ответ должен быть примерно такой.
Плотность квантового потока в месте приема настолько мала, что время приема одного кванта (период между захватами квантов) превышает 10/f. И если Вы приняли 10 периодов несущуй за период символьной частоты, то это не позволяет безошибочно принять информацию. Где-то так.
Можно уточнить суть Вашей ошибки - написав неравенство 10*P/f<h*f, Вы почему то считаете, что приемник обязательно должен принять хоть какую то энергию, для волнового это так, а вот квантовый будет, грубо говоря, "ждать" пока общая энергия не превысит энергию перехода, вот тогда и "примет" квант, но время этого ожидания будет уже больше принятого Вами за символьный. Только, пожалуйста, не считайте, что атомный переход квантового приемника действительно накапливает энергию, я использовал это для наглядности, не более.

[Дмитрий_Б]

Ну почему Вы описав в модели волновой приемник, предъявляете к нему требования как к квантовому и на основании этого делаете Ваш вывод?

Я сопоставляю результаты, которые получаются в двух моделях. Найдя противоречие, пытаюсь тем самым установить границу применимости волновой модели. Это в действительности и есть ответ на вопрос топикстартера.

...Поэтому и нельзя смешивать модели.

Да, смешение различных моделей непривычно и может быть некорректно.
Но посмотрите цитату из Финка (приведённую пострадавшим за науку Dr. Alex'ом): у него фотоны имеют поляризацию и даже квадратуры, а квантовый приёмник - полосу пропускания, причём если полосу увеличить (интересно, как?), то число требуемых для передачи сообщения фотонов уменьшается, поскольку-де увеличивается "число степеней свободы". Понимать это надо так, что в один момент времени в одной точке (?) пространства, может находиться до 4-х фотонов, отличающихся этими свойствами. При всём при том, все фотоны имеют одну частоту. Как при этом использовать расширение полосы приёма - непонятно. Если только вместо "фотон" не использовать "радиоимпульс" и иметь возможность изменять его длительность. Не слишком похоже на чистую квантовую механику.

Плотность квантового потока в месте приема настолько мала, что время приема одного кванта (период между захватами квантов) превышает 10/f. И если Вы приняли 10 периодов несущуй за период символьной частоты, то это не позволяет безошибочно принять информацию. Где-то так.

Понятно, что такая интерпретация необходима для удовлетворения закону сохранения энергии, но это не проливает свет на механизм исчезновения из последовательной во времени цепочки фотонов, распространяющихся в одном направлении - к антенне приёмника, и переносящих сообщение, некоторой их части. Куда они делись? Ведь процесс излучения детерминирован, каждый последующий из излучаемых фотонов должен повторять путь предыдущего.
Скорее уж, возникают некоторые направления, в которых сообщение передаётся, а в остальных - нет.
По Вашей с Финком гипотезе:
Фотоны поступают в приёмник через равные интервалы времени?
Через случайные интервалы?
В последнем случае: каким образом исходная идеальная детерминированная физическая структура поля передающей антенны разваливается на случайные компоненты?

Сообщение отредактировал Дмитрий_Б - Sep 2 2013, 19:55

[Zlumd]

Понимать это надо так, что в один момент времени в одной точке (?) пространства, может находиться до 4-х фотонов, отличающихся этими свойствами. При всём при том, все фотоны имеют одну частоту.

Насколько я помню, фотон является бозоном. А бозоны не подчиняются принципу Паули. Значит в одной точке пространства в один момент времени может находиться сколь угодно много абсолютно одинаковых фотонов.