В. Котельников нашел алгоритм работы идеального приемника. Почему нельзя собрать его из обычных радиодеталей: катушек, конденсаторов, сопротивлений и транзисторов?

Теперь попробуем заглянуть в "черный ящик", именуемый идеальлым приемником. На входе его легион чертей - помех - яростно атакует сигнал, бережно несущий информацию, а на выходе всегда небольшие, но принципиально неустранимые искажения этого сигнала. Установим, из каких элементов состоит идеальный приемник и нельзя ли его собрать из обычных радиодеталей: катушек, конденсаторов, сопротивлений, транзисторов.

Неравенство В. Котельникова, приведенное выше, поможет нам в создании идеального приемника. Оно говорит, что в первую очередь необходимо точно знать на приеме, какие типы сигналов будет слать нам корреспондент. Иными словами, надо знать те "кирпичики", из которых набирается информация на передаче. Если это двоичный сигнал, то таких кирпичей только два: либо наши А и В, либо 0 и 1, или " + " и "-". Более того, надо не только знать, как эти два кирпича погружены на несущее колебание, на бегуна (знать метод модуляции), но и уметь генерировать эти два сигнала в приемнике (будущие "портреты" истинных сигналов).

Так как создание генераторов даже очень сложных сигналов не вызывает сегодня трудностей, то будем считать, что, потрудившись, мы соорудили один генератор для сигнала А, а второй для сигнала В.

Теперь нам надо образовать две разности: (X - А) и (X - В). Для этого заимствуем из запчастей любой вычислительной машины два вычитающих элемента. У каждого из них, естественно, по два входа. Объединим по одному из их входов и подадим на эту общую точку из антенны наш таинственный X: сумму сигнала и помех.

Подключим генератор образца сигнала А ко второму входу одного вычитающего элемента, а генератор сигнала В - ко входу второго элемента. Мы получим схему, производящую необходимые две разности.

Но разности эти надо еще возвести в квадрат и усреднить (на последнюю операцию указывает черта над скобкой, иногда говорят: крыша над скобкой). Эти операции также не вызывают трудностей: квадратичный детектор осуществляет первую операцию, а интегратор-вторую.

Третий вычитающий элемент, который будет образовывать разность напряжений на выходе интеграторов и тем самым устанавливать, какая скобка больше, тоже может быть смонтирован. Вот приемник и готов.

Но посмотрите, отдельные черти-помехи даже в идеальном приемнике пролезают на выход. Несмотря на проделанную нами сложную математическую обработку сигнала, черти сумели кое-где заменить А на В, а на А. Но это неизбежно!

Что же нам мешает построить идеальный приемник? Почему его не выпускает промышленность?

Вопрос вполне законный. Но есть у приемника Котельнйкова одна тайна, которая препятствует его полной реализации. Суть ее опять-таки упирается в так называемую "грубость" реальных систем. Например, невозможно сделать два генератора электрических колебаний, которые длительное время имели бы абсолютно одинаковую частоту. Невозможно сделать пару часов (механических, электронных, атомных), стрелки которых, точно совмещенные, не показывали бы через некоторый интервал разное время.

Все это плоды деятельности всемогущего Случая. На любой физический прибор воздействуют его посланцы: случайные колебания температуры, случайные колебания молекул в элементах прибора, случайные процессы старения... Вот эта случайность, которая царит на каждом шагу во вселенной, и не позволяет нам реализовать идеальные приборы.

И. Ньютон построил картину вселенной, где все происходило точно в соответствии с действующими законами, где будущее зависело только от прошедшего. Его физика процветала более двухсот лет. Но вот в ней распознан Случай. Почти всюду вскрылись случайные явления, которые могут произойти, а могут и нет. Вселенная начала терять ньютоновскую определенность, или, как говорят физики, терять свою детерминированность. В физических явлениях был выявлен элемент неполного детерминизма. Уже нельзя было утверждать, что то-то произойдет обязательно. Нужно было говорить, что оно произойдет с такой-то степенью вероятности. Ньютоновское детище передало эстафету вероятностной вселенной.

Вот в какие ужасные джунгли завела нас наивная попытка создать идеальное в реальном мире.

Но вернемся к схеме приемника. Что же здесь все-таки нереализуемо?

Рассмотрим случай простейшего сигнала, с которого начинал А. Попов: включение и выключение несущего синусоидального колебания. Только будем передавать его не азбукой Морзе, а двоичными посылками. Пусть передача сигнала А есть излучение синусоиды длительностью Т, а сигнал В есть пауза в излучении той же длительности Т. Следовательно, в идеальном приемнике для приема этих сигналов должен быть только образец сигнала А, так как В = 0.

Поскольку излучаются отрезки синусоиды, то образцом сигнала А может быть непрерывное синусоидальное колебание. Создать такой генератор "пара пустяков", но "собака зарыта" вот где: частота колебаний этого генератора должна быть точно равна частоте передаваемого сигнала.

Но это еще не все. Для выполнения "крыши" над нашей разностью, то есть интегрирования (усреднения) ее на отрезке от начала каждой посылки до ее окончания, надо точно знать на приеме моменты прихода сигналов. А это значит, что надо иметь пару синхронно идущих часов: одни на передаче, другие на приеме.

Но, к сожалению, мы живем в вероятностной вселенной, и обеспечить точное равенство частот двух генераторов и точное равенство показаний двух часов у нас нет принципиальной возможности.