Кабель в Логике Гегеля.
Система Логики – царствие теней, мир простых сущностей... Гегель
В природе этот мир – в недоступной пока бездне http://kommunika.ru/?p=13152. А "элементарные" – кварк-глюоны, электрон-фотоны, электрон-дырки в полупроводниках на самом деле – вещи совсем не простые: куча всевозможных зарядов, спин, энергия-импульс. И требуют к тому же не формальных знаний физики твёрдого тела, квантов.
Кабель же, будучи простейшим в электрике устройством, того как бы не требует: длинный кусок металла в изоляторе – и всё. Но, чем проще вещь – тем толще с ней парадоксы.
Потому что Логика Гегеля, раскрывая сущность таких простейших, прорубает окно в бездну. От которой в быту-церкви-науке закрываемся занавесочками догматов и предрассудков.
А если не побоимся и отбросим ширмочки суеверий, то по пути Логики натолкнёмся на идею источника тока из вакуума. На тот факт, что по проводам ни ток, ни заряд не передаются. Разве что потенциал. А провода вообще – не по зубам ни теории цепей – ТОЭ, ниже классической электродинамике, ни, похоже, квантовой тоже. И иные чудеса.
И потому основная цель опуса – приоткрыть любознательным путь к Логике Гегеля. Без освоения чего развитие общества и человеческого духа невозможно (Ленин).
0. Введение.
1. Моменты жития.
1.1 Цифровая электросвязь
1.2. Информация.
1.3. Моменты электротехники.
2. Моменты кабеля.
2.1. Моменты тока.
2.2. Моменты напряжения.
2.3. Моменты мощности.
2.4. Электротехническая катастрофа.
3. Моменты передачи энергии.
3.1 Моменты электромагнитного поля.
3.2. Моменты потока энергии.
3.3. Моменты информации.
3.4. Моменты сигнала.
3.5. Моменты шума. Детерминированный шум.
3.5.1. Внутрикабельная помеха.
4. Моменты поглощения энергии.
5. Кабельная наука ещё не начиналась.
0. Введение
Становление – центральное понятие Гегелевой Логики бесконечного (синонимы: целое, единое, абсолютное, Абсолютная идея, абсолют ...). Перефразируя самого Гегеля: становление есть всё-всё-всё, что является в наличном бытии: на земле и небе, в природе и мыслях, проповедях и подвижничестве, планах и стройках, чертежах и изделиях, объектах и субъектах... А, если поближе к земле, то: вещество и излучение, шум и сигнал, электроны и позитроны (дырки), металлы и диэлектрики... Кабели (провода: тут их не различаем) тоже – становление.
Становление чего? – В Логике – единства своих моментов (Ленин: у всего есть две стороны), обладающих рядом таких свойств:
— (абсолютно) противоположны,
— (абсолютно) тожественны,
— определяют и обеспечивают бытие друг друга и единого,
— конечные относительно друг друга и единого,
— бесконечные для своих моментов (так сказать, второго круга).
Общее обозначение моментов в Логике: бытие и ничто.
Первые три свойства можно пояснить примером двух сторон листа белой бумаги. Впрочем, как указывал Козьма Прутков: всякая аналогия хромает. Остальные в некоторой степени раскроем по ходу становления кабельного единого из его моментов.
2. Моменты жития.
[ Система логики — это царство теней, мир простых сущностей, освобожденных от всякой чувственной конкретности. Изучение этой науки, длительное пребывание и работа в этом царстве теней есть абсолютная культура и дисциплина сознания. Сознание занимается здесь делом, далеким от чувственных созерцаний и целей, от чувств, от мира представлений, имеющих лишь характер мнения. (Гегель, "Наука Логики". Введение).]
И действительно, профессионально погружаясь в кабели, попадаешь в чудесное царство жгучих тайн, парадоксов, вопиющих противоречий. Хотя для профана как бы и нет ничего проще: длинный кусок металла в изоляторе. А то и голый провод в воздухе.
Первый и, возможно, глвный парадокс кабелей в том, что в природе их нет (ничто, так сказать). И, стало быть, первый же вопрос: а с какой сырости они завелись-то в людском бытии? Или, по-Гегелю: какова Абсолютная идея кабельного бытия?
1.1 Цифровая электросвязь
Эта идея возникла ещё в докембрии (600 млн лет или раньше ) с появлением многоклеточных существ, оборудованных нейронами (червяки, гидры...) – цифровыми устройствами получения, переработки и передачи информации, а также управления.
.Для чего нейроны связаны проводами – нервами ¬ с датчиками, другими нейронами и исполнительными механизмами (скажем, мышечным волокнам). Изначально такие провода служили для направленной передачи электрических сигналов. В новейшее время их делают также и для адресной передачи электроэнергии.
Примечание 1. Есть мнение, что сигнал в нервах – электрохимический, а не "чисто" электрический как в проводах. Впрочем, по мере погружения в тему, находишь всё меньше разницы. А в квантовой теории – её и нет вовсе. Ибо вся наша жизнь – практически исключительно – явление электрическое.
1.2. Информация.
Этой категории в природе в целом нет, так как нет видимой цели (во всяком случае, пока не обнаружена) . Зато есть у живой её части, Абсолютная идея которой записана в генном коде с императивом передать её по эстафете потомству. Что невозможно без интеллектуальной работы (запоминание, моделирование, прогноз) и информационной. Как внутри организма, так и в биосфере в целом.
1.3. Моменты электротехники.
Во реализацию общебиологической Абсолютной идеи человеки изобрели телеграф, телефон, радио, телевидение, компьютерную и прочую электро- и оптическую связь, а также электроэнергетику, электронику... И вся эта машинерия исполняет две задачи:
— подать-передать ток, потенциал, энергию, сигнал, информацию ... куда надо,
— не пустить, куда не надо.
Для чего используют то свойство электропроводности тел, что она может существовать в двух моментах:
— куда надо – высокая (скажем, при соединении медью 5.7 107 Сим/м),
— а куда не надо – низкая (скажем, при изоляции лавсаном 10–16 Сим/м).
2. Моменты кабеля.
2.1. Моменты тока.
Итак, Абсолютная идея кабеля проста, как у трубы: передать из п.А в п.Б электричество, сигнал, энергию, информацию и никуда больше. Для чего кабель делают композитным диэлектриком: длинные проводящие жилы в изоляции (до тысяч километров). В результате получают проводник из А в Б, а в остальных направлениях – изолятор.
Между прочим, в далёкую электротелеграфную эру (морзянка около 10 Гц), в качестве одного из проводников использовали земной шар. Для обратного тока: электрический ток – единство двух моментов: прямого и обратного токов (прямой, положим, – бытие, тогда обратный – ничто). Поэтому связные и силовые кабели оборудуют минимум парой токоведущих жил (или больше в трёх- и многофазных системах).
Примечание 2. В классической теории электричества наличие обратного тока обусловлено "законом сохранения заряда". Хотя в квантовой физике он работает лишь в среднем, с погрешностью порядка неопределённости Гейзенберга. Скажем, появление "лишнего" заряда, равного электронному (1.6 10–19 Кл), не запрещено, но на время, не больше 10–21 с. Не запрещено (?) также делать надлежащие нановыпрямители (диоды). И тогда может получиться вечный источник тока, качающий энергию из вакуума. Хотя перспективы его подключения, скажем, к Мосэнерго, не ясны, так как нарушается "закон сохранения энергии" (примечание 14).
Примечание 3. На первый взгляд, в трёх-фазном кабеле А, В и С три момента тока. Но общий ток двух фаз (пусть В и С) противоположен току А. А вот сущность А (равно как В и С) надо высматривать в той самой бездне. Или утереться тем, что он – противоположность В и С без дальнейших определений.
И ещё. В и С – пример того, что противоположность по-Гегелю не тожественна математической. Так, хоть А = – ( В + С), но вот В и С – нет: сдвинуты по фазе на 120°. Зато противоположны по-Гегелю: В не есть С и С не есть В ; С определяет В и наоборот (в смысле: если ткнули в любую фазу и сказали: С, то другая автоматом – В) .
2.2. Моменты напряжения.
В электротехнике, коли ток J [А], то и напряжение V [ В ] и наоборот. Само по себе напряжение – разность потенциалов прямой и обратной жил: V = U2 – U1. Потенциалы, очевидно, – моменты напряжения. Особенно это характерно для симметричных кабелей, которые конструируют и включают в линии связи с таким расчётом, чтобы U1 = – U2.
Примечание 4. Здесь мы не рассматриваем сверхпроводящие – СП токи, которые текут при нулевой разности V электрического потенциала вдоль тока. Это, если не балуемся с туннелированием того тока через контакт Джозефсона с генерацией СВЧ колебаний F = 4.8 1014 V Гц (V – напряжение на контакте). Это – квантовый стандарт Вольта (10–7% ) ; а нему ещё и квантовый стандарт Ома 25.8188 КОм.
Примечание 5. Широкая публика вряд ли сразу обратит внимание, что напряжение между жилами кабеля ортогонально их токам ( V J). А отличие "нормальных" цепей с током ( V || J). С этим связан ряд кабельных "парадоксов", часть из которых – ниже.
2.3. Моменты мощности.
В обычном электричестве не интересен ни ток, ни напряжение, а мощность W = J V [ Вт]. Где, ясен пень, J и V – моменты. Кои определяют и W и друг друга через "закон Ома" V = R J. Где сопротивление R обычно слабо зависит от J. Особенно в кабелях. Иначе будут происходить нежелательные явления при передаче энергии и информации.
2.4. Электротехническая катастрофа.
Парадокс 1. Как указано, в выражении W = J V подразумевают V || J. Так как работа заряда Q вдоль поля V есть: P = QV. Но в кабеле-то: V J, то есть заряды по жилам перемещаются перпендикулярно V ! И, стало быть, – никакой мощности кабель не направляет W = J V = 0 !! Но энергетики, не моргнув глазом, вычисляют мощность , передаваемую кабелем, именно, как W = J V !!
Хуже того: когда к жилам кабеля подключаем потребителя, то он-то – "нормальная" цепь, для которой W = J V – не нуль. Но в кабеле-то всё-равно нуль. Итак: из розетки отсасываем энергию, коя из кабеля туда поступить не может.
Итак, в ТОЭ, с её квазистационарным приближением, теорией цепей, "законами" Кирхгофа, Ома, Кулона, Ампера, Фарадея парадокс сей не разрешим. А к нему – пример коварства Природы, когда напрочь не пригодное к кабелям вычисление мощности даёт практически точный результат. Впрочем, в науке Экклезиаста-Аристотеля-Бэкона-Ньютона-Маркса такие катастрофы (революции) неизбежны. Из-за тщетности попыток понять что-то с помощью науки, к тому не пригодной. В данном примере – теории цепей (то есть, электро- и магнито- квазистатики) к кабелю, на самом деле не являющимся электротехническим устройством.
Кабель гордо отрицает такую профанацию.
Стало быть, по-Гегелю, чтобы двигаться дальше, требуется отрицание отрицания. В данном случае – электродинамика.
Примечание 6. Особенно пагубно применение не пригодной науки к обществу. За это людство расплачивается, к примеру, нынешним глобальным финансовым кризисом. Тотальный ущерб от него уже превосходит потери от краха СССР. Кой тоже – следствие непригодности той науки, которая играла там роль официальной социологии.
3. Моменты передачи энергии.
Парадокс 2. Поставим мысленный опыт. Подключим медные жилы кабель к источнику постоянного тока и закоротим их на дальнем конце. Очевидно, что через некоторое время ток установится. И, по виду, электродинамика кончится. Ток, напряжение, мощность – постоянные. Где динамика? Не забывшие школьную физику: фи, что за "парадокс" – электроны металла бегут по проводам – вот вам и динамика.
Да ? – Подсчитаем. Пусть по медной жиле 1 мм2 (сопротивление 1 м жилы 0.017 Ом) течёт ток 1 А. Тогда на 1 м падает напряжение Е = 0.017 В/м. При подвижности электронов а меди 3.25 10–3 м2/В с получаем скорость электронов 0.017 3.25 10–3 = 6 10–5 м/с. Так что 1 м жилы электроны преодолеют аж за 5 часов. И где же крутая динамика?
И снова знатоки скажут: но электронам не надо самим добираться из включателя до лампочки: достаточно толкнуть соседа, как в звуке. В меди это 3700 м/с и до лампочки звук долетит за миллисекунду. Что ж, в быту – вполне приемлемая динамика. Но во-первых – не электро, а во-вторых, и это главное, – на самом-то деле сигнал проходит пор жилам со скоростью 2 108 м/с – куда быстрее звука (и даже на пару порядков –самых быстрых электронов в металле).
Итак, парадокс: в жилах нет ничего, что могло бы переносить заряд с наблюдаемыми скоростями распространения тока и напряжения по проводам.
И проводная электродинамика становится необъяснимой.
3.1 Моменты электромагнитного поля.
Спасает положение динамика диэлектрическая. Это когда вдоль жил бегут не заряды, токи, напряжения, а летит электромагнитное поле – ЭМП. И не в проводах, а сквозь изолятор: грубо говоря, ток течёт не по проводам, а изоляторам, а провода тот ток/напряжение лишь направляют.
В ЭМП, как известно, два момента: электрический и магнитный. В вакууме разницы нет, она лишь во взаимодействии с материей, содержащей электрические заряды. А так как магнитных нет, то на практике имеем дело в основном с электрическими делами: электризацией, грозами, пробоями, электрическим потенциалом-напряжением ...
В электродинамике кабель – двух - или более -связный волновод. Там же доказана теорема, что головная мода ЭМП в таких композитах – Т-волна ( ТЕМ – поперечная Е- и М-волна). Это – самое простая мода: между проводниками "силовые" линии Е-поля ЭМП, а вокруг них (и внутри) завиваются линии магнитного поля Н. Е- и Н-линии перпендикулярны друг другу и оси кабеля.
Вычислив интеграл вдоль линии Е между жилами, формально получим "напряжение" – "разность" потенциалов V между ними. А циркуляция Н вокруг жилы – её "ток" J. Вычислив энергию электрического поля WE, получим "погонную ёмкость" С = 2WE /V2 , а магнитного поля – "погонную индуктивность" L = 2WM /J2 . Хотя по физическому смыслу это – электрическая и магнитная проницаемости кабеля, как композитного диэлектрика.
Примечание 7. Почему нет магнитных зарядов (во всяком случае, не обнаружены)– не знает никто (коварство природы). Хотя по теории Дирака обязаны быть ( 861 заряд электрона). Иначе не понять, почему электрический заряд квантован. И, по-Логике Гегеля, раз нет магнитных, то и электрических тоже. К слову, в квантовой теории их ки нет: есть электромагнитный фактор: 1/137... , а "отрицательный" или "положительный" "заряды" определяет движение электрона: по или против времени.
И ещё. Лет 200 назад Гегель показал, что "всемирный закон тяготения Ньютона" – просто такое свойство пространства-времени (через 100 лет Эйнштейн подтвердил этот вывод в своей ОТО). То есть, "тяготения" на самом деле нет. Зато по-Гегелю есть, так сказать, всеобщее отталкивание, а наблюдаемое "притяжение" – его отрицание. И квантовая теория позволяет не только подтвердить это (http://kommunika.ru/?p=12412), но и вычислить постоянную Ньютона G в его "законе" Gm1m2/R2 ( http://kommunika.ru/?p=12670).
Примечание 8. Ещё о коварстве природы: если измерять ёмкость и индуктивность отрезка кабеля Д, то в пределе бесконечно низких частот получим величины ДС и Д L. Что и оправдывает предрассудок кабельщиков, называющих С и L "погонными" параметрами, хотя смыл этих понятий принципиально иной.
3.2. Моменты потока энергии.
Итак, вместо токов и напряжений, в кабеле движется ЭМП в виде Т-волны. ЭМП принято приписывать поток энергии EH [Вт/м2] (вектор Пойнтинга), в котором Е и Н, очевидно, – моменты. То есть, движется энергия. Скорость её движения так сразу не определишь.Надо решать кабельные уравнения Максвелла. И, если кто-то сразу затосковал, напомню тот малоизвестный факт, что рекомые уравнения – суть известные каждому кабельщику и связисту телеграфные. Да-да, вопреки расхожему в учебниках и энциклопедиях предрассудку телеграфные уравнения – вовсе не квазистационарное приближение, а частный случай уравнений Максвелла-Хевисайда для Т-волн.
Применительно к кабелю, скорость движения в нём энергии есть 1/(CL)1/2 в полной аналогии со скоростью света 1/(0 0)1/2 в однородной среде (хотя кабель –композит).
Примечание 9. Строго говоря, сказанное про телеграфные уравнения доказано для бесконечных идеальных параллельных и цилиндрических проводников. Но для реального кабеля такое, вообще говоря, не характерно из-за затуханий изгибов, скруток, в том числе с разным шагом или вовсе хаотично, а также наличия начала и конца кабеля.
Впрочем, не всё так скверно. В уединённой прямой витой паре есть винтовая симметрия. И, похоже, телеграфные уравнения тоже справедливы. А изгибные и прочие бяки могут быть учтены с помощью быстро сходящихся итеративных процедур теории возмущений.
Парадокс 3. Итак, сквозь изолятор кабеля летит энергия. И в кабелях скоростной цифровой связи, тут всё понятно: в кабель запускаем импульс (пусть 1 нс) и по нему летит кусок Т-волны 20 см. Но вот что летит в парадоксе 2 (там, где ток постоянный)? Формально – вектор EH, однородный вдоль всего кабеля. Но установить факт продольного движения, ни энергии, ни полей Е или Н нельзя.
Парадокс: так что же там летит, и летит ли вообще ?
Можно попытаться себя успокоить: коль по факту-де с одного конца в кабель что-то заливаем, а из другого что-то выливается, то, стало быть, в кабеле оно перемещается, как вода в трубе. Может, и так, но в трубе-то за водой можно и проследить, а вот в кабеле– чёрта-с-два. И тут – жутковатый намёк на не полноту классической электродинамики. И уж, тем паче, теории цепей и прочего ТОЭ.
Хуже того. По квантовой теории, в кабеле летит поток фотонов, каждый с энергией hF (h = 6.67 10–34 Дж с – постоянная Планка). Хорошо. А как быть с постоянным током, когда F = 0 ??? – Этот вопрос задал как-то университетскому приятелю – теоретику-квантовику – лучшему в нашем курсе. Но и там нет ответа. Так что кабель, похоже, выявляет и неполноту квантовой науки тоже ! Вот так, знай наших!
3.3. Моменты информации.
Энергия, передаваемая по кабелю, как и всякая иная материя, может служить сигналом, то есть, переносчиком информации. У информации два момента: сигнал и шум, что, собственно, одно и то же: в природе информации нет. Там – один шум, то есть сигналы обо всём на свете: жизни далёких галактик и звёзд, Солнца, радиостанций, электронов самого кабеля, транзисторов и сопротивлений передатчика и приёмника сигнала...
А сигнал – то, для чего и протянули кабель связи между абонентами А и Б. Сиречь, информация – неотъемлемая категория Абсолютной идеи кабеля (связи), если не сама эта Идея.
Но
Парадокс 4. Но отличить сигнал от шума можно лишь с некоторой вероятностью, не равной 1 (то есть, строго говоря, невозможно). Так как шум может симитировать и/или замаскировать любой сигнал. Подробнее о диалектике сигнал-шума http://kommunika.ru/?p=8605 , а в http://kommunika.ru/?p=9442 определено также место этих категорий в системе "Науки Логики" Гегеля.
Примечание 10. Клод Шеннон (Работы по теории информации и кибернетике.-М: ИЛ, 1963) утверждал, что при наличии любого шума (со средней мощностью Рш) возможна безошибочная передача информации (получение сигнала с вероятностью 1.0), если темп передачи не превышает критерий его имени
F log2 (1 + Pc/Pш),
где F – рабочая полоса частот линии связи, Pш – средняя мощность шума. Но это – для гауссова распределения шума и сигнала по амплитуде, иначе темп может быть и больше шенноновского (Д.В Хвостов А.Б.Семёнов и др. «Кабель-news» № 5, 2013, с. 56–59).
Так что утверждение Клода отрицает парадокс 4. Но из его туманных разъяснений можно уловить лишь, что указанная передача требует специальной кодировки. Какой – не указано. В других источниках: требуется бесконечная длительность передачи (спасибо), со сколь угодно малым потоком ошибок. С помощью корректирующих кодов (скажем, Хэмминга), передачей контрольных сумм кадра... Всё это действительно способно на порядки снизить поток ошибок, но не до 0. И по-любому уменьшает эффективное F (из-за дополнительных сведений). Либо потребует дополнительных линий (каналов) связи.
Так что разгадка тайны Шеннона ушла, похоже, вместе с ним. И, пока не разгадали, живём с парадоксом 4.
3.4. Моменты сигнала.
Из внутренней Логики сигнала: знакомого незнакомца – становление этих своих моментов. Пусть нечто выглядит, как утка, плавает, переваливается, крякает, как утка, то, скорее всего, это – именно утка. Это, конечно, – не 100% факт, но важно, то, что в получаемом сообщении ту утку узнаём. То есть, сигнал – сообщение, кое нам не знакомо, и оно же – знакомо, иначе – как узнаём, что поступил сигнал? И, тем достовернее, чем больше в сообщении деталей для того узнавания. И, стало быть, наоборот: чем больше заранее знаем про узнаваемый предмет. И. опять же:
Парадокс 5. Если заранее знаем всё, то зачем сигналы ?
3.5. Моменты шума. Детерминированный шум.
Шум – тоже становление своих моментов: всё обо всём и ни о чём (нужном). И потому шум определяли, как нечто непредсказуемое. Но уже к концу прошлого века открыли детерминированный шум – Д-шум (динамический хаос, странный аттрактор...) для таких процессов, что по статистическим критериям, то есть, по форме и явлениям не отличимы от "чисто" случайных, но по содержанию и в сущности не случайны. Скажем, колебания в генераторах с нелинейностями в цепи обратной связи. Если это добавить к сообщению, то оно становится неотличимым от шума, если не знать алгоритм работы генератора.
Потому что в систему категорий Гегеля буром напрашиваются ещё две категории, два момента: шум и Д-шум.
Примечание 10. Конечно, значение этого открытия выходит далеко за рамки криптосвязи или перспектив в метрологии (расшифровав алгоритм Д-шума, убираем его из ошибок измерений), да и подавлении шума вообще. Так как есть основания полагать, что любой (не квантовый ?) шум – суть детерминированный. Впрочем, такое по зубам разве что квантовым вычислителям (сущие суперкомпы для этого – что счёты).
3.5.1. Внутрикабельная помеха.
Есть, однако, такая сфера, где подавление Д-шума возможно. А именно: (перекрёстные) помехи в многопарных кабелях связи. Для тех, кто призабыл или не в курсе. Обычно кабели связи исполняют многопарными: под одной оболочкой 2-4-25-50 и до тысяч пар (например, витых). Так существенно компактнее и дешевле. И, как правило, каждая пара – канал связи независимых абонентов А и Б на концах кабеля.
Но их разговор отдаётся эхом у соседей. Равное как и соседские– в линии АБ. Что плохо не столько из-за перехвата ( от него шифрутся), сколько из-за искажения информации и даже уничтожения. Против помех применяют пассивные меры: пространственный разнос пар (с помощью сепараторов) или их индивидуальное экранирование. То, и другое – не панацея, ведёт к усложнению и удорожанию кабеля, увеличению его габаритов (что совсем не здорово : А.Б.Семёнов. «Кабель-news» № 5, 2014, с. 20–23.
Радикальных мер две. Первая: полное экранирование канала вместе с передатчиком, соединителями и приёмником. Но это уже – не столько кабели, сколько кабельные сборки. Вторая – активное подавление помехи. И здесь тоже два варианта: аналоговый и программный. В аналоговом вносим в передаваемый сигнал предискажение, компенсируя помеху от соседей. Но надёжно это только против помехи на переднем конце кабеля (А0), где знаем, что будем предавать по всем парам. А на заднем конце (А1) – не обойтись без программного. То есть, вносить коррективы на базе анализа всех соседских сообщений. В системах связи применяют все способы.
Парадокс 6. Доказана теорема: прохождение Т-волны вдоль параллельных жил сигнальной пары не сопровождает перенос энергии от неё к соседним (параллельным). Первое следствие: перекрёстные помехи (А0 и А1) в таких кабелях не возникают.
Второе следствие: возникают там, где нарушаются условия прохождения Т-волны: вход-выход кабеля, порталы его экранов, неоднородности (изгибы, соседние предметы). Всё это проверено на опыте (Д.В.Хвостов и др. «Кабель-news» № 10, 2010, с. 40-47).
Но самое поразительное то, что скрутка витых пар, как "способ борьбы против помех" – не более чем предрассудок. Численное 3-х мерное моделирование и опыт не оставляют сомнений: скрутка – мощный источник тех помех. Другое дело, что они – СВЧ ( F = 2 V/шаг 400 ГГц/мм). И их подавляют потери в жилах (10 дБ/дек) и входные НЧ фильтры приёмников (20, 40 ... дБ/дек).
Видимо, это и обеспечило триумфальное шествие витых пар в средствах связи (чуть не удвоение скорости каждый год!). Но когда начали штурм 100 Гбит /с ( F > 1...2 ГГц ), то уже с десяток лет, как в потолок влепились. Даже с отскоком к 40Гбит/с. Видимо, уже близко к частотам "скрученных" помех (10...40 ГГц).
4. Моменты поглощения энергии.
До сей поры молчаливо полагали, что жилы кабеля – идеальные, без потерь энергии: они отрицают саму Идею кабеля. Да и само понятие энергии. В классике ведь вообще постулируют "закон её сохранения". Тем не менее, в кабель вводят мощность Р0, а на другом конце выгружают Р1 < P0. Причём в связных кабелях – на порядки величины: 10...60 дБ. И по-физике возникает вопрос: куда и как та энергия девается? А по-философии: зачем, почему?
По-физике у любого, кто не забыл школьную физику, как от зубов: энергия уходит на нагрев кабеля. А кабельщик или связист добавят: джоулев нагрев, тангенс потерь... И все: энергия не исчезает, а просто электрическая превращается в тепло и испаряется из кабеля.
И тут бы ничего интересного, кабы не одна бяка. Она в том, что (практически) все процессы в физике обратимы по времени. И, если электричество нагревает кабель, то и наоборот, если кабель нагреть, то из него потечёт термоэлектричество. Другое дело, что эффект слабый: милливольты и миллиамперы с термоэлементов. А из кабеля – ещё куда меньше (его ведь для других дел).
Так что потери энергии в кабеле – следствие необратимости времени: мы живём в мире без эффекта: "мама, роди меня обратно". И вот теперь чисто философский вопрос.
Парадокс 7. Как же так: (почти) все процессы обратимы, а время идёт вперёд неумолимо? Больцман – основоположник статистической физики разъяснил бы: да, всё обратимо, но вот вероятность электро-нагрева существенно больше обратного – термоэлектрического преобразования. Но ему возразил Цермело (в парадоксе его имени): если разом обратить все импульсы всех молекул и атомов, то система из термодинамически равновесного ( хаотического) состояния самопроизвольно возвратится в начальное упорядоченное ( вопреки 2-му "закону термодинамики" !). И эффект Цермело действительно обнаружили в виде спинового эха ( наблюдают и фотонное, фононное ...).
На само деле парадокса здесь нет, так как живем в неравновесном мире. А то и вовсе – не стационарной Вселенной, умирающей (?) с темпом 2.44 10–18 1/сек (постоянная Хаббла). В поле излучения Солнца (5700 К), от которого поступает поток фотонов 3 1021 фот/м2 (в среднем 2 эВ). А чтобы не перегреваться, в Космос (2.7 К) излучаем 6 1022 фот/м2 (0.025 эВ , 300 К). То есть, в 20 раз больше. Этот эффект МИБ ( Михаил Белоногов) называет фотонной мельницей. Она и обеспечивает направленность хода времени в нашей Ойкумене. Это когда от Солнца поступает упорядочивающий (информационный, так сказать) поток фотонов высокого качества. И мы, сбрасывая в Космос кучу мусора с низкой энергией, используем сие для целевой упорядочивающей деятельности.
А кабели – инструменты для этого. С их помощью мы управляем энергетическими и информационными потоками, адресно распределяя их абонентам. Или напротив, собирая информацию в центры управления.
А поскольку все, обеспечивающие наше житие-бытие информационные и энергетические процессы сами по себе невозможны без поглощения энергии (речка, чтобы течь, должна куда-то впадать), то для нас получение энергии (информации) невозможно без её уничтожения, утилизации, сброса в Космос – всеобщую помойку.
К слову, самоочищающуюся в результате красного смещение по Хабблу.
Примечание 11. Это смещение принято приписывать "разбеганию галактик", или, ещё круче – "расширению Вселенной", хотя сие серьёзной критики не выдерживает: относительно чего то расширение ? – Если относительно метра, что под городом ПОрижом, то почему тот метр не расширяется? http://kommunika.ru/?p=4183
Примечание 12. Время обратимо относительно сильных и электромагнитных процессов (Т-симметрия). В то время, как в слабых (распады странных мезонов) зафиксировали некоторую СР-ассимметрию (зарядово-пространственную). И, стало быть, согласно теоремы СРТ, налицо некоторая асимметрия по времени. Слабая, правда, и вряд ли имеет отношение к стреле времени.
Примечание 13. Нередко можно прочитать, что сверхпроводник – СП – синоним идеального. Но это не так. СП близок к идеальному, но для постоянного тока. И потому о тепловых потерях пишут уже при 50 Гц. Из-за вибраций, внутреннего трения, перемагничения и прочих "общекабельных" потерь. Кроме того, в СП есть "нормальные" электроны, поглощающие кванты, особенно с ростом частоты. Но главное – температура 78 К, практически исключающая применение СП-жил в кабелях связи.
Примечание 14. В квантах "закона сохранения энергии" Е вообще нет, равно как и других таких "законов", но во взаимодействиях квантов с макро-системами это правило учитывают, так как по-Гейзенбергу оно выполняется с высокой точностью из-за малости постоянной Планка: Е ħ/t , где t – характерная длительность макро-процесса (скажем, для пули на расстояние 10 м Е/E 10–34% , для электрона в кинескопе 10–11%, даже для туннельного диода 1...10% : так глубоко зарыт квантовый мир с его напрочь загадочной для нашего рассудка жизнью).
Дело в том, что в квантовой теории все виды материи (вещество, излучение, образы, идеи ...) – суть кванты возбуждения разных форм физического вакуума. Движение материи – исчезновение и рождение этих квантов. Сиречь – никаких сохранений, разве что в среднем, для достаточно больших t.
В той же теории с возбуждением и движением связан ряд понятий энергии:
— движения (она же – кинетическая),
— потенциальная (момент, противоположный кинетическому),
— возбуждения (квантовых систем),
— покоя (знаменитая mc2, + кинетическая – возбуждения вакуума)/
И где здесь потери? – А их нет: они – парафия другой, более общей Идеи (относительно коей кабельный абсолют – всего лишь конечное понятие).
И ещё. Гегель логически вывел понятия пустоты, кванта, возникновения и исчезновения в их нынешнем смысле за век-полтора до открытия квантов и вакуумов, и за пару – до осознания нами этого.
5. Кабельная наука ещё не начиналась.
В кабельной теме даже профан может витийствовать долго. Но в заключение нельзя не коснуться главного. А именно: просто ошеломляющего кабельного парадокса. Как выясняется, там толком нет:
— измерений (тут – шок: в "измерительных" стандартах нет нормативов на точность !),
— расчётов (тут – каменный век и позорище: вся инженери уже лет ... дцать, как считает в первых принципах),
— теории (тут – вообще теория цепей, к кабелям не применимая принципиально) .
И, как ни поразительно, так было весь 20-й век и начало нынешнего. А ведь как учил основатель наших Мер и Весов Д.И. Менделеев: наука там, где точные измерения.
И только недавно годы по всем пунктам наметился прогресс. Выявлены предрассудки и мифы в теории перекрёстных и других помех. (Д.В. Хвостов и др «Кабель-news» № 10, 2010, с. 40-47). На базе чего разработаны методы их расчёта из первых принципов.
Внедрены методы расчёта C, L, Z, V (скорость сигнала) из первых принципов, в том числе и автоматизированные А.В. Никулин и др "Кабель-news" № 5, 2009, c.74-78;
Д.В. Хвостов и др. «Кабель-news» № 3, 2007, с. 30–36; № 4, 2007, с. 22–29; № 6–7, 2007, с. 48–54; №5, 2008, с.56-58 ; №12-№1, 2009, с.28-34; № 5, 2007, с. 31–38; №3, 2009. с.48-55; № 2, 2010, с. 54-60
Разработаны точные методы (0.01% и меньше) контроля указанных параметров: а также T (время прохождения по линии связи: здесь до 0.002%). Д.В. Хвостов и др. «Сфера Нефтегаз» Энергетическое и электротехническое оборудование, технология. №3, 2011, с. 204-210; №5, 2011, с. 120-126; №3, 2012, с. 206-212. ; «Кабель-news» № 10, 2010, с. 40-47; № 2, 2011, с. 58–64 , № 5, 2013, с. 56–59;
"Экспозиция Нефть Газ" № 7(32) , ноябрь, 2013, с.99-102.
Так что кабельная наука, метрология и цифирь только начинаются.
