Бессилие от знания или может ли история помочь физикам
Третий вывод, самый важный для судьбы нового, родившегося при этом направления, в дальнейшем получившего название спектральной сейсморазведки, состоял в том, что породные слои проявляют свойства каких-то новых, неизвестных ранее колебательных систем.
Здесь представляется необходимым дать некоторые пояснения.
Дело в том, что если реакция некоторого устройства (будем говорить, "черного ящика") на короткое (ударное) воздействие имеет вид затухающего синусоидального (гармонического) процесса, значит, этот черный ящик - не что иное как колебательная система. Другого пути, чтобы импульс преобразовать в затухающую синусоиду, просто не существует. Синусоида - это один член ряда Фурье, неделимый информационный кирпичик, который нельзя получить никакой интерференцией. Но в том-то и штука, что единственный мыслимый в акустике процесс, освещенный прошлыми и нынешними авторитетами, с помощью которого предполагается возможным изменение формы сигнала - это интерференция.
В самом деле, а что еще может быть? Сигнал распространяется, многократно отражается, и все эти элементарные отражения векторно складываются друг с другом, то есть, интерферируют. А поскольку другие процессы, способные преобразовывать форму сигнала, неизвестны, то всяческое упоминание о возникновении гармонических сигналов в акустике и сейсмике просто запрещено.
Между тем, наличие такого рода сигналов известно всем. Более того, от них просто деваться некуда. Но называют их квазигармоническими, что само по себе ничего не меняет1, но зато как бы дает право настаивать на том, что они являются результатом интерференции.
Надо сказать, что здесь мы встретились с удивительным совпадением. Эта история практически полностью повторяет ту, что происходила в XIX веке при открытии электрического колебательного контура.
Первый колебательный контур был случайно реализован в 40-х годах XIX века Джозефом Генри (тем самым, чье имя носит единица индуктивности). Произошло это при исследовании процессов, возникающих при коротком замыкании конденсатора. Это было время, когда начались исследования новой субстанции - электрической жидкости, содержащейся в только что изобретенных гальванических элементах. Эксперимент заключался в том, что заряжался конденсатор (как тогда говорили, "лейденская банка") от гальванического элемента, а для регистрации процесса разряда Генри использовал праобраз амперметра - магнитную стрелку, многократно обвитую проводом. Провод был достаточно толстым, чтобы можно было не считаться с его сопротивлением. На этом основании Дж. Генри полагал, что разряд шел накоротко.
К его величайшему удивлению, стрелка при разряде многократно изменяла направление своего отклонения. Истолковано это было так, что электрическая жидкость при коротком замыкании лейденской банки не только вытекает из нее, но и втекает обратно.
Сначала эта публикация вызвала бурю негодования у всех действующих тогда физиков. Однако после того как оказалось, что описанный результат устойчив при повторении эксперимента, ученые нашли ему объяснение. Многократное изменение направления тока через конденсатор при коротком замыкании было воспринято как следствие интерференционных процессов, возникающих в "электрической жидкости", заполняющей лейденскую банку, в результате ее встряхивания, которому эквивалентно короткое замыкание. В таком виде это явление и существовало в учебниках и научных публикациях еще лет 30.
Второе открытие колебательного контура было сделано спустя 30 лет после этого лордом Кельвином. Он заинтересовался формой сигнала, возникающего при разряде конденсатора и, чтобы удовлетворить свое любопытство, изобрел осциллограф. Увидев же, что электрический ток, протекающий через лейденскую банку, имеет форму синусоиды, Кельвин сообразил, что имеет дело с неизвестной ранее колебательной системой.
И только еще через почти 10 лет электрический LC контур был открыт окончательно, когда Фергюсон осознал роль индуктивности2.
Проводя параллель с историей открытия электрического контура, можно сказать, что, найдя зависимость (1), я выполнил только первую часть - обнаружил наличие акустической колебательной системы в виде плоскопараллельной структуры (как частный случай). Однако при этом остался непонятен механизм преобразования импульса в гармонический сигнал, а также был неясен физический смысл числителя выражения (1).
Достаточно долгое время, уже используя на практике выражение (1) и аппаратуру "Резонанс", я, тем не менее, мог без труда доказать, что обнаруженный эффект существовать не может. В самом деле, при условии, что материал пластины однороден по вещественному составу и по акустическим свойствам, можно представить себе лишь один механизм - это прямолинейное распространение упругих колебаний внутри пластины и отражение их от границ. Результат многократного переотражения от поверхностей пластин короткого импульса - это отнюдь не гармонический процесс. В отличие от гармонического, такой процесс имеет очень широкий частотный спектр, и перепутать их невозможно.
Немного больше о технологиях >>>
Синергетическая парадигма современной экономической теории
Прошедший ХХ
век оставил в наследство человечеству множество нерешенных проблем. Сегодня на
планете каждый шестой человек голодает, каждый пятый не получает должного
медицинского обслуживания, каждый четвертый не имеет достаточного образования,
каждый третий пребывает в опасных ...
Антенна излучающая
К одной из важнейшей научно-технической
проблеме современности можно отнести освоение водного пространства.
Освоение океана повлекло множество
технических проблем. Одной из них являлась невозможность заглянуть в глубины
океана, узнать особенности дна, наличие и особенности ...
