Σάββατο, 29 Μαρτίου 2014

Ο Κόσμος των Συχνοτήτων

Γράφει ο Βαγγέλης Τσούκας
Από την πρώτη στιγμή που ο άνθρωπος αποκτήσει λογική σκέψη αντιλαμβάνεται χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία την έννοια του χρόνου, διακρίνοντας εκατέρωθεν της παρούσας στιγμής το παρελθόν και το
μέλλον. Εκτός όμως από αυτήν την οπτική γωνία θέασης υπάρχει και η παρατήρηση του κόσμου με την χρήση συχνοτήτων.

Κάθε φαινόμενο που περιγράφεται με τον συνήθη τρόπο στο λεγόμενο πεδίο του Χρόνου μπορεί επίσης να αναπαρασταθεί πλήρως και στο πεδίο της Συχνότητας. Η μετάβαση μεταξύ των δύο πεδίων γίνεται με συγκεκριμένη εξίσωση που λέγεται μετασχηματισμός Χρόνου-Συχνότητας και βασίζεται στις ιδιότητες του κύκλου και τη χρήση τριγωνομετρικών συναρτήσεων (ημίτονο και συνημίτονο). Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του αρχικού φαινομένου υπάρχουν διάφοροι μετασχηματισμοί που έχουν λάβει το όνομα του μαθηματικού που τις εξέφρασε, πχ. μετασχηματισμός Laplace, Fourier κτλ. Τα δύο πεδία είναι πλήρως ισοδύναμα και περιγράφουν χωρίς απώλεια το ίδιο ακριβώς φαινόμενο χρησιμοποιώντας μόνο διαφορετικό "μέτρο": το πρώτο μετράει με μονάδες χρόνου και το δεύτερο με αριθμό συμβάντων που λαμβάνουν χώρα σε μία μονάδα χρόνου. Για παράδειγμα η περιστορφή της γης γύρω από τον εαυτό της συμβαίνει σε 24 ώρες, άρα στο πεδίο της συχνότητας περιγράφεται με την τιμή 1 φορά/24 ώρες. Παρόμοια, η περιστροφή της σελήνης γύρω από τη γη λαμβάνει χώρα σε περίπου 28 ημέρες άρα έχει συχνότητα 1/28, ενώ η περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο έχει συχνότητα 1/365. Η περιγραφή ενός φαινομένου με τις συχνότητες που "περιέχονται" σε αυτό ονομάζεται φασματική ανάλυση και προσφέρει τεράστια πλεονεκτήματα στην παρατήρηση, κατανόηση και επεξεργασία των δεδομένων, καθώς τα απεικονίζει καλύτερα και κυρίως διευκολύνει απίστευτα στους υπολογισμούς. Εφαρμόζεται σε όλους ανεξαιρέτως τους κλάδους των επιστημών, από τη φυσική και τη χημεία, μέχρι τη μηχανική, την πληροφορική, τις τηλεπικοινωνίες και τη μουσική.

Από τη στιγμή που εφευρέθηκε η φασματική ανάλυση εδώ και περίπου 200 χρόνια παρατηρήθηκε ότι η φύση και το σύμπαν λειτουργούν με συγκεκριμένες συχνότητες που ονομάζονται χαρακτηριστικές ή αλλιώς "ιδιοσυχνότητες" και δεν μπορούν να γίνουν αντιληπτές όταν παρατηρούμε με βάση το χρόνο. Για παράδειγμα οι ζωντανοί οργανισμοί βασίζονται σε ρυθμικά φαινόμενα όπως ο καρδιακός παλμός και η εναλλαγή εγρήγορσης-ύπνου, ενώ το φως αποτελεί ηλεκτρομαγνητικό κύμα ορισμένου φάσματος συχνοτήτων. Επίσης η κβαντομηχανική έχει αποδείξει ότι κάθε υλικό αντικείμενο διαθέτει επίσης και κυματική υπόσταση, δηλαδή πάλλεται με συγκεκριμένη συχνότητα. Είναι βέβαιο ότι αν διαθέταμε αισθητήριο όργανο που θα αντιλαμβανόταν συχνότητες θα είχαμε μια πιο καθαρή, όμορφη και πλήρη εικόνα του κόσμου αφού θα διακρίναμε την αρμονία που κυριαρχεί σε αυτόν.

6 σχόλια:

  1. Πολύ σημαντικά αυτά που γράφεις αλλά ποιος να τα καταλάβει. Αυτό το θέμα σηκώνει μεγάλη συζήτηση.. καθώς διατείνεται από πολλές παραμέτρους... και ποικίλες συχνότητες.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. ΣΩΣΤΟΣ Ο ΑΝΩΝΥΜΟΣ!!! ΚΑΛΟ ΑΛΛΑ ΑΚΑΤΑΝΟΗΤΟ ΑΠΟ ΠΟΛΛΟΥΣ!!!

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  3. Μία επισήμανση. Δεν είναι δυνατόν σε 2-3 παραγράφους να αναλυθεί πλήρως για τον μέσο αναγνώση ένα τόσο πλούσιο θέμα. Αντίθετα το άρθρο περιέχει οδηγά σημεία, σχετικά keywords και το ανάλογο κίνητρο ώστε ο αναγνώστης, αν ενδιαφέρεται, να ανατρέξει σε άλλες online πηγές που παρέχονται αφειδώς. Ο στόχος είναι να διαβαστεί ως εκκίνηση, έπειτα να αναζητηθεί αλλού η εξήγηση και τέλος να επιστρέψει σε αυτό για την ουσιαστική κατανόηση. Ακόμα όμως κιαν δε συμβεί αυτό, έστω και μόνο η πρώτη γνωριμία θα συμβάλλει κάπως στη γενική γνώση. Ο γράφων.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  4. ΚΥΡΙΕ ΤΣΟΥΚΑ ΤΟ ΛΕΞΕΙΛΟΓΙΟΤΟΥ ΑΡΘΡΟΥ ΕΙΝΑΙ ΑΚΑΤΑΝΟΗΤΟ ΣΤΟΝ ΜΕΣΟ ΑΝΑΓΝΩΣΤΗ! ΠΩΣ ΛΟΙΠΟΝ ΝΑ ΔΙΑΒΑΣΤΕΙ ΩΣ ΕΚΚΙΝΗΣΗ ή ΝΑ ΣΥΜΒΑΛΛΕΙ ΣΤΗΝ ΓΕΝΙΚΗ ΓΝΩΣΗ? Ο΄'ΜΕΣΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΤΗΣ.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  5. Καταπληκτική αναφορά στις δύο έννοιες, κατανοητή απο κάποιον που έχει τελειώσει ενα λύκειο τουλάχιστον. Σίγουρα τα θέματα είναι πολύ πιο σύνθετα αλλα και μόνο η επισήμανση της ύπαρξης τους είναι καλό να γίνεται. Απο κεί και πέρα ο δρόμος είναι ατομικός για τον καθένα..

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  6. Κάτι απλό, το οποίο μπορούμε άμεσα να αντιληφθούμε είναι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα:

    http://lasp.colorado.edu/cassini/education/Electromagnetic%20Spectrum.htm

    Επίσης να προσθέσω, ότι έχουμε όργανο το οποίο αντιλαμβάνεται συχνότητες. Αυτό είναι φυσικά το ανθρώπινο μάτι, το οποίο όμως αντιλαμβάνεται μόνο ένα μικρό μέρος από το συνολικό ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτό το μικρό κομμάτι είναι φυσικά το "ορατό φως", ένα συνεχές κομμάτι του Η/Μ φάσματος για το οποίο κάθε συχνότητα αντιστοιχεί σε ένα και μοναδικό χρώμα (και αντίστροφα). Μάλιστα, ένας ολόκληρος κλάδος των τηλεπικοινωνιών ασχολείται με τη μετάδοση πληροφορίας σε αυτές τις συχνότητες (οπτικές ίνες), κατά τον ίδιο τρόπο που μέχρι τώρα είχαμε ζεύξεις (ενσύρματες ή ασύρματες) σε συχνότητες μικροκυματικές, ραδιοκυματικές κ.τ.λ.
    Κομβικό επίσης σημείο είναι η κατανόηση του όρου "μήκος κύματος", το οποίο είναι η απόσταση που διανύει το κύμα καθώς ολοκληρώνει έναν πλήρη κύκλο (πλήρης κύκλος=περίοδος=1/συχνότητα). Χωρίς την κατανόηση αυτής της έννοιας, οποιεσδήποτε εξηγήσεις για τη συχνότητα είναι νομίζω τουλάχιστον ελλιπείς.

    ΑπάντησηΔιαγραφή