Первый беспилотный автомобиль для экскурсий, использующий 5G (Китай).

Технология беспроводной связи 5G пока развёрнута в основном только в крупных городах в некоторых странах. Её возможное воздействие на человека, как и любого электромагнитного излучения, — предмет исследований. Какая связь между 5G и распространением эпидемии COVID-19?

Они совпали по времени, и 5G, как известно, не очень повезло. Но в самом начале этой абсурдной истории, задолго до эпидемии вируса, оказались погибшие скворцы в одном из голландских парков, подготовившие поле деятельности для конспирологов.

Насколько технологии 5G безопасны с точки зрения воздействия на природу и человека? Мы этого не знаем. Так же, как не знаем, как воздействуют технологии сотовой связи предыдущих поколений — 4G, 3G, и вплоть до пейджерной связи. Исследований с надёжно установленной положительной корреляцией излучения от мобильных устройств с конкретным заболеванием нет, как нет работ, опровергающих такую связь, а об эффектах в долгосрочной перспективе говорить ещё рано. Известно, что 5G не добавляет ничего кардинально нового к предыдущим системам на физическом уровне, и вопрос о долгосрочном воздействии 5G так же открыт, как и для них. Двадцатипятилетний опыт сотовой связи, и более чем столетний — радиосвязи, а также то, что мы знаем из области физики и биологии электромагнитного излучения говорит, что, возможно, фатальных краткосрочных последствий нет. Но если бы не эпидемия, технология 5G так же плавно пришла бы на смену предшественникам, как мобильный интернет на смену диалапу (внедрение 3G и прочих, насколько нам известно, не сопровождалось поджогом вышек).

Есть ли связь между сотовой связью нового поколения и эпидемией нового вируса? К сожалению, есть. Искать её следует в области социологии и массовой психологии, и она оказывается такого же характера, как связь эпидемии и извержений вулкана: в разгар локдауна известия о последних вызвали повышенное внимание и усилили ожидания нехорошего от мироздания. То же произошло с новой технологией передачи данных, которая во многих местах только начала проходить пилотные испытания. Конспирологи недолюбливали каждый новый стандарт связи, но время прихода 5G оказалось настолько неудачным, что обвинения сторонников заговора упали на благодатную почву. Известно о некотором количестве случаев поджога или порчи вышек, в частности, в Великобритании и Нидерландах. Более того, вышки 5G пытаются уничтожать даже там, где их ещё нет. За неимением устройств нового стандарта перепуганные люди иногда довольствуются поджогом обычных вышек сотовой связи, как это недавно сделали в Осетии.

5G и предшественники

Высокая скорость передачи данных в стандарте 5G (порядка 10—20 Гбит/с на полосе высоких частот), сопоставимая со скоростью передачи сигнала по оптоволоконным линиям, нужна не столько для удобства пользователей телефонов, сколько для взаимодействия устройств «интернета вещей» — от терминалов оплаты до шлагбаумов на парковке и холодильников. В этом сегменте критичным для перегрузок действующих систем, особенно в больших городах, является не трафик, а количество соединений с серверами.

Кроме новых частот, добавляются технологии обработки сигналов, позволяющие увеличить пропускную способность канала за счёт вычислительной нагрузки серверов. Так, нововведения в области кодирования данных включают технологию «неортогонального разделения каналов» (NOMA, non-orthogonal multiple access), позволяющую сильно «уплотнить» канал передачи путём частичного перекрытия поднесущих. Задача распутывания такого сигнала ложится на вычислительные мощности серверов и устройств периферийных вычислений.

Но новые алгоритмы кодирования того, что передаётся от антенны вряд ли могут повлиять на ситуацию с возможным биологическим ущербом от распространения сигналов по сравнению с использующимися технологиями. Допустим, если у кого-то серьёзно заложило уши от крика — отоларингологу не так важно, кричали по-шведски или по-китайски. То же относится к нововведениям 5G на уровне передачи сигналов. Например, визитная карточка 5G — технологии Massive MIMO (многолучевое распространение сигнала, Multiple Input — Multiple Output) и формирования направленных пучков (beamforming) при помощи фазированных антенных решёток — это развитие наработок, уже существующих в более старых стандартах связи.

С точки зрения физического воздействия любого излучения значение имеет только его длина волны и плотность энергии волны, зависящая от мощности источника и расстояния до него. Мощность передающих устройств не отличается от стандартов предыдущих поколений. Это неудивительно, поскольку сигнал необходимо передавать в среднем на такие же расстояния, как и раньше, определяемые инфраструктурой города; повышенная скорость передачи и пропускная способность достигаются совсем другими методами, как описано выше. Что касается частоты, то здесь вопрос интереснее.

Стандарт 5G предполагает добавление новой полосы в высоких частотах (десятки гигагерц). Таким образом, всего он использует три диапазона частот с разными функциями. Например, для Европы используется: низкочастотный слой покрытия в 700 МГц, полоса основной частоты 3,4—3,8 ГГц, и этот самый «слой для сверхскоростной передачи» с частотами 24,25—27,5 ГГц. В других локациях эти диапазоны могут меняться.

Три частотных диапазона 5G. Youtube-канал «Физика от Побединского».

Две «нижние» полосы частот используются действующими стандартами передачи данных предыдущих поколений. Так, частоты устройств 4G, 3G, GPS, BlueTooth и других стандартов (2-3 ГГц) попадают в среднюю и наиболее широкую из трёх частотных полос нового стандарта. То есть с физической точки зрения добавляется новый частотный диапазон миллиметровых волн с частотами до 100 ГГц (эта частота соответствует длине волны 3 мм). Он также используется в некоторых технологиях, но не так захламлен, как средняя (гигагерцная) полоса. Во всяком случае вопрос о дополнительных биологических рисках логично было бы ставить только по этому пункту нового стандарта.

Однако чем больше частота и меньше длина волны, тем ниже проникающая способность волны. Это можно проиллюстрировать на примере цветов светофора. В тумане его красный цвет с наибольшей длиной волн виден дальше, так как он меньше всего рассеивается на каплях тумана. Этим же объясняется красный оттенок Солнца на закате и рассвете — остальные длины волн видимой части спектра рассеиваются, проходя через больший слой атмосферы, чем при Солнце в разгаре дня. Наоборот, небо видится голубым потому что самый коротковолновой участок видимого спектра от Солнца испытывает наибольшее преломление и синие лучи доходят до Земли после преломления с разных сторон.

Длинные волны (красный цвет спектра) распространяются сквозь атмосферу дальше.

С радиоволнами работает тот же принцип. Волны метрового диапазона свободно распространяются на большие расстояния, не замечая препятствий соответствующего размера (деревья, здания и инфраструктура) за счёт дифракции. Домашний WiFi-роутер работает с длинами волн порядка 10 см, и его сигнал распространяется в пределах квартиры и ещё пары этажей. Соответственно для волн миллиметрового диапазона препятствием будет практически любой объект, включая человека. С другой стороны, кванты электромагнитного излучения на более высоких частотах (в той самой высокочастотной полосе 5G) обладают большей энергией, чем низкочастотные. Но эта энергия всё ещё значительно (в 10 000 раз) меньше, чем даже у квантов видимого света, не говоря об ультрафиолете. Таких энергий заведомо недостаточно, чтобы нанести ущерб атомам, недостаточно даже для переходов между их энергетическими уровнями. Однако на таких частотах могут находиться колебательные уровни молекул, и излучение в принципе может их возбуждать, то есть просто нагревать вещество. Это принцип нагрева в микроволновке, в которой используются волны дециметрового диапазона. Но такой же диапазон используется в WiFi-роутерах и мобильных телефонах, однако их мощность намного слабее, чем у микроволновок, настолько, что этот нагрев практически невозможно даже измерить. В любом случае исследования влияния излучения сотовой связи, включая 5G, проводятся in vitro и in vivo, и есть даже метаобзоры по десяткам таких работ, но это тема для отдельной статьи.

При чём здесь скворцы?

Теперь перейдём к курьёзному случаю прикладной конспирологии. Осенью 2018 года в Нидерландах, в парке Гааги, погибло несколько сот птиц. В их гибели конспирологи обвинили вышку 5G. Тогда особого ажиотажа за пределами среды любителей заговоров эта новость не вызвала, но сейчас репортажи с соответствующим контентом широко распространяются в том числе по российскому телевидению. Утверждается, что «массовая гибель около 300 птиц по необъяснимой причине из-за остановки сердца» произошла в то время, когда в городе проводили тестирование вышек 5G. Новость о «внезапной» гибели оказалась фейковой. Там произошёл всплеск гибели птиц (одного из видов скворцов) по сравнению с естественной убылью, и причина этого статистического выброса не ясна, но этот всплеск наблюдался на протяжении октября-ноября 2018 года, а саму вышку запустили позже. До этого в течение одного дня проводились пилотные испытания технологии, однако это случилось за несколько месяцев до этих событий, в июне 2018 года. После запуска вышек в рабочем режиме и до сих пор никаких аномалий в статистике по птицам не было. Более того — в пилотных испытаниях не использовалась даже новая высокая частота стандарта (24 ГГц), к которой могли бы теоретически возникнуть вопросы: тест 5G в Гааге проводился на полосе 3,4—3,8 ГГц, в которой и так работает мобильная связь, а использование полосы высоких частот вообще находится на стадии теоретических разработок. Одна из неисключаемых версий — птицы могли быть отравлены. Правдоподобным кажется и вирусное заболевание, и такие локальные аномалии гибели животных известны и в других местах. Это событие произошло на территории только одного из городских парков, и власти тогда временно запретили в нём выгул домашних животных. Первоисточником сенсационной новости о гибели птиц от вышек оказался пост пользователя фейсбука, который затем подняли на щит в конспирологических пабликах, после чего «новость» зажила самостоятельной жизнью как вирусный контент.

Первая фейковая статья о погибших птицах.

Автор первоначальной новости в рядах конспирологов боролся с сотовой связью, и был соответственно ангажирован. Интересно, что впоследствии он отредактировал своё сообщение, убрав упоминания 5G, возможно, после указаний на то, что никаких испытаний или эксплуатации сетей 5G в районе октября-ноября 2018 года не было. Однако он всё же связал гибель птиц с воздействием сотовой связи, на этот раз с 4G LTE. Утверждение от этого не стало более обоснованным, тем более что 4G давно в ходу, и с его внедрением никакого ажиотажа с порчей вышек в мире не наблюдалось. Однако перепечатки изначальной версии новости с участием 5G ушли в мир. Насколько можно теперь судить, первыми начали раскручивать «новость» американские конспирологи-антипрививочники из организации Children’s Health Defence (мы честно не знаем, чем антивакцинаторам насолила ещё и сотовая связь).

Этот эпизод остался бы курьёзом и очередной иллюстрацией к списку когнитивных искажений, но через год грянул «тот самый» вирус. Сложно сказать, каким образом можно увязать бедных гаагских скворцов, вышки сотовой связи и новую реальность эпидемии, но это сделали, причём про скворцов быстро забыли, и они из этой триады выпали. Текущие версии этой конспирологической истории (куда вместо скворцов вклинили Билла Гейтса и внезапно — британскую королевскую семью) на слуху, и разбирать их здесь возможности нет. Интересующимся предлагаем прочитать статью с фактчекингом одного из её вариантов. Подробный разбор самого общественного явления можно посмотреть много где, например, на каналах Youtube Ильи Варламова и «Физика от Побединского», а за его объяснением лучше обратиться к специалистам по социальной психологии или антропологии. Мы знаем, что общественные потрясения усиливают эсхатологические настроения с поиском или «высшего смысла» происходящего, или хотя бы его правдоподобного объяснения исходя из разумного замысла, на чём процветают конспирологические теории. Можно вспомнить недавний переполох в СМИ, когда в разгар пандемии произошло извержение нескольких именитых вулканов, в том числе Ключевской Сопки на Камчатке и Кракатау в Индонезии. В отличие от 5G и вируса, в них не обвинили английскую королеву, но настроение эти события испортили многим. Причина — повышенное внимание к «плохим» новостям и ожидание, что всё будет ещё хуже. Поиск связи и логической цепочки в событиях иногда оборачивается курьёзными поворотами в общественном сознании, а СМИ в условиях рыночной конкуренции будут стремиться раскручивать хайповые темы, подавая ожидаемый контент. Такая положительная обратная связь может приводить к эксцессам вроде нападений на вышки в целях борьбы с вирусом.

Возможно, если бы вспышка эпидемии случилась раньше, в раннюю эпоху внедрения 4G (3G и так далее), то соответствующие вышки могла ожидать похожая судьба. Или, что тоже вероятно, случись эпидемия несколько позже, когда очередной стандарт беспроводной передачи данных вытеснит предыдущий, как сделали до этого другие версии xG со своими предшественниками, мы бы так и не узнали, что вирус распространяется через вышки сотовой связи.

Канал «Физика от Побединского» рассказывает о 5G.

Автор

Сергей Шапиро