 |
ثورة اكتشاف الترانزستور وتأثيره على مستوى العالم
تصميم وفاء المؤذن |
إن الثورة العلمية غيرت وجه العالم الحديث وجعلت منه مكاناً مختلفاً عن ذلك الذي كان منذ آلاف السنين أو حتى مئات السنين، فهذه الثورة أتاحت لنا نحن كبشر، البحث عن وسائل أفضل للحياة، تؤمن السهولة والمتعة وحتى الرفاهية.
في مقالنا اليوم سنتعرف على أحد اختراعات القرن العشرين الذي شكل ثورة في عالم الإلكترونيات والثورة الرقمية.....لنتابع....
على أحد السهول الإفريقية من مليون وخمسمئة ألف سنة، وبينما كان الإنسان القديم مستلق على حشائش السافانا، اكتشف أقدم مهندس في التاريخ أهم اختراع قدم للبشرية، ألا وهو النار، ومن هنا بدأت البشرية بالانتقال إلى عصر جديد تكون فيه البشرية متجهة نحو عهد جديد كلياً، فبتوفر النار أتيح للبشر كَمّيَّة أكبر من الطاقة، وطاقة أكبر تعني قدرات دماغية أكبر، لغات جديدة، أساليب حياة تعتمد على الاستدامة، والكثير من الأشياء، فيمكننا القول أنه كلّما توصلنا إليه اليوم من حضارة فهو بفضل اختراع النار...
كيف بدأت قصة الترانزيستور
في القرن العشرين، أزيح الستار عن اكتشاف آخر غير العالم، وكانت أصدائه مشابهة لأصداء اختراع النار قبل مليون و500 ألف سنة، فالكاتبين مايكل ريوردن، وليليان هوديسن، قالا في كتابهما كريستال فاير، أن أحد |أهم اختراعات| القرن العشرين الذي له تأثير على تاريخ البشرية وتطورها، فمن دون هذا الاختراع الثوري لم تكن قادر على قراءة هذا المقال الآن.
ما دور مخترع الهاتف
إن قصة اكتشاف نار القرن العشرين، كانت قد بدأت عندما قام |غراهام بيل| |مخترع الهاتف|، الانضمام إلى المنظومة الرأسمالية وأسس أول شركة له في أمريكا، التي أصبحت أحد أكثر الشركات شهرة حتى يومنا هذا، فكان هدف بيل من هذه الشركة هو نشر اختراعه
في أمريكا عن طريق شبكة من الخطوط الأرضية طويلة المدى.
 |
ثورة اكتشاف الترانزستور وتأثيره على مستوى العالم
تصميم وفاء المؤذن |
قادرة على نقل الصوت بواسطة تحويله إلى إشارات كهربائية، فأول خطوة كانت تشكل تخوف له، هي إيجاد طريقة من أجل المحافظة على هذه الإشارات، فلو كنت تريد التكلم إلى صديقك الموجود في نيويورك في أثناء تواجدك أنت في سان فرانسيسكوا، فسيتعين عليك تأمين شبكة من الخطوط الهاتفية بطول 5500 كيلومتر من الأسلاك، كي تقوم بنقل الصوت بلا أي مشكلة تقنية.
كيف تم مواجهة المشكلة
كان الحل المثالي لحل مشكلة هذا التخوف، هو وضع وَسَط هذه المسافة جهاز مهمته تقوية الإشارة، بحيث عند وصول الإشارة إلى هذا الجهاز يقوم بتقويتها وإرسالها مرة أخرى، بقوة كبيرة وعند وصول الإشارة الكهربائية إلى جهاز الهاتف الثاني، يقوم الهاتف
بتحويل هذه الإشارة الكهربائية إلى صوت مفهوم، وبالفعل هذا الحل الذي فكرت به شركة غراهام بيل، ومن هنا بدأ العمل على فكرة |المضخم|، ليتم اختراع أول مضخم في التاريخ في عام 1906 من قبل شركة |WESTERN ELECTRIC| على يد المخترع الأمريكي |دو فوريست|، في أثناء استخدامه لتقنية الانبعاث الأيوني الحراري، بحيث الشبكة المصنعة تكون حساسة جداً للإشارة التي تدخل إليها، فكان هذا السر للمضخم الذي اخترعه دو فوريست.
ماهي أبرز مشكلات المضخمات
يزداد عدد المضخمات طرداً مع زيادة المساحة، فكلما زادت المسافة زاد عدد المضخمات بشكل أكبر، وتم تطوير المضخم هذا كي يكون مناسب لحجم النقل، هذا من أجل تنفيذ المهام المطلوبة منه، وبالفعل في عام 1914 استطاعت شركة غراهام بيل مع شركة WESTERN ELECTRIC من صناعة أول |شبكة خطوط أرضية| تغطي أمريكا بكاملها، وفي عام 1915 قام غراهام بيل بإجراء أول مكالمة تلفونية بين نيويورك لسان فرانسيسكو، فحجم الإنجاز العظيم أدى إلى قيام شركة ويسترن إلكتريك إدراك أهمية البحوث في مجال الاتصالات.
 |
ثورة اكتشاف الترانزستور وتأثيره على مستوى العالم
تصميم وفاء المؤذن |
وفي عام 1925
تم تأسيس بيل لابس وهي مختبرات تكون مسؤولة على الجانب البحثي من شركة WESTERN ELECTRIC ،فهذه المختبرات وعلى مدى 20 عاماً، ستتمكن من اكتشاف نار القرن العشرين.
هل كان المضخم كافياً لتطورات البشر
بعد عدد من السنوات بعد اختراع المضخم، أدرك العالم أن هذا الاكتشاف لم يبدو بهذه الثورية، وذلك بسبب عدد من الأسباب كاحتياجه لطاقة كبيرة من أجل القيام بعمله، كما أنه يمكن أن يكسر بسهولة كما حجمه الضخم الذي لم يكن فعال في حاسوب إنياك الأول، الذي احتاج وقتها إلى 18ألف مضخم ليتمكن من العمل، وهو عدد كبير جداً وسيحتاج إلى مساحات كبيرة، نظراً لكبر حجم المضخم مقارنة مع احتياجاته، فعمل |الحاسوب| كان وكما نعلم هو عملية تحويل الإشارات الكهربائية إلى واحدات وأصفار، وذلك نظراً لكونها الطريقة الأسهل للتعامل مع المعلومات، فكان المضخم يقوم بهذه المهمة، فال1 كان يعبر عن مرور التيار في الدارة، و0 يعبر عن عدم مروره، فمن خلال هذه العملية سيتمكن الحاسوب من إجراء مهامه بحرفية عالية جداً، إلا أن الذاكرة كانت مشكلة حقيقية، ما دفع كل من العلماء ويليلم شوكلي، وجون باردين، ووليم براتين إلى اختراع مضخم أكثر فعالية رسم صورة ثورية للقرن العشرين.
ماهو المضخم الجديد
ففي 3 ديسمبر عام 1947، أعلن اختراع نار القرن العشرين، فالمضخم الجديد لم يكن يستهلك الكثير من الطاقة، وأصغر بكثير من النسخة القديمة، إلا أن الثورية كانت بالمواد التي صنعت منه، فلم يكن مصنوع من مواد ناقلة للكهرباء، ولا حتى من مواد عازلة للكهرباء، بل من مواد شبيهة بالناقلة للكهرباء، وكانت قدرتها على توصيل الكهرباء تعتمد على البيئة الموجودة بها، فمثلاً ستجد عنصر السيليكون الذي عدّ واحد من أهم أشباه النواقل التي نعرفها...
 |
ثورة اكتشاف الترانزستور وتأثيره على مستوى العالم
تصميم وفاء المؤذن |
فنقله للكهرباء معتمد على درجة حرارته، فكلما مددته بحرارة أعلى، كلما أصبح ناقل أكبر للكهرباء، وذلك نظراً لكون ذرات السيليكون مترابطة مع بعضها بواسطة روابط تساهمية.
كيف يعمل وماهي آلية نقل الكهرباء في أشباه النواقل
إن كل ذرة سيليكون، تكون تملك أربع إلكترونات في المستوى الأخير من الطاقة، وتتمكن من التفاعل به ولو كانت معلوماتك الكيميائية جيدة، ستعرف أن أي ذرة هدفها الوصول إلى 8 إلكترونات في المستوى الأخير من الطاقة، فقيام ذرة السيليكون بالترابط مع إلكترون على ذرة أخرى سيليكون، يؤدي ذلك إلى إنشاء الرابطة التشاركية التي تكلمنا عنها، وبازدياد إنشاء هذه الرابطة التشاركية مع ذرات أخرى من السيليكون، سيؤدي إلى الوصول إلى الهدف الذي يؤدي لوجود 8إلكترونات على المستوى الأخير من الطاقة للذرة.
الروابط التشاركية والناقلية الكهربائية
إن هذه الروابط التشاركية تؤدي إلى ازدياد درجة الحرارة، ما يؤدي إلى كسر الروابط وتشردها بين الذرات، لتتحول إلى إلكترونات حرة تكون مسؤوليتها نقل الكهرباء، فكلما ازدادت الحرارة يزداد عدد الإلكترونات الحرة، التي تقوم بنقل الكهرباء أكثر كما أنه
زيادة الناقلية في أشباه النواقل بواسطة الحرارة، ليست الطريقة الوحيدة إنما يوجد أكثر من طريقة منها طريقة التطعيم بواسطة الفوسفور أو البورون.
وجه العالم الرقمي الجديد
إن كل هذه الطرق والأشكال، ما هي إلا |الترانزيستور|، أحد أكبر اختراعات القرن العشرين المكون من ثلاث أطراف، حصل العلماء المخترعين له على |جائزة نوبل| في الفيزياء نتيجة هذا الاختراع، فالترانزيستور مدنا بالقدرة على تخزين المعلومات بحجم صغير جداً،
وفي منتصف القرن العشرين، بعد ظهور شركة تيكساس انسترومنت، بدأت تظهر تجميعات لهذه الترانزيستورات لتشكل ما يعرف بالإلكترونات التي تعرفها الآن، من الهاتف إلى التليفزيونات، وكل الأجهزة الإلكترونية عموماً.
في ختام مقالنا، يجدر بنا القول أن |الثورة التقنية| ماهي إلا نتاج فكر وجهد وعمل حثيث قام به الكثير من العلماء والناس الذين غيروا وجه العالم القديم، وامتد أثره لليوم، فكل ما نراه من تطور وحداثة حولنا، ما هي إلا نتيجة عن كل الجهود التي كانت تبذل في القديم
لصنع عالم أجمل، وأكثر راحة للبشر، لو أعجبتك المقالة لا تنس إدلاء رأيك وتزويدنا بملاحظاتك.
ودمتم بألف خير.
