اختراعی که جهان را دگرگون کرد

کتاب جمعه سال اول شماره اول صفحه ۱۴۷

شرح عکس: مخترعان ترانزیستور، در یکی از آزمایشگاه‌های مؤسسهٔ بل، در ۱۹۴۸ از راست به‌‌چپ: براتین، شاکلی، باردین

آنها سه تن بودند و در تاریخ بشر کمتر اتفاق افتاده است که عدهٔ انگشت‌شماری توانسته باشند مثل آنها چهرهٔ جهان را سراپا دگرگون کنند.

آنها سه تن بودند: جون باردین، فیزیکدان، والتر براتین، متخصص مسائل مربوط به‌‌سطح جامدات، ویلیام شاکلی، متخصص بهره‌برداری از تجربیات علمی شکست خورده.

این واقعه سی سال پیش در یکی از آزمایشگاه‌های بل در امریکا روی داد. آنها مشغول تجربه‌ئی علمی بودند.

در یک سو، یک قطعه فلز ژرمانیوم و در سوی دیگر یک مفتول طلا قرار داشت. دستگاهی که می‌خواستند به‌‌شیوهٔ سنتی سوار کنند نمونهٔ کامل شدهٔ همان دستگاه قدیمی رادار بود که در جنگ جهانی دوم برای ردیابی نخستین ایستگاه‌های فرستنده به‌‌کار می‌رفت. جریان برق در نقطهٔ اتصال ژرمانیوم و مفتول طلا فقط به‌طور یکسویه حرکت می‌کرد، زیرا ژرمانیوم به‌اصطلاح «نیم هادی» است.

کتاب جمعه سال اول شماره اول صفحه ۱۴۸

آن روز آن سه نفر یک اتصال دوم هم برقرار کردند، یعنی یک مفتول طلای دیگر به‌‌فاصلهٔ چندصدم میلیمتر از مفتول اول. ناگهان دیدند که مفتول دوم همان علامت‌های الکتریکی را صادر می‌کند، منتها چهل برابر بیشتر.

چنان بود که گوئی مقاومت جریان برق از این مفتول به‌‌آن مفتول منتقل می‌شد. این را در انگلیس «ترانسفر رزیستور»، یعنی «مقاومت انتقالی» می‌نامند. برای همین بود که دانشمند دیگری به‌‌نام جون پیرس در همان آزمایشگاه پیشنهاد کرد که این پدیده را «ترانزیستور» بنامند.

علم در خدمت انسان

هنگامی که می‌خواهند ثابت کنند که علم و صنعت در خدمت انسان هستند همیشه ترانزیستور را مثال می‌زنند. باردین و براتین و شاکلی در ۱۹۵۶ جایزهٔ نوبل فیزیک را گرفتند و اختراع آنها، که اکنون در افسانه‌های طلائی پیشرفت بشر ثبت شده است به‌سرعت در سراسر جهان گسترده شد.

آزمایشگاه‌های بل فقط در سال ۱۹۷۱ در امریکا و اروپا و ژاپن ۹ میلیارد ترانزیستور فروختند. به‌‌این رقم باید ۶ میلیارد دستگاه دیگر را که به‌‌کمک ترانزیستور ساخته شده است نیز افزود. مجتمع‌های عظیم صنعتی در سراسر جهان فقط به‌کار ساختن ترانزیستور مشغولند، رقم معاملات آنها در سال از ۳ میلیارد دلار تجاوز می‌کند.

اما مهمتر از رقم و پول، خود انسان است، یعنی آنچه با ترانزیستور انجام می‌دهد و آنچه بدون ترانزیستور نمی‌توانست انجام دهد: از ابزارهای معمولی مثل «تلفن تکمه‌ئی» و گیتار برقی گرفته تا اشیائی که زندگی را دگرگون می‌کنند، مثل سمعک‌های بسیار دقیق و کوچک و قلب‌های الکتریکی.

بدون ترانزیستور هیچ یک از دستگاه‌هایی که به‌کار کسب اطلاع و ارتباط می‌آیند به‌‌این صورت وجود نمی‌داشت. یکی از مهندسان امریکائی که روی نخستین ماشین‌های الکترونی کار کرده است نقل می‌کند که در سال ۱۹۴۴ برای نخستین بار در امریکا می‌خواستند یک شمارگر الکترونیکی (کامپیوتر) را آزمایش کنند: «ماشین ۳۰ تن وزن و ۱۸۰۰۰ لامپ رادیوئی داشت. با اینکه چلهٔ زمستان بود و همهٔ پنجره‌ها هم باز بود چنان حرارتی از ماشین برمی‌خاست که ما مجبور بودیم یکتا پیراهن کار کنیم. ماشین مرتباً از کار می‌افتاد، زیرا پی‌درپی یکی از لامپ‌ها می‌ترکید.»

کامپیوتر فقط در سال ۱۹۵۸، یعنی پس از اختراع ترانزیستور و تعویض لامپ‌های برقی آن، توانست تکمیل شود و به‌‌بازار بیاید.

اگر ترانزیستور نبود، کامپیوتر هم نبود، و اگر کامپیوتر نبود انسان نمی‌توانست به‌‌فضا سفر کند و پای بشر هرگز به‌‌کرهٔ ماه نمی‌رسید.

لامپ‌های رادیوئی بینهایت برق مصرف می‌کنند، در حالی که مصرف برق ترانزیستور نزدیک به‌‌صفر است. از این رو یک باطری کوچک برای تأمین برق رادیو ترانزیستوری کافی است.

رادیو ناگهان از وابستگی به‌‌سیم برق آزاد شد و توانست همراه انسان حرکت کند و انقلابی واقعی نه تنها در صنعت بلکه در فرهنگ بشری به‌‌بار آورد.

انقلاب بدون ترانزیستور ممکن نیست!

در سال ۱۹۶۱ هنگامی که دوگل آزادی الجزایر را اعلام کرد ژنرال‌های فرانسوی ساکن الجزایر تصمیم به‌‌کودتا گرفتند و تهدید کردند که نیروهای آنها برای ساقط کردن دولت فرانسه وارد پاریس خواهند شد. اما کودتا در نطفه شکست خورد، زیرا سربازان فرانسوی که به‌‌وسیلهٔ رادیو از تصمیم دولت مرکزی خبردار شده بودند از دستور افسران خود سرپیچی کردند.

انقلاب ایران نمونهٔ دیگری از پیروزیهای ترانزیستور است. همه می‌دانیم که در جریان انقلاب، رادیو ترانزیستور چه نقش مهمی میان مردم کوچه و بازار ایفا کرده است.

کتاب جمعه سال اول شماره اول صفحه ۱۴۹

ترانزیستور تبلیغات را به‌میان کوچه و بازار و در قلب بیابان به‌نزد مردم چادرنشین می‌برد و به‌دور افتاده‌ترین آبادیها و واحه‌ها می‌رساند. حتی می‌گویند که پیشرفت اسلام در افریقای سیاه مرهون ترانزیستور است.

اگر ترانزیستور نبود ماهواره‌های مخابراتی نمی‌توانستند تصویرهای فلان رویداد را در آن واحد به‌‌وسیلهٔ تلویزیون در سراسر جهان پخش کنند.

آیا این حسن است یا عیب؟

لقمان، حکیم یونانی، می‌گفت که زبان بهترین و بدترین چیز دنیاست. اما کیست که آن که زبان را به‌حکم زیانی که از آن بر می‌آید قطع کند؟ ترانزیستور هم همین طور است.

مک‌لوهان، پیامبر رسانه‌های گروهی، معتقد است که تلفن و رادیو و تلویزیون و کامپیوتر محیط زیست آدمی را دگرگون می‌سازند و عصر جدیدی پدید می‌آورند که در آن ماشین‌های الکترونیکی کار مخ آدمی را گسترش می‌دهند و توان آن را چندین برابر می‌کنند، همچنانکه ماشین‌های سنتی کار عضلات آدمی را گسترش دادند و نیروی آن را چندین برابر کردند.

مک‌لوهان حق دارد، اما فراموش می‌کند که این نکته را هم بگوید که بدون این خرده فلز فعّال، بدون این ماشین الکترونیکی ابتدائی، یعنی ترانزیستور، این انقلاب بزرگ عملی نمی‌شود.

و نیز بدون انسان‌هائی که لزوم اختراع آن را دریافتند.

زیرا تاریخ افسانهٔ جن و پری نیست و کشف ترانزیستور هم تصادفی معجزآسا نبوده است. حتی به‌‌عکس، گرچه اقبالش ناگهانی بود اما در جهان کمتر اختراعی هست که زمینه‌اش از پیش به‌‌این روشنی فراهم شده باشد.

الکتریسیته و الکترونیک

میان الکتریسیته و الکترونیک تفاوت درجه هست. الکتریسیته از الکترونها - این ذرات بسیار ریزی که به‌‌دور هستهٔ اتم می‌گردند - به‌‌طور انبوه استفاده می‌کند، یعنی جمع آنها را به‌‌کار می‌گیرد. اما الکترونیک وارد اجزاء می‌شود و دسته‌های کوچک الکترون و حتی یک یک آنها را به‌‌کار می‌گیرد. تا پیش از جنگ جهانی دوم، برای تسلط بر این انبوه ذرات ریز فقط یک وسیلهٔ عملی در دست بشر بود، یعنی همان لامپ رادیوئی (لامپ سه قطبی) که لی‌دی فورست در سال ۱۹۰۶ آن را اختراع کرد.

الکترونها در خلأ، میان قطب مثبت و منفی، حرکت می‌کنند. میان آنها یک صفحهٔ مشبک قرار دارد که با قطع کردن جریان مقدار آن را تنظیم می‌کند. علامتی به‌‌صفحهٔ مشبک می‌فرستند که چون از آن رد شود بزرگتر می‌شود. اما این دستگاه بسیار حسّاس و آسیب‌پذیر است و برای ایجاد خلأ مقدار زیادی انرژی به‌‌هدر می‌دهد. از این رو اندکی پیش از جنگ، دکتر ملوین‌جی‌کلی، مدیر پژوهش‌های آزمایشگاه‌های بل، تصمیم گرفت که باید به‌جای لامپ رادیوئی چیز دیگری اختراع شود.

انگیزهٔ این تصمیم هنرنمائی فنی و علمی نبود. مؤسسهٔ بل یک مرکز تحقیقات دولتی نیست بلکه شرکتی خصوصی است که باید در برابر سهامدارانش جوابگو باشد. بودجهٔ سالانهٔ آن از ۳ میلیارد تومان تجاوز می‌کند و نزدیک به ‌‌۲۰۰۰ دکتر علوم و هفت هزار پژوهشگر در آن مشغول به‌‌کارند و از این رو در سراسر جهان شاید بزرگترین گروه علمی را در یک زمینهٔ معین پژوهش جمع کرده باشد. این مجتمع عظیم چیزی نمی‌سازد، بلکه فقط به‌‌«تولید اندیشه» می‌پردازد.

اما البته اندیشه را باید بفروشد.

علم و تجارت

یکی از وظایف مهم این مجتمع پژوهشی این است که وسایلی بیابد تا بتواند ارتباط از طریق رسانه‌های گروهی را در امریکا هرچه بهتر به‌‌جریان بیاندازد به‌طوری که بازده آنها بیشتر شود. دکتر کلی گفته بود که تا پانزده سال دیگر رسانه‌های گروهی و ارتباط از راه دور در همهٔ جهان چنان گسترشی پیدا خواهند کرد که امکانات موجود مطلقاً نمی‌توانند تقاضای بازار را برآورده کنند.

حال چگونه به‌جای لامپ رادیوئی چیز دیگری بگذارند که هم محکم و هم کوچک باشد و در مصرف برق صرفه‌جوئی کند؟ یک راه بیشتر نبود: باید چاره‌ئی بیندیشند که الکترون‌ها به‌جای اینکه در خلأ حرکت کنند در خود ماده، یعنی در جسم جامد، به‌‌حرکت درآیند.

کتاب جمعه سال اول شماره اول صفحه ۱۵۰

معمولاً چنین گمان می‌رود که دانشمند و سوداگر ذاتاً دو موجود متفاوتند، زیرا دانشمند آرمان پرستی است که فقط می‌خواهد علم را پیش ببرد و کاری ندارد به‌‌اینکه آیا اکتشافات و اختراعاتش به‌درد خواهند خورد یا نه، ولی سوداگر تصور می‌کند که می‌توان محصول معینی را به‌‌دانشمند سفارش داد تا برایش تولید کند.

اختراع ترانزیستور مثال جالبی در ردّ این مدعاست و نشان می‌دهد که گاهی یک اختراع علمی نه این است و نه آن. این اختراع نه ثمرهٔ کنجکاوی‌های بی‌طمع علمی بود و نه حاصل حسابگری‌های سودجویانهٔ تجاری. هیچ کس نخست نمی‌دانست که این اختراع چقدر خرج برمی‌دارد. در آغاز کار، پیش از آنکه روش ساخت آن تکمیل شود، قیمت یک ترانزیستور بیشتر از یک لامپ رادیوئی تمام می‌شد، اما جوابگوی نیازی بود: نیاز انسانها به‌‌ارتباط با یکدیگر، که روز به‌روز گسترش بیشتری می‌یابد.

هنگامی که هدف مشخّص شد، دیگر کسی به‌فکر نیفتاده که چند منزل یکی کند و به‌هر قیمتی شده است وسائل موجود را بهبود بخشد تا هر‌چه زودتر به‌مقصود برسند. حال که می‌بایست چیز دیگری بیابند، دانسته و اندیشیده فصل جدیدی در علم گشودند: فیزیک جامدات.

در طی پیشرفت کار، که بروز جنگ آن را مدتی به‌‌تأخیر انداخت، علم و عمل یکجا گردآمد تا به‌موفقیت انجامید. مدتی است که تکمیل دوربین تلویزیون رنگی تمام ترانزیستور به‌پایان رسیده است. وزن آن چند کیلوگرم بیشتر نیست و در یک کشو میز جا می‌گیرد.

از بررسی جامدات اکنون به‌بررسی اجسام مشابه، مثلاً به‌بلورهای مایع، رسیده‌اند و به‌زودی تلویزیونهای مسطّحی از آن خواهند ساخت که می‌توان مثل تابلوهای نقاشی به‌دیوار آویزان کرد. ولی، مهمتر از همه، تجربه‌ئی است که از ماجراجوئی علمی اندوخته‌اند و اکنون، با پیش‌بینی نیازها، دربارهٔ آینده می‌اندیشند.

مخ برتر

فروش تلویزیون در جهان هر سال در حدود ۱۱ درصد افزایش می‌یابد و پیش‌بینی می‌شود که تا چهل سال دیگر به‌صد برابر امروز برسد. البته برای تعداد مکالمات تلفنی محدودیتی هست، اما مؤسسهٔ بل مدتی است که روی دستگاهی به‌‌نام «ویزیوفون» کار می‌کند. این دستگاه می‌تواند تصویر شما را در حین مکالمهٔ تلفنی به‌‌مخاطبتان منتقل کند. و اما انتقال یک تصویر تلفنی معادل انتقال ۹۶ ارتباط عادی است.

پیش‌بینی می‌شود که به‌زودی یک شبکهٔ عظیم کامپیوتری در سراسر جهان به‌وجود آید. در نتیجه با استفاده از مغزهای الکترونیکی یک «مخ برتر» که مک‌لوهان آن را از پیش حدس زده بود بر جهان حاکم خواهد شد. البته معلوم نیست که آن روز را باید جشن گرفت یا عزا!

نور به‌‌جای سیم

چنین به‌‌نظر می‌رسد که در سی سال آینده ما به‌یک بن‌بست صنعتی، نظیر آنچه دکتر کلی در مورد لامپ رادیوئی گفته بود، خواهیم رسید. با این تفاوت که بن‌بست این بار همان وسیلهٔ انتقال پیام‌ها، یعنی امواج الکترومغناطیسی است. مؤسسهٔ بل می‌خواهد دوباره از صفر شروع کند و یک دستگاه جدید ارتباطی بر مبنای تازه‌ئی تدارک ببیند و نور را جانشین سیم و رادیو کند.

ارقام به‌خودی خود گویاست؛ با یک سیم تلفن از راه دور، به‌‌شیوهٔ سنتی، می‌توان در یک زمان ۲۴ مکالمه انجام داد، با امواج کوتاه رادیوئی این رقم به ‌‌۱۲۰۰۰ و با امواج میلیمتری به ‌‌۲۵۰,۰۰۰ می‌رسد، ولی فرکانس امواج نوری به‌‌حدّی است که می‌تواند ۶ میلیارد مکالمه را در آن واحد انتقال دهد. حتی اگر بشر به‌‌یک هزارم این مقدار دست یابد این اختراع به‌‌زحمتش می‌ارزد. یعنی، به‌‌اصطلاح بازار، سودآور خواهد بود.

چند سالی است که بیش از هزار دانشمند و پژوهشگر در آزمایشگاه‌های بل برای اجرای این طرح کار می‌کنند و همهٔ مراحل ارتباط، یعنی ارسال و انتقال و دریافت را مورد بررسی همه‌جانبه قرار داده‌اند.

کتاب جمعه سال اول شماره اول صفحه ۱۵۱

آیا از نور معمولی استفاده خواهند کرد، یا از اشعهٔ لیزر؟ آیا نور عادی می‌تواند از هوای آزاد عبور کند و موانعی مثل ابر و مه و غبار سدّ راهش نشوند؟ آیا «کابل نوری» مانند سیم تلفنی روزی مصداق پیدا خواهد کرد؟ وانگهی، اساساً نور چیست؟ زیرا هنگامی که می‌خواهیم وارد زمینهٔ تازه‌ئی بشویم باید از حلّ مسائل ظاهراً بدیهی شروع کنیم.

مدتی است که، بر اثر پیشرفت‌های صنعتی اخیر، می‌توان ذرات مادّه را به‌‌وسیلهٔ نور به‌‌حرکت درآورد و یک قطعه موسیقی جاز را با اشعه‌ئی که در داخل یک لولهٔ شیشه‌ئی حرکت می‌کند از گرام به‌‌بلندگو انتقال داد. لولهٔ شیشه‌ئی اگر پر باشد مقدار زیادی از نور را به‌هدر می‌دهد. به‌‌همین سبب یک لولهٔ مجوّف از سنگ کوارتز که قطر بیرونی‌اش یک دهم میلیمتر و قطر درونی‌اش شصت و پنج هزارم میلیمتر است ساخته‌اند که می‌تواند علایم نوری را تا حدود ۱۰ کیلومتر منتقل کند. برای اینکه دستگاه «دخل و خرج کند» این مسافت باید به‌‌۵۰ کیلومتر برسد.

هنگامی که از پژوهشگران می‌پرسند که دست و پنجه نرم کردن با مسائلی که نمی‌شناسند آیا دشوار نیست، در جواب می‌گویند: «مسلماً بسیار دشوار است. اما هیچ کس در جهان در این کاری که ما می‌کنیم تجربه‌ئی ندارد. و ما مثل هرکس دیگر می‌توانیم از عهدهٔ آن برآییم.»

تعریف پیشرفت

به‌هر حال، عمدهٔ تجربیات علمی امروز متوجه ارتباط است. مردمشناسان این را به‌‌ما آموخته‌اند که تفاوت اساسی انسان با حیوان این است که می‌تواند با همنوع خود ارتباط برقرار کند. دو علمی که در قرن بیستم بیش از هر علم دیگری معرفت انسان را نسبت به‌خودش دگرگون ساخته و بزرگترین تأثیر را در اندیشهٔ بشری کرده‌اند، یعنی زبانشناسی و مردمشناسی، متکی بر ارتباط‌اند. اگر ارتباط نبود، آدمی هیچ نبود، زیرا نه به‌‌آگاهی می‌رسید و نه به‌‌خودآگاهی.

پیشرفت علمی و صنعتی نیز مدیون ارتباط است. اکنون دانشمندان می‌کوشند تا انسان را انسانی‌تر کنند. و بهترین تعریف پیشرفت همین است.

فیروز همّت

پاورقی

1. ^  Bardeen
2. ^  W. Brattain
3. ^  W. Shockley
4. ^  Bell
5. ^  Transfer resistor
6. ^  J. Pierce
7. ^  McLuhan
8. ^  Lee De Forest
9. ^  Melvin J. Kelly
10. ^  Visiophone