تاريخ التتابع: العصر الإلكتروني

رأينا آخر مرة كيف تم بناء الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر الرقمية على أساس الجيل الأول من المفاتيح الكهربائية الأوتوماتيكية - المرحلات الكهرومغناطيسية. ولكن بحلول الوقت الذي تم فيه إنشاء هذه الحواسيب ، كان مفتاح رقمي آخر ينتظر إصدارها خلف الكواليس. كان الترحيل جهازًا كهرومغناطيسيًا (استخدم الكهرباء للتحكم في مفتاح ميكانيكي) ، وكانت الفئة الجديدة من المفاتيح الرقمية إلكترونية - استنادًا إلى المعرفة الجديدة حول الإلكترون التي ظهرت في بداية القرن العشرين. أشار هذا العلم إلى أن حامل القوة الكهربائية لم يكن تيارًا ، وليس موجة ، وليس مجالًا - بل جسيمًا صلبًا.

أصبح الجهاز الذي ولد عصر الإلكترونيات ، بناءً على هذا الفيزياء الجديدة ، يُعرف باسم "الأنبوب الإلكتروني" [في الولايات المتحدة - الأنبوب المفرغ ، أو "الأنبوب المفرغ"]. يشارك في تاريخ إنشائها شخصان: الإنجليزي أمبروز فليمينغ والأمريكي لي دي فورست . في الواقع ، أصل الإلكترونيات أكثر تعقيدًا ، فهو يلتوي من العديد من الخيوط التي تعبر أوروبا والمحيط الأطلسي ، وتمتد إلى الماضي ، حتى التجارب المبكرة مع بنوك ليدن في منتصف القرن الثامن عشر.

ولكن كجزء من عرضنا التقديمي ، سيكون من الملائم تغطية هذه القصة ، بدءًا من توماس إديسون. حقق إديسون اكتشافًا مثيرًا للاهتمام في ثمانينيات القرن التاسع عشر من خلال العمل على الإضاءة الكهربائية - يعد هذا الاكتشاف المشهد لقصتنا. وقد أدى ذلك إلى مزيد من التطوير للأنابيب الإلكترونية ، التي كانت مطلوبة لنظامين تكنولوجيين: شكل جديد من الرسائل اللاسلكية وتوسيع شبكات الهاتف باستمرار.

مقدمة: اديسون

يعتبر إديسون عادة مخترع المصباح الكهربائي. هذا في وقت واحد يجعله أكثر من اللازم وقليل من الشرف. كثيرًا ، نظرًا لأن إديسون لم يأت فقط بمصباح مضيء. بالإضافة إلى حشد من المخترعين الذين سبقوا ذلك ، والذين لم تصل إبداعاتهم إلى الاستخدام التجاري ، يمكننا أن نذكر جوزيف سوان وتشارلز ستيرن من بريطانيا والأمريكي ويليام سوير ، الذي قدم المصابيح الكهربائية إلى السوق في وقت واحد مع إديسون. [ينتمي شرف الاختراع أيضًا إلى المخترع الروسي Lodygin Alexander Nikolaevich . كان Lodygin هو أول من خمن ضخ الهواء من لمبة مصباح زجاجية ، ثم اقترح صنع خيط متوهج ليس من الفحم أو الألياف المتفحمة ، ولكن من التنغستن المقاوم للحرارة / تقريبًا. perev. ]. تتكون جميع المصابيح من لمبة زجاجية محكمة الغلق يوجد فيها خيط مقاوم. عندما تم تشغيل المصباح في الدائرة ، جعلته الحرارة المتولدة بسبب مقاومة الخيط للتيار متوهجة. تم ضخ الهواء خارج المصباح حتى لا يشتعل الخيط. كان الضوء الكهربائي معروفًا بالفعل في المدن الكبيرة على شكل مصابيح قوس تستخدم لإضاءة الأماكن العامة الكبيرة. كان كل هؤلاء المخترعين يبحثون عن طريقة لتقليل كمية الضوء عن طريق أخذ جزيء مشرق من قوس محترق صغير بما يكفي لاستخدامه في المنازل لاستبدال مصابيح الغاز ، وجعل مصدر الضوء أكثر أمانًا ونظافة وإشراقًا.

وما فعله إديسون بالفعل - أو بالأحرى ، إنشاء مختبره الصناعي - ليس مجرد إنشاء مصدر للضوء. قاموا ببناء نظام كهربائي كامل لإضاءة المنازل - المولدات والأسلاك لنقل التيار والمحولات ، إلخ. من بين كل هذا ، لم يكن المصباح سوى العنصر الأكثر وضوحًا ووضوحًا. لم يكن وجود اسم Edison في شركاته المنتجة للكهرباء مجرد ركوع أمام المخترع الكبير ، كما كان الحال مع Bell Telephone. أثبت Edison أنه ليس مخترعًا فحسب ، بل أيضًا مهندس أنظمة. استمر مختبره في تحسين مكونات الإضاءة الكهربائية المختلفة حتى بعد نجاحها المبكر.


نسخة من مصابيح إديسون المبكرة

في سياق البحث ، في مكان ما عام 1883 ، قرر إديسون (وربما أحد موظفيه) إرفاق صفيحة معدنية بخيط داخل مصباح مضيء. أسباب هذا الفعل غير واضحة. ربما كانت هذه محاولة للقضاء على سواد المصباح - حيث تراكم داخل زجاج المصباح مادة مظلمة غامضة مع مرور الوقت. يبدو أن المهندس كان يأمل في أن تنجذب هذه الجسيمات السوداء إلى اللوحة النشطة. لدهشته ، وجد أنه عندما تم تضمين اللوحة في الدائرة جنبًا إلى جنب مع النهاية الإيجابية للخيوط ، فإن التيار المتدفق عبر الفتيل كان متناسبًا بشكل مباشر مع شدة توهج الفتيل. عند توصيل اللوحة بالنهاية السلبية للخيط ، لم يلاحظ أي شيء من هذا القبيل.

قرر إديسون أن هذا التأثير ، الذي أطلق عليه فيما بعد تأثير أديسون أو الانبعاث الحراري ، يمكن استخدامه لقياس أو حتى التحكم في "القوة الكهربائية" ، أو الجهد ، في النظام الكهربائي. بدافع من العادة ، تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع لهذا "المؤشر الكهربائي" ، ثم عاد إلى مهام أكثر أهمية.

بدون أسلاك

سريعًا إلى 20 عامًا في المستقبل ، عام 1904. في هذا الوقت في إنجلترا ، عمل John Ambrose Fleming على تعليمات شركة Marconi لتحسين جهاز استقبال الموجات اللاسلكية.

من المهم أن نفهم ما كان وما لم يكن الراديو في ذلك الوقت ، سواء من وجهة نظر الصك ومن وجهة نظر الممارسة. الراديو لم يكن يسمى "راديو" في ذلك الوقت ، بل كان يسمى "لاسلكي" ، لاسلكي. بدأ مصطلح "راديو" يسود فقط في عقد 1910. على وجه التحديد ، كان هذا هو التلغراف اللاسلكي - نظام لإرسال الإشارات في شكل نقاط وشرطات من المرسل إلى المتلقي. كان تطبيقه الرئيسي هو الاتصال بين السفن وخدمات الموانئ ، وبهذا المعنى كان مهتمًا بالأقسام البحرية في العالم كله.

جرب بعض المخترعين في ذلك الوقت ، ولا سيما Reginald Fessenden ، فكرة الهاتف اللاسلكي - الذي ينقل الرسائل الصوتية عبر الهواء في شكل موجة مستمرة. لكن البث بالمعنى الحديث نشأ بعد 15 عامًا فقط من ذلك: نقل الأخبار والقصص والموسيقى وبرامج أخرى لاستقبالها من قبل جمهور واسع. حتى ذلك الحين ، كان يُنظر إلى الطبيعة الشاملة للإشارات الراديوية على أنها مشكلة يجب حلها ، وليس كميزة يمكن استخدامها.

تم تكييف المعدات اللاسلكية الموجودة في ذلك الوقت بشكل جيد للعمل مع شفرة مورس وضعف لكل شيء آخر. صنعت أجهزة الإرسال موجات هيرتز ، مرسلة شرارة من خلال فجوة في الدائرة. لذلك ، كانت الإشارة مصحوبة بكسر ثابت.

تعرف المستلمون على هذه الإشارة من خلال المتماسك: برادة معدنية في أنبوب زجاجي ، والتي طرقت معًا بفعل موجات الراديو في كتلة مستمرة ، وبالتالي أغلقت الدائرة. ثم كان من الضروري الطرق على الزجاج حتى ينكسر نشارة الخشب ويكون جهاز الاستقبال جاهزًا للإشارة التالية - في البداية تم إجراؤه يدويًا ، ولكن سرعان ما ظهرت أجهزة تلقائية لهذا الغرض.

في عام 1905 ، كانت أجهزة الكشف البلورية ، المعروفة أيضًا باسم شعيرات القطط ، قد بدأت للتو في الظهور. اتضح أنه بمجرد لمس سلك بكريستال معين ، على سبيل المثال ، السيليكون أو البايرايت الحديدي أو galena ، كان من الممكن انتزاع إشارة لاسلكية من الهواء. كانت أجهزة الاستقبال الناتجة رخيصة ومضغوطة ومعقولة التكلفة للجميع. حفزوا على تطوير راديو الهواة ، وخاصة بين الشباب. أدى الارتفاع المفاجئ في وقت البث الناتج عن هذا إلى مشاكل بسبب حقيقة أن الراديو كان مشتركًا بين جميع المستخدمين. يمكن أن تتقاطع المحادثات الأبرياء للهواة عن طريق الخطأ مع مفاوضات morphlot ، حتى أن بعض المشاغبين تمكنوا من إعطاء أوامر خاطئة وإرسال إشارات للمساعدة. كان لا بد للدولة من التدخل. كما كتب أمبروز فليمينغ نفسه ، ظهور أجهزة كشف الكريستال

أدى على الفور إلى طفرة في الإبراق اللاسلكي غير المسؤول بسبب سلوكيات لا تعد ولا تحصى من هواة الكهرباء والطلاب ، الأمر الذي تطلب تدخلًا صارمًا من السلطات الوطنية والدولية للحفاظ على ما كان يحدث بطريقة معقولة وآمنة.

من الخواص الكهربائية غير المعتادة لهذه البلورات ، سيظهر الجيل الثالث من المفاتيح الرقمية في الوقت المناسب ، يليها المرحلات والمصابيح - المفاتيح التي تهيمن على عالمنا. لكن كل شيء له وقته. وصفنا المشهد ، الآن سنعيد كل الانتباه إلى الممثل الذي ظهر للتو في دائرة الضوء: أمبروز فليمينغ ، إنجلترا ، 1904.

صمام

في عام 1904 ، كان فليمنغ أستاذًا للهندسة الكهربائية في جامعة كلية لندن ، ومستشارًا لشركة ماركوني. في البداية ، استأجرته الشركة للحصول على رأي خبير في بناء محطة للطاقة ، ولكن بعد ذلك تولى مهمة تحسين جهاز الاستقبال.


فليمينغ في عام 1890

عرف الجميع أن جهاز التماسك كان جهاز استقبال فقير من حيث الحساسية ، وأن الكاشف المغناطيسي الذي طوره Macroni لم يكن أفضل بشكل خاص. للعثور على بديل له ، قرر فليمينغ أولاً بناء دائرة حساسة للكشف عن موجات هيرتز. مثل هذا الجهاز ، حتى دون أن يصبح كاشفًا في حد ذاته ، سيكون مفيدًا في البحث المستقبلي.

للقيام بذلك ، كان بحاجة إلى التوصل إلى طريقة لقياس قوة التيار باستمرار التي تم إنشاؤها بواسطة الموجات الواردة ، بدلاً من استخدام متماسك منفصل (أظهر فقط على الحالة - حيث يتم تعليق نشارة الخشب معًا أو إيقاف تشغيله). لكن الأجهزة المعروفة لقياس قوة التيار - الجلفانومتر - تتطلب ثابتًا ، أي تيار أحادي الاتجاه للتشغيل. التيار المتناوب الذي أثارته الموجات الراديوية غير اتجاهه بسرعة بحيث لا يمكن إجراء أي قياس.

تذكر فليمنج أن العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام كانت تجمع الغبار في خزانته - أضواء مؤشر إديسون. في الثمانينيات من القرن التاسع عشر ، كان مستشارًا لشركة Edison Electric Lighting Company في لندن ، وعمل على حل مشكلة اسوداد المصابيح. في ذلك الوقت ، تلقى عدة نسخ من المؤشر ، ربما من ويليام برايس ، كبير المهندسين الكهربائيين لخدمة البريد البريطانية ، الذي عاد لتوه من معرض كهربائي في فيلادلفيا. خارج الولايات المتحدة ، كانت السيطرة على التلغراف والهواتف أمرًا شائعًا للخدمات البريدية خارج الولايات المتحدة ، لذلك كانت مراكز للخبرة الكهربائية.

في وقت لاحق ، في تسعينيات القرن التاسع عشر ، درس فليمنج نفسه تأثير إديسون باستخدام مصابيح تم الحصول عليها من برايس. وأوضح أن التأثير كان أن التيار يتدفق في اتجاه واحد: يمكن أن يتدفق جهد كهربائي سلبي من خيوط ساخنة إلى قطب بارد ، ولكن ليس العكس. ولكن فقط في عام 1904 ، عندما واجه مهمة الكشف عن موجات الراديو ، أدرك أن هذه الحقيقة يمكن استخدامها عمليًا. سيسمح مؤشر Edison فقط نبضات AC الموجهة في اتجاه واحد بسد الفجوة بين الخيط واللوحة ، مما سيعطي تدفقًا ثابتًا وغير اتجاهي.

أخذ فليمنج مصباحًا واحدًا ، وربطه في سلسلة بجلفانومتر ، وشغل جهاز إرسال الشرارة. Voila - تحولت المرآة ، وانتقل شعاع الضوء على الميزان. عملت. يمكنه قياس إشارة الراديو الواردة بدقة.


نماذج صمام فليمنغ. الأنود في منتصف حلقة الفتيل (الكاثود الساخن)

وصف فليمنج اختراعه بـ "الصمام" لأنه سمح للكهرباء بالمرور في اتجاه واحد فقط. في لغة كهروتقنية أكثر عمومية ، كان مقومًا - طريقة لتحويل التيار المتناوب إلى تيار مباشر. ثم سميت الصمام الثنائي ، لأنه كان يحتوي على قطبين - كاثود ساخن (خيوط) ينبعث منها الكهرباء ، وأنود بارد (لوحة) يستقبلها. قدم فليمنج العديد من التحسينات على التصميم ، ولكن في الواقع لم يختلف الجهاز عن مصباح المؤشر الذي أدلى به إديسون. حدث انتقالها إلى جودة جديدة نتيجة لتغيير طريقة التفكير - لقد رأينا بالفعل هذه الظاهرة عدة مرات. حدث التغيير في عالم الأفكار في رأس فليمينغ ، وليس في عالم الأشياء خارجها.

كان صمام فليمنج وحده مفيدًا. كان أفضل جهاز ميداني لقياس الإشارات اللاسلكية ، وكاشف جيد في حد ذاته. لكنه لم يهز العالم. بدأ النمو الهائل للإلكترونيات فقط بعد أن أضاف لي دي فورست قطبًا ثالثًا وحول الصمام إلى مرحل.

الاستماع

كان لدى لي دي فورست تربية غير عادية لطالب من جامعة ييل. كان والده ، القس هنري دي فورست ، من قدامى المحاربين في الحرب الأهلية من نيويورك ، راعي الكنيسة الجماعية ، وكان يعتقد اعتقادًا راسخًا أنه ، كواعظ ، يجب أن ينشر الضوء الإلهي للمعرفة والعدالة. امتثالاً لنداء الواجب ، قبل الدعوة ليصبح رئيسًا لكلية تالاديج في ألاباما. تأسست الكلية بعد الحرب الأهلية على يد الجمعية التبشيرية الأمريكية ومقرها نيويورك. كان الغرض منه هو تدريب وتعليم السكان السود المحليين. هناك ، شعر لي بين صخرة ومكان صعب - إذ أهانه السود المحليون بسبب السذاجة والجبن ، والبيض المحلي لحقيقة أنه كان يانكيًا .

ومع ذلك ، كشباب دي فورست ، طور ثقة قوية بالنفس. اكتشف ميلًا إلى الميكانيكا والاختراعات - أصبح نموذجه الواسع للقاطرة معجزة محلية. عندما كان مراهقًا ، يدرس في تالاديجا ، قرر تكريس حياته للاختراعات. ثم ، عندما كان شابًا يعيش في مدينة نيو هافن ، قام ابن القس باستبعاد معتقداته الدينية الأخيرة. لقد غادروا تدريجياً بسبب التعرف على الداروينية ، ثم تم تفجيرهم مثل الريح بعد وفاة والده المفاجئة. لكن الشعور بوجود وجهة لم يترك دي فوريست - اعتبر نفسه عبقريًا وسعى إلى أن يصبح نيكولا تيسلا الثاني ، ساحرًا غنيًا ومشهورًا وغامضًا في عصر الكهرباء. اعتبره زملاؤه من جامعة ييل رنينًا فارغًا متعجرفًا. ربما يمكن أن يطلق عليه الشخص الأقل شعبية في تاريخنا.


دي فورست ، ج .1900

بعد الانتهاء من دراسته في جامعة ييل في عام 1899 ، اختار دي فورست تطوير الفن المتنامي بسرعة في إرسال الإشارات اللاسلكية كمسار للثروة والشهرة. في العقود التي تلت ذلك ، اقتحم هذا المسار بعزم وثقة كبيرين ، ودون أي تردد. بدأ كل شيء بالتعاون مع de Forest وشريكه Ed Smythe في شيكاغو. أبقى Smythe شركته طافية من خلال المدفوعات المنتظمة ، وقاموا معًا بتطوير كاشف الموجات الراديوية الخاص بهم ، الذي يتكون من لوحين معدنيين متصلين بواسطة الغراء ، والذي أطلق عليه de Forest "لصق" [goo]. لكن دي فورست لم يستطع الانتظار طويلاً للحصول على جوائز عبقريته. تخلص من سميث وتعاون مع ممول مريب في نيويورك يدعى أبراهام وايت [ يغير اسمه بشكل ساخر من ولادته ، شوارتز ، لإخفاء أفعاله المظلمة. أبيض / أبيض - (إنجليزي) أبيض ؛ شوارز - (ألماني) أسود / تقريبًا. perev. ] عن طريق فتح شركة De Forest Wireless Telegraph Company.

كان نشاط الشركة نفسها ثانويًا لكل من أبطالنا. استخدم الأبيض جهل الناس لملء جيوبهم. استدرج الملايين من المستثمرين الذين كانوا يكافحون لمواكبة الطفرة الإذاعية المتوقعة. وركز دي فورست ، بفضل التدفق الهائل للأموال من هؤلاء "المصاصين" ، على إثبات عبقريته من خلال تطوير نظام أمريكي جديد لنقل المعلومات لاسلكيًا (على عكس النظام الأوروبي الذي طوره ماركوني وآخرون).

للأسف بالنسبة للنظام الأمريكي ، لم يعمل كاشف de Forest بشكل جيد. لبعض الوقت ، قام بحل هذه المشكلة عن طريق استعارة تصميم Reginald Fessenden الحاصل على براءة اختراع لكاشف يسمى "المقايضة السائلة" - سلكان بلاتينيان مغموران في حمام حمض الكبريتيك. رفع Fessenden دعوى قضائية بشأن انتهاك براءات الاختراع - ومن الواضح أنه كان سيفوز بهذه الدعوى. لم يستطع دي فورست أن يهدأ حتى يأتي بكاشف جديد يخصه فقط. في خريف عام 1906 ، أعلن عن إنشاء مثل هذا الكاشف. في اجتماعين مختلفين في المعهد الأمريكي للهندسة الكهربائية ، وصف دي فورست كاشفه اللاسلكي الجديد ، والذي أطلق عليه الصوت. لكن أصلها الحقيقي موضع شك.

لبعض الوقت ، كانت محاولات دي فورست لبناء كاشف جديد تدور حول مرور التيار من خلال لهب موقد بنسن ، والذي ، في رأيه ، يمكن أن يكون موصلًا غير متماثل. الفكرة ، على ما يبدو ، باءت بالفشل. في وقت ما من عام 1905 اكتشف عن صمام فليمنج. حصلت De Forest على فكرة أن هذا الصمام وجهازه القائم على الموقد كانا متشابهين في الأساس - إذا قمت باستبدال خيط ساخن بلهب وغطيه بمصباح زجاجي للحد من الغاز ، فستحصل على نفس الصمام. قام بتطوير سلسلة من براءات الاختراع التي تكرر تاريخ الاختراعات قبل صمام Fleming باستخدام كاشفات لهب الغاز. من الواضح أنه أراد أن يأخذ الأولوية في الاختراع ، متجاوزًا براءة اختراع Fleming ، حيث أن العمل مع حارق بنسن سبقته أعمال Fleming (كانت مستمرة منذ عام 1900).

, , 1906 « , , , ». , – . , .

, , ? , 1906 .

. , , United Wireless, American De Forest $1. $1000 , . , .

, , , , – . , , , ( ) . : , , .

, , «». , , , - , . , , , – «».


1908 . () – , – , – . , .

. (, ), , , , . , , . , ( ) , , ( – ).

. , , , . , , .

, . , De Forest Radio Telephone Company, . " ". , , , . , , , , . .

. , , , .

كانت شبكة الاتصالات لمسافات طويلة هي الجهاز العصبي المركزي AT&T. ربطت العديد من الشركات المحلية وقدمت ميزة تنافسية رئيسية على انتهاء صلاحية براءة اختراع بيل. من خلال الانضمام إلى شبكة AT&T ، يمكن للعميل الجديد ، نظريًا ، الوصول إلى جميع المشتركين الآخرين على بعد آلاف الكيلومترات ، على الرغم من أنه نادرًا ما قام بإجراء مكالمات بعيدة المدى. كما كانت الشبكة هي الأساس المادي للفكر الشامل للشركة "سياسة واحدة ، نظام واحد ، خدمة شاملة".

ولكن مع بداية العقد الثاني من القرن العشرين ، وصلت هذه الشبكة إلى أقصى حد مادي. كلما زادت أسلاك الهاتف ، أصبحت الإشارة التي تمر عبرها أضعف وأكثر ضجيجًا ، ونتيجة لذلك ، أصبح الكلام غير قابل للتمييز تقريبًا. وبسبب هذا ، في الولايات المتحدة الأمريكية كانت هناك في الواقع شبكتان AT & T مفصولة بحافة قارية.

بالنسبة للشبكة الشرقية ، كانت نيويورك ربطًا ، وكانت أجهزة إعادة لف ولفائف Pupin الميكانيكية مقودًا يحدد المدى الذي يمكن أن يصل إليه صوت الإنسان. لكن هذه التقنيات لم تكن كلي القدرة. غيرت الملفات الخواص الكهربائية لدائرة الهاتف ، مما قلل من توهين الترددات الصوتية - لكنهم استطاعوا تقليلها فقط ، وليس إزالتها. أضافت مكررات ميكانيكية (فقط سماعة هاتف متصلة بميكروفون مكبر) ضوضاء مع كل تكرار. خط 1911 من نيويورك إلى دنفر جلب هذا المقود إلى أقصى طول. على وشك مد الشبكة إلى القارة بأكملها ، ولم يكن هناك شك. ومع ذلك ، في عام 1909 ، وعد جون كارتي ، كبير مهندسي شركة AT&T ، بذلك علنًا. ووعد بالقيام بذلك في غضون خمس سنوات - في الوقت الذي بدأ فيه معرض بنما والمحيط الهادئ الدولي في سان فرانسيسكو في عام 1915.

أول من تمكن من جعل مثل هذا المشروع ممكنًا بمساعدة مضخم هاتف جديد لم يكن أمريكيًا ، بل وريثًا لعائلة غنية في فيينا كانت مهتمة بالعلوم. عندما كان شابًا ، اشترى روبرت فون ليبن ، بمساعدة والديه ، شركة إنتاج هاتف وشرع في صنع مكبر للصوت للمكالمات الهاتفية. بحلول عام 1906 ، قام بترحيل يعتمد على أنابيب أشعة الكاثود ، ثم استخدم على نطاق واسع في التجارب الفيزيائية (وأصبح لاحقًا أساسًا لتكنولوجيا شاشة الفيديو ، التي كانت سائدة في القرن العشرين). تم التحكم في إشارة إدخال ضعيفة بواسطة مغناطيس كهربائي ، ثني الحزمة ، وتعديل تيار أقوى في الدائرة الرئيسية.

بحلول عام 1910 ، تعلم فون ليبن وزملاؤه ، يوجين رايز وسيغموند شتراوس ، عن Audion de Forest واستبدلوا المغناطيس في الأنبوب بشبكة تتحكم في أشعة الكاثود - كان هذا التصميم هو الأكثر فاعلية وتجاوز جميع التطورات التي حدثت في ذلك الوقت في الولايات المتحدة الأمريكية. سرعان ما تبنت شبكة الهاتف الألمانية مضخم صوت فون ليبن. في عام 1914 ، وبفضلها ، تمكن قائد جيش شرق بروسيا من إجراء مكالمة هاتفية عصبية إلى المقر الألماني ، الذي يقع على بعد 1000 كيلومتر منه ، في كوبلنز. أجبر هذا رئيس الأركان على إرسال جنرالات هيندنبيرج ولودندورف شرقًا ، إلى المجد الأبدي وعواقب وخيمة. ربطت مكبرات الصوت نفسها فيما بعد المقر الألماني مع الجيوش الميدانية في الجنوب والشرق حتى مقدونيا ورومانيا.


نسخة من تتابع شعاع الكاثود المتقدم لفون ليبن. الكاثود أدناه ، الأنود هو الملف في الأعلى ، والشبكة عبارة عن رقائق معدنية مستديرة في المنتصف.

ومع ذلك ، أدت الحواجز اللغوية والجغرافية ، وكذلك الحرب ، إلى حقيقة أن مثل هذا التصميم لم يصل إلى الولايات المتحدة ، وسرعان ما كان قبل الأحداث الأخرى بالفعل.

في هذه الأثناء ، غادر دي فورست شركة هاتف الراديو المنحنية في عام 1911 وفر إلى كاليفورنيا. هناك حصل على وظيفة في شركة التلغراف الفيدرالية في بالو ألتو ، التي أسسها خريج ستانفورد سيريل إلويل . من الناحية الاسمية ، كان من المفترض أن يعمل de Forest على مضخم يزيد من حجم إشارة خرج الراديو الفيدرالي. في الواقع ، قام هو وهربرت فان إيتان (مهندس هاتف متمرس) وتشارلز لوجوود (مصمم جهاز استقبال) بإعداد مضخم هاتف للحصول على الثلاثة منهم جائزة من AT&T ، والتي تردد أنها شائعة بمبلغ مليون دولار.

للقيام بذلك ، أخذ دي فورست أوديون من الميزانين ، وبحلول عام 1912 كان لديه وزملاؤه جهازًا جاهزًا للتظاهر في شركة هاتف. كان يتألف من العديد من Audions المتصلة بالسلسلة ، والتي خلقت التضخيم في عدة مراحل ، والعديد من المكونات الإضافية الإضافية. الجهاز ، من حيث المبدأ ، يعمل - يمكنه تضخيم الإشارة بما يكفي لتسمع كيف يسقط منديل أو ساعة جيب تدق. ولكن فقط في التيارات والفولتية أصغر من أن تكون مفيدة في الاتصالات الهاتفية. مع زيادة التيار ، بدأت Audiions في إصدار وهج أزرق ، وتحولت الإشارة إلى ضوضاء. لكن مشغلي الهاتف كانوا مهتمين بما يكفي لإعطاء الجهاز لمهندسيهم ومعرفة ما يمكنهم فعله به. حدث أن أحدهم ، عالم الفيزياء الشاب هارولد أرنولد ، عرف بالضبط كيفية إصلاح مكبر الصوت من الفدرالية التلغراف.

حان الوقت لمناقشة كيفية عمل الصمام وأودي. جاءت الرؤية الرئيسية اللازمة لشرح عملهم من مختبر كافنديش في كامبريدج ، المركز الفكري للفيزياء الإلكترونية الجديدة. في عام 1899 ، أظهر JJ Thomson في التجارب على أنابيب أشعة الكاثود أن الجسيم الذي لديه كتلة وأصبح يعرف فيما بعد باسم الإلكترون ينقل التيار من الكاثود إلى الأنود. على مدى السنوات القليلة المقبلة ، طور أوين ريتشاردسون ، زميل طومسون ، هذا الافتراض في النظرية الرياضية للانبعاث الحراري.

كان أمبروز فليمينغ ، وهو مهندس عمل في رحلة قصيرة بالقطار من كامبريدج ، على دراية بهذه الأعمال. كان من الواضح له أن صمامه يعمل بسبب الانبعاث الحراري للإلكترونات من خيوط ساخنة ، يعبر فجوة الفراغ إلى أنود بارد. لكن الفراغ في مصباح المؤشر لم يكن عميقًا - لم يكن ذلك ضروريًا لمصباح عادي. كان يكفي ضخ الكثير من الأكسجين بحيث لم يشتعل الخيط. أدرك فليمنج أنه لكي يعمل الصمام بشكل أفضل ، يجب تفريغه بعناية قدر الإمكان حتى لا يتداخل الغاز المتبقي مع تدفق الإلكترونات.

لم يفهم De Forest هذا. منذ أن وصل إلى الصمام و Audion من خلال التجارب مع موقد بنسن ، كان اعتقاده هو عكس ذلك - أن الغاز المؤين الساخن هو سائل العمل للجهاز ، وأن إزالته الكاملة ستؤدي إلى توقف العملية. هذا هو السبب في أن الصوت غير مستقر للغاية وغير مرضٍ يعمل كإذاعة ، وبالتالي ينبعث منه الضوء الأزرق.

وجد أرنولد من AT&T نفسه في وضع مثالي لتصحيح خطأ دي فورست. كان فيزيائيًا درس في عهد روبرت ميليكان في جامعة شيكاغو ، وتم تعيينه خصيصًا لتطبيق معرفته بالفيزياء الإلكترونية الجديدة على مهمة بناء شبكة هاتف من الساحل إلى الساحل. كان يعلم أن مصباح Audiion سيعمل بشكل أفضل في فراغ مثالي تقريبًا ، وكان يعلم أن أحدث المضخات يمكن أن تحقق مثل هذا الفراغ ، وكان يعلم أن نوعًا جديدًا من خيوط أكسيد المغلفة ، مع لوحة وشبكة موسعة ، سيزيد أيضًا من تدفق الإلكترون. باختصار ، حول Audion إلى مصباح إلكتروني ، عجيب العصر الإلكتروني.

تمتلك AT&T مضخمًا قويًا مطلوبًا لبناء خط عابر للقارات - لم تكن هناك حقوق لاستخدامه فقط. لم يثق ممثلو الشركة بأنفسهم في المفاوضات مع de Forest ، لكنهم بدأوا محادثة منفصلة من خلال محام طرف ثالث تمكن من اكتساب حقوق استخدام Audiion كمضخم هاتف مقابل 50000 دولار (حوالي 1.25 مليون دولار في 2017 دولار). تم افتتاح خط نيويورك - سان فرانسيسكو في الوقت المناسب ، ولكن كان بمثابة انتصار للبراعة التقنية وإعلان الشركات أكثر من كونه وسيلة اتصال. كانت تكلفة المكالمات كونية لدرجة أنه لا يمكن لأحد تقريبًا استخدامها.

العصر الإلكتروني

أصبح المصباح الإلكتروني الحقيقي جذر شجرة جديدة تمامًا من المكونات الإلكترونية. مثل التتابع ، كان المصباح الإلكتروني يوسع باستمرار إمكانيات تطبيقه عندما وجد المهندسون طرقًا جديدة لتكييف جهازه لحل مشاكل معينة. نمو قبيلة "-ods" لم ينته مع الثنائيات وثلاثيات. وتابع مع tetrode ، الذي أضاف شبكة إضافية تدعم التضخيم مع نمو العناصر في الدائرة. يتبع Pentodes ، heptodes ، وحتى octodes . ظهر ثيراترون ، مليء بخار الزئبق ، متوهجًا بضوء أزرق مشؤوم. مصابيح صغيرة بحجم الإصبع الصغير على القدم أو حتى البلوط. المصابيح ذات الكاثود غير المباشر ، حيث لم يزعج صوت مصدر التيار المتردد الإشارة. يسرد كتاب Saga of Vacuum Tube ، الذي يصف نمو صناعة المصابيح حتى عام 1930 ، أكثر من 1000 طراز مختلف حسب فهرسهم - على الرغم من أن العديد منهم كانوا نسخًا غير قانونية من علامات تجارية غير موثوقة: Ultron ، Perfektron ، Supertron ، Voltron ، إلخ.



والأكثر أهمية من تنوع الأشكال هو تنوع تطبيقات أنبوب الإلكترون. حولت الدوائر التجديدية الصمام الثلاثي إلى جهاز إرسال - مما أدى إلى إنشاء موجات جيبية ناعمة وثابتة ، بدون شرارات صاخبة ، قادرة على نقل الصوت بشكل مثالي. مع وجود متماسك وشرارات في عام 1901 ، بالكاد استطاع ماركوني إرسال مقطع صغير من شفرة مورس عبر جزء ضيق من المحيط الأطلسي. في عام 1915 ، باستخدام مصباح إلكتروني كجهاز إرسال واستقبال ، يمكن لشركة AT&T إرسال صوت بشري من أرلينغتون ، فيرجينيا إلى هونولولو - ضعف المسافة. وبحلول عشرينيات القرن العشرين ، قاموا بدمج الاتصالات الهاتفية لمسافات طويلة مع البث الصوتي عالي الجودة وإنشاء شبكات الراديو الأولى. وهكذا ، سرعان ما استطاعت الأمة كلها الاستماع إلى الراديو بنفس الصوت ، سواء كان روزفلت أو هتلر.

علاوة على ذلك ، سمحت القدرة على إنشاء أجهزة إرسال تم ضبطها على تردد دقيق ومستقر لمهندسي الاتصالات بتحقيق الحلم الطويل الأمد بتعدد الإرسال الذي جذب ألكسندر بيل وإديسون والباقي قبل أربعين عامًا. بحلول عام 1923 ، كان لدى AT&T خط صوت من عشر قنوات من نيويورك إلى بيتسبرغ. خفضت القدرة على نقل أصوات متعددة عبر سلك نحاسي واحد تكلفة المكالمات البعيدة بشكل جذري ، والتي ، بسبب التكلفة العالية ، كانت متاحة دائمًا فقط لأغنى الناس والشركات. رؤية ما هي المصابيح الإلكترونية قادرة على ذلك ، أرسلت AT&T محاميهم لشراء حقوق إضافية من de Forest من أجل تأمين حقوق استخدام Audiion في جميع التطبيقات المتاحة. في المجموع ، دفعوا له 390،000 دولار ، وهو ما يعادل في أموال اليوم حوالي 7.5 مليون دولار.

لماذا ، مع هذا التنوع ، لم تسيطر المصابيح الإلكترونية على الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر بنفس الطريقة التي كانت تسيطر عليها في الراديو وأجهزة الاتصالات الأخرى؟ من الواضح أن الصمام الثلاثي يمكن أن يكون مفتاحًا رقميًا بنفس طريقة التتابع. من الواضح جدًا أن دي فورست اعتقد أنه أنشأ التتابع قبل أن يخلقه بالفعل. وكان الصمام الثلاثي أكثر استجابة من التتابع الكهروميكانيكي التقليدي ، لأنه لم يكن عليه تحريك المحرك. تطلب تتابع التحويل النموذجي عدة مللي ثانية ، وكان التغيير في التدفق من الكاثود إلى الأنود بسبب التغيير في الجهد الكهربائي على الشبكة شبه فوري.

لكن المصابيح كان بها عيب واضح قبل التتابع: ميلها ، عن طريق القياس مع أسلافهم ، مصابيح الإضاءة للإضاءة ، للحرق. كانت فترة حياة Audion de Forest الأصلية قصيرة جدًا - حوالي 100 ساعة - لدرجة أنه كان لديه خيط احتياطي في مصباحه يجب أن يكون متصلاً بعد الحرق الأول. كان هذا سيئًا للغاية ، ولكن حتى بعد ذلك ، حتى من أفضل المصابيح ذات الجودة ، لا يمكنك توقع وقت تشغيل أكثر من عدة آلاف من الساعات. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على آلاف المصابيح وساعات من الحوسبة ، كانت هذه مشكلة خطيرة.

والمرحلات ، على العكس ، بحسب جورج ستيبتز ، كانت "موثوقة بشكل خيالي". لدرجة أنه ادعى ذلك

إذا كانت مجموعة من المرحلات على شكل حرف U ستبدأ عملها في السنة الأولى من عصرنا وتبديل الاتصال مرة واحدة كل ثانية ، فستظل تعمل حتى الآن. كان يمكن توقع فشل الاتصال الأول في موعد لا يتجاوز ألف عام ، في مكان ما في العام 3000.

علاوة على ذلك ، لم تكن هناك خبرة في استخدام الدوائر الإلكترونية الكبيرة المماثلة للدوائر الكهروميكانيكية لمهندسي الهاتف. يمكن أن تحتوي أجهزة الراديو والمعدات الأخرى على 5-10 مصابيح ، ولكن ليس مئات الآلاف. لم يكن أحد يعرف ما إذا كان من الممكن جعل الكمبيوتر يعمل مع 5000 مصباح. باختيار التتابع بدلاً من المصابيح ، قام مطورو الكمبيوتر باختيار آمن ومحافظ.

في الجزء التالي ، سنرى كيف ولماذا تم التغلب على هذه الشكوك.