מאמרים נוספים בסדרה:
- היסטוריה של הממסר
- היסטוריה של מחשבים אלקטרוניים
- היסטוריה של הטרנזיסטור
- היסטוריית אינטרנט
В ראינו כיצד הדור הראשון של מחשבים דיגיטליים נבנה על בסיס הדור הראשון של מתגים חשמליים אוטומטיים - ממסרים אלקטרומגנטיים. אבל עד שהמחשבים האלה נוצרו, היה מתג דיגיטלי נוסף שחיכה מאחורי הקלעים. הממסר היה מכשיר אלקטרומגנטי (המשתמש בחשמל להפעלת מתג מכני), והמעמד החדש של מתגים דיגיטליים היה אלקטרוני - מבוסס על ידע חדש על האלקטרון שהופיע בתחילת המאה ה-XNUMX. מדע זה הצביע על כך שנושא הכוח החשמלי אינו זרם, לא גל, לא שדה - אלא חלקיק מוצק.
המכשיר שהוליד את עידן האלקטרוניקה המבוסס על הפיזיקה החדשה הזו נודע בשם צינור הוואקום. בהיסטוריה של יצירתו מעורבים שני אנשים: אנגלי ואמריקאי . במציאות, מקורות האלקטרוניקה מורכבים יותר, עם חוטים רבים שחוצים את אירופה והאוקיינוס האטלנטי, ונמשכים חזרה לניסויים המוקדמים עם קנקני ליידן באמצע המאה ה-XNUMX.
אבל במסגרת המצגת שלנו יהיה נוח לכסות (משחק מילים!) את ההיסטוריה הזו, החל מתומס אדיסון. בשנות ה-1880, אדיסון גילה תגלית מעניינת תוך כדי עבודה על תאורה חשמלית - תגלית שמכינה את הבמה לסיפור שלנו. מכאן הגיע המשך הפיתוח של צינורות ואקום, הנדרשים לשתי מערכות טכנולוגיות: צורה חדשה של העברת הודעות אלחוטיות ורשתות הטלפון ההולכות ומתרחבות.
פרולוג: אדיסון
אדיסון נחשב בדרך כלל לממציא הנורה. זה עושה לו יותר מדי ומעט מדי קרדיט בו זמנית. יותר מדי, כי אדיסון לא היה היחיד שהמציא את המנורה הזוהרת. בנוסף לקהל הממציאים שקדמו לו, שיצירותיהם לא הגיעו ליישום מסחרי, אפשר לציין את ג'וזף סוואן וצ'ארלס סטרן מבריטניה ואת וויליאם סוייר האמריקאי, שהביאו לשוק נורות במקביל לאדיסון. [כבוד ההמצאה שייך גם לממציא הרוסי . לודיגין היה הראשון שניחש לשאוב אוויר מנורת זכוכית, ולאחר מכן הציע לייצר את החוט לא מפחם או מסיבים חרוכים, אלא מטונגסטן עקשן / בערך. תִרגוּם]. כל המנורות היו מורכבות מנורת זכוכית אטומה, שבתוכה היה חוט התנגדות. כאשר המנורה הייתה מחוברת למעגל, החום שנוצר מההתנגדות של חוט הלהט לזרם גרם לו להאיר. האוויר נשאב החוצה מהבקבוק כדי למנוע מהלהט להתלקח. אור חשמלי כבר היה ידוע בערים הגדולות בצורה , משמש להארת מקומות ציבוריים גדולים. כל הממציאים הללו חיפשו דרך להפחית את כמות האור על ידי לקיחת חלקיק בהיר מקשת בוערת, קטן מספיק כדי לשמש בבתים כדי להחליף מנורות גז, ולהפוך את מקור האור לבטוח, נקי ובהיר יותר.
ומה שאדיסון באמת עשה - או יותר נכון, מה שיצרה המעבדה התעשייתית שלו - לא היה רק יצירת מקור אור. הם בנו מערכת חשמל שלמה להארת בתים - גנרטורים, חוטים להעברת זרם, שנאים וכו'. מכל זה, הנורה הייתה רק המרכיב הברור והנראה לעין. הנוכחות של שמו של אדיסון בחברות החשמל שלו לא הייתה ביטוי פשוט לממציא הגדול, כפי שהיה במקרה של בל טלפון. אדיסון הראה את עצמו לא רק כממציא, אלא גם אדריכל מערכות. המעבדה שלו המשיכה לעבוד על שיפור רכיבי תאורה חשמליים שונים גם לאחר הצלחתם המוקדמת.
דוגמה למנורות המוקדמות של אדיסון
במהלך מחקר סביב 1883, החליט אדיסון (ואולי אחד מעובדיו) לתחם לוח מתכת בתוך מנורה זוהרת יחד עם נימה. הסיבות לפעולה זו אינן ברורות. אולי זה היה ניסיון לבטל את התכהות המנורה - החלק הפנימי של הזכוכית של הנורה הצטבר עם הזמן חומר כהה מסתורי. המהנדס כנראה קיווה שהחלקיקים השחורים הללו יימשכו אל הצלחת הנמרצת. להפתעתו, הוא גילה שכאשר הלוח נכלל במעגל יחד עם הקצה החיובי של החוט, כמות הזרם הזורמת דרך החוט הייתה פרופורציונלית ישירה לעוצמת הזוהר של החוט. בעת חיבור הצלחת לקצה השלילי של החוט, לא נצפה דבר כזה.
אדיסון החליט שהאפקט הזה, שנקרא מאוחר יותר אפקט אדיסון או , ניתן להשתמש כדי למדוד או אפילו לשלוט על "הכוח האלקטרו-מוטיבי", או המתח, במערכת חשמלית. מתוך הרגל, הוא הגיש בקשה לפטנט על "המחוון החשמלי הזה", ואז חזר למשימות חשובות יותר.
בלי חוטים
בוא נקזז קדימה 20 שנה לעתיד, ל-1904. בזמן הזה באנגליה, ג'ון אמברוז פלמינג עבד על פי הנחיות של חברת Marconi לשפר מקלט גלי רדיו.
חשוב להבין מה היה רדיו ומה לא היה בתקופה זו, הן מבחינת כלי והן מבחינת תרגול. רדיו אפילו לא נקרא אז "רדיו", הוא נקרא "אלחוטי". המונח "רדיו" הפך לנפוץ רק בשנות ה-1910. ספציפית, הוא התכוון לטלגרפיה אלחוטית - מערכת להעברת אותות בצורה של נקודות ומקפים מהשולח לנמען. היישום העיקרי שלו היה תקשורת בין ספינות ושירותי נמל, ובמובן זה עניין רשויות ימיות ברחבי העולם.
כמה ממציאים של אותה תקופה, במיוחד, , התנסה ברעיון של רדיוטלפון - העברת הודעות קוליות באוויר בצורה של גל מתמשך. אבל השידור במובן המודרני צץ רק כעבור 15 שנה: שידור חדשות, סיפורים, מוזיקה ותוכניות אחרות לקליטת קהל רחב. עד אז, האופי הכל-כיווני של אותות רדיו נתפס כבעיה שיש לפתור ולא כאל תכונה שניתן לנצל.
ציוד הרדיו שהיה קיים באותה תקופה התאים היטב לעבודה עם קוד מורס ולא מתאים לכל השאר. המשדרים יצרו גלי הרציאן על ידי שליחת ניצוץ על פני פער במעגל. לכן, האות היה מלווה בפצפוץ של סטטי.
המקלטים זיהו את האות הזה באמצעות קוהרר: סתימות מתכת בצינור זכוכית, שנדחקו יחד בהשפעת גלי רדיו למסה רציפה, ובכך השלימו את המעגל. אחר כך היה צריך להקיש על הזכוכית כדי שהנסורת תתפרק והמקלט יהיה מוכן לאות הבא - בהתחלה זה נעשה באופן ידני, אבל עד מהרה הופיעו מכשירים אוטומטיים לכך.
בשנת 1905 הם רק התחילו להופיע , הידוע גם בשם "שפם החתול". התברר שפשוט על ידי נגיעה בקריסטל מסוים עם חוט, למשל, סיליקון, פיריט ברזל או , אפשר היה לחטוף אות רדיו יש מאין. הרסיברים שהתקבלו היו זולים, קומפקטיים ונגישים לכולם. הם עוררו את התפתחותו של רדיו חובבים, במיוחד בקרב צעירים. הזינוק הפתאומי בתפוסת זמן האוויר שנוצר כתוצאה מכך הוביל לבעיות בשל העובדה שזמן השידור ברדיו חולק בין כלל המשתמשים. שיחות תמימות בין חובבים עלולות להצטלב בטעות עם המשא ומתן של הצי הימי, וכמה חוליגנים אף הצליחו לתת פקודות שווא ולשלוח אותות לעזרה. המדינה נאלצה בהכרח להתערב. כפי שכתב אמברוז פלמינג עצמו, הופעתם של גלאי גבישים
הוביל מיד לזינוק ברדיוטגרפיה חסרת אחריות עקב תעלוליהם של אינספור חשמלאים וסטודנטים חובבים, מה שחייב התערבות חזקה של רשויות לאומיות ובינלאומיות כדי לשמור על שפיות ובטוחה.
מתוך התכונות החשמליות יוצאות הדופן של הגבישים הללו, יצמח בבוא העת הדור השלישי של מתגים דיגיטליים, בעקבות ממסרים ומנורות - המתגים השולטים בעולמנו. אבל לכל דבר יש את הזמן שלו. תיארנו את הסצנה, עכשיו בואו נחזיר את כל תשומת הלב לשחקן שזה עתה הופיע באור הזרקורים: אמברוז פלמינג, אנגליה, 1904.
שסתום
בשנת 1904, פלמינג היה פרופסור להנדסת חשמל באוניברסיטת קולג' בלונדון, ויועץ של חברת מרקוני. החברה שכרה אותו בתחילה כדי לספק מומחיות בהקמת תחנת הכוח, אך לאחר מכן הוא השתלב במשימת שיפור הכונס.
פלמינג בשנת 1890
כולם ידעו שהקוהרר הוא מקלט גרוע מבחינת רגישות, והגלאי המגנטי שפותח במקרוני לא היה טוב במיוחד. כדי למצוא תחליף, פלמינג החליט תחילה לבנות מעגל רגיש לזיהוי גלי הרציאן. מכשיר כזה, גם מבלי להפוך לגלאי בפני עצמו, יהיה שימושי במחקר עתידי.
כדי לעשות זאת, הוא היה צריך למצוא דרך למדוד באופן רציף את הזרם שנוצר על ידי גלים נכנסים, במקום להשתמש בקוהרר בדיד (שהופיע רק במצבים - שבהם הנסורת נדבקת זה לזה - או במצבים כבויים). אבל המכשירים הידועים למדידת חוזק זרם - גלוונומטרים - דרשו קבוע, כלומר זרם חד-כיווני לפעולה. זרם החילופין המופעל מגלי רדיו שינה כיוון כל כך מהר עד שלא הייתה אפשרית מדידה.
פלמינג זכר שיש לו כמה דברים מעניינים שאספו אבק בארון שלו - מנורות חיווי של אדיסון. בשנות ה-1880 הוא היה יועץ של חברת אדיסון לתאורה חשמלית בלונדון, ועבד על בעיית השחרת המנורות. באותה תקופה הוא קיבל כמה עותקים של המחוון, אולי מוויליאם פריס, מהנדס החשמל הראשי של שירות הדואר הבריטי, שחזר זה עתה מתערוכת חשמל בפילדלפיה. באותה תקופה, שליטה בטלגרף ובטלפון הייתה מקובלת מחוץ לארצות הברית עבור שירותי דואר, ולכן הם היו מרכזי מומחיות בחשמל.
מאוחר יותר, בשנות ה-1890, פלמינג עצמו חקר את אפקט אדיסון באמצעות מנורות שהתקבלו מ-Preece. הוא הראה שההשפעה היא שהזרם זורם בכיוון אחד: פוטנציאל חשמלי שלילי יכול לזרום מהלהט החם אל האלקטרודה הקרה, אך לא להיפך. אך רק בשנת 1904, כאשר עמד בפניו המשימה של זיהוי גלי רדיו, הוא הבין שניתן להשתמש בעובדה זו בפועל. מחוון אדיסון יאפשר רק לפולסי AC חד-כיווני לחצות את הפער בין החוט לצלחת, וכתוצאה מכך זרימה קבועה וחד-כיוונית.
פלמינג לקח מנורה אחת, חיבר אותה בסדרה עם גלוונומטר והפעיל את משדר הניצוץ. וואלה - המראה הסתובבה ואלומת האור נעה על הסקאלה. זה עבד. זה יכול למדוד במדויק את אות הרדיו הנכנס.
אבות טיפוס של שסתום פלמינג. האנודה נמצאת באמצע לולאת הנימה (קתודה חמה)
פלמינג כינה את ההמצאה שלו "שסתום" מכיוון שהיא אפשרה לחשמל לזרום רק בכיוון אחד. במונחים כלליים יותר של הנדסת חשמל, זה היה מיישר - שיטה להמרת זרם חילופין לזרם ישר. אחר כך היא נקראה דיודה כי היו לה שתי אלקטרודות - קתודה חמה (להט) שפולטת חשמל, ואנודה קרה (לוחית) שקיבלה אותה. פלמינג הציג מספר שיפורים בעיצוב, אך במהותו המכשיר לא היה שונה ממנורת החיווי מתוצרת אדיסון. המעבר שלו לאיכות חדשה התרחש כתוצאה משינוי בצורת החשיבה – את התופעה הזו כבר ראינו פעמים רבות. השינוי התרחש בעולם הרעיונות בראשו של פלמינג, לא בעולם הדברים שמחוץ לו.
שסתום פלמינג עצמו היה שימושי. זה היה מכשיר השטח הטוב ביותר למדידת אותות רדיו, וגלאי טוב בפני עצמו. אבל הוא לא הרעיד את העולם. הצמיחה הנפיצה של האלקטרוניקה החלה רק לאחר שלי דה פורסט הוסיפה אלקטרודה שלישית והפכה את השסתום לממסר.
הַקשָׁבָה
לי דה פורסט היה חינוך יוצא דופן עבור תלמיד ייל. אביו, הכומר הנרי דה פורסט, היה יוצא מלחמת האזרחים מניו יורק וכומר. , והאמין בתוקף שכמטיף עליו להפיץ את האור האלוהי של הידע והצדק. בהיענות לקריאת החובה, הוא נענה להזמנה להיות נשיא מכללת טלדגה באלבמה. המכללה נוסדה לאחר מלחמת האזרחים על ידי איגוד המיסיונרים האמריקאי, שבסיסה בניו יורק. הוא נועד לחנך ולהדריך תושבים שחורים מקומיים. שם לי הרגיש את עצמו בין הפטיש לסדן - שחורים מקומיים השפילו אותו על הנאיביות והפחדנות שלו, והלבנים המקומיים - על היותו .
ובכל זאת, כאדם צעיר, דה פורסט פיתח תחושה חזקה של ביטחון עצמי. הוא גילה נטייה למכניקה ולהמצאה - הדגם המוקטן שלו של קטר הפך לנס מקומי. כנער, בזמן שלמד בטאלדגה, החליט להקדיש את חייו להמצאה. ואז, כאדם צעיר ומתגורר בעיר ניו הייבן, בנו של הכומר זרק את אמונותיו הדתיות האחרונות. הם עזבו בהדרגה עקב היכרותם עם הדרוויניזם, ואז הם הועפו כמו הרוח לאחר מותו בטרם עת של אביו. אבל תחושת הגורל שלו לא עזבה את דה פורסט - הוא ראה את עצמו גאון ושאף להפוך לניקולה טסלה השני, אשף עשיר, מפורסם ומסתורי של עידן החשמל. חבריו לכיתה ייל ראו בו שק רוח זחוח. הוא עשוי להיות האיש הכי פחות פופולרי שפגשנו אי פעם בהיסטוריה שלנו.
דה פורסט, בסביבות 1900
לאחר שסיים את לימודיו באוניברסיטת ייל ב-1899, בחר דה פורסט לשלוט באמנות המתפתחת של העברת אותות אלחוטית כדרך לעושר ותהילה. בעשורים שלאחר מכן הוא הסתער על דרך זו בנחישות ובביטחון רב וללא כל היסוס. הכל התחיל בשיתוף הפעולה של דה פורסט ושותפו אד סמית' בשיקגו. סמית' החזיקה את העסק שלהם צף עם תשלומים קבועים, ויחד הם פיתחו גלאי גלי רדיו משלהם, המורכב משתי לוחות מתכת המוחזקים יחד על ידי דבק שדה פורסט כינה "הדבק" [גו]. אבל דה פורסט לא יכול היה לחכות זמן רב לתגמולים על גאונותו. הוא נפטר מסמית' והתחבר עם איש כספים ניו יורקי מפוקפק בשם אברהם ווייט [שינה באופן אירוני את שמו מזה שניתן לו בלידה, שוורץ, כדי להסתיר את ענייניו האפלים. לבן/לבן – (אנגלית) לבן, Schwarz/Schwarz – (גרמנית) שחור / כ. תִרגוּם], פתיחת חברת De Forest Wireless Telegraph Company.
לפעילות החברה עצמה הייתה חשיבות משנית עבור שני הגיבורים שלנו. ווייט ניצל את בורותם של אנשים כדי לסדר את כיסיו. הוא רימה מיליונים ממשקיעים שנאבקים לעמוד בקצב הצפוי ברדיו. ודה פורסט, הודות לזרם הכספים הרב מ"הפראיירים", התרכז בהוכחת גאונותו באמצעות פיתוח מערכת אמריקאית חדשה להעברת מידע אלחוטי (בניגוד לזו האירופית שפותחה על ידי מרקוני ואחרים).
לרוע מזלה של המערכת האמריקאית, גלאי דה פורסט לא עבד טוב במיוחד. הוא פתר את הבעיה הזו לזמן מה על ידי השאלת העיצוב המוגן בפטנט של רג'ינלד פסנדן עבור גלאי שנקרא "ברטר נוזלי" - שני חוטי פלטינה שקועים באמבט של חומצה גופרתית. פסנדן הגיש תביעה בגין הפרת פטנטים - וברור שהוא היה זוכה בתביעה הזו. דה פורסט לא יכול היה לנוח עד שהגיע עם גלאי חדש שהיה שייך רק לו. בסתיו 1906, הוא הכריז על יצירת גלאי כזה. בשתי פגישות נפרדות במכון האמריקאי להנדסת חשמל, דה פורסט תיאר את הגלאי האלחוטי החדש שלו, שאותו כינה אודיון. אבל מקורו האמיתי מוטל בספק.
במשך זמן מה, ניסיונותיו של דה פורסט לבנות גלאי חדש סובבו סביב העברת זרם דרך להבה , שלדעתו יכול להיות מנצח א-סימטרי. הרעיון, ככל הנראה, לא הוכתר בהצלחה. בשלב מסוים בשנת 1905, הוא למד על שסתום פלמינג. דה פורסט הכניס לראשו שהשסתום הזה והמכשיר המבוסס על המבער שלו לא היו שונים מהותית - אם היית מחליף את החוט החם בלהבה, ומכסה אותו בנורת זכוכית כדי לחסום את הגז, תקבל את אותו שסתום. הוא פיתח סדרה של פטנטים שעקבו אחר ההיסטוריה של המצאות שסתום טרום פלמינג באמצעות גלאי להבות גז. הוא ככל הנראה רצה לתת לעצמו עדיפות בהמצאה, תוך עקיפת הפטנט של פלמינג, שכן העבודה עם מבער הבונסן קדמה לעבודתו של פלמינג (הן נמשכו מאז 1900).
אי אפשר לומר אם זו הייתה הונאה עצמית או הונאה, אבל התוצאה הייתה הפטנט של דה פורסט באוגוסט 1906 על "כלי זכוכית ריק המכיל שתי אלקטרודות נפרדות, שביניהם קיים תווך גזי אשר, כאשר הוא מחומם מספיק, הופך למוליך. יוצר אלמנט חישה." הציוד והתפעול של המכשיר הם בזכות פלמינג, וההסבר על פעולתו הוא בזכות דה פורסט. דה פורסט הפסיד בסופו של דבר את מחלוקת הפטנטים, למרות שזה לקח עשר שנים.
הקורא הנלהב אולי כבר תוהה מדוע אנו מבזבזים כל כך הרבה זמן על האיש הזה שגאונותו המוצהרת הייתה להעביר את הרעיונות של אחרים כשלו? הסיבה נעוצה בתמורות שעבר אודיון בחודשים האחרונים של 1906.
עד אז, לדה פורסט לא הייתה עבודה. ווייט ושותפיו נמנעו מאחריות בקשר לתביעה של פסנדן על ידי הקמת חברה חדשה, United Wireless, והלוואתה לה נכסי דה פורסט האמריקאית תמורת 1 דולר. דה פורסט הודח עם פיצוי של 1000 דולר וכמה פטנטים חסרי תועלת בידיו, כולל הפטנט על אודיון. התרגל לאורח חיים מפואר, הוא התמודד עם קשיים כלכליים רציניים וניסה נואשות להפוך את אודיון להצלחה גדולה.
כדי להבין מה קרה אחר כך, חשוב לדעת שדה פורסט האמין שהוא המציא את הממסר – בניגוד למיישר פלמינג. הוא יצר את ה-Audion שלו על ידי חיבור סוללה ללוחית שסתום קרה, והאמין שהאות במעגל האנטנה (מחובר ללהט החם) מאפנן זרם גבוה יותר במעגל הסוללה. הוא טעה: אלה לא היו שני מעגלים, הסוללה פשוט העבירה את האות מהאנטנה, במקום להגביר אותו.
אבל שגיאה זו הפכה לקריטית, מכיוון שהיא הובילה את דה פורסט לניסויים עם אלקטרודה שלישית בבקבוק, שאמורה הייתה לנתק עוד יותר את שני המעגלים של ה"ממסר" הזה. בתחילה הוא הוסיף אלקטרודה קרה שנייה לצד הראשונה, אך לאחר מכן, אולי בהשפעת מנגנוני הבקרה בהם השתמשו פיזיקאים כדי להפנות אלומות במכשירי קרני קתודה, הוא העביר את האלקטרודה למקומה בין חוט הלהט ללוח הראשוני. הוא החליט שעמדה זו יכולה להפריע לזרימת החשמל, ושינה את צורת האלקטרודה השלישית מצלחת לחוט גלי שדומה לראפ - וקרא לזה "רשת".
1908 טריודה אודיון. החוט (שבור) משמאל הוא הקתודה, החוט הגלי הוא הרשת, לוח המתכת המעוגל הוא האנודה. עדיין יש לו חוטים כמו נורה רגילה.
וזה באמת היה ממסר. זרם חלש (כגון זה המופק על ידי אנטנת רדיו) המופעל על הרשת יכול לשלוט בזרם חזק בהרבה בין החוט ללוח, לדחות חלקיקים טעונים שניסו לעבור ביניהם. גלאי זה עבד הרבה יותר טוב מהשסתום מכיוון שהוא לא רק תיקן, אלא גם הגביר את אות הרדיו. ובדומה לשסתום (ובשונה מהקוהרר), הוא יכול היה להפיק אות קבוע, שאיפשר ליצור לא רק רדיוטלגרף, אלא גם רדיוטלפון (ובהמשך - העברת קול ומוזיקה).
בפועל זה לא עבד טוב במיוחד. אודיו של דה פורסט היו דקיקים, נשרפו במהירות, חסרו עקביות בהפקה, ולא היו יעילים כמגברים. על מנת שאודיון מסוים יעבוד כהלכה, היה צורך להתאים את הפרמטרים החשמליים של המעגל אליו.
אף על פי כן, דה פורסט האמין בהמצאתו. הוא הקים חברה חדשה כדי לפרסם אותה, חברת De Forest Radio Telephone Company, אבל המכירות היו מועטות. ההצלחה הגדולה ביותר הייתה מכירת ציוד לצי לטלפוניה תוך צי במהלך הקפת העולם"". אולם, מפקד הצי, שלא היה לו זמן להביא את המשדרים והמקלטים של דה פורסט לעבודה ולהכשיר את הצוות בשימוש בהם, הורה לארוז אותם ולהשאירם במחסן. יתרה מכך, החברה החדשה של דה פורסט, בראשות חסיד אברהם ווייט, לא הייתה הגונה יותר מהקודמת. כדי להוסיף לאסונותיו, עד מהרה מצא את עצמו מואשם בהונאה.
במשך חמש שנים, אודיון לא השיגה דבר. שוב, הטלפון ימלא תפקיד מפתח בפיתוח הממסר הדיגיטלי, והפעם יציל טכנולוגיה מבטיחה אך לא בדוקה שהייתה על סף השכחה.
ושוב הטלפון
רשת התקשורת למרחקים ארוכים הייתה מערכת העצבים המרכזית של AT&T. היא קשרה חברות מקומיות רבות וסיפקה יתרון תחרותי מרכזי כאשר הפטנטים של בל פגו. על ידי הצטרפות לרשת AT&T, לקוח חדש יכול, בתיאוריה, להגיע לכל שאר המנויים במרחק של אלפי קילומטרים - למרות שבמציאות, שיחות למרחקים ארוכים בוצעו רק לעתים רחוקות. הרשת הייתה גם הבסיס החומרי לאידיאולוגיה הכוללת של החברה של "מדיניות אחת, מערכת אחת, שירות חד פעמי".
אבל עם תחילת העשור השני של המאה העשרים, רשת זו הגיעה למקסימום הפיזי שלה. ככל שחוטי הטלפון נמתחו יותר, כך נחלש ורועש האות העובר דרכם, וכתוצאה מכך, הדיבור כמעט ולא נשמע. בגלל זה, היו למעשה שתי רשתות AT&T בארה"ב, מופרדות על ידי רכס יבשתי.
עבור הרשת המזרחית, ניו יורק הייתה היתד, והחזרים מכניים ו - רצועה שקבעה כמה רחוק יכול קול אנושי לעבור. אבל הטכנולוגיות הללו לא היו כל יכולות. הסלילים שינו את המאפיינים החשמליים של מעגל הטלפון, והפחיתו את הנחתה של תדרי הקול - אבל הם יכלו רק להפחית אותו, לא לחסל אותו. משחזרים מכניים (רק רמקול טלפון המחובר למיקרופון מגביר) הוסיפו רעש עם כל חזרה. קו 1911 מניו יורק לדנבר לקח את הרתמה הזו לאורכה המקסימלי. לא דובר על הרחבת הרשת על פני כל היבשת. עם זאת, בשנת 1909, ג'ון קארטי, המהנדס הראשי של AT&T, הבטיח בפומבי לעשות בדיוק את זה. הוא הבטיח לעשות זאת בעוד חמש שנים - עד שיתחיל בסן פרנסיסקו בשנת 1915.
האדם הראשון שאיפשר התחייבות כזו בעזרת מגבר טלפון חדש לא היה אמריקאי, אלא יורש של משפחה וינאית עשירה עם עניין במדע. להיות צעיר בעזרת הוריו קנה חברה לייצור טלפונים ויצא לייצור מגבר טלפון. עד 1906, הוא יצר ממסר המבוסס על צינורות קרני קתודית, שעד אז היו בשימוש נרחב בניסויים בפיזיקה (ומאוחר יותר הפכו לבסיס לטכנולוגיית מסך הווידאו ששלטה במאה ה-XNUMX). האות הנכנס החלש שלט באלקטרומגנט שכופף את האלומה, מודנן זרם חזק יותר במעגל הראשי.
בשנת 1910, פון ליבן ועמיתיו, יוג'ין רייס וזיגמונד שטראוס, למדו על האודיו של דה פורסט והחליפו את המגנט בשפופרת ברשת ששלטה בקרני הקתודה - עיצוב זה היה היעיל והעדיף על כל מה שנעשה בארצות הברית מדינות באותה תקופה. רשת הטלפון הגרמנית אימצה עד מהרה את מגבר פון ליבן. בשנת 1914, בזכותה, בוצע שיחת טלפון עצבנית על ידי מפקד הצבא המזרח פרוסיה אל המפקדה הגרמנית, הממוקמת 1000 קילומטרים משם, בקובלנץ. זה אילץ את הרמטכ"ל לשלוח את הגנרלים הינדנברג ולודנדורף מזרחה, לתפארת נצח ועם השלכות קשות. מגברים דומים חיברו מאוחר יותר את המפקדה הגרמנית עם צבאות שדה בדרום ובמזרח עד למקדוניה ולרומניה.
עותק של ממסר הקרן הקתודית המשופרת של פון ליבן. הקתודה נמצאת בתחתית, האנודה היא הסליל בחלק העליון, והרשת היא רדיד המתכת העגול באמצע.
עם זאת, מחסומי שפה וגיאוגרפיים, כמו גם המלחמה, גרמו לכך שעיצוב זה לא הגיע לארצות הברית, ואירועים אחרים עקפו אותה במהרה.
בינתיים, דה פורסט עזב את חברת הרדיו הכושלת ב-1911 וברח לקליפורניה. שם הוא קיבל עבודה בחברת הטלגרף הפדרלית בפאלו אלטו, שהוקמה על ידי בוגר סטנפורד . באופן נומינלי, דה פורסט יעבוד על מגבר שיגדיל את עוצמת הקול של פלט הרדיו הפדרלי. למעשה, הוא, הרברט ואן אטאן (מהנדס טלפונים מנוסה) וצ'רלס לוגווד (מעצב מקלטים) יצאו ליצור מגבר טלפון כדי ששלושתם יוכלו לזכות בפרס מ-AT&T, שעל פי השמועות עמד על מיליון דולר.
כדי לעשות זאת, דה פורסט לקח את האודיון ממדרגת הביניים, וב-1912 כבר היה לו ולעמיתיו מכשיר מוכן להדגמה בחברת הטלפונים. הוא כלל כמה אודיונים מחוברים בסדרה, יוצרים הגברה בכמה שלבים, ועוד כמה רכיבי עזר. המכשיר למעשה עבד - הוא יכול להגביר את האות מספיק כדי שתוכל לשמוע מטפחת נופלת או שעון כיס מתקתק. אבל רק בזרמים ומתחים נמוכים מכדי להיות שימושיים בטלפוניה. ככל שהזרם גדל, האודיונים החלו לפלוט זוהר כחול, והאות הפך לרעש. אבל תעשיית הטלפונים התעניינה מספיק כדי לקחת את המכשיר למהנדסים שלהם ולראות מה הם יכולים לעשות איתו. כך קרה שאחד מהם, הפיזיקאי הצעיר הרולד ארנולד, ידע בדיוק איך לתקן את המגבר מהטלגרף הפדרלי.
הגיע הזמן לדון כיצד השסתום ואודיון פעלו. התובנה המרכזית הדרושה כדי להסביר את עבודתם הגיעה ממעבדת קוונדיש בקיימברידג', צוות חשיבה לפיזיקת אלקטרונים חדשה. בשנת 1899 שם, ג'יי ג'יי תומסון הראה בניסויים עם שפופרות של קרן קתודית שחלקיק בעל מסה, שלימים נודע כאלקטרון, נושא זרם מהקתודה לאנודה. במהלך השנים הבאות, אוון ריצ'רדסון, עמיתו של תומסון, פיתח את ההצעה הזו לתיאוריה מתמטית של פליטה תרמיונית.
אמברוז פלמינג, מהנדס שעבד במרחק נסיעה קצרה ברכבת מקיימברידג', הכיר את העבודות הללו. היה ברור לו שהשסתום שלו עובד עקב פליטה תרמיונית של אלקטרונים מהפילמנט המחומם, חוצה את פער הוואקום לאנודה הקרה. אבל הוואקום במנורת החיווי לא היה עמוק - זה לא היה הכרחי עבור נורה רגילה. זה היה מספיק כדי לשאוב מספיק חמצן כדי למנוע מהחוט להתלקח. פלמינג הבין שכדי שהשסתום יעבוד בצורה הטובה ביותר, יש לרוקן אותו בצורה יסודית ככל האפשר כדי שהגז שנותר לא יפריע לזרימת האלקטרונים.
דה פורסט לא הבין את זה. מאחר שהגיע אל השסתום ולאודיון דרך ניסויים במבער הבונזן, אמונתו הייתה הפוכה - שהגז המיונן החם הוא נוזל העבודה של המכשיר, ושההסרה המוחלטת שלו תוביל להפסקת פעולתו. זו הסיבה שאודיון הייתה כל כך לא יציבה ולא מספקת כמקלט רדיו, ומדוע היא פלטה אור כחול.
ארנולד ב-AT&T היה בעמדה אידיאלית לתקן את הטעות של דה פורסט. הוא היה פיזיקאי שלמד אצל רוברט מיליקן באוניברסיטת שיקגו ונשכר במיוחד כדי ליישם את הידע שלו בפיזיקה האלקטרונית החדשה לבעיה של בניית רשת טלפון מחוף לחוף. הוא ידע שצינור האודיון יעבוד הכי טוב בוואקום כמעט מושלם, הוא ידע שהמשאבות העדכניות ביותר יכולות להשיג ואקום כזה, הוא ידע שסוג חדש של נימה מצופה תחמוצת, יחד עם צלחת ורשת גדולים יותר, יכולים גם להגביר את זרימת האלקטרונים. בקיצור, הוא הפך את האודיון לשפופרת ואקום, מחולל הנס של העידן האלקטרוני.
ל-AT&T היה מגבר חזק שנדרש לבניית קו חוצה יבשתי - פשוט לא היו לו זכויות להשתמש בו. נציגי החברה התנהגו בחוסר אמון במהלך המשא ומתן עם דה פורסט, אך פתחו בשיחה נפרדת באמצעות עורך דין צד שלישי, שהצליח לרכוש את זכויות השימוש באודיון כמגבר טלפון תמורת 50 דולר (כ-000 מיליון דולר ב-1,25). קו ניו יורק-סן פרנסיסקו נפתח בדיוק בזמן, אבל יותר כניצחון של וירטואוזיות טכנית ופרסום תאגידי מאשר כאמצעי תקשורת. עלות השיחות הייתה כל כך אסטרונומית שכמעט אף אחד לא יכול היה להשתמש בה.
עידן אלקטרוני
צינור הוואקום האמיתי הפך לשורש של עץ חדש לגמרי של רכיבים אלקטרוניים. כמו הממסר, צינור הוואקום הרחיב ללא הרף את יישומיו כאשר מהנדסים מצאו דרכים חדשות להתאים את העיצוב שלו לפתרון בעיות ספציפיות. צמיחתו של שבט "-od" לא הסתיימה בדיודות ובטריודות. זה המשיך עם , שהוסיפה רשת נוספת שתמכה בהגברה עם צמיחת האלמנטים במעגל. הבא הופיע , , ואפילו . תיראטרונים מלאים באדי כספית הופיעו, זוהרים באור כחול מבשר רעות. מנורות מיניאטורות הן בגודל של בוהן קטנה או אפילו בלוט. מנורות קתודה עקיפות שבהן המהום של מקור ה-AC לא הפריע לאות. הסאגה של שפופרת הוואקום, המתארת את הצמיחה של תעשיית הצינורות עד 1930, מפרטת למעלה מ-1000 דגמים שונים לפי אינדקס - למרות שרבים היו עותקים לא חוקיים של מותגים לא אמינים: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron וכו'.
חשוב יותר ממגוון הצורות היה מגוון היישומים של צינור הוואקום. מעגלים רגנרטיביים הפכו את הטריודה למשדר - יוצרים גלי סינוס חלקים וקבועים, ללא ניצוצות רועשים, המסוגלים להעביר צליל בצורה מושלמת. עם קוהרר וניצוצות ב-1901, מרקוני בקושי הצליח להעביר חתיכה קטנה של קוד מורס על פני האוקיינוס האטלנטי הצר. ב-1915, באמצעות צינור ואקום כמשדר וגם כמקלט, AT&T יכלה לשדר את הקול האנושי מארלינגטון, וירג'יניה להונולולו - פי שניים מהמרחק. עד שנות ה-1920, הם שילבו טלפוניה למרחקים ארוכים עם שידורי אודיו באיכות גבוהה כדי ליצור את רשתות הרדיו הראשונות. כך, בקרוב כל האומה תוכל להאזין לאותו קול ברדיו, בין אם זה רוזוולט או היטלר.
יתרה מכך, היכולת ליצור משדרים מכוונים לתדר מדויק ויציב אפשרה למהנדסי תקשורת להגשים את החלום הממושך של ריבוי תדרים שמשך את אלכסנדר בל, אדיסון והשאר לפני ארבעים שנה. עד 1923, ל-AT&T היה קו קול בן עשרה ערוצים מניו יורק לפיטסבורג. היכולת לשדר קולות מרובים על חוט נחושת אחד הפחיתה באופן קיצוני את עלות השיחות למרחקים ארוכים, שבשל העלות הגבוהה שלהן, תמיד היו נגישים רק לאנשים העשירים ביותר ולעסקים. כשראו מה צינורות ואקום יכולים לעשות, AT&T שלחו את עורכי הדין שלהם לקנות זכויות נוספות מ-de Forest על מנת להבטיח את הזכויות להשתמש ב-Audion בכל היישומים הזמינים. בסך הכל שילמו לו 390 דולר, שבכסף של היום שווה ערך לכ-000 מיליון דולר.
עם צדדיות כזו, מדוע צינורות ואקום לא שלטו בדור הראשון של מחשבים כפי שהם שלטו במכשירי רדיו וציוד תקשורת אחר? ברור שהטריודה יכולה להיות מתג דיגיטלי בדיוק כמו ממסר. כל כך ברור שדה פורסט אפילו האמין שהוא יצר את הממסר לפני שהוא באמת יצר אותו. והטריודה הייתה מגיבה הרבה יותר מממסר אלקטרומכני מסורתי מכיוון שהיא לא הייתה צריכה להזיז פיזית את האבזור. ממסר טיפוסי דרש כמה אלפיות שניות כדי לעבור, והשינוי בשטף מהקתודה לאנודה עקב השינוי בפוטנציאל החשמלי ברשת היה כמעט מיידי.
אבל למנורות היה חסרון מובהק על פני ממסרים: הנטייה שלהן, כמו קודמותיהן, נורות, להישרף. חייו של אודיון דה פורסט המקורי היו כל כך קצרים - כ-100 שעות - עד שהוא הכיל נימה רזרבית במנורה, שהיה צריך לחבר אחרי שהראשונה נשרף. זה היה רע מאוד, אבל גם לאחר מכן, אפילו המנורות האיכותיות ביותר לא ניתן היה לצפות להחזיק יותר מכמה אלפי שעות. עבור מחשבים עם אלפי מנורות ושעות של חישובים, זו הייתה בעיה רצינית.
ממסרים, לעומת זאת, היו "אמינים בצורה פנטסטית", לפי ג'ורג' שטיביץ. עד כדי כך שהוא טען את זה
אם קבוצה של ממסרים בצורת U התחילה בשנה הראשונה של התקופה שלנו והחליפו איש קשר פעם בשנייה, הם עדיין היו עובדים היום. הכישלון הראשון במגע היה צפוי לא לפני אלף שנים מאוחר יותר, אי שם בשנת 3000.
יתרה מכך, לא היה ניסיון עם מעגלים אלקטרוניים גדולים הדומים למעגלים האלקטרומכניים של מהנדסי טלפון. מכשירי רדיו וציוד אחר יכולים להכיל 5-10 מנורות, אך לא מאות אלפים. אף אחד לא ידע אם אפשר יהיה לגרום למחשב עם 5000 מנורות לעבוד. על ידי בחירת ממסרים במקום צינורות, מעצבי מחשבים עשו בחירה בטוחה ושמרנית.
בחלק הבא נראה כיצד ומדוע התגברו על הספקות הללו.
מקור: www.habr.com