Семь элементов, которые изменили мир
Шрифт:
53. Проект Леонардо предполагал использование мозаики из посеребренных кусков стекла, уложенных на вогнутое дно котлована. В примечании он писал: «С помощью этого устройства можно передавать тепло любому резервуару для нагревания воды на красильной фабрике. И благодаря такому способу нагревания в резервуаре всегда будет горячая вода». Kryza, The Power of Light, p. 57. См. также рисунки в альбоме Леонардо.
54. Сын Бессемера, в кн.: Bessemer, An Autobiography, p. 36.
55. Нагревательный резервуар Шумана удерживал тепло, подобно теплице. Стекло удерживает тепло, потому что прозрачно для электромагнитных волн видимого спектра, которые Солнце излучает с высокой интенсивностью, но зато оно не пропускает более длинные волны инфракрасного спектра, исходящие преимущественно от поверхности Земли. Свет проходит через стекло и поглощается землей. Когда энергия направляется обратно в виде инфракрасного излучения, она не может пройти сквозь стекло, которое таким образом удерживает тепло.
56. Kryza, The Power of Light, p. 11.
57. Becquerel A. E. «Memoire sur les eff ets electriques produits sous l’infl uence des rayons solaires», Comptes Rendus, 9, p. 560–567 (1839).
58. Деятельность Пирсона и Фуллера в Белловских лабораториях первоначально не была направлена на создание фотоэлектрического элемента: они пытались изготовить более совершенный кремниевый транзистор.
59. Yergin, The Quest, p. 570.
60. Кремний, как и углерод, имеет четыре электрона во внешней оболочке и поэтому устанавливает связи с собой, образуя кристалл, подобно тому как атомы углерода образуют связи между собой, в результате чего создается алмаз. Чтобы выбить электроны из этой кристаллической структуры, требуется большая энергия, и поэтому, так как электрический ток представляет собой поток электронов, чистый кремний способен в лучшем случае проводить очень слабый ток. Лучший полупроводник может быть создан посредством «добавления» кристалла с атомами других элементов. Либо эти атомы будут добавлять дополнительные электроны в кристалл, либо будут действовать как «дырки», в которые могут попадать электроны, в результате чего протекает более сильный ток. Если в полупроводнике избыток электронов, он называется полупроводником n-типа (n – от negative), если же избыток дырок, то полупроводником p-типа (p – от positive). Солнечный фотоэлемент состоит из слоя кремния n-типа, помещенного между двумя слоями кремния p-типа. Электрическое поле создается между отрицательными свободными электронами и положительными свободными дырками. Когда фотон поглощается солнечным фотоэлементом, он разбивает пару электрон-дырка на свободный электрон и свободную дырку, которые затем движутся в противоположные стороны устройства под воздействием электрического поля. Этот поток может использоваться как источник электрической энергии.
61. Кремний – важный инструмент для возобновляемого и не возобновляемого аспекта перехода. Сланцевый газ высвобождается из породы под воздействием песка (двуокись кремния) и воды под высоким давлением.
62. «Vast Power of the Sun Is Tapped By Battery Using Sand Ingredient», New York Times, 26 April 1954.
63. IBM 11230, Initial Press Release, IBM Data Processing Division, 11 February 1965.
64. В 2002 г. было проведено беспрецедентное исследование на месторождении Тандер Хорс, позволившее получить около 28 терабайт информации, что в миллиард раз больше, чем память IBM 1130. На обработку этой информации компьютерным центром BP в Хьюстоне ушло около месяца, но всего двумя годами ранее потребовалось бы два года.
65. В электровакуумной лампе горячие катодные нити эмитируют электроны, затем притягивающиеся анодной пластиной, на которую подается положительное напряжение. Так как анод холодный и поэтому не эмитирует электронов, ток течет только в одном направлении. Если сетку, на которую подается отрицательное напряжение, поместить между катодной нитью и положительным анодом, то электроны будут отклоняться, и ток не потечет. Уберите напряжение с сетки, и ток потечет, как прежде. Включение и выключение напряжения на сетке, расположенной между катодом и анодом, позволяет применять электровакуумную лампу как вентиль. Электровакуумная лампа может использоваться также как усилитель электрического сигнала, поданного на сетку.
66. Интерес к полупроводникам возник у Шокли во время Второй мировой войны, когда он разрабатывал технологию детектирования электромагнитных волн. Во время войны Шокли также оказывал влияние на решение сбросить атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, так как участвовал в подготовке отчета о вероятных людских потерях в случае вторжения на Японские острова.
67. Бардин и Бреттен использовали проводящую жидкость для создания на поверхности электрического поля, разрушавшего эту поверхность и делавшего движение электрического тока невозможным.
68. Название транзистор (transistor) образовано из слов «transfer resistor», то есть передающий резистор. Вскоре после изобретения транзистора Бреттен попросил одного из своих сотрудников, Джона Пирса, зайти к нему в кабинет. Ему был задан вопрос о возможном названии нового устройства. Пирс вспоминал: «В тот момент или немного позже я подумал, что электровакуумные лампы обладают транспроводимостью, а транзисторы будут обладать транссопротивлением… Существовали резисторы, и индукторы, и другие твердые составляющие, конденсаторы и сердечники, по-видимому, присутствовали во всех типах электронных приборов. От транссопротивления я пришел к транзистору». См.: Shurkin, Broken Genius [ebook], location 1889/5785.
69. Транзисторы изготавливаются посредством соединения трех полупроводниковых слоев, либо npn, либо pnp (см. примечание 60). Нижний слой служит источником заряженных носителей, верхний действует как выпускное устройство заряженных носителей, а средний – как канал, через который иногда могут двигаться заряженные носители. Когда источник и выход подсоединены к батарее, ток не может течь через полупроводниковые слои. Например, в pnp-транзисторе электроны будут двигаться только от отрицательного полюса батареи в полупроводник p-типа; положительный полюс батареи и другой полупроводник p-типа, которые замыкают цепь, являются положительно заряженными, и поэтому заряды будут отталкиваться, а значит, не потечет никакого тока. Однако если вы инжектируете какое-то количество электронов в средний слой вашего полупроводникового «сэндвича» через «ворота», электроны начнут движение в полупроводник p-типа, и появится слабый ток. Этот слабый ток действует как вентиль, который позволяет более сильному току течь через канал, усиливая исходный сигнал. Получается, что транзистор работает и как вентиль, и как усилитель.
70. Fortune, March 1953, p. 129, в Joel Shurkin, Broken Genius. London: Macmillan, 2006, p. 120.
71. В то время германий требуемой чистоты был доступнее кремния. Первый кремниевый транзистор создан не раньше 1954 г. и быстро доказал свою эффективность. Кремниевые транзисторы работают при высоких температурах, что крайне важно для военной техники, в которой применялись первые полупроводниковые устройства.
72. Fortune, March 1953, p. 128.
73. Шокли писал: «Я испытал разочарование от того, что усилия, которые я начал предпринимать восемь лет тому назад, не привели к значительному результату». Раздраженный Шокли приступил к разработке нового, более совершенного транзистора. Он сумел создать его несколько месяцев спустя. «Плоскостной транзистор» – предшественник практически всех транзисторов, используемых в наши дни. См.: Shurkin, Broken Genius, p. 107–108.
74. Lecuyer Christophe. Making Silicon Valley: Innovation and Growth of High Tech, 1930–1970. Cambridge, MA: MIT Press, 2006, p. 133.
75. На заводах по производству полупроводниковой техники сотни женщин в рабочих халатах вручную припаивали провода для подсоединения транзисторов.
76. Fairchild столкнулась с проблемой, связанной с хрупкостью транзисторов: достаточно надавить заточенным карандашом, чтобы транзистор перестал работать. Джин Хорни решил эту проблему, когда обнаружил: оксидный слой, обычно смываемый с полупроводника, способен защитить его поверхность от внешних воздействий. Он продемонстрировал свое открытие коллегам, просто плюнув на поверхность полупроводника.
77. Leslie Berlin, The Man Behind the Microchip. Oxford: Oxford University Press, 2005, p. 108.
78. Сначала никто не знал, как это сделать, и многие не предполагали, что за этой идеей будущее: она требовала таких кардинальных изменений в производственном процессе, что первые интегральные схемы оказались бы очень дорогими. Только военные были готовы платить больше за незначительное снижение веса и повышение надежности. Однако Нойс видел: идея способна произвести революцию в компьютерной индустрии, и продолжал поддерживать усилия по созданию интегрального чипа в Fairchild. Постепенно перспектива стала понятна многим. Нойс рассматривал свое изобретение скорее как прорыв в решении проблемы, чем как новую научную дисциплину. Всякий раз на вопрос о том, когда он получит Нобелевскую премию, он саркастически отвечал: «Они не дают Нобелевскую премию за инженерную деятельность или реальную работу». Надеюсь, эта ситуация скоро изменится после недавнего учреждения комитета по вручению Премии королевы Елизаветы за инженерные разработки, председателем которого я являюсь. Нойс так никогда и не получил Нобелевской премии, но, несомненно, был бы достоин разделить ее с Джеком Килби, если бы дожил до 2000 г. www.qeprize.org. Berlin, The Man Behind the Microchip, p. 110.