Skip to main content

ויליאם ברדפורד שוקלי

William Bradford Shockley - נולד: 13 בפברואר 1910; נפטר: 1989 (אמריקאי)

 

הכי גדול במילניום

בפרוס המילניום החדש, הרבו אנשים ובעיקר התקשורת לשחק במשחקי "ה-X הכי גדול במילניום האחרון", כש-X מסמל אדם, אמן, מדען, ממציא, תגלית, המצאה... ומה לא. אז מהן באמת ההמצאות שהשפיעו על חיינו יותר מכול? המועמדים הטובים ביותר לכתר הזה הם מן הסתם המצאת מכונת הדפוס (במאה ה-16), המצאה שאפשרה הפצה נרחבת של מידע; מנוע הקיטור, שהתחיל והעצים את המהפכה התעשייתית של המאה ה-19, והביא לעולם את מסילות הברזל; המכונית והמטוס, שיחד עם הרכבות, חוללו את מהפכת התעבורה; הרדיו והטלוויזיה, שנתנו לעולם את הבידור להמונים; הטלגרף, הטלפון (והרדיו), שהתחילו את מהפכת התקשורת; והטרנזיסטור, שבלעדיו לא היתה מהפכת המידע והתקשורת ממריאה ומגיעה לגבהים אליהם הגיעה.

מדוע? מדוע יש לטרנזיסטור מקום כה מרכזי במהפכת המידע והתקשורת?

המפתחות לתשובות לשאלות האלה הם גודל, מהירות, אנרגיה ואמינות. קודמתו של הטרנזיסטור, שפופרת הריק (שהומצאה בראשית המאה ה-20) היתה גדולה (לפחות כמה סנטימטרים), סיימה את חייה מהר יחסית, וצרכה הרבה אנרגיה, שחלקה "בוזבז" בצורת חום. המחשבים הראשונים של שנות החמישים מילאו חדרים גדולים, שאותם היה צריך לצנן. רבים מאיתנו זוכרים עדיין את מקלטי הרדיו ה"ניידים" של אותם ימים: הם היו גדולים וכבדים.

מה עושים הטרנזיסטורים?

המידע עצמו הוא חסר משקל וחסר נוכחות פיסית ובכל זאת אפשר לטפל בו על ידי שינויים מזעריים במצב הפיסיקלי של יסוד כימי מסוים. בקרוב יהיו לנו התקנים הפועלים על ידי סילוק של אלקטרון יחיד, התקנים שקוטרם מגיע לפחות ממאית המיליונית של סנטימטר! כמגבר, פועל הטרנזיסטור כשער או שסתום, הזקוקים רק לכמות קטנה של אנרגיה ותנועה כדי להעביר או לחסום זרם של מים או עדר בקר שועט. בטרנזיסטור, די בשינוי מתח קטן ביותר כדי לגרום לשינויים גדולים יחסית בזרם.

מהו טרנזיסטור?

את הטרנזיסטור הראשון יצרו בשנת 1947 ויליאם שוקלי ושני עמיתים - וולטר בראטיין וג'ון ברדין 
(Bardeen, Brattain), שעבדו אז במעבדות הטלפון "בל" של חברת AT&T. ההמצאה לא היתה עניין של מזל. השלושה ידעו בדיוק למה הם חותרים.

הם ידעו שחומרים מסוימים, הנקראים "מוליכים למחצה" או "סמיקונדקטורים", ניחנו בתכונות מיוחדות מאוד, שעשוי להיות בהן שימוש חשוב. במקלטי הרדיו הראשונים השתמשו בגבישים מוליכים-למחצה כ"מיישרי זרם" (reetifiers) או כ"דיודות" (diodes) - התקנים המאפשרים תנועה של הזרם בכיוון אחד בלבד, וכך הופכים זרם חילופין לזרם ישר. להפיכה הזאת יש תפקיד חיוני בתפעול מכשירים אלקטרוניים רבים, למשל רדיו וטלוויזיה.

דיודה מורכבת מגביש של מוליך-למחצה, שבו מאלחים (מילה יפה ל"מלכלכים") צד אחד ב"מזהמים" שמוסיפים אלקטרונים. הם מעבירים פנימה את האלקטרונים החופשיים שלהם. את הצד השני של הגביש מאלחים בחומר שלוכד אלקטרונים, ומשאיר "חורים" במבנה האטומי של הגביש. ה"חורים" האלה יכולים לנוע סביב סביב, ופועלים כאלקטרונים בעלי מטען חיובי. שני ה"צדדים" של המוליך-למחצה ה"מזוהם" נקראים n ו-p, והמפגש ביניהם נקרא "צומת". כשמתקינים את הדיודה, מאפשר הצומת p-n זרימה של אלקטרונים רק בכיוון אחד. קבוצת החוקרים במעבדות "בל" הצליחה ליצור מוליך-למחצה "סנדוויץ" n-p-n - שבו מפעילים שינויי מתח קטנים על שכבת ה-p המרכזית, וכתוצאה מכך מווסתים זרמים גדולים שעוברים דרך ההתקן. למוצר החדש הזה הם קראו "טרנזיסטור" (בתרגום חופשי "מעבירון"), בגלל המתח הקטן שפועל כ"שער" להעברת הזרם.

המצאת הטרנזיסטור זיכתה את השלושה בפרס נובל לשנת 1956.

יותר ויותר קטן...

הטרנזיסטור של שוקלי עבד מצוין, והטרנזיסטורים של ימינו פועלים, בעיקרו של דבר, על פי אותם עקרונות. תנופת הפיתוח הגדולה נגעה לגודלה ומהירותה של התגובה, וגם לצריכת האנרגיה. כיום אפשר להכניס מיליארד טרנזיסטורים זה לצד זה לתוך "שבב" שגודלו פחות מסנטימטר, כשכל אחד מן הטרנזיסטורים פועל למשך זמן של מיליארדית השנייה. מעטים האנשים המפקפקים בכך שגם המספרים האלה ישתפרו משנה לשנה, ובסדרי גודל. המיזעור הזה איפשר מגוון עצום של שימושים, שאיש לא העלה על דעתו בעבר (אף כי כמה סופרים של מדע בדיוני ויוצרים של סרטים מצוירים "הניחו" מיזעור כזה, למשל בשעון-הטלפון הדו-כיווני של דיק טרייסי). כיום אנחנו משתילים קוצבי-לב, מכשירי-שמע זעירים, יש לנו מקלטי רדיו ניידים באמת, טלפונים סלולריים, וכמובן - מחשבים בעלי עוצמה אדירה בבית ובעבודה.

לוויינים משמשים לשידורי טלוויזיה, לתקשורת כלל-עולמית ולניווט. לו היו בונים לוויין שעושה אותה עבודה אך מבוסס על שפופרות ריק, הוא היה מגיע לגודלה של עיר קטנה, היה מונע על ידי תחנת כוח גרעיניות, ומתוחזק בידי עשרות מהנדסים, שהיו צריכים לעשות בו תיקונים ולהחליף כל הזמן שסתומים שרופים, וזאת כמובן משימה בלתי אפשרית.

הקוץ שבאליה

אילו היה שוקלי הולך לעולמו ב-1956, היינו בוודאי מייחדים לו מקום של כבוד, לצדם של אדיסון ושאר הממציאים הדגולים של המאה, ואפילו של המילניום. אך לרוע המזל, שוקלי "קלקל" מאוד את מקומו בהיסטוריה על ידי הפעילויות שלו אחרי 1956. הוא צלל הישר אל תוך שדה-המוקשים הרגשי, המוסרי והפוליטי של סוגיית הקשר שבין מנת המשכל (ה-IQ) לבין הגזע. ב-1967 פירסם ברבים תיזה ולפיה האינטליגנציה אינה מתחלקת בשווה בין הגזעים השונים, היא תלויה מאוד בתורשה, ושיעור הילודה הגבוה שמתקשר עם אינטליגנציה נמוכה מנוון את ההרכב הגנטי של הגזע האנושי. על התיזה הזאת הגן בתוקף. ב-1968 הציע לערוך מחקר שיבודד את השפעות הסביבה והתורשה על האינטליגנציה על ידי בדיקת מנת המשכל (IQ) של ילדים שחורים שאומצו במשפחות לבנות. המחקר אכן נערך כעבור זמן, ושוקלי טען כי הוא מאשש את התיזה שלו - שהפער בין מנת המשכל של שחורים לזו של לבנים אינו מושפע בעיקרו של דבר מן הסביבה.
כאן מתעוררות שאלות נכבדות על חופש הביטוי ועל האחריות שיש למדען כלפי החברה. האם מותר לבצע מחקרים שתוצאותיהם עלולות להזיק לחברה? האם ראוי "להעלים" נתונים מזיקים, כשהם כבר נמצאים בידי החוקר? באיזו מידה צריך מדען לדאוג לכך שלא ייעשה שימוש לרעה בנתונים שלו, ואם כן, כיצד עליו לעשות זאת? בסופו של דבר חצה שוקלי את כל הקוים האדומים, כשהציע לעקר אנשים בעלי מנת משכל נמוכה.

אם היתה לו ה"זכות" לומר דברים כאלה ואם לא, לחברה בוודאי היתה הזכות להוקיע אותו על דבריו, ולראות בו ממציא גדול - אך אדם גזען, הראוי לכל גינוי.

נוצר בתאריך: 29/07/08
עודכן בתאריך: 06/04/11