Den 14. august 1894 -
- samledes en flok ved Oxfords naturhistoriske museum.
I denne enorme bygning afholdt man årsmødet -
- i British Association for the Advancement of Science.
Flere end 2000 billetter var blevet solgt, og museet var propfyldt -
- til næste tale, som skulle holdes af professor Oliver Lodge.
Hans navn er måske ikke bekendt i dag -
- men hans opdagelser burde have gjort ham så berømt som de andre.
Så berømt som Benjamin Franklin, Alessandro Volta -
- eller som den store Michael Faraday.
Utilsigtet startede han en reaktion, der revolutionerede -
- den victorianske verden af messing og telegrafkabler.
Forelæsningen indebar fødslen af den moderne, elektriske verden.
En verden domineret af silicium og trådløs kommunikation.
I dette afsnit ser vi, hvordan elektricitet forbandt verden -
- ved radio- og tv-transmissioner og netværk.
Og hvordan vi endelig lærte at bruge elektricitet på atomniveau.
Efter århundreders eksperimenter med elektricitet -
- oprandt en ny tid af sand forståelse.
Episode tre: Åbenbaringer og revolutioner
Disse rør er ikke koblet til strøm, men lyser alligevel.
Det er elektricitetens usynlige effekt -
- som ikke kun er begrænset til ledningerne, den færdes gennem.
Midt i 1800-tallet fremlagdes en teori, der skulle forklare det.
Teorien mener, at om alle elektriske ladninger -
- og over mig er der mange, findes et kraftfelt.
Disse fluorescerende rør lyser udelukkende -
- ved hjælp af kraftfeltet i kablerne ovenover.
Teorien om, at elektricitet kunne skabe usynlige kraftfelter -
- blev præsenteret af Michael Faraday.
Men det krævede en brillant skotte, der hed James Clark Maxwell -
- for at vise, at Faraday havde ret.
Ikke gennem eksperimenter, men ved matematik.
Det var langt fra 1800-tallets typiske forståelse af -
- hvordan verden fungerede. Man så den som en maskine.
Før Maxwell byggede forskerne ofte underlige maskiner -
- eller udførte eksperimenter for at skabe og måle elektricitet.
Men Maxwell var anderledes. Han var interesseret i tallene -
- og hans nye teori afslørede ikke bare det usynlige kraftfelt -
- men også muligheden for manipulation.
Det var en af de største videnskabelige opdagelser.
Maxwell var en strålende matematiker -
- med et helt nyt syn på elektricitet og magnetisme.
Han forklarede alt med matematiske ligninger.
Det vigtigste var, at der i Maxwells beregninger fandtes -
- en forståelse af, at elektricitet og magnetisme hænger sammen -
- og at de kan opstå i bølgeform.
Maxwells beregninger viste, at felterne kunne påvirkes.
Lidt som når man rører vandoverfladen med fingeren -
- kan man ændre den elektriske strøms retning -
- og dermed skabe en bølge i det magnetiske og elektriske felt.
På den måde kan man ændre strømmens retning -
- frem og tilbage. Ligesom i vekselstrøm -
- skabte det en serie af bølger.
Bølger, der kunne bære energi.
Maxwells beregninger viste, at hvis strømmen ændrede retning -
- blev energibølger sendt ud i omgivelserne.
Bølgerne fortsatte for evigt, hvis intet absorberede dem.
Maxwells matematik var så avanceret og kompliceret -
- at kun få mennesker forstod den.
Selv om hans arbejde stadigvæk kun var en teori -
- inspirerede det en tysk fysiker ved navn Heinrich Hertz.
Hertz bestemte sig for at skabe et eksperiment -
- og bevise, at Maxwells bølger faktisk eksisterede.
Her har vi det: Hertz' originale apparat.
Skønheden ligger i enkelheden.
Han skabte vekselstrøm, der løb langs metalstavene -
- og via en gnist, der sprang over afstanden.
Hvis Maxwell havde ret, skulle vekselstrømmen generere -
- et usynligt magnetfelt, der spreder sig i omgivelserne.
Hvis man anbringer en tråd på strømmens vej -
- burde der ved tråden opstå et skiftende elektromagnetisk felt -
- hvilket burde føre elektricitet ind i tråden.
Hertz byggede en ring af ståltråd, der var en modtager -
- som han kunne flytte rundt i rummet og lede efter bølgen.
Han efterlod et lille mellemrum i ståltråden -
- over hvilket en gnist skulle hoppe, hvis strøm gik gennem ringen.
Eftersom strømmen var så svag, blev gnisten meget svag.
Hertz tilbragte næsten hele 1887 i et mørklagt rum -
- med intensivt at stirre gennem en linse -
- for at se, om han kunne opdage den lille gnist.
Hertz var ikke ene om at forsøge at genskabe Maxwells bølger.
I England havde en ung professor ved navn Oliver Lodge -
- været fascineret af emnet i årevis -
- men havde ikke haft tid til at udforme eksperimenter for dette.
En dag i starten af 1888, da han forberedte et eksperiment -
- om værn mod lyn, bemærkede han noget sært.
Da han havde sat sit udstyr op -
- og sendt vekselstrøm gennem trådene -
- så han glødende felter mellem trådene.
Han kunne snart se, hvordan de formede et mønster.
Blåt lys og blå gnister viste sig i tydelige felter -
- med jævne mellemrum langs trådene.
Han forstod, at de var toppe og dale i en bølgeform.
En usynlig, elektromagnetisk bølge.
Lodge havde bevist, at Maxwell havde ret.
Endelig, ved et tilfælde, havde Lodge skabt -
- Maxwells elektromagnetiske bølger omkring trådene.
Det store spørgsmål var blevet besvaret.
Fuld af iver ville Lodge præsentere sin opdagelse -
- ved sommerens årlige videnskabelige sammenkomst.
Men før da tog han på ferie.
Øjeblikket var det værst tænkelige, for samtidig i Tyskland -
- var Hertz også ved at teste Maxwells teorier.
Til sidst fandt Hertz, hvad han søgte: En minimal gnist.
Mens han bar modtageren rundt i værelset -
- kunne han kortlægge formen på de bølger, hans apparat producerede.
Han testede alle Maxwells beregninger i sine eksperimenter.
Et kunststykke i eksperimenterende videnskab.
I Storbritannien samledes folk til det store møde -
- samtidig med at Lodge kom hjem, udhvilet og forventningsfuld.
Det skulle være triumfens øjeblik, troede Lodge -
- da han skulle præsentere opdagelsen af Maxwells bølger.
Hans ven, matematikeren Fitzgerald, skulle åbne mødet.
I talen sagde han, at Hertz havde publiceret utrolige resultater.
Han havde set Maxwells bølger bevæge sig gennem luften.
"Vi har stjålet lyn fra selveste Jupiter!"
"Vi har tæmmet den herskende æter!" udråbte han.
Jeg kan forestille mig, at Lodge følte sig skuffet.
Professor Oliver Lodge blev snydt for triumfens øjeblik -
- lige ved mållinjen af Heinrich Hertz.
Hertz' store demonstration af, hvad vi i dag kalder radiobølger -
- førte til en revolution inden for kommunikation.
Maxwell viste, at elektriske ladninger skabte et kraftfelt.
Og at bølger kunne spredes derfra, som ringe i vandet.
Hertz havde bygget en anordning, der skabte og sporede bølgerne -
- når de passerede gennem luften.
Snart derefter skulle en ny revolutionerende opdagelse gøres.
Den opdagelse ville atter involvere Oliver Lodge -
- og atter ville han blive skuffet.
Historien begynder i Oxford i sommeren 1894.
Hertz var pludselig død samme år, så Lodge ville beære ham -
- ved at demonstrere ideen om bølgerne foran et publikum.
Lodge havde fundet en bedre måde at opdage bølgerne på -
- og han havde lånt nye apparater af venner.
Han havde gjort betydelige fremskridt med teknologi -
- som kunne opdage bølgerne.
Dette apparat producerer vekselstrøm -
- og afgiver en gnist i mellemrummet.
Vekselstrømmen udsender en elektromagnetisk bølge -
- som Maxwell troede, der opfanges af modtageren.
Den afgiver en svag elektrisk strøm gennem disse antenner.
Det havde Hertz allerede gjort.
Lodges forbedring var dette rør med jernspåner.
Den svage strøm fik spånerne til at klumpe sig sammen.
Når det sker, lukker de en anden strømkreds, og klokken ringer.
Hvis jeg trykker her, får det klokken til at ringe i modtageren.
Det sker uden kabler imellem. Ren magi.
Forestil jer et hus med masser af folk.
Pludselig hører de, som om det var trylleri -
- en klokke ringe. Helt utroligt.
Det var måske ikke den mest dramatiske demonstration -
- men den blev alligevel en sensation.
Lodges apparater lignede ikke videnskabelige eksperimenter.
De lignede de telegrafer, som revolutionerede kommunikationen -
- men uden lange kabler mellem sender og modtager.
For den belæste og vidende del af publikum -
- viste det meget andet, end at Maxwell havde ret.
Det viste en revolutionerende form for kommunikation.
Lodge udgav sine notater om, hvordan elektromagnetiske bølger -
- kunne sendes og modtages ved hjælp af hans forbedringer.
Over hele verden læste opfindere, entusiaster og forskere -
- Lodges rapporter med stor interesse.
Man begyndte at eksperimentere med Hertz' bølger.
To forskellige figurer lod sig inspirere af det.
Begge ville forbedre den trådløse telegraf -
- og begge ville blive mere husket end Oliver Lodge.
Den første var Guglielmo Marconi.
Marconi var intelligent, snu og charmerende.
Han havde den italiensk-irske charme.
Den kunne han bruge på hvem som helst.
Fra unge damer til verdenskendte videnskabsmænd.
Marconi var ikke forsker, men han læste, hvad han kunne om emnet -
- for at kunne bygge sit eget trådløse telegrafsystem.
Måske var det, fordi han voksede op ved kysten i Bologna -
- at han tidligt så nytten i et trådløst system til søfarten.
Allerede som 22-årig kom han til London for at markedsføre det.
Den anden person, der blev inspireret af Lodge, var lærer -
- ved Presidency College i Calcutta. Han hed Jagedish Chandra Bose.
Trods grader fra London og Cambridge måtte han -
- som indisk videnskabsmand kæmpe mod racisme og fordomme.
Indere manglede efter sigende temperamentet til forskning.
Bose ville bevise, at det var forkert -
- og i arkivet kan man se, hvor hurtigt han gik i gang.
Her har vi en rapport fra det 66. møde, som British Association holdt -
- i Liverpool i september 1896.
Bose er den første inder, der er til stede ved selskabets møde.
Han fortæller om sit arbejde og demonstrerer sine apparater.
Han forbedrede den modtager, som Lodge beskrev.
I det varme Indien bemærkede Bose, hvordan jernspånerne i røret -
- som Lodge anvendte, begyndte at ruste og klistre sammen.
Bose måtte bygge en mere praktisk modtager med en spole i stedet.
Hans arbejde beskrives som en sensation.
Detektoren var yderst pålidelig og kunne fungere på skibe.
Potentialet var enormt for den store britiske flåde.
Storbritannien var et globalt kommunikationscenter.
Man havde kontakt med orlogs- og handelsskibe verden over -
- som støttede imperiet.
Bose var videnskabsmand og uinteresseret -
- i det kommercielle potentiale i trådløse signaler.
Til forskel fra Marconi.
Det var et helt nyt område, og Marconi var ingen forsker -
- hvorfor han gik til sagen på en anderledes måde.
Måske forklarer det hans fremskridt.
Han var vældig god til at skabe kontakter -
- med de nødvendige folk for at kunne udføre jobbet.
Marconi udnyttede dem for at nå det eneste sted med ressourcer.
Det britiske postkontor var en magtfuld institution.
Da Marconi kom til London for første gang i 1896 -
- var husene nye og allerede travlt beskæftigede -
- med imperiets post- og telegrafydelser.
Marconi havde medbragt sit telegrafsystem fra Italien -
- og hævdede, at det kunne sende trådløst over enorme afstande.
Postvæsenets chefingeniør William Preece -
- så øjeblikkeligt den nye teknologis potentiale.
Preece tilbød Marconi ingeniører og finansielle ressourcer -
- og de begyndte at arbejde oppe på taget.
Postvæsenets hovedkontor lå der, og mellem disse to tage -
- øvede Marconi sig på at sende elektromagnetiske bølger.
Ingeniørerne hjalp ham med at forbedre udrustningen -
- hvorefter Preece og Marconi viste den for regeringen og flåden.
Preece indså ikke, at selvom han stolt påpegede Marconis -
- samarbejde med postkontoret -
- lagde Marconi andre planer bag kulisserne.
Han havde søgt patent på alt angående trådløs telegrafi -
- og planlagde at starte sit eget firma.
Da patentet blev godkendt, blev der opstandelse i forskerverdenen.
Patentet i sig selv var revolutionerende.
Man måtte kun patentere det, der var ukendt for offentligheden.
Men Marconi havde skjult sit udstyr i en hemmelig boks.
Her er den. Da patentet omsider blev godkendt -
- åbnede Marconi højtideligt sin kasse.
Alle var spændte på at se, hvilke opfindelser den indeholdt.
Sammenviklede batterier, jernspåner, der sluttede kredsen og en klokke.
Intet, de ikke allerede havde set. Men Marconi havde patent på alt.
Marconi er ikke kendt for det, han opfandt jo ikke radioen.
Men han forbedrede det og gjorde det til et system.
Det gjorde Lodge ikke, så derfor husker vi Marconi.
Forskerverdenen var klar til kamp.
En ung mand, der ikke vidste noget om videnskaben bag udstyret, var -
- ved at bliver stenrig som følge af deres arbejde.
Tilmed hans store beundrer Preece blev skuffet -
- da han hørte, at Marconi ville åbne firmaet alene.
Lodge og andre forskere begyndte vildt at søge patent på hver eneste -
- lille detalje eller ændring, de havde skabt.
Atmosfæren chokerede Bose, da han kom til Storbritannien.
Bose skrev med afsky til Indien om, hvad han fandt i England.
"Penge, penge ... hele tiden! Sikken fortærende grådighed!"
"Gid I kunne se, hvor vildt folk begærer penge."
Hans skuffelse over ændringerne i det land -
- han holdt så højt for videnskabelig genialitet, var håndgribelig.
Hans venner overtalte ham til at søge sit eneste patent -
- på en ny slags detektor for bølger.
Den opdagelse skulle blive endnu mere revolutionerende for verden.
Han havde opdaget kraften i krystaller.
Det erstattede den ældre teknik med jernspåner, som var ineffektiv.
Denne måde at spore radiobølger på blev central for radioindustrien.
Boses opdagelse var enkel, men ville forandre verden.
Når visse krystaller kommer i kontakt med metal -
- kan de opføre sig ret underligt.
Hvis jeg kan berøre krystallen på rette sted med ståltråden -
- og så koble den til et batteri, giver den strøm fra sig.
Men hvis jeg bytter om på polerne og prøver den anden vej -
- bliver det meget mindre.
Den er ikke en fuldgyldig leder, kun en halvleder.
Den kom først i brug i sporing af elektromagnetisme.
Da Bose brugte sådan en krystal i stedet for jernspåner -
- var den var bedre til at spore elektromagnetiske bølger.
Det var de underlige egenskaber i forbindelsen mellem tråd -
- kaldet "kattens knurhår" og krystal -
- som gjorde, at strøm lettere gik den ene vej end den anden.
Den kunne læse signaler fra elektromagnetiske bølger.
Ingen vidste, hvorfor krystaller bar sig ad på den måde.
Men for forskere og ingeniører havde adfærden en fundamental -
- og næsten mirakuløs, praktisk effekt.
Med krystaller som detektorer blev det muligt at udsende og spore -
- lyden af en menneskestemme eller musik.
I forelæsningen i 1894 havde Lodge åbnet Pandoras æske.
Som akademiker havde han ikke indset, at hans opdagelser havde -
- stort kommercielt potentiale.
Det eneste patent, han havde sikret -
- gældende dele i en radiomodtager, blev købt af ham -
- af Marconis magtfulde selskab.
Det værste nederlag for Lodge kom måske i 1909 -
- da Marconi fik Nobelprisen i fysik for trådløs kommunikation.
Det er svært at forestille sig et større slag for en -
- som først tabte til Hertz i opdagelsen af radiobølgerne -
- og så viste, hvordan de kunne sendes og modtages.
Trods bagslaget var Lodge så ædel, at han brugte den teknologi -
- som han havde skabt til at hædre andre.
Hertz gjorde store fremskridt.
Han opdagede, hvordan man kunne fremstille og spore radiobølger -
- hvilket gjorde æteren brugbar.
Han klarede at tæmme den for at sende beskeder -
- hvilket senere er uddybet af mange andre.
I dag er en verden uden transmissioner utænkelig.
Forestil jer en tid, hvor radiobølger var noget helt ukendt.
Ingeniører fortsatte med at forfine mulighederne for at sende -
- og modtage elektromagnetiske bølger.
Men de første opdagelser var en videnskabelig triumf -
- fra Maxwell via Hertz til Lodge.
Elektricitetens natur var stadig en uløst gåde.
Hvad skabte egentlig de elektriske ladninger og strømme?
Selv om forskerne lærte at udnytte elektriciteten -
- vidste de stadig ikke, hvad den egentlig var.
Spørgsmålet blev besvaret -
- med eksperimenter i elektricitets passage gennem materialer.
I 1850'erne skabte en af Tysklands opfindere og glasblæsere -
- ved navn Heinrich Geissler, disse smukke genstande.
Geissler pumpede næsten al luft ud af disse indviklede glasrør -
- og pumpede derefter mindre mængder af gasser ind.
Så ledte han elektrisk strøm gennem dem.
De glødede i fantastiske farver -
- og strømmen, der gik gennem gassen, syntes synlig.
Selv om formålet med dem var underholdning -
- så forskerne Geisslers glasrør -
- som en chance for at studere, hvordan elektricitet bevæger sig.
Man forsøgte at pumpe mere luft ud af rørene.
Kunne strømmen passere gennem et vakuum?
Dette er en sjælden film af den britiske videnskabsmand -
- der skabte et vakuum for at besvare spørgsmålet.
Han hed William Crookes.
Crookes skabte rør som dette.
Han pumpede så meget luft ud som muligt for at når nær et vakuum.
Da han derefter sendte elektrisk strøm gennem røret -
- opdagede han, hvordan det glødede i den anden ende.
En stråle syntes at skinne gennem røret og ramme glasset.
Det så ud til, at man endelig kunne se elektricitet.
Lyset blev kaldt for "katodestråle".
Og røret var forgængeren for billedrøret -
- som blev brugt i tv-apparater i mange år.
Fysikeren J.J. Thomson opdagede, at strålerne bestod -
- af små, negativt ladede partikler.
Eftersom de bar elektricitet, blev de kaldt "elektroner".
Da elektronerne kun bevægede sig i én retning fra metalpladen -
- til den positivt ladede plade i den anden ende -
- opførte de sig som Boses halvlederkrystaller.
Mens krystallerne kun fungerede, hvis man fandt det rette punkt -
- kunne glasrørene seriefremstilles.
De blev kaldt "elektronrør" -
- og erstattede snart krystallerne i radioapparaterne.
Opdagelserne førte til en eksplosion af ny teknologi.
Tidligt i 1900-tallet handlede al elektronik om rør.
Radio- og tv-apparater havde rør, ligesom tidlige computere.
Den elektroniske verden blev bygget med dem.
Da man kunne manipulere elektroner i vakuum -
- ville forskerne vide, hvordan de gennembrød andre materialer.
Det indebar at forstå materiens bestanddele: atomer.
I 1900-tallets begyndelse fik vi endelig greb -
- om atomernes opbygning, og hvordan de opfører sig.
Da vidste vi, hvad elektricitet var på atomart niveau.
Ved Manchesters universitet studerede Ernest Rutherfords team -
- atomets indre struktur og præsenterede et billede af atomet.
Opdagelsen skulle endelig kaste lys -
- over nogle af elektricitetens mere gådefulde træk.
I 1913 var billedet af atomet en positiv kerne i midten -
- omgivet af negative elektroner, der cirklede i "skaller".
Hver skal tilhørte en elektron med en vis ladning.
Hvis man tilsatte energi kunne en elektron springe til næste skal -
- men energimængden skulle passe.
Hvis energien var for svag hoppede elektronen ikke.
Når energien aftog, vendte elektronen tilbage til første skal.
Så måtte den afgive energi ved at udsende en foton.
Energien hos hver foton var afhængig af dens bølgelængde.
Eller som vi opfatter det, dens farve.
Kundskaben om atomets struktur forklarede naturens elektriske lys.
Præcis som i Geisslers rør afgør typen af gas -
- hvilken farve det bliver.
Lyn har en blå farve på grund af kvælstof i atmosfæren.
Højere oppe er der andre gasser, og fotonerne får andre farver -
- som skaber det fantastiske nordlys.
At forstå, hvordan atomer udgør materie, og hvad elektroner gør -
- var den endelige nøgle til forståelsen af elektriciteten.
Dette er en Wimshurst-maskine, der producerer elektricitet.
Elektroner gnides løs fra skiverne -
- og starter en elektrisk strøm gennem maskinens metaldele.
Metal fører el, da elektronerne er løst bundet af atomerne.
Derfor kan de køre rundt og anvendes som strøm.
Isolatorer leder ikke elektricitet -
- fordi elektronerne sidder fast i atomet og ikke kommer fri.
Nu kunne man forstå elektronernes og dermed elektricitetens strøm.
Ledere og isolatorer kunne forklares.
Derimod var det sværere at forstå halvledernes underlige egenskaber.
Vores moderne, elektroniske verden er opbygget af halvledere -
- og ville standse uden dem.
Bose var måske på sporet i 1890'erne -
- men ingen kunne forudse, hvor vigtige de ville blive.
Da Anden Verdenskrig brød ud, ændredes alt.
Her i Oxford blev det nye fysiklaboratorium -
- øjeblikkeligt overdraget til krigsforskning.
Forskerne fik til opgave at forbedre briternes radarskærme.
DENNE FILM ER HEMMELIG
Radar anvendte elektromagnetisme for at finde fjendens bombefly.
Da præcisionen øgedes, forstod man, at rørene ikke duede.
Man måtte vende tilbage til gammel teknologi.
I stedet for rør anvendte man halvledende krystaller.
Ikke de samme krystaller som Bose. I stedet brugte man silicium.
Dette er en modtager af siliciumkrystal.
En tynd tråd af wolfram rører overfladen på et siliciumkrystal.
Det er utroligt, hvor vigtig den var.
Det var første gang, silicium blev brugt som halvleder.
Skulle det fungere, skulle det være rent.
Begge sider i krigen anstrengte sig for at forfine silicium.
Briterne havde bedre siliciumkomponenter.
De havde sikkert allerede færdige siliciumspoler -
- da vi lige var begyndt at fremstille dem i Berlin.
Briterne havde bedre silicium, fordi de fik hjælp i USA.
Især fra det berømte Bell Labs.
Det varede ikke længe, før fysikerne indså -
- at hvis halvledere kunne erstatte rørene i en radar -
- kunne de formentlig også erstatte rør i andre enheder.
Det enkle vakuumrør med sin ensrettede strøm af elektroner -
- var modificeret til at passe ind i en ny anordning.
Ved at anbringe tremmer på vejen og tilføre strøm -
- kunne man afstedkomme en dramatisk ændring i styrken.
Rørene fungerede som forstærkere af svage elektriske signaler.
En forstærker er på en måde noget meget enkelt.
Svag strøm laves om til stærk strøm.
Men samtidig forandrer den verden.
For hvis man forstærker signalet, kan man sende det verden rundt.
Efter krigen begyndte de tyske eksperter Mataré og Welker -
- at bygge en halvlederkomponent, der kunne bruges som forstærker.
Her har vi den første model, som Mataré og Welker skabte.
Indeni kan man se den lille krystal og trådene, der rører den.
Hvis man sender svag strøm gennem en af trådene -
- kan stærkere strøm passere gennem den anden.
På den måde fungerede den som signalforstærker.
De små anordninger kunne erstatte store, dyre rør -
- i telefonnettet, radioer og andet udstyr -
- hvor et svagt signal skulle forstærkes.
Mataré forstod skabelsens storhed, men cheferne var ikke interesserede.
Ikke før en artikel i et tidsskrift nævnte en opdagelse i Bell Labs.
Et forskerhold havde opdaget det samme -
- og fortalte om deres opfindelse.
De kaldte den "transistor".
De havde den i december 1947, og vi først i 1948.
Sådan er livet.
De havde den færdig lidt tidligere end os.
Men sjovt nok var deres transistor ikke så god.
Den europæiske variant var mere pålidelig end Bell Labs model -
- men ingen af dem var gode nok.
De fungerede, men var alt for ømtålelige.
Man søgte en robust måde at forstærke signaler på.
Og gennembruddet skyldtes en tilfældighed.
I Bell Labs bemærkede siliciumeksperten Russell Ohl -
- at en af hans siliciumbarrer havde en underlig egenskab.
Den syntes at kunne producere sin egen spænding.
Da han forsøgte at måle det med et oscilloskop -
- opdagede han, at spændingen ændredes hele tiden.
Spændingen påvirkedes af, hvor lyst det var i værelset.
Da han mørklagde krystallen, så han, at spændingen sank.
Mere lys, og spændingen steg.
Da han tændte en vifte mellem lampen og krystallen -
- begyndte spændingen at oscillere med samme frekvens -
- som bladene på viften kastede skygge over krystallen.
En af Ohls kolleger forstod øjeblikkeligt -
- at barren havde et hak i sig, som udgjorde en forbindelse.
Den lille forbindelse i en ellers solid stav -
- opførte sig som den ømtålelige forbindelse -
- mellem ståltråden og krystallen, som Bose havde opdaget.
Men her var den modtagelig over for lys.
Barren var revnet -
- fordi siderne indeholdt forskellige mængder urenheder.
Den ene side indeholdt en anelse mere fosfor -
- mens den anden side indeholdt en anelse mere bor.
Elektronerne syntes at bevæge sig -
- fra fosfor til bor, men ikke omvendt.
Lysfotoner, som lyste på krystallen, adskilte elektroner fra atomer.
Men det var atomerne i urenhederne, der drev strømmen.
Fosfor har en elektron, den kan undvære.
Samtidig tager bor gerne imod en til.
Altså flød elektronerne fra fosforside til borside.
Strømmen gennem forbindelsen var ensrettet.
Chefen for halvlederholdet, William Shockley -
- så potentialet i denne ensrettede forbindelse i krystaller.
Kunne man fremstille en krystal med to forbindelser -
- som kunne bruges som forstærker?
En anden forsker ved Bell Labs, der hed Gordon Teal -
- havde arbejdet med en teknik, som muliggjorde det.
Han kunne fremstille krystaller -
- af halvlederemnet germanium.
På dette forskningsinstitut avler man halvlederkrystaller -
- på samme måde, som Teal gjorde på Bell Labs.
Her laver man dem meget større.
I bunden af fadet er en beholder -
- med glødende varmt germanium. Renere bliver det ikke.
I det er et antal urene atomer -
- der skal påvirke dets ledeevner.
Den roterende arm har et "krystalfrø" længst nede -
- som dyppes i væsken og så trækkes op igen.
Når germanium køler af og hærder -
- dannes en lang krystal, omtrent som en istap.
Hele længden er én stor, smuk germaniumkrystal.
Teal forstod, at mens krystallen voksede -
- kunne flere urenheder blandes ind.
Det giver os en krystal med tynde lag af forskellige urenheder -
- der skaber forbindelser inden for krystallen.
Denne krystal med to forbindelser var Shockleys drøm.
Hvis man tilfører svag strøm gennem den tynde midtersektion -
- kan mere strøm passere.
Fra én krystal kan hundredvis af mindre solide blokke skæres ud.
Alle indeholder de to forbindelser, der gjorde, at elektronstrømmen -
- kunne kontrolleres præcist.
Disse små anordninger bruges i alt muligt elektrisk udstyr.
Elektroniske ting i dag indeholder altid disse små komponenter.
Det underlige er, at jo mindre de er, desto mere pålidelige er de.
Arbejdsholdet ved Bell Labs blev belønnet med Nobelprisen -
- mens europæerne blev glemt.
Shockley forlod Bell Labs og åbnede i 1955 -
- et halvlederlaboratorium i Californien -
- hvor han ansatte landets bedste fysikere.
Glæden blev kort, for Shockley var svær at arbejde for.
Folk forlod ham, fordi de ikke brød sig om hans behandling.
Fordi Shockley var sådan et fjols, findes Silicon Valley.
Det gav sideeffekter, der fik nye firmaer til vokse frem.
Det begyndte med, at Shockley var et chokerende menneske.
De nye firmaer konkurrerede om at finde på det nyeste.
De skabte så små transistorer, at de kunne bruges -
- i kredsløb, der kunne være på én eneste siliciumplade.
De små og pålidelige chips bruges i alle mulige sammenhæng.
Mest kendt er computeren.
En ny æra var begyndt.
I dag findes mikrochips overalt.
De har forandret næsten alle aspekter af det moderne liv.
Alt fra kommunikation og transport til underholdning.
Men det vigtige er, at de kraftfulde computere hjælper -
- med at forstå universet i al dets kompleksitet.
En eneste mikrochip som denne -
- kan indeholde fire milliarder transistorer.
Det er utroligt, hvad teknikken har formået på kun 60 år.
Man kan let tro, at de enorme fremskridt gør -
- at vi kun har lidt at lære.
Det er forkert.
Eksempelvis bliver kredse mindre og mindre, og det har betydet -
- at et velkendt indslag i elektriciteten -
- blev til et problem. Modstanden.
En computerchip skal afkøles.
Hvis man fjerner ventilatoren, sker dette ...
Temperaturen skyder i vejret. 120, 130 grader ...
200 grader, og så døde den.
På få sekunder var chippen brændt.
Elektronerne, som færdes gennem chippen, rejser ikke uden modstand.
De kolliderer med siliciumatomerne -
- og den energi, de mister, producerer varme.
Det kan være anvendeligt.
Man opfandt elektriske blæsere og ovne.
Og hvis noget begyndte at gløde, havde man en glødelampe.
Men modstand i elektriske apparater og ledninger -
- er et stort spild af energi og derfor et problem.
Man antager, at modstand tager 20 procent af al elektricitet.
Det er et af de store problemer i moderne tid.
Jagten på en løsning på modstandsproblemet foregår.
Temperaturen er egentlig et mål på -
- hvor meget atomerne i materialet vibrerer.
Hvis atomerne vibrerer, kolliderer elektronerne nemmere med dem.
Jo varmere materialer, desto højere modstand.
Jo køligere, desto mindre modstand.
Hvad hvis man nedkøler noget til det absolutte nulpunkt?
Til minus 273 grader Celsius.
Dér findes ingen varme, så atomerne bevæger sig ikke.
Hvad sker der så med elektriciteten? Med elektronernes strøm?
Ved hjælp af en kryostat, der kan holde ting -
- nær det absolutte nulpunkt, kan vi få svar på det.
Indeni kryostaten og spolen er der kviksølv.
Det berømte flydende metal indgår i en elektrisk kreds.
Dette udstyr måler modstanden i kviksølvet.
Se, hvad der sker, når jeg sænker kviksølvet til den koldeste del.
Der! Modstanden er faldet til absolut ingenting.
Kviksølv og mange andre emner har den egenskab.
De kaldes for superledere.
De giver altså ikke modstand til elektriciteten.
Sådan er det kun, når materialet er meget, meget koldt.
Hvis vi kunne bruge superledere i strømkabler og elektronik -
- ville vi ikke tabe så meget energi på grund af modstanden.
Problemet er, at superledere kræver ekstremt lave temperaturer.
Men i 1986 kom et gennembrud.
I et lille laboratorium i Zürich har man opdaget en ny leder -
- i en ny slags materiale. Den kaldes den vigtigste -
- videnskabelige opdagelse i mange årtier.
Her er et stykke af det materiale, som forskerne i Schweiz fremstillede.
Hvis man nedkøler det i flydende kvælstof, sker noget særligt.
Så bliver det til en superleder.
Da elektricitet og magnetisme er så tæt forbundne -
- har emnet samme ekstraordinære magnetiske egenskaber.
Denne magnet svæver over superlederen.
Interessant nok er kulden ikke nær det absolutte nulpunkt.
Magnetfelterne er så stærke, at de bærer denne magnet.
De kan også bære min vægt.
Nu skal jeg svæve.
En meget underlig følelse ...
Da materialet blev opdaget i 1986, var det revolutionerende.
Ingen havde tænkt på, at det kunne være en superleder.
Desuden fungerede det ved varmere temperaturer, end man troede.
Vi er tæt på superledere, der fungerer i stuetemperatur.
En skønne dag vil et nyt materiale blive opdaget -
- hvilket kan skabe en billigere, bedre og mere holdbar verden.
I dag findes materialer, som udviser evnen -
- ved samme temperatur, som du har i din fryser.
Men de nye superledere kan ikke forklares af teoretikerne endnu.
Når man ikke forstår det, afhænger eksperimenter af held -
- og videnskabelig kunnen.
For nylig festede man i et laboratorium i Japan -
- efter at havet blandet superledere med alkoholiske drikkevarer.
Helt uventet opdagede man, at rødvin øgede superlederens evne.
Elektrisk forskning har igen chancen for at revolutionere vores verden -
- hvis superledere, der virker i stuetemperatur, kan blive fundet.
Vores afhængighed af elektricitet øges.
Når vi forstår, hvordan vi skal bruge superlederne -
- vil en ny elektrisk verden stå for døren.
Det bliver en af de største perioder i opfindelsernes historie.
Helt nye værktøjer, teknikker og teknologier -
- vil igen forandre vores verden.
Elektriciteten har forandret vores verden.
For nogle få hundrede år siden var den et stort mysterium.
Så sprang den i laboratoriet med sære eksperimenter -
- for omsider at blive tæmmet og komme til anvendelse.
Kommunikationen blev omskabt med kabler, siden via bølger -
- til elektricitetens fjerne egne.
Den driver og oplyser den moderne verden.
I dag kan vi knap forestille os et liv uden elektricitet
Den definerer vores æra, og uden den er vi faret vild.
Og stadig tilbyder den os mere.
Vi står atter ved begyndelsen af en ny æra fuld af opdagelser.
Men vigtigst af alt, hvad forskere i elektricitetens verden ved ...
Dens historie er ikke slut endnu.
Tekster: Simon Nielsen www.sdimedia.com