فى بدايات فجر القرن التاسع عشر
"فى قبو بمدينة "مايفير
"العالم الأكثر شهرة حينئذ "هامفرى ديفى
كان قد بنى آلة كهربية مميزة
بعرض أربعة أمتار ، وطول مضاعف لذلك
تحتوى على كومة من المعادن والأحماض
لقد أنشأها لضخ أكبر كمية من الكهرباء فى وقتها
لقد كانت فى الحقيقة أكبر بطارية صممت بالعالم حينها
كان ديفى على وشك دفع العالم الى عصر جديد
وتلك اللحظة كانت تحدث فى محاضرة بالمعهد الملكى
مملوئين بالحماس اكتظت المقاعد بهم
آميلن فى شهادة أعجوبة كهربية جديدة ومثيرة
لكن ما كانوا على وشك رؤيته كان شيئاً فريداً حقاً
شيئاً لن ينسوه طوال حياتهم
فقط باستخدام قطبين من الكربون
كان هامفرى ديفيد على وشك اطلاق القوة الحقيقية للكهرباء
الكهرباء ، أحد أكثر الظواهر غرابة بالطبيعة
وأكثر مظاهر قوتها التى نراها
هى البرق
وكيف أصبحنا وبكل قوة سادتها
انها قصة تمتد لـ 300 عام
من الوثبات المبهرة للابداع والتجارب المذهلة
انها قصة الابداع المطلق
لنتواصل عبر البحار ، والهواء
لكن فى هذا الفيلم سنحكى قصة العلماء الأوائل
الذين بدأوا بفك ألغاز الكهرباء
كما لو أن هناك شئ حى هنا
لقد درسوا الرابط الغريب لحياته
وبنوا ألات غريبة وقوية لتوليدها
وحتى ترويض البرق نفسه
انهم الرجال الذين وضعوا بحق أساسات العالم الحديث
وبدأ كل ذلك .. بشرارة
تخيل عالمنا بدون كهرباء
سوف يكون مظلم
بارد ، وهادئ
على كل حال سيكون أشبه ببدايات القرن الثامن عشر
حيث تبدأ قصتنا
هذه هى الجمعية الملكية بلندن
فى بداية القرن السابع عشر بعد وقت قصير من حياتنا البدائية
"اسحاق نيوتن" قد تولى ادارة الجمعية
بعد وفاة عدوه اللدود "روبرت هوك"
ليدعموا ادارته الجديدة
الملاحظات من الجمعية الملكية عام 1705
تكشف كيف حاول هوكسبى بقوة
فرض شخصيته باللقاءات الأسبوعية
مقدماً أكثر التجارب دهشة لابهار الحاضرين
فى شهر نوفمبر ، أتى بهذا الشئ
كرة زجاجية دوارة
وقد استطاع تفريغها من الهواء باستخدام ألة جديدة
مضخة الهواء
فى تلك الألة ، يساعده هذا الذراع فى تدوير الكرة
واحدة تلو الأخرى بدأت الشموع تنطفئ بالغرفة
ووضع فرانسيس يده على الكرة
كان المشاهدين على وشك رؤية شئ مذهل
فى داخل الكرة الزجاجية
بدأ ضوء خافت بالظهور
يرقص بين يديه
ضوء لم يشاهده أحد من قبل
هذا مذهل
نرى هنا وهج أزرق جميل
انه يتبع حدود يداى لكنه يتحول حول الكرة بأكملها
انه كما لو أن هناك شئ حى هنا
انه من الصعب حقيقة
تفسير ذلك الضوء الراقص بهذه الغرابة
لكن علينا أن ندرك أنه بذلك الوقت
هذه الظاهرة الطبيعية كان يُنظر اليها كما لو كانت من صنع الرب
كان هذا حتى قبل أن يضع اسحاق نيوتن نظريته
لتفسير الظاهرة الطبيعية كعمل الهى
لذا حين تطفلت القدرات البشرية على الأعمال الالهية
كان ذلك بعيداً تماماً عن التفسيرات المنطقية
لم يدرك هوكسبى أبداً الأهمية المميزة لتجربته
وفقد اهتمامه بكرته المتوهجة
وقضى أخر سنين عمره فى بناء تجارب أخرى مثيرة
من أجل اسحاق نيوتن لاختبار باقى نظرياته الأخرى
لم يدرك مطلقاً أنه وبدون عمد قد أطلق
الثورة الكهربية
قبل هوكسبى كانت الكهرباء فكرة فضولية وحسب
القدماء اليونان حَكّوا الكهرمان الذين أسموه الكترون
ليصنعوا صدمة صغيرة
حتى الملكة اليزابيث الأولى
اندهشت لقدرة الكهرباء الساكنة على حمل الريش الخفيف
لكن بامكان ألة هوكسبى الأن
وتستطيع رؤيتها
وبصفة أكثر أهمية
فقد تزامن اختراعه مع حركة جديدة كانت تجتاح اوروبا
تدعى بالتنوير
ولقد اعتاد المفكرين المتنورين على وضع تفسيرات لفهم العالم
ولقد كان لهم ارث فكرى وسياسات راديكالية متطرفة
iconoclastic art
وفلسفة الطبيعة ، أو المعرفة
لكن لسخرية القدر فان ألة هوكسبى الجديدة
لم تلق اهتمام معظم هؤلاء المفكرين فى البداية
لكنها لاقت ترحيباً من السحرة والدجالين
وهؤلاء الذين رحبوا بالكهرباء
سَمّوا أنفسهم الكهربائيين
تحكى أحد القصص بأن كان هناك عشاء كبير
قام الكهربائى بوضع بعض الريش على الطاولة
ثم قام بشحن ساق زجاجى بمنديل من الحرير
ثم قام بادهاش الحاضرين برفع الريش باستخدام الساق الزجاجى
ثم استمر وراح يشحن نفسه
باستخدام أحد أجهزة هوكسبى الكهربية
وراح يعطى الحاضرين صدمات كهربية وسط صرخات من البهجة والضحك
أما عن خدعته الكبيرة
فقد وضع كوباً من الكونياك فى وسط الطاولة
ثم أعاد شحن نفسه
ثم أشعله بشرارة من طرف اصبعه
بروفيسور سيمون شافر جامعة كامبريدج
كانت هذه الخدعة تسمى البهجة الكهربية
حيث كان الضحية يجلس على كرسى معزول
ويُعلق فوق رأسه تاج معدنى
الذى لا يكاد يلامس رأسه
ثم بشحن التاج كهربياً
يحدث تفريغ بالشحنة حول التاج
ذلك يشبه الهالة حول الرأس
وذلك سبب تسميتها بالبهجة الكهربية
بينما أصابت انجلترا وباقى اوروبا الهوس بالكهرباء
أصبحت العروض أكبر
مما دفع بعض الكهربائيين
للتساؤل عن مفاهيم أكثر عمقاً
ليس فقط بشأن تطوير عروض أكبر
لكن بشأن التحكم فى هذه القوة الغريبة
والبعض منه تساءل هل يمكن لهذه القوة الكهربية
أن تتعدى حدود اللهو والاستمتاع
أحد أهم الانجازات الأولى التى لن تتكرر
كانت بسبب حادثة مروعة
هذه "شارتر هاوس" بوسط لندن
على مدار الـ 400 عام السابقة كانت مقاماً خيرياً
للأيتام الصغار والشيوخ الكبار
وفى وقت ما بثلاثينات القرن السابع عشر "كان مقاماً لرجل يدعى "ستيفن جراى
كان "ستيفن جراى" صانع أقمشة "حرير ناجح من مدينة "كانتربرى
ولقد اعتاد على رؤية شرارات الكهرباء تنطلق من الحرير
ولقد أعجبه ذلك
ولسوء حظه ، تعرض لحادثة أصابته بالعرج وأنهت عمله
وتركته عاطلاً
لكنه عاش حياة جديدة "هنا فى "شارتر هاوس
هنا فى شارتر هاوس فى هذه الغرفة بالذات ، الغرفة العظيمة
بنى "ستيفن جراى" هيكل خشبى
ومن قمته ، عَلَّق خشبتين بحبال الحرير
وكان لديه ألة كهذه أيضاً ألة هوكسبى
لانتاج الكهرباء الساكنة
وفى حشد كبير من الحضور
ليرقد على الخشبتين المعلقتين
وضع جراى بعض رقاقات الذهب أمامه
ومن ثَمّ ، وَلَّد الكهرباء
وشحن الولد عن طريق قضيب كهربى
وزعم بعض الحاضرين رؤيتهم لشرارات تخرج من أصابعه
استعراض مربح بالتأكيد
لكن بالنسبة لعقل ستيفن وفكره الفضولى
أوح ذلك بشئ أخر له
أن الكهرباء يمكنها تحرك
من الألة الى جسم الولد وخلال يديه
لكن الحبل الحريرى يوقفها عن الحركة
أعنى ذلك غموض التدفق الكهربى
بقدرتها على التدفق خلال بعض الأشياء
لكن ليس خلال كل الأشياء
قاد ذلك جراى الى تقسيم العالم الى نوعين مختلفين من المواد
وأسماهم العوازل والموصلات
العوازل تحمل الشحنات الكهربية خلالها
ولا تسمح لها بالحركة مثل الحرير أو الهواء
كالزجاج أو الصمغ
بينما تسمح الموصلات للكهرباء بالتدفق خلالها
كجسم الولد ، أو المعادن
انها تقسيمة لازلنا نعمل بها حتى يومنا هذا
تماماً مثل هذا البرج الكهربى
انها تعمل بالمبدأ ذاته الذى استنتجه جراى
منذ ما يقرب 300 عام
الأسلاك هى الموصلات
أجزاء الزجاج والسيراميك هى العوازل
بين الأسلاك وجسم البرج المعدنى
والتى تمنع الكهرباء من التسرب من الأسلاك خلال البرج ومنه الى الأرض
انها تشبه ببساطة حبال الحرير فى تجربة جراى
رجوعاً الى ثلاثينات القرن السابع عشر
لكنها عانت من مشكلة محبطة
فى تجربة جراى ، لم يستطع الاحتفاظ بالكهرباء التى ولدها لفترة طويلة
لقد انتقلت من الألة الى الولد ثم اختفت سريعاً
الخطوة التالية فى قصتنا تأتى
عندما تعلمنا تخزين الكهرباء
لكن هذا لم يحدث فى بريطانيا
بل عبر القناة فى البر الاوروبى
هنا كان الكهربائيين مشغولين تماماً كنظرائهم البريطانيين
وكان أحد مراكز البحث الكهربى هنا فى مدينة "ليدن" بهولندا
وهنا حيث قام أحد الأساتذة باختراع
لايزال يعتقد البعض أنه أعجوبة القرن الثامن عشر
انه الشئ الذى يوجد بشكل أو بأخر تقريباً بكل الأجهزة الكهربية هذه الأيام
"كان ذلك هو البروفيسور "بيتر فان موشينبروك
"وبخلاف "هوكسبى" أو "جراى
موشينبروك" تعلم بالجامعة"
لكن وللسخرية
فان اكتشافه لم يأتى بسبب علمه الفذ
بل بسبب خطأ بشرى بسيط
كان يحاول ايجاد طريقة لتخزين الكهرباء
وتستطيع تخيل ما دار بفكره بينما كان يحاول ايجاد طريقة لذلك
لو أن الكهرباء تتدفق كالسوائل ، كالماء مثلاً
ربما تستطيع تخزينها بنفس الطريقة التى تخزن بها الماء
لذا ذهب "موشينبروك" الى معمله
محاولاً صنع جهاز لتخزين الكهرباء
بدأ "موشينبروك" التفكير ببساطة
أخذ برطماناً زجاجياً وصَبَّ به بعض الماء
ثم وضع به سلكاً موصلاً للكهرباء
والذى كان يتصل بقمة الألة الكهربية لهوكسبى
ثم وضع البرطمان فوق عازل حتى لا تتسرب الشحنة وتبقى داخل البرطمان
ثم حاول صَبًّ الكهرباء داخل البرطمان
عبر السلك ، والتى تولدت من الألة
نهايةً أسفل عند الماء
لكن محاولاته فشلت لتخزين الشحنات داخل البرطمان
ثم صدفة فى أحد أيام
نسى وضع العازل تحت البرطمان
بل شحنه وهو يمسكه بيديه
فى النهاية ، وهو يحمل البرطمان باحدى يديه
أمسك قمته بيده الأخرى
فتعرض لصدمة كهربية قوية على الفور
والتى لا أنصح أحد ولا حتى أنا الشخص الذى اخترعها
والذى نجا برحمة الإله من أن يجربها مرة أخرى
من أجل مملكة فرنسا العظمى
لذا سوف أتبع نصائحه فيما يخص عدم لمسها
لكننى سأرى اذا ما كنت سأحصل على شرارة منها
القوة الكبيرة التى تولدت من البرطمان
كانت أكبر من أياً مما تم مشاهدته قبل ذلك
وعلى نحو أكثر غرابة
استطاع البرطمان تخزبن هذه الكهرباء لساعات وحتى لأيام
لذا ولشرف المدينة "ليدن" حيث قام "موشينبروك" باكتشافه
"أسموا ذلك "ليدن جار
ولقد زاع صيته فى أنحاء العالم
وسريعاً من عام 1745 وحتى باقى خمسينات القرن الثامن عشر
فان أصداء هذا الاكتشاف كان عالمياً
لقد انتشر من اليابان شرق أسيا
وحتى فلادليفيا غرب أمريكا
لقد أصبح أحد أول المواضيع العلمية التى ينتشر أخبارها عبر العالم
لكن بالرغم من أن تجربة ليدن جار" أصبحت ظاهرة عالمية"
لم يكن عند أحد أدنى فكرة عن طريقة عملها
لديك برطماناً يحمل فيض كهربى
والغريب أنك تحصل على صدمة أكبر
اذا سمحت للشحنات التسرب عبر الأرض
لماذا تكون الصدمة أكبر اذا تسربت الشحنات
لم لا تكون الصدمة أكبر اذا تأكدت أن كل الشحنات الكهربية تبقى داخل البرطمان
هذا ما واجهه فلاسفة الكهرباء فى منتصف القرن الثامن عشر
كانت الكهرباء بلاشك أعجوبة مذهلة
تستطيع أن تصعق وتصدر شرارة
والأن يمكن تخزينها ونقلها
أما عن ماهية الكهرباء ، وكيفية عملها
ولماذا تفعل كل هذه الأشياء لم يكن سوى غموض تام
خلال عشرة سنوات قادمة
كان هناك انجاز على المحك بطريقة غير متوقعة
من رجل كان على خلاف سياسى وفلسفى مع ادارة لندن
وما زاد الأمور صعوبة أنه بالنسبة للنخبة البريطانية
كان مجرد مغترب من بلاده
كان أمريكياً
"هذه الصورة لـ "بينجامين فرانكلين
تقبع هنا فى الجمعية الملكية بلندن
كان فرانكلين داعماً متعصباً للأفكار الأمريكية
وقد رأى السعى نحو التفسيرات المنطقية
وخاصة الكهرباء
وكذلك رأى سادته من النخبة الفكرية المغتربة
وقد آمن بفكرة الديمقراطية والمساواة الكاملة هو ورفاقه الغرباء
حيث قال ، هذه الظاهرة ملك للجميع
لكن ربما نحن نفهمه
وكأن هناك شئ لم يستطيعون التحكم به
لكن نستطيع نحن أن نفعل ذلك
بأن هناك شئ ما بديلاً عن هذه الخرافات
ونحن العلميين المنطقيين
نحن المفكرين الديمقراطيين
علينا أن نجد تفسير لذلك
دون أن نكون عباداً لخرافات السحر
لذا قرر فرانكلين استخدام قوة الدليل
ليفسر بالمنطق ما يعتقده الجميع بأنه ظاهرة خرافية
البرق
هذه ربما أحد أشهر الصور العلمية للقرن الثامن عشر
يطير طائرة فى العاصفة
مظهراً البرق كشحنات كهربية
لكن بالرغم من نوايا فرانكلين
لم يستطع اثبات ذلك
الحظ الأوفر فى تجربته المهمة
كان من نصيب شخص أخر
لم يحدث هذا حتى فى أمريكا
لقد حدث ذلك فى قرية صغيرة شمال لندن
"تدعى "مارلى لافيل
عشق الفرنسيين فرانكلين خاصة سياساته ضد الانجليز
وقد أخذوا على عاتقهم تجاربه على البرق لاستكمالها
لقد أتيت الى المنطقة الحقيقية حيث حدثت التجربة فعلياً
فى مايو عام 1752 "جورج لويس لوكلير"
والمعروف عبر فرنسا "بـ "كومبتى دى بوفون
"وصديقه "توماس فرانسوا داليبار
شيدا برج طوله 12 متراً أطول من هذا البرج بمرتين
وثُبت فى مكانه بثلاثة أعمدة خشبية
"هنا خارج منزل "داليبار "فى "مارى لافيل
وقد استقر البرج المعدنى داخل زجاجة نبيذ فارغة
كانت فكرة فرانكلين الكبرى
أن البرج العالى سوف يلتقط البرق من السماء
ويمرره عبر القضيب الحديدى
ويخزنه بداخل الزجاجة "بنفس فكرة "ليدن جار
وبذلك يثبت ماهية البرق بالضبط
وكل ما كان عليهم هو انتظار العاصفة
وفى الثالث والعشرين من مايو فُـتحت السمـاء
فى الساعة 12.20 سُمع دوى الرعد
حيث ضرب البرق قمة البرج
هرول أحد المساعدين الى الزجاجة
انتقلت شرارة ذات صوت عالى بين المعدن واصبعه
وأحرقت يديه بشدة
لقد كشفت الشرارة حقيقة البرق وماهيته
لقد كانت نفس الكهرباء التى ولدها الانسان
من الصعب وصف أهمية تلك اللحظة المذهلة
لقد سُخرت الطبيعة ، ليس ذلك فقط
بل ان قوة الغضب الالهى نفسها أصبحت تحت تحكم البشرية
المترجم : الله أراد المعرفة للبشر ، وهم فقط نفذوا ارادة الله
لقد كان نوع من الاختراع
تجربة فرانكلين كانت مهمة جداً
لأنها بينت أن البرق ينتج أو يُنتَج من الكهرباء
وأنك تستطيع أن تجلب هذه القوة الى أسفل
وأن الكهرباء هى أحد قوى الطبيعة التى تنتظر من يستفيد منها
والأن قد حَوَّل فرانكلين فكره الى سؤال أخر
"لماذا ينتج "ليدن جار شرارة أكبر اذا ما تم حمله بالأيدى ؟
لماذا لا تتسرب الشحنات كلها فحسب ؟
رأى شيئاً لم يراه أحد من قبل
كما النقود بالبنك
يمكن للكهرباء أن تُخزن بما أسماه الموجب ، والسالب
"كانت مشكلة "ليدن جار بالنسبة له مشكلة حسابية
اعتقد فرانكلين أن كل جسم له مجاله الكهربى
وأن هناك كمية طبيعية من الفيض الكهربى حول هذا الجسم
لو أنها كمية كبيرة ، ستكون موجبة
لو كانت قليلة تكون سالبة
والطبيعة مصممة على أساس السعى نحو التوازن بين الموجب والسالب
مثل الاقتصاد المثالى الأمريكى
أدرك فرانكلين ببصيرته أن الكهرباء كانت عبارة عن شحنات موجبة
تتدفق نحو ازالة الشحنات السالبة
وقد عرف أن هذ الفكرة
"قد تفسر غموض "ليدن جار
بينما يتم شحن البرطمان
فان الشحنات الكهربية السالبة تتدفق من خلال السلك الى الماء
لو استقر البرطمان على العازل فان كمية صغيرة من الشحنات تُخزن بالماء
لكن اذا ما حُمل البرطمان بينما يتم شحنه من شخص ما
فان الشحنات الموجبة تُجذب خلال أجسادهم من الأرض
الى خارج البرطمان
سعياً للاتزان مع الشحنات السالبة بالداخل
لكن كلاً من الشحنات الموجبة والسالبة
تتوقف عن الحركة
ويستمر تكاثر الشحنات على كلا الجانبين للزجاج
ومن ثَمَّ ، فان ملامسة قمة البرطمان باليد الأخرى
يغلق الدائرة سامحاً بالشحنات السالبة بالداخل
بالمرور عبر اليد الى الشحنات الموجبة بالخارج
وأخيراً يحدث الاتزان
هذه الحركة للشحنات ينتج عنها صدمة كهربية كبيرة ، وربما شرارة
"هذا هو الجهاز الحديث المكافئ لـ"ليدن جار
المكثف
وهو أحد أكثر الأجهزة الالكترونية الموجودة بشكل كامل فى كل مكان
هناك العديد المبعثر منها هنا فى هذه الدائرة الكهربية من الكمبيوتر
انها تسمح بالمرور السلس للشحنات الكهربية
وتحمى عناصر كهربية حساسة
حتى فى أحدث الدوائر الكهربية
"ان كشف الغموض عن "ليدن جار
والمعرفة بأن الضوء هو شئ من الكهرباء
كانا أعظم نجاحات لفرانكلين
وكذلك لحركة التنوير الجديدة
لكن حركة التجارة والأسواق
والتى كانت المحرك لحركة التنوير
كانت على وشك اكتشاف غموض جديد أكثر ارباكاً
هذه هى القناة الانجليزية
بغضون القرن السابع عشر والثامن عشر
حدث انتقال كبير لأغنياء العالم على امتداد هذه القناة
من كل أنحاء الامبراطورية الانجليزية وما بعدها جاءوا الى لندن
التوابل من الهند والسكر من الكاريبى
لكنها بالطبع لم تكن مجرد تجارة
جاءت أشكال النباتات والحيوانات الجديدة
من كل أنحاء العالم الى لندن
كان من ضمنها شيئاً مميزاً جداً للكهربائيين
تدعى سمكة الرعاد‏ لقد كانت مرتعاً لأكاذيب وقصص الصيادين
ان لسعتها كانت قادرة على اسقاط رجلاً بالغاً أرضاً
لكن بمجرد بدء الكهربائيين فحص لسعتها
أدركوا أنها مشابهة بشكل غريب للصدمة
"من"ليدن جار
هل تكون لسعتها حقاً صدمة كهربية ؟
وقال البعض ، انها مجرد عضة سمكة
وقال أخرون انها ليست كالصدمة الكهربية لأنها بدون شرارة
فهى ليست كالكهرباء
لكن للكثيرين كانت غموضاً جديداً وكبيراً غير مُفسر بالمرة
وسوف يحله أحد أقدم وألمع الشخصيات فى بريطانيا العلمية
ويبدأ فى كشف أسرار سمكة الرعاد
هذه هى الصورة الوحيدة الموجودة
لعالم الأمراض الخجول والمتميز "هنرى كافندش"
هذه هى الصورة الوحيدة الموجودة لأن رساماً قد رأى معطفه معلقاً على وتد
ومن ثَمَّ رَكَّب وجهه من ذاكرته
كانت عائلته غنية جداً
"فقد عرفوا بـ "الدافنشيين
وهم لايزالون يملكون "بيت تشاتسورث" فى "ديربشاير"
لكن "هنرى كافندش" قرر أن يبتعد عن ثروات عائلته
ليعيش فى لندن بجوار الجمعية الملكية المحببه الى نفسه
حيث يستطيع اشباع رغباته من التجارب العلمية
حينما سمع سمكة الرعاد بدى مذهولاً
وقد كتب له صديقه
"فى أول تجربة لى على سمكة الرعاد"
"عرفت بقوة أن بها نوع من الكهرباء"
"لكن كيف ؟"
وليستطيع معرفة كيف يمكن لكائن حى توليد الكهرباء
قرر أن يصنع سمكته الخاصة المزيفة
تلك كانت مخططاته
"اثنين من "ليدن جار على شكل سمكة تم دفنهم تحت الرمل
وعندما يتم لمس الرمل تُفرَّغ الشحنات معطية صدمة كهربية
أقنعته تجاربه أن السمكة كانت بها الكهرباء
لكن لايزال هناك مشكلة تؤرقه
بالرغم من أن كلا السمكة ونموزج كافندش" أعطى نفس الصدمة الكهربية"
لكن السمكة الحقيقية لم تعطى شرارة
كان "كافندش" متحيراً
كيف تكون من نفس نوع الكهرباء
ولا يعطى كلاهما نفس النتائج ؟
قضى "كافندش" شتاء عام 1773 فى معمله
محاولاً ايجاد الاجابة
وفى الربيع ، جاءه الالهام
كانت فكرته العبقرية أن يعطى اختلافاً بين الكمية الكهربية وشدة الكهرباء
ان السمكة قد وَلَّدت نفس النوع من الكهرباء
ولكن بدى أنها كانت أقل شدة
بالنسبة لى كفيزيائى كان هذا تحولاً محورياً جداً
وقد كانت لحظة حاسمة حينما نشأت فكرتين مبتكرتين علمياً
ما أسماه "كافندش" بالكمية الكهربية
"نسميه اليوم "الشحنة الكهربية
"وما أسماه "الشدة الكهربية
هو ما ندعوه "فرق الجهد" ، أو الفولتية
"لذا فقد كانت الصدمة من "ليدن جار ذات جهد عالى ، لكن شحنتها أقل
بينما السمكة كانت ذات جهد منخفض ، وشحنة كبيرة
وانه بالامكان قياس ذلك فعلياً
مختبئة هنا أسفل الرمل بالحوض سمكة الرعاد ، وهى مصدر للكهرباء
يمكنك فقط رؤية عيناها تبرز من الرمل
انها انثى كبيرة مكتملة النمو
وسوف أحاول وأجرب قياس الكهرباء التى تولدها بهذا الطعم
لدى هنا سمكة متصلة بقضيب معدنى ذات خطاف
"وموصل بـ "اوثليسكوب "جهاز قياس الذبذبات"
وسأرى اذا ما يمكننى قياس الجهد بينما تعض فريستها
ها نحن نحاول
ها هى عضة
وهذه أخرى
لقد أعطت هذه السمكة ما يقارب 240 فولت
مثل الجهد المعتاد بمنازلنا لكنه لا يزال أقل عشرة مرات
"من "ليدن جار
يمكن لها أن تعطينى صدمة قوية
كيف كانوا سيرون ذلك
أن كائن حى ، سمكة تنتج الكهرباء خاصتها
لقد عرف "كافندش" أن السمكة تنتج الكهرباء
لكنه لم يعرف اذا كانت من نفس النوع التى تولدها الألات الكهربية
هل الصدمة التى تسببها السمكة مثل الصدمة التى تسببها الألة الكهربية ؟
أم أنهم نوعين مختلفين ؟
هل هى نوع من الكهرباء المصطنعة أم أنها نوع خاص بالكائنات الحية
والتى توجد فقط بأجسامهم الحية ؟
كان هذا جدلاً مثيراً قَسَّم الأراء لعقود طويلة
ومن هذا الجدل جاء اكتشاف جديد
المعرفة بأن الكهرباء لا تحتاج الى الصدمات أو الشرارة اللحظية
بل يمكنها أن تكون مستمرة
وأن توليد الكهرباء المستمرة سوف يدخلنا الى عصر جديد بالكامل
لكن الخطوة التالية فى قصتنا عن الكهرباء
ستكون بسبب منافسة شرسة بين اثنين من الجامعيين الايطاليين
"هذه هى "جامعة بولوجنا أحد أقدم الجامعات الاوربية
فى نهاية القرن الثامن عشر
كانت مدينة بولوجنا محكومة من كنيسة روما
مما يعنى أن الجامعة كانت قوية لكنها ذات فكر محافظ فى التفكير والابتكار
ولقد غرقت فى التقاليد المسيحية
حيث المرء يُحكم بحكم السماء
أحد ألمع العقول بالجامعة
كان عالم التشريح "لويجى ألويزى جلفانى"
لكن بمدينة مجاورة
كان كهربائياً منافساً على وشك الدفع بجلفانى للسباق
"هذه هى "بافيا تبعد 150 ميلاً فقط عن بولوجنا
لكن بنهاية القرن الثامن عشر
كان العالم مقسم سياسياً
فقد كانت جزء من امبراطورية النمسا
والتى جعلتها قلب وعاصمة التنوير الاوربى
حيث الأفكار الليبرالية المتحررة والراديكالية السياسية
ولقد اهتمت بعلم الكهرباء الجديد
"وكانت أيضاً موطناً لـ "أليساندرو فولتا
"كان "أليساندرو فولتا "مختلف تماماً عن "جلفانى
"كان من عائلة قديمة من مدينة "لومبارد وكان شاباً متكبراً ، ذو شخصية ساحرة
وكان يحب المناظرات
وبخلاف جلفانى أحب أن يُرى تجاربه لعامة الناس من كل الأنحاء
"مثل "فرانكلين بنجامين وحركة التنوير الاوربية
فقد آمن بالعقلانية
وبأن الحقيقة العلمية سوف تقضى على الجهل ، مثل إله الرومان
الشعوذة كانت العدو والدليل هو المستقبل
كلا الرجلين كانا شغوفين بالكهرباء
وكلاً منهما أحضر أدواته الخاصة لاستكشافها
أحب جلفانى استخدام الكهرباء فى العلاج الطبى
مثلاً هنا فى بولوجنا عام 1759
استُخدمت الكهرباء فى علاج أعصاب رجل مشلول
تقول أحد التقارير
كان منظراً مثيراً أن ترى العظام تحرك الرأس
والعضلات تثنى المرفق
باختصار ، أن ترى القوة والحيوية لحركة العضلات المشلولة تحت تأثير الحافز
جعلت هذه الأمثلة جلفانى
يؤمن بأن الجسد يعمل بنوع من الطاقة الكهربية للكائنات الحية
وأن سائل يتدفق من الدماغ
خلال الأعصاب وصولاً للعضلات
حيث تُترجم الى حركة
ولقد قام بعدة تجارب ليُثبت ذلك
لقد أحضر ضفدعة
وقد كتب بأن الضفدعة مسلوخة ، ومنزوعة الأحشاء
وأن أطرافها الخلفية مربوطين معاً
وهى تحوى فقط الأعصاب الحسية
لقد تركت معظم هذه الضفدعة سليمة
لكننى كشفت أوتارها التى تتصل بالأرجل
ثم استخدم ألة هوكسبى الكهربية
ليولد الشحنات الكهربية الساكنة
والتى ستتراكم وتمر خلال هذا الطرف
وخارجة من هذا السلك النحاسى
ثم قام بتوصيل السلك الحامل للشحنة بالضفدعة
وأخر بالوتر الخاص برجل الضفدعة
لنرى ما سيحدث
ان قدم الضفدعة ترتعش بمجرد التلامس
مرة أخرى
بالنسبة لجلفانى ماحدث هو أن هناك شئ غريب
بروفيسور سيمون شافر جامعة كامبريدج
خاص وغريب موجود داخل عضلات الكائن الحى
"ولقد أسماه "كهربية الحيوان
انها ليست كأى كهرباء انها أساسية للكائن الحى
لكن بالنسبة لفولتا فان كهربية الحيوان كانت شئ من السحر والخرافة
لم يكن لها مكان فى عقلانية العلم والتنوير
رأى فولتا التجارب بشكل مختلف تماماً
واعتقد أنها تكشف عن شئ جديد تماماً
فلقد رأى أن الرجول لم ترتعش كنتيجة لكهرباء من داخل الحيوان نفسه
بل بسبب الكهرباء الاصطناعية من الخارج
كانت الرجول مجرد دليل
انها ترتعش فقط بسبب الكهرباء من ألة هوكسبى
رجوعاً الى بولوجنا ، شعر جلفانى بالغضب من أفكار فولتا
لقد اعتقد بأن فولتا قد اتجه خاطئاً
وخلط بين التجارب الكهربية ، والمملكة الالهية
وحسب ذلك نوع من البدعة
لكى تعتقد بأن شيئاً كالكهرباء
هذه القوة المصطنعة
د. باتريكيا فارا جامعة كامبريدج
وتقول بأن هذه القوة
وهذه القدرة شئ نفعله كما يفعله الإله
وكما وضعه الإله داخل جسم الانسان أو الضفدعة
بدى ذلك له تدنيساً للدين
لأن ذلك تعدى للحدود
وخلط بين مملكة الإله المقدسة
وعالم البشرية الدنيوى
متحفزاً ضد تلك الأفكار الدينية الرجعية
حصل جلفانى على سلسلة من النتائج بالتجارب التى أثبتت خطأ فولتا
أثناء احدى تجاربه شنق ضفدعة على سلك حديدى
ورأى شيئاً غير متوقع بالمرة
اذا وَصَّل سلكاً نحاسياً بالسلك الذى تتعلق به الضفدعة
ثم لامس طرف السلك النحاسى الأخر بالأوتار
اكتشف أن ذلك يحفز رجل الضفدعة للحركة
بدون أى مصدر خارجى للكهرباء
وصل جلفانى الى استنتاج
بأن هناك شئ ما داخل الضفدعة حتى لو كانت ميتة
بروفيسور جليانو بانكالدى جامعة بلوجنا
والتى تستمر لفترة بعد موتها
لانتاج تلك الكهربية
وأن الأسلاك المعدنية تطلق هذه الكهرباء بشكل ما
خلال الأشهر اللاحقة
عكف جلفانى على العمل على هذه الكهربية الحيوانية
باستخدام الضفادع والمعادن
و"ليدن جار" وألات كهربية
بالنسبة لجلفانى أثبتت هذه التجارب
أن الكهرباء أتت من الضفدعة نفسها
كانت عضلات الضفدعة بمثابة ليدن جار" تخزن الفيض الكهربى"
ومن ثَمَّ تطلقها بقوة
فى الثلاثين من اكتوبر عام 1786 نشر تلك الاستنتاجات فى كتاب
كهربية الحيوان
حتى أنه أرسل نسخة الى فولتا
لكن فولتا لم ترق له أفكار جلفانى عن كهربية الحيوان
لقد اعتقد أن الكهرباء كانت تأتى من مكان اخر
لكن من أين ؟
فى أواخر القرن الثامن عشر "فى جامعة "بافيا
وخاصةً فى قاعة المحاضرات هذه والتى مازالت تحمل اسمه
بدأ فولتا بحثه عن مصدر جديد للكهرباء
وقد ركز بحثه على المعادن
التى استخدمها جلفانى ليحرك رجل الضفدعة
وقد أثار فضوله ظاهرة قديمة عمل عليها
ما هو طعم المعادن المختلفة
لقد وجد أنه اذا أخذ عملتين من المعادن المختلفة
ثم وضعهم على حرف لسانه
ثم وضع ملعقة فضية على قمة كلا العملتين
فهو يشعر بوخز خفيف
وهى أشبه بما تشعر به من وخز "تفريغ الشحنات من"ليدن جار
واستنتج فولتا أن بامكانه تذوق الكهرباء
ولابد أنها تنتج من تلامس المعادن المختلفة للعملات والملعقة
أثارت نظريته وجه جلفانى
انحناء رجل الضفدعة ليس بسبب كهربية الحيوان
بل لأنها تفاعلت مع الكهربية من المعادن
لكن الكهربية التى تولدت من العملات كانت ضعيفة جداً
كيف يمكنه أن يجعلها أكبر
"العالم البريطانى الكبير "هنرى كافندش
وخاصةً أبحاثه الشهيرة على سمكة الرعاد الكهربية
لقد ذهب وألقى نظرة قريبة على سمكة الرعاد
ودقق النظر فى النمط المتكرر للتجاويف فى ظهرها
لقد تساءل اذا ما كان هذا النمط المتكرر
هو سر الصدمة القوية التى تسببه السمكة
ربما يمثل كل تجويف تجربة العملة مع الملعقة
حيث يولد كل تجويف كمية صغيرة من الكهرباء
وربما هذه الصدمة القوية
تنتج من نمط التجاويف المتكرر باستمرار
مع الاقتناع المتنامى بأفكاره الجديدة قرر فولتا أن يرد الهجوم
فقد استنسخ سمكة الرعاد بتكرار نمط تجاويفها
لكن باستخدام المعادن
ها هو ما فعله لقد أحضر لوح من النحاس
ووضع فوقها رقاقة مبللة بحمض مخفف
ثم وضع معدن أخر فوق كل ذلك
ما فعله هنا هو ما فعله جلفانى تماماً بالسلكين
لكن فولتا كرر ذلك النمط
فما كان يفعله هو بناء بطارية من المعادن
وقد عرفت تجربته باسم البطارية
لكن ما فعله لاحقاً كانت المفاجأة الحقيقية
لقد جرب فولتا التجربة على نفسه
بأخذ سلكين وملامستهم لأطراف البطارية
وبأخذ الطرف الأخر وملامسته بلسانه
هذه المرة كانت أقوى بكثير عن العادة ، وكانت متواصلة
لقد صنع بذلك البطارية الأولى
لم تعد الألة كهربية وميكانيكية
لقد كانت كهربية كلياً
لذا فقد أثبت أن ألة السمكة المزيفة تعمل بنجاح
فقد استنتج بذلك أن تلامس المعادن المختلفة ينتج الكهرباء بنجاح
ولقد اعتبر ذلك الضربة القاضية فى صراعه مع جلفانى
ما أظهره فولتا امكانية حدوث ظاهرة الكهربية الحيوانية
دون الحاجة لوجود حيوان من الأصل
لذا كان جلفانى مخطأ من وجهة نظر فولتا
لا يوجد بالحيوان شئ مميز كهربياً
انها الكهرباء
ويمكن توليدها بالكامل باستخدام بطاريته
وكما هو الحال بالنهر
فان الماء الجارى المتدفق يطلق عليه اسم تيار الماء
لذا فالكهرباء المستمرة المتدفقة من البطارية سميت بالتيار الكهربى
بعد مرور 200 سنة على أعمال فولتا
أخيراً فهمنا ماهية الكهرباء حقيقة
الذرات بالمعادن كباقى كل الذرات لها شحنات كهربية
الالكترونات تحوم حول النواة
لكن بالمعادن تتشارك الذرات بالالكترونات الخارجية بطريقة فريدة
بمعنى امكانية تحركها من ذرة الى أخرى
لو أن هذه الالكترونات تحركت فى نفس الاتجاه وفى نفس الوقت
فان النتيجة هى حركة مستمرة للشحنات الكهربية
هذه الحركة المستمرة هى "ما ندعوه "التيار الكهربى
خلال أسابيع قليلة من نشر تفاصيل بطارية فولتا
اكتشف العلماء شئ خطير لما يمكن عمله بها
كان أثرها على الماء العادى شئ غير متوقع
غازى الهيدروجين والأكسجين
كانت الكهرباء تبشر ببزوغ فجر لعصر جديد
عصر جديد تعدت فيه الظواهر الغامضة
وبدأ استخدامها المفيد فعلياً
يسهل استخلاص عناصر كيميائية جديدة
وقد وضع ذلك الأساس لعلوم الكيمياء ، والفيزياء ، والصناعة الحديثة
لقد غيرت بطارية فولتا كل شئ
وقد منحته القوة والثراء
وكتقدير له
الفولت
لكن عدوه القديم لم يلق نفس المصير
"لويجى ألويزى جلفانى" مات فى الرابع من ديسمبر عام 1798
هزيلاً ومحبطاً
هى التحول المحورى فى تاريخ الكهرباء
بل ما لحق ذلك
حدث ذلك فى المعهد الملكى بلندن
انها اللحظة الفارقة بين عهد قديم وبداية أخر جديد
أول جيل الكهربائيين الجدد
شاب صغير ، وواثق من نفسه ومنبهر بقدرات التيار الكهربى المستمر
لذا فى عام 1808 بنى أكبر بطارية بالعالم
لقد شغلت غرفة كاملة أسفل المعهد الملكى
لقد كانت 800 بطارية منفردة موصلة معاً
لابد أنه تنفس بعض أدخنة الكبريت
فى غرفة مظلمة اضيئت بتقنيات قديمة بالشموع ومصابيح الزيت
وصَّل ديفى بطاريته الكبيرة بقضيبين من الكربون
ووصَّل طرفيهما معاً
التيار الكهربى المستمر من البطارية
عبر خلال الكربون ومن ثَمَّ الى الفجوة
وبداية عصرنا الحديث
انه عهد الكهرباء
لكن هناك ختام رهيب يتعلق بهذه القصة
فى عام 1803 ابن شقيقة جلفانى "ويدعى "جيوفانى ألدينى
أتى الى لندن بتجربة مرعبة وجديدة
"أحد المدانين بالقتل يدعى "جورج فورستر
كان قد شُنق لتوه
وقد أحضر جسده مباشرة الى قاعة المحاضرة
حيث بدأ ألدينى عمله فوراً
مستخدماً بطارية فولتا
بدأ بتسليط التيار الكهربى على الجسد الميت
حيث وضع ألدينى أحد الموصلات فى استه
والأخرى أعلى عموده الفقرى
وقد تقوس عموده الفقرى وانحنى
وقد بدى للحظات أن جسده الميت قد عادت اليه الحياة
وظهر كما لو أن الكهرباء لها القدرة على البعث
وقد أثر ذلك بشكل عميق على "فتاة شابة تدعى "مارى شيللى
كتبت مارى شيللى أقوى القصص عن هذه التجربة
حدث ذلك هنا فى بحيرة كومو
تماماً مثل قوس ديفى الكهربى فان هذا يشير الى التحولات الزمنية
انتهاء عصر المعجزات والخيال
وبداية عصر العقلانية والصناعة والعلم
لأنه وفى بداية القرن التاسع عشر
المغناطيسية
وهذ الحقيقة ستغير عالمنا بشكل كامل
الكهرباء أحد أعظم القوى بالطبيعة
وبمنتصف القرن العشرين
تم تسخيرها لانارة وتشغيل عالمنا الحديث
مئات السنين من الاكتشافات العلمية
والاختراعات التى وصلتنا اليوم
لكن الأمر تطلب رجلاً عبقرياً غريب الأطوار
ليكشف عن القوة الحقيقية للكهرباء
فى شتاء عام 1943
"نيكولا تسلا"
"حَدَّق فى سماء "مانهاتن
للمرة الأخيرة على الاطلاق
وُلد "تسلا" فى عالم يعمل بالبخار ، ويضاء بالجاز
لكنه وقبل أن يرى بعينيه حَلِمَ بعالم جديد
عالم يتحول
عالم يعمل بالكهرباء
عالمه
خائفاً ، وحيداً
ومتأثراً بموت أحد طيوره الذى كان يعشقه
هذا العبقرى المتميز فوق العادة
عرف ان مهمته بالحياة انتهت ورقد فى فراشه منتظراً الموت
لقد مر ثلاثة أيام قبل أن يكتشف أحد جثته
على مدار 200 عام
اكتشف العلماء أن الكهرباء شيئاً ما أكثر من كونها مجرد شحنات ساكنة
ومن الممكن أن تتدفق فى تيارات مستمرة
وذلك باكتشافهم شيئاً غامضاً
أن الكهرباء ترتبط بالمغناطيسية
اكتشاف الرابط بين الكهرباء والمغناطيسية
سوف يفتح أفاقاً جديدة
ويسمح لنا بانتاج كميات لا محدودة من الطاقة الكهربية
هذه القصة تحكى كيف استطاع العلماء والمهندسين
فك غموض الكهرباء
ومن ثم استخدامها فى قرن الاختراعات والابتكارات
لكن هذا لم يكن قبل أن تبدأ
أحد أكثر المنافسات العلمية بالتاريخ اثارة
تبدأ قصتنا هنا من لندن
فى بدايات القرن التاسع عشر
مع شاب سوف يعمق من فهمنا للكهرباء
أكثر من أى وقت مضى
فى 29 من فبراير ، 1812
شاب بعمر العشرين عَلًَمَ نفسه ذاتياً "بجمعه للكتب يدعى "مايكل فراداى
أتى هنا الى المعهد الملكى فى بريطانيا
كان محاطاً بالعالم الأكاديمى المبهر
وكان على وشك الاستماع الى أحد أفضل عقول العلماء فى هذا الوقت
"فراداى" ابن "بلاك سميث" كان قد أنهى تعليمه الأساسى
حينما كان بعمر الثانية عشر
لم يذهب للجامعة بعدها أبداً
لكنه لم يكن قد اكتفى من التعليم بعد
حيث كان شغوفاً بالعلم
قضى فراداى وقتاً طويلاً وجاداً بقراءة الكتب طوال النهار
لكن مساءً ، كان يقرأ ما تقع عليه يده من الأدب والروايات
كان يحب تعلم الأشياء الجديدة
وكانت لديه تلك الرغبة والحماس
لمعرفة كيف تعمل الأشياء
كانت القراءة العلمية أحد اهتماماته
لكن لاشباع رغباته بشكل كامل
كان "فاراداى" شغوفاً برؤية التجارب المعملية
وقد نال فرصته أخيراً
حينما حصل على تذكرة حضور أحد أخر المحاضرات
للكيميائى الانجليزى العظيم "بذلك الوقت "هامفرى ديفى
لقد غير ذلك حياة "فاراداى" للأبد
"بعد مشاهدته لـ "ديفى أُلهم بشدة وتدفقت أفكاره
لقد علم "فاراداى" ما يتوجب عليه فعله فى الحياة
لقد عزم أمره على تكريس نفسه للعلم
وهذا ما فعله بالضبط
وخلال عام
عينه"ديفى" مساعداً له فى المعهد الملكى
برعاية سيده "ديفى" استطاع فاراداى" تعلم كل أساسيات الكيمياء"
لكن ما ألهم أعظم اكتشافاته العلمية
كان الغموض الذى يربط قوى الكهرباء بالمغناطيسية
فى عام 1820 ، تم دراسة كلاهما بواسطة العالم الدانمركى
"هانس كريستيان اورستد"
والذى قام باكشتاف متميز
لقد مرر تياراً كهربى خلال قضيب من النحاس
وحركها بالقرب من ابرة مغناطيسية
وقد لاحظ أن الابرة تدور
"بالنسبة لـ"اورستد كان ذلك مميزاً
لقد رأى للمرة الأولى
أن تياراً كهربياً قادر على خلق قوة مغناطيسية
لقد ربط الكهرباء والمغناطيسية معاً
ما نطلق عليه اليوم "الكهرومغناطيسية"
وهى احدى القوى الأساسية بالطبيعة
"لقد أظهر اكتشاف "اورستد وجهاً جديداً تماماً للنشاط الابداعى
حول ظاهرة المجال الكهربى
د. ايوان رايس موروس جامعة ابيرستويث
بعد ذلك ظهرت التجارب التى تنافست
على ايجاد روابط جديدة تجمع بين الكهرباء وقوى الطبيعة الأخرى
فى المعهد الملكى
كان "فاراداى" يعيد "صنع تجارب "اورستد
والتى ستخطو به الى أولى خطوات الشهرة والمال
وخلال بحثه الدقيق
استنتج وجود فيض من القوة يربط بين السلك وابرة البوصلة
والجهاز الذى صممه ليبرهن على ذلك
سيغير مسار التاريخ
صمم "فاراداى" دائرة كهربية باستخدام بطارية كهذه
وزوج من الأسلاك وكمية من الزئبق
تُحمل الدائرة على هذه السيقان النحاسية
هذا السلك يتحرك بحرية ويتدلى فى كأس الزئبق
ولأن الزئبق من المواد جيدة التوصيل كهربياً
فانه يغلق الدائرة الكهربية
وبينما يمر التيار عبر الدائرة
فانه يخلق فيض دائرى من المجال المغناطيسى حول السلك
والآن بحدوث التفاعل مع مجال المغناطيس الدائم
"الذى وضعه "فاراداى بمنتصف كأس الزئبق
فانهما يجبران السلك على الحركة
"لقد أثبت "فاراداى وجود هذه القوة الخفية
وقد استطاع رؤية أثرها من الحركة الدائرية
كان هذا هو الجهاز الأول الذى يحول التيار الكهربى الى حركة مستمرة
لقد كان ذلك أول محرك كهربى تم صنعه
لكن "فاراداى" كان مستعداً لما هو أكثر اثارة
د. فرانك جيمس المعهد الملكى البريطانى
"أحد الأثار الدائمة لاكتشاف "فاراداى عن الحركة الكهرومغناطيسية عام 1821
كان بيان العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية والحركة
"لقد كشف "فاراداى عن هذه العلاقة بالتفصيل
وقد وضع لنفسه تحدياً أكثر صعوبة
وذلك باستخدام المغناطيسية والحركة لانتاج الكهرباء
.. وبالنهاية
فان الحماس والعمل الجاد مع الاصرار قد حقق نتائجه
لقد جاء الانجاز فى السابع عشر من اكتوبر عام 1831
حين جاء "فاراداى" بمغتاطيس مثل هذا وحركه ذهاباً واياباً داخل ملف من السلك
وقد حصل على تيار كهربى خفيف من الملف
بالتحريك فى اتجاه ما
والتبديل فى الاتجاه الأخر
عرف "فاراداى" أن لديه شئ ما
بعد عدة أيام
وبدلاً من تحريك المغناطيس خلال الملف
صنع تجربة مشابهة
بتحريك قرص نحاسى موصل خلال المجال المغناطيسى
لم يدرك ما حصل عليه حينها
لكن بتحريكه المستمر كان القرص يقطع المجال المغناطيسى
كانت مليارات الشحنات السالبة للالكترونات
تُطرد من مسار دورانها الطبيعى
وبدأت بالانجراف نحو الحافة
تكونت شحنة سالبة على الحافة الخارجية لقرص النحاس
تاركة شحنة موجبة فى المركز
وحيث أن القرص كان متصلاً بالأسلاك
تحركت الالكترونات فى مسار مستمر
لقد صنع "فاراداى" سيلاً مستمراً من التيار الكهربى
بخلاف البطارية
هذا التيار كان يتدفق طالما كان القرص النحاسى يدور
لقد وَلًَـد طاقة كهربية مباشرة من الطاقة المغناطيسية
"كما أن اكتشاف "فاراداى كان مهماً بشدة كتجربة فى حد ذاتها
وكان لها أثارها فى فهم الكهرباء لباقى القرن التاسع عشر
كان بالنسبة له أن فتح عقد من الزمان للبحث المثمر
لأن ذلك أعطى له المفتاح فى كيفية المتابعة فى بحثه
بينما استمر "فاراداى" فى عمله
كان المخترعون عبر اوروبا أقل اهتماماً بالعلم المجرد للكهرباء
وأكثر اهتماماً لمعرفة كيفية جنى المال عن طريقها
ما يثير الدهشة فعلاً فى ذلك الوقت المعاصر
أنه لم يكترث أحد أبداً لمعرفة ماهية الكهرباء
لم يكن هناك نقاش علمى حقيقى حول اذا ما كانت الكهرباء
قوة ما ، أو سائل أو شئ وهمى
ما كان يهتمون به حقيقة بذلك الوقت هو ما يمكن للكهرباء فعله
فاراداى" يعيش فى عالم قوى البخار"
وبينما كان يعمل على تقنية الكهرباء
ومعرفة ما هى تماماً
كان انجازاً علمياً أخر قد حُقق بنفس الوقت
فى معرفة كيف يمكننا استخدامها والاستفادة منها
كان هذا هو الجهاز الأول
الذى أخرج الكهرباء من المعامل الى أيدى الناس العادية
التيليغراف
ان مفتاح فهم عمل التليغراف
يأتى بفهم نوع خاص من المغناطيس "المغناطيس الكهربى"
وهو بالأساس مغناطيس مصنوع بواسطة تيار كهربى
أول مغناطيس كهربى تم صنعه على يد "ويليام ستيرجن" من بريطانيا
و"جوزيف هنرى" من أمريكا
كما اكتشف "فاراداى" أنه بلف السلك
فانه يحصل على تيار أكبر فى وجود المغناطيس المتحرك
"كذلك اكتشف "هنرى" وستيرجن
أن بزيادة عدد اللفات للأسلاك الحاملة للتيار
يزداد الفيض المغناطيسى المتولد من الملفات
أى أنه بزيادة طول السلك وعدد اللفات يزداد الفيض المغناطيسى المتولد
لذا بامرار تيار كهربى خلال هذا الملف
يمكننا بوضوح رؤية أثر المجال المغناطيسى
هذه هى التجربة الشهيرة بالمدارس
لنثر برادة الحديد فى نطاق المغناطيس
اذا طرقت هنا الأن
نرى برادة الحديد تتبع خطوط المجال تماماً
هذا يكشف لنا بوضوح أثر المغناطيسية
ولجعل الملف المغناطيسى أكثر قوة
"اكتشف "هنرى" و"ستيرجن
أن بامكانهم وضع نوع نوع ما من المعادن بداخل الملفات
سبب أن الحديد له أثره العظيم أمر مدهش
اذ يعمل كما لو كان مكون من العديد من المغناطيسات الصغيرة
تشير جميعها الى أماكن عشوائية
الأن لا يوجد أية مغناطيسات
المغناطيسات الصغيرة الأن بالداخل تصطف مشابهة لإبر هذه البوصلات
كما نرى ، فانها تشير الى أماكن مختلفة
لكن حينما تطبق عليها مجالاً مغناطيسياً تصطف جميعاً مشيرة لنفس الاتجاه
تجتمع كل هذه المغناطيسات
وتعزز من قوة الملف المغناطيسى
"لذا ما فعله "هنرى" و "ستيرجن
هو وضع اثنان من الملفات المغناطيسية على ذراعى حدوة حصان
وذلك لتوليد مجالاً أكبر بكثير
ويمكننا الأن رؤية قوة هذه الملفات على حدوة الحصان
لو شغلنا هذه الملفات، واستخدمنا شيئاً أكبر قليلاً من برادة الحديد
هذه القطع الصغيرة من الحديد
انظر الى قوة المجال المغناطيسى حيث يمسك بالقطع فى مكانها
ما يجب علمه بالتأكيد
أن هذه الملفات تعمل فقط
طالما يمر بها تيار كهربى
وبمجرد فصل التيار الكهربى
تختفى الطاقة المغناطيسية
أظهر المجربون الأوائل هذه القوة وقدرتها على حمل المعادن
صنع "هنرى" أحدها بقدرة لحمل طن ونصف من المعدن
مبهر ، لكن ليس بالشئ الذى يغير العالم
لكن ضع هذا المغناطيس بعيداً بنهاية طرف سلك
تستطيع حينها التحكم بالأشياء عن بعد
فى غمضة عين
هذه القدرة للتحكم بالمغناطيس عن بعد
أحد أكثر الأمور المفيدة التى تم اكتشافها
اذا استطعت الاستفادة من الكهرباء
بعيداً عن مصدر توليدها
حينها تمتلك اتصالاً أنياً
بمنتصف أربعينات القرن التاسع عشر
طور "صامويل مورس" نظاماً للرسائل
يعتمد على مدى فتح أو فصل الدائرة الكهربية
"-" نبضة طويلة من التيار تدل على شرطة "." ونبضة خفيفة للدلالة على نقطة
سمح ذلك بارسال واستقبال الرسائل باستخدام شيفرة بسيطة
اعتقد الناس بهذا العصر بأن الكهرباء والتليغراف
سيجعلون من العالم مكان أصغر
بخصوص ذلك التليغراف الجديد
والذى سيجعل التواصل أسهل ويخلق التفاهم بين الناس
وان ذلك سيكبح الحروب بالتأكيد
لأننا سنتفاهم بشكل افضل
أعتقد أنه وبالنظر للماضى كان ذلك خيالاً محضاً
بحلول الخمسينات
اتصلت أمريكا وأوروبا بأسلاك التليغراف
لكن الحلم بالتواصل العالمى
كان لايزال بعيد المنال
كان ذلك بسبب عدم وجود كابلات قادرة على حمل الرسائل
بين الدولتى العظمتين على الأرض
بريطانيا وأمريكا
اعتقد العديد من الخبراء
استحالة مد كابلات عبر المحيط الأطلسي
لربحوا مالاً وفيراً
وبحلول الخمسينات قام رجال الأعمال الأمريكان والمهندسين الانجليز
بتجميع الجهود ليثبتوا امكانية فعل هذا
فشلت محاولات تلو الأخرى
وتلفت الكابلات الثقيلة بفعل عنف مياه المحيط والعواصف
فى النهاية ، بالتاسع والعشرين من يوليو عام 1858
تم توصيل زوجين من الكابلات عبر المحيط الأطلسي
كان يصعب حمل كابل ضخم قطعة واحدة بواسطة سفينة
"لذا أُخذ طرف الكابل من "نيوفاوندلاند
"ووُصل نهايته بجنوب غرب "ايرلندا
بعد مرور ستة أيام
كان أول خط مباشر بين الدولتين الأقوى بالعالم فى مكانه
كُلل المشروع بنجاح باهر
وتم ارسال رسالة تهنئة رسمية
"من الملكة "فكتوريا "الى الرئيس "بيوكانن
لكن وقبل نهاية الاحتفالات
هذه هى المفكرة الأصلية لكبير المهندسين
يمكنك رؤية الرسالة الأصلية للملكة فكتوريا هنا
طول الرسالة 98 كلمة فقط لكنها استغرقت 16 ساعة لوصولها
كان من الصعوبة على مشغلى التليغراف فك شيفرة الرسالة
كانت الاشارات الكهربية تصل مشوهة وغير واضحة
وكان يتم اعادة طلب الارسال مرة بعد مرة
لذا ترى هنا
"اعادة الارسال .. انتظار الوصول .. لا اشارة"
بوضوح .. التواصل عبر الأطلسى
لم يكن بالوضوح والدقة كما كان مأمولاً
بعد عدة أيام ، مئات الرسائل تم تحريفها
"وهذه التى وصلت "نيوفاوندلاند
كان من المستحيل فك شيفرتها
فقط فوضى من الرموز ، الشرطات والنقط
كانت المشكلة كبيرة بالكابل وكانت الأمور تزداد سوءً
لم يتم اصلاح الكابل أبداً
وقد انتهى الأمر حينما اعتقد بالخطأ "المهندس البريطانى "ويلدمان وايتهاوس
أن زيادة الجهد على الكابل
ستجبر الاشارة على الوصول الى نيوفاوندلاند
لكن حينها توقف الكابل عن العمل تماماً
فى تلك الحالة فان زيادة الجهد
باستخدام بطاريات أقوى أحدث تغييراً
اعتقد معظم الخبراء أن التيار الكهربى
يسرى داخل الكابل كالسائل داخل الأنبوب
وأن زيادة الجهد يشبه زيادة الضغط داخل الانبوب
مجبراً التيار على الوصول للجهة الأخرى
لكن التليغراف بالحقيقة كان يحمل نبضات
أو تموجات من التيار عبر الكابل
وليس تياراً مستمراً
وفى حالة المسافات البعيدة
كانت هذه التموجات تتشوه
جاعلاً من الصعب تحديد النقطة القصيرة من الشرطة الطويلة
بدراسة أثر كابلات النقل تحت الماء
بدأ العلماء يفهمون
أن التيار الكهربى ليس مشابهاً لتدفق الماء
وأنه أيضاً يصنع موجات كهرومغناطيسية أو تموجات
وكان هذا هو الاكتشاف الذى سيقود الى فرع جديد من البحث
فى دراسة الطيف الكهرومغناطيسى
ويحل مشاكل التليغراف الأطلسى
لقد كانت تجربة التواصل عبر الأطلسى
عظيمة ، طموحة وباهظة الثمن
وأظهرت عدم مواكبة العلم للتطبيق
وقد أدت الى بدء الكشف عن فهم نظرى وأكثر قرباً للكهرباء
بمعرفة كيف تسير الموجات الكهربية عبر الكابلات
تم تطوير التصميم والتركيب وأسلوب وضع الكابلات
وقد استغرق الأمر ثمانية سنوات من العلماء والمهندسين
يعملون سوياً لوضع أول كابل فعال فى مكانه بين الدولتين
وفى يوم الجمعة السابع والعشرين من يوليو عام 1666
تم ارسال رسالة من أيرلندا الى نيوفاوندلاند
واضحة ونقية
"تم توقيع معاهدة سلام بين النمسا وبروسيا"
وفى النهاية أصبح حلم التواصل الأنى عبر الأطلسى حقيقة
\ ان نجاح كابل عام 1866 جعل من العالم مكاناً أصغر
ان التغيير من عالم يستغرق أياماً وأسابيع وحتى شهور لسفر المعلومات
كان تطوراً عظيماً
أكثر من أى شئ يمر على المرء بحياته
لكن الانجاز الحقيقى
سيكون بمعرفة استخدامنا للتيار الكهربى المستمر
والأثر العظيم لذلك على الحياة
حيث كان المخترعون يطورون طريقة جديدة لاستخدام الكهرباء
فى شئ يتمناه كل من بالعالم
الضوء الكهربى
حتى القرن التاسع عشر
كانت الطريقة الوحيدة للاضاءة هى
حرق الأشياء
وبمنتصف القرن التاسع عشر
تم تطوير طريقة فعالة لاضاءة المنازل
باستخدام الجاز
كان يضاء البيت العادى بستينات القرن التاسع عشر بهذه الطريقة
الغاز سريع الاشتعال
كان يتم ضخه مباشرة الى المنازل
خلال شبكة من الأنابيب
لكنها كانت خافتة جداً بالمناطق الواسعة
لذا كانت محطات القطارات والشوارع تضاء بمصدر أكثر قوة
ضوء القوس الكهربى
تم استخدام أول قوس كهربى للانارة
بواسطة المعلم "الخاص لـ "مايكل فاراداى
"السيد"هامفرى ديفى
من المعهد الملكى فى بداية عام 1808
وهى تعمل بامرار شرارة مستمرة من الكهرباء
عبر قضيبين من الكربون
لكن شدة الوهج الأبيض كان براقاً فقط للمنازل
ولانارة كهربية تتفوق على الاضاءة بالجاز
كانت بحاجة الى تصغيرها كثيراً
وجعلها أقل استهلاكاً للطاقة ، وأكثر جمالاً
الذى ينجح فى ايصال الضوء الكهربى الى كل منزل
هو من سيحظى بالشهرة والمال
وفى بداية الثمانينات ، كان هناك الأكثر شهرة ، المخترع الاستثنائى
الأفضل فى العالم بكل المقاييس
أخذ على عاتقه التحدى
"الأمريكى .. "توماس ألفا اديسون
كان الاختراع بالنسبة لاديسون شغف وهواية
هذا ما أحب عمله لقد أحب المكوث بالمعمل
د. باول اسرائيل جامعة روتجرز
أول سبب لحماسته لذلك كانت المتعة التى يجدها بهذا
هذا ما وجده مثيراً أنه يصنع أشياء مفيدة
وقد أتاح له ذلك أن يطلق العنان لابداعاته
اديسون" هو سيد الاختراعات الكهربية"
لقد كان الرجل الموثوق بعمله
كان الرجل المأمل عليه عمل أى شئ
كان أيضاً له روابط جيدة مع الممولون
"الذين يضعون أموالهم تحت امرة "اديسون
ويغامرون معه بأموالهم
بالنسبة لاديسون ، كان المال ربما هو أهون الدوافع
ربما كان مهماً لسبب واحد له
ألا وهو تمويل المشروع الجديد
لقد جند اديسون مجموعة من المهندسين الصغار والموهوبين
"فى معمل أقصى مدينة "نيو جيرسى
"تبعد 26 ميلاً عن "مانهاتن
"مينلو بارك" ربما كان المشروع الأول تمويلاً بالعالم
سامحاً لاديسون وفريقه للاختراع على مقاييس صناعية ضخمة
لقد عملوا لساعات طويلة
تحدث بعضهم عن صعوبة رؤيته لأولاده
لأنه موجود بالمعمل طوال الوقت
لكنهم عرفوا أنهم بمنتصف الطريق الى شئ عظيم
ذلك أن لو نجح اديسون
ونجحوا هم أيضاً معه فان ذلك يؤمن مستقبلهم
وبوجود فريق المهندسين بجانبه
ورؤيته لمستقبل الكهرباء الواعد أطلق مشروعه
كان السباق نحو انارة العالم كهربياً يتمركز حول المدن الكبرى فى ذلك الوقت
نيويورك،باريس،لندن
فريق اديسون بمشروعه مينلو بارك" هدف الى"
تطوير شكل مميز تماماً من المصباح الكهربى
مصباح الضوء المتوهج
فى الحقيقة ،لم يكن مصباح اديسون جديد تماماً أو فريد من نوعه
لقد ظل المخترعون بفرنسا روسيا،بلغاريا ،وبريطانيا،
يطورون مصابيح مشابهة على مدار 40 سنة
وكان أحدهم رجلاً انجليزياً "جوزيف سوان"
قد طور نسخته الخاصة من المصباح الكهربى
"مصابيح كلاً من "سوان" و"اديسون
كانت تعمل بامرار تياراً كهربياً على فتيل
كان الفتيل مادة حيث يجد التيار الكهربى صعوبة بالمرور به
ويعتمد على فكرة المقاومة الكهربية
بداخل هذا البرطمان لدى فتيل مصنوع من الرصاص العادى
ويمكننا رؤية ما يحدث بامرار تيار كهربى خلاله
على صعيد المستوى الذرى البعيد
تقاوم ذرات الفتيل تدفق التيار الكهربى
لذا يتطلب الأمر طاقة أعلى لامراره
وتفقد هذه الطاقة بالفتيل فى صورة حرارة
وبينما تزداد الحرارة تزداد المقاومة
والتى تزيد من درجة الحرارة مرة أخرى الى أن تتوهج من شدة الحرارة
كانت أحد أول المواد التى استخدمها اديسون للفتيل هى البلاتين
بتميزه بنقطة انصهار عالية
كانت لديه القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية دون انصهار
كان أيضاً لديه ميزة التمدد الى جدائل رفيعة
حيث كلما كان الفتيل رفيعاً كلما زادت مقاومته للكهرباء
لكن البلاتين كان باهظ الثمن ولم يوفر المقاومة المطلوبة
فكان السباق حول ايجاد البديل المناسب
"وكان الحل حين أقبل فريق "مينلو بارك على طريقة كان "سوان" يطورها هو الأخر
استخدام الفراغ لايقاف فتيل الكربون الضعيف من الاحتراق سريعاً
"جرب "اديسون" و"سوان كل أنواع المواد المختلفة
لاشعال فتيل مناسب
كل شئ من الحرير وحتى الفلين
جرب اديسون حتى شَعْر مهندسين فريقه
وبالنهاية ، استقر على ألياف الخيزران
"بينما استخدم "سوان خيوط القطن المعالج
"كان مصباح "اديسون "مشابهاً تماماً لمصباح "سوان
وبالنهاية ، توصلوا الى اتفاق وشراكة للأمر
لبيع المصابيح بالولايات المتحدة
واليوم يعتقد معظم الناس أن اديسون" وحده من اخترع المصباح الكهربى"
وأصبح "سوان" على هامش التاريخ
لكن مصباحه كان مجرد جزء فى خطة اديسون
لقد اخترع أيضاً نظاماً كهربياً كاملاً
من الكابلات والعوازل لتمر بها
وكونه رجل أعمال عبقرى
علم "اديسون" أن الطريقة الوحيدة لجمع المال من نظامه الكهربى
كان بتوليد الكهرباء فى محطة مركزية
وبيعها لأكبر عدد ممكن من العملاء
هذا ما اعتدنا عليه حالياً لكن حتى ذلك الحين
كان كل من أراد استخدام الكهرباء
لابد أن يمتلك المولد المزعج الخاص به
كان "اديسون" طموحاً جداً فى هذا الشأن
لقد أراد انارة المدينة الأكثر نمواً وازدهاراً بالعالم
نيويورك
فى صيف عام 1882 كان "اديسون" فى مكانة فريدة
فى مركز الاختراع والعلوم للقرن التاسع عشر
مُنح براءة اختراع المصباح الكهربى
لقد حَصَّل علم غزير عن الهندسة الكهربية
وفوق كل هذا
فقد نال سمعة واسعة بالمجتمع الأمريكى
كونه المخترع العبقرى فى البلاد
حيث تصارعت الصحافة على كل كلمة له
وكذلك التمويل الوفير من وولسترريت
سارع الى تبنى أفكاره الجديدة
"رؤيته لانارة "مانهاتن وبقية مدن العالم
كان "اديسون" وفريقه
مستعداً لاطلاق المشروع الأكثر مخاطرة وكلفة على الاطلاق
محطة الانتاج الأولى بأمريكا
لتوليد التيار الكهربى المستمر
فقط عند الثالثة مساءً من الرابع من سبتمبر عام 1882
كان "توماس اديسون" محاطاً بمجموعة من رجال الأعمال والنخبة والصحافة
دخلوا بناية "ج ب مورجان" هنا بجانبى
ضغط "اديسون" على أحد المفاتيح
وبدأت 100 مصباح كهربى بالانارة
قال ملتفتاً الى صحفى بجانبه
"لقد أنجزت كل ما وعدت به"
نصف ميل بعيداً عن شارع بيرل كانت محطة اديسون الجديدة
بتكلفة نصف مليون دولار وأربعة أعوام من العمل الجاد
قد خرجت للحياة
اندفع التيار عبر الكابلات المدفونة
ممتدة فى كل الاتجاهات
بالطبع نحن نعتاد الأمر حالياً
لكن رجوعاً الى ثمانينيات القرن التاسع عشر فى نيويورك
فان فكرة دفن كابلات كهربية تحت الأرض
بدى نظاماً مكلفاً بلا فائدة
بمئات الكابلات للتليغراف
والتليفونات ، واضاءة القوس الكهربى
بالنظر أعلى تجد أن لديك
شبكة من أنابيب الاسباكتى السوداء يخرج منها النور
علم اديسون أن موقفاً خطراً لابد وأن يتغير
وليستطيع أن يجنى مالاً بقدر الامكان
فقد احتاج اعادة تصنيف الكهرباء لقد روج لأن تكون الكهرباء أمنة
الجهد المنخفض للتيار المستمر والنقل بالكابلات الأرضية
لقد كان يبرهن على أن نظامه أكثر أمناً من القوس الكهربى بالشوارع
أو الاضاءة بالجاز فى المنازل
فلا مكان للخوف من الحرائق أو الموت من الكهرباء
فنحن أمنون من كل هذا
لأن نظامه المقترح كان للنقل تحت الأرض
لم تكن مشكلة دفن الكابلات هى كل شئ
لكن كان هناك مشاكل لوجستية كبيرة
لأن هذا كان المكان الأكثر ازدحاماً بالعالم
اختار اديسون هذا المكان لسبب ما
وولستريت
الثراء، الأهمية ،والسلطة
ذلك أن نجاح نظامه فى جنى المال
يعتمد على وجود عملائه الأثرياء
فى نطاق ميل واحد من محطة الانتاج
اضافة الى أنه قام بحساب
أكثر الكابلات سماكة سيدفنها
والتى ستحمل الكمية المناسبة للتيار الكهربى
الى العملاء فى هذه المنطقة
كان ذلك نقلة كبيرة للأمام
لأنه وللمرة الأولى
سيتم امداد عشرات العملاء من محطة انتاج واحدة
لكن كانت هناك مشكلة كبيرة
لا يمكن لمحطة اديسون أن تكون اقتصادية
فى انارة ضواحى أمريكا الجديدة
حيث لا يوجد كثافة للعملاء
تستحق بناية هذه المحطات الباهظة التكلفة
اذا كنا قد استمررنا على نظام اديسون الكهربى للانتاج والتوزيع
لأصبح العالم مكاناً مختلفاً تماماً عما هو عليه الأن
كنا سنضطر الى امتلاك محطات انتاج فى كل مكان
بمسافة لا تزيد عن ميل واحد بين كل محطة والأخرى
حتى فى مراكز المدن والعواصم
وكان سيكون الأمر أكثر كلفة لتزويد المجتمعات الصغيرة بالكهرباء
لكن من يمتلك حلاً لهذه المشكلة
كان على وشك الدخول فى القصة
الرجل الذى سيساعد فى صناعة العالم الحديث
وسيلعب دوراً فريداً فى صناعة أكبر انجازات التاريخ العلمى
"كان اسمه "نيكولا تسلا
وقد كان ضمن فريق اديسون
كان اديسون مخترعاً صربياً
وقد ولد فى كرواتيا
وعمل مع اديسون بعد وصوله الى نيويورك بعمر الثامنة والعشرين
كان اوربياً منطوياً عميق مفكر
كان مختلفاً عن اديسون فى كل شئ
كان اديسون وتسلا مختلفين تماماً
فى طريقة ترتيب أمورهم وفى المظهر والسلوك
بروفيسور بيرنارد كارلسون جامعة فيرجينيا
وفى الصورة التى رسمها كلاً منهما لأنفسهم أمام الناس
لم يهتم اديسون بشأن ملابسه
واذا ما سُكب مواداً كيميائياً على أفضل بدلة عنده
لا يهتم .. ويأخذ الأمور ببساطة
كان باختصار نوعاً ما شخص غير نظيف
كان تسلا على العكس
حتى وهو بعمر العشرينات كان يهتم كثيراً بمظهره
وبأسلوب مقابلته للناس
لذا فهو يهتم بملابسه وسلوكه
كما كان يهتم بجمال الصور التى تؤخذ له
وكان يتأكد دائماً من ظهور ثلاثة أرباع وجهه بالصور
حيث لا يمكنك رؤية الندبة الموجودة بباقى وجهه
"ان حياة وموت "نيكولا تسلا
أحد أكثر القصص دهشة ومأساوية فى التاريخ العلمى
فقد قام بقطع حلقه
صادماً الجماهير بشكل مثير
كان المجتمع الأمريكى منبهراً
بنظام اديسون الجديد لمحطات انتاج التيار المستمر
لكن تسلا كان أقل انبهاراً
كان لديه حلم بامكانية نقل الكهرباء عبر مدن كاملة
أو حتى دول بأكملها
وقد اعتقد أنه يعرف الطريق الى ذلك
باستخدام نوع جديد من التيار الكهربى
كان معروفاً أنه كلما قل التيار المنقول عبر الكابلات
قلت المقاومة الكهربية لها
مما يعنى امكانية زيادة طوله
عزم تسلا استخدام طريقة جديدة لنقل الكهرباء
حيث يمكن خفض قيمة التيار
دون خفض كمية القدرة الكهربية المنقولة
"كان ذلك "التيار المتردد
التيار المتردد هو تماماً كالتالى
انه تيار كهربى حيث يبدأ حركته فى اتجاه ما
ومن ثم يغير اتجاهه بسرعة شديدة
وذلك بخلاف التيار المستمر الذى يسرى فى اتجاه واحد فقط
كان تسلا شغوفاً بالتيار المتردد
لأنه أدرك كباقى المهندسين فى هذه الفترة
أنه بزيادة الجهد لأى تيار "منقول من النقطة "أ" الى النقطة "ب
سيزيد ذلك من كفاءة النقل فى حالة الجهد العالى
وحيث ان كمية القدرة الكهربية فى الكابل
تساوى قيمة الجهد مضروبة فى قيمة التيار
فان زيادة الجهد يعنى خفض التيار بالكابلات
P=V*I ، المترجم : القدرة = الجهد * التيار فى حالة ثبوت القدرة وزيادة الجهد يقل التيار
وبالتالى ستقل المفاقيد نتيجة انخفاض المقاومة
ورغم هذا لا نريد الجهد العالى بدرجة عالية جداً
فلا تريد مثلاً 20 ألف فولت تسرى بمنزلك
اذاً فأنت تحتاج الى خفض التيار المنقول عبر مسافات الى منزلك
ولفعل هذا تحتاج الى محول
التيار المتردد يسمح لك باستخدام المحول
لتبدل بين الجهد العالى للتيار
والجهد المنخفض المستخدم عند الاستهلاك
ان احتراف تقنية لنقل الكهرباء
مئات الأميال بعيدة عن مكان انتاجها
سيمثل نقطة تحول كبيرة فى صنع العالم الحديث
وكان أحد رجال الأعمال الأثرياء
جاهز تماماً لذلك
"كان اسمه "جورج وستنجهاوس
كان وستنجهاوس يؤمن بأن التيار المتردد هو المستقبل
لكن كان هناك عائق كبير
بينما كان صالحاً لانارة المصابيح
وبخلاف التيار المستمر
لم يكن هناك محركات مصممة للعمل عليه
واعتقد الجميع أن هذه المشكلة لن تُحل
"فيما عدا "نيكولا تسلا
تسلا .. كمخترع ، كان يفكر كالأتى
لكن عليك بداية تخيله وأن وتفكر له وتخطط له
وكان لديه ما يسميه علماء النفس حالياً
الذاكرة الخيالية
يستطيع بسهولة تذكر كل ما يراه
ومن ثم يتخيله فى صورة ثلاثية الأبعاد
ودائماً ما يقولون أن أصحاب هذه المهارة
يرون مخيلاتهم وكأنها على بعد ذراع منهم
ويرونها بصورة ثلاثية الأبعاد فى الفراغ
وكل الدلائل تشير الى امتلاك تسلا لهذه المهارة
هذه هى بيضة تسلا
انها نسخة مطابقة لما استخدمها تسلا
لينجز أكبر اكتشافاته
وأحد أهم الاختراعات على مر العصور
انها توضح امكانية توليد الحركة الدورانية
مباشرة من التيار المتردد
تيار تم انتاجه بعيداً مئات الأميال
كان هذا شئ لم يحدث مطلقاً من قبل
حينما عمل تسلا على محرك التيار المتردد
كان يفكر بعمق
لم يكن يفكر بجزء واحد فى المحرك قائلاً
لو استطيع جعل هذا يعمل بشكل أفضل قليلاً ، سيحل ذلك المشكلة
كان حقيقة يفكر بشأن نظام كامل يتضمن
المولد ، وكابلات النقل ، والمحركات
كان مميزاً ودائماً ما يفكر بعيداً عن التوقعات
ويصنع أشياء مختلفة تماماً عن المخترعين الأخرين
كانت فكرة تسلا عبقرية
لقد غَذَّى المحرك بأكثر من مصدر للتيار المتردد
وضبط توقيتهم ليتتابعوا بترتيب متتالى
التيار المتردد الأول
يغذى الملف الأول داخل المحرك
مولداً مجالاً مغناطيسياً
فيجذب معدن المحرك المتحرك بالمركز له
ثم يتلاشى التيار
ثم يبدأ التيار المتردد التالى بالتغذية للملف الثانى
ساحباً الجزء المتحرك اليه نتيجة المجال الجديد المتولد
وهكذا مع الملف الثالث والرابع
والنتيجة مجالاً مغناطيسياً دواراً
أو فى هذه الحالة دوران البيضة
لقد طور تسلا نظاماً كهربياً جديداً بالكامل
يدعى النقل متعدد الأوجه
هذا يعنى أن محطات الانتاج ذات الضوضاء والرائحة الكريهة
ستولد الكثير من التيار المتردد المطلوب
بعيداً تماماً عن المناطق السكنية المأهولة
ولأول مرة تستطيع بناء محطات انتاج ضخمة
أينما تريد فى حافة المدينة
أو عند شلالات نياجرا
وتوزع الكهرباء عبر مسافات واسعة
وتخدم كل العملاء
بمدينة كاملة أو عاصمة
كان انجاز تسلا هو الفصل الأخير بالقصة
لكن كان عليه اقناع العالم
ان ابتكاره هو الأفضل
مقارنة بالتيار المستمر التى ابتكرها اديسون
ظل اديسون يروج لنظامه للتيار المستمر
ويبنى محطات انتاج بمدينة نيويورك
الى أن قام تسلا بمقابلة جورج وستنجهاوس
الرجل الذى سيجعل من حلمه حقيقة
فى يوليو عام 1888 قدم وستنجهاوس عرضاً الى تسلا
الرجل الذى أصبح جزءً من غموض قصة حياة تسلا الغريبة
التى لا يمكنك التفريق فيها بين الحقيقة والخيال
تم الدفع له مبلغ 75 ألف دولار لابتكاره لنظام التيار المتردد
وعُرض عليه 2.5 دولار لكل وحدة حصان سيولدها
كان هذا يضمن له الثراء السريع لبقية حياته
لكن هذا لم يحدث
من الواضح لدينا الأن تماماً
أن نظام التيار المتردد هى أفضل أنظمة نقل الطاقة الكهربية
وربما تتخيل أنه بانجاز تسلا
لن يقف شئ أمام تفوق التيار المتردد على التيار المستمر
لكن رجلاً مازال يؤمن تماماً بنظامه للتيار المستمر
من فتيل المصابيح والمفاتيح ، والمقابس والمولدات
ولم يكن مستعداً لخسارة ملايين الدولارات بتغيير النظام
اديسون
كانت هذه ملامح الحرب
كان تسلا مع وستنجهاوس معاً ضد اديسون وفريقه
للسيطرة على عقود الانارة المربحة فى نيويورك
نظامين مختلفين تماماً
يتصارعا من أجل الجائزة الكبرى
الفرصة لانارة أمريكا ، والعالم كله من بعدها
عرف ذلك باسم حرب التيارات الكهربية
حاول كل فريق أن ينافس بتقديم السعر الأفضل
لكن اديسون كان يعلم بأن نظامه للتيار المستمر
كان أفضل من التيار المتردد لأنه اكثر أماناً
ملامسة كابل اديسون ذو الجهد المنخفض
كان مؤلماً لكنه غير مؤذى نسبياً
فى حين كابلات التيار المتردد
كانت تحمل جهد عالى نسبياً
ولمسه قد يودى بالحياة
لذا ما اعتمد اديسون عليه
هو الترويج لنظامه على أنه الأكثر أماناً
وأنه أفضل من استخدام القوس الكهربى للانارة
وأفضل من استخدام الجاز
وهو الأن أفضل من التيار المتردد ذات الجهد العالى
هذا هو النظام الأمن
تبنى نظام اديسون كن متأكداً أنك آمن
ادعى اديسون أن التيار المتردد
كان نوعاً خطراً من الكهرباء
وقد تصيد كل حادثة لرجال العمل لدى وستنجهاوس
وكل حريق سببه ذلك النظام
وكان لذلك مفعوله
لأنه بذلك الوقت كان الكثيرين يخشون الكهرباء
يمكنها الصعق والقتل فى لحظة
وسبب ذلك كان مازال مجهولاً
للكثيرين ، فإن تعبئة تلك الأنابيب القاتلة الخفية الى منازلهم
كان أمراً مستحيلاً
لذا ، فإن السلاح المستخدم فى حرب التيارات الكهربية كان الخوف
"هارولد ب.براون"
كان على وشك الانتقال بالحرب ضد التيار المتردد الى مستوى جديد
كان يحاول اطلاق أحد أكثر حملات التشويه الشعبى اثارة فى التاريخ
ابتكر براون طريقة فريدة
لاثبات الخطر المميت للتيار المتردد
وكان محباً لمشاركة العالم بها
لذا ، وفى صيف ليلة دافئة فى يوليو عام 1888
جمع 75 من أفضل مهندسين الكهرباء والصحفيين بالبلاد
ليشهدوا عرضاً لن ينسوه أبداً
كانت خطة براون رهيبة
لقد استأجر مجموعة من أطفال الشوارع
ليجمعوا له بعض الكلاب الضالة بمدينة مانهاتن
وقف على المنصة وخاطب المستمعين
لتشهدوا تجربة للكهرباء
على مجموعة من الحيوانات
كان عرضه يتضمن صعق الكلاب
بكلاً من التيار المتردد والمستمر
محاولاً اثبات سرعة الموت بواسطة التيار المتردد الخطير
ولم تكن الكلاب فقط
لقد استمر براون ليرى المشاهدون قتل العجول وحتى الأحصنة
وقد أراد التجربة على الحيوانات الكبيرة ليثبت شيئاً
لقد أراد اظهار مدى خطورة التيار الكهربى المتردد
حيث يمكنه قتل أى كائن حى ضخم بما فيها الانسان
اقنعت تجارب براون على الحيوانات السياسيين الأمريكيين
أن طريقة الاعدام المثلى للمجرمين المدانين
هى الاعدام بالصعق الكهربى للتيار المتردد
المولدة من ماكينات وستنجهاوس
حتى أن أنصار اديسون اقترحوا مصطلحاً جديداً
وهو وصف الذى يصعق بهذه الطريقة
أنه سيعدم بطريقة وستنجهاوس
وفى تمام الساعة 6:32
فى صباح السادس من اغسطس عام 1890
ويليام كيملر" رجل فى الـ45 من عمره"
تم ربطه فى كرسى خشبى
وقطبين موصلين مبللين
تم توصيلهم به بعناية
وقرابة الـ 26 من الأطباء والمسئولين كانوا ينظرون من غرفة مجاورة
قال كيملر "وداعاً" الى قسيس السجن ثم انتظر
كانت حادثة اعدام ويليام كيملر
أقصى نقطة بلغتها الحرب بين التيارات الكهربية
لكنها لم تكن النهاية أبداً
حيث كان نيكولا تسلا على وشك القيام بشئ
لم يراه احد من قبل
شئ يدعو للذهول والدهشة
شئ سيعيش للأبد فى ذاكرة اولئك الناس الذين شاهدوه
لقد طور تسلا طريقة لتوليد تيار متردد ذات تردد عالى جداً
وفى الحادى والعشرين من مايو عام 1891
فى لقاء مع أفضل مهندسين الكهرباء
أفصح عنها أخيراً
فى عرض سحرى من الجمال والرعب
ودون ارتداء أى دروع وقاية او غطاء أمان
عشرات الألاف من الفولتات المولدة من أحد ملفات تسلا
مرت خلال جسده عابرة الى مصباح كان يحمله
كان ذلك التيار المتردد ذات تردد عالى جداً
لدرجة مروره عبر جسده
بدون احداث ضرر بالغ أو أى ألم
كشف عرضه أنه بالتصميم المناسب للتيار المتردد عند الجهود العالية
فإنه يكون أمن تماماً
لقد فاز فريق فى حرب التيارات الكهربية
"وستنجهاوس" و"تسلا"
فى عام 1896 ، تم اكتمال المحطة الجديدة عند شلالات نياجرا
باستخدام مولدات وستنجهاوس للتيار المتردد
لانتاج تيار تسلا متعدد الأوجه
وأخيراً ، كمية هائلة من الطاقة الكهربية
"يمكن نقلها من الشلالات بجوار "بافالو
وخلال عدة سنوات
كانت محطة نياجرا تغذى مدينة نيويورك نفسها
واليوم ، كل الكهرباء بالعالم تقريباً
يتم انتاجها بنظام تسلا
لكن قصة تسلا لم تنتهى بالشهرة والثراء
بالرغم من استمرار اسهاماته العظيمة
فى كثير من المجالات العلمية والاختراع
لانقاذ جورج وستنجهاوس من الافلاس بعد تحطم لسوق الأسهم
تخلى عن حقوق الملكية الفكرية لنظام انتاج التيار متعدد الأوجه
نيكولا تسلا كان رجلاً موهوباً ومميزاً ونحن جميعاً ندين له بالكثير
لكنه أيضاً كان معقداً وغريب الأطوار
وبكل أسف ، وفى أواخر حياته وقع فى المزيد من المشاكل
كان لديه لزمة الرقم ثلاثة
يظل يردده بصوت عالى أثناء مشيه
وتطور لديه خوف وفوبيا غريبة من الجراثيم
وبينما تقدم به العمر
كان يبتعد عن الناس
ويشعر بالراحة فى الأماكن المنعزلة
أصبح مهووساً بالحمام
وكانت تتم رؤيته يطعمهم بانتظام هنا فى حديقة براينت
فى مركز مدينة مانهاتن
حتى أنه عشق طائراً أبيض متميز
وعندما مات
أصبح جريح القلب
وكونه رجلاً عجوزاً تُرك تسلا وحيداً ومفقراً
يعيش منعزلاً فى هذا الفندق
عاش سنواته الأخيرة هنا فى غرفة 3327 فى فندق نيويورك
حزيناً ، بائساً ، ووحيداً
أما اديسون فقد استمر كبطل أمريكى
"وكانت شركته جزء من "جنرال الكتريك
حتى انها اليوم أحد أكبر شركات متعددة الجنسيات بالعالم
فى يناير عام 1943 "كانت نهاية قصة "نيكولا تسلا
ناظراً الى سماء مانهاتن للمرة الأخيرة على الاطلاق
رأى سماءً تملؤها الأنوار
والملايين قد تطورت حياتهم بسبب عبقريته
ان قدرة انتاج ونقل الطاقة الكهربية
واختراع الألات التى تُدار بها
قد غيرت عالمنا الى طرق لم نكن نتخيلها
نحن الأن ننتج مليارات الوحدات من الطاقة الكهربية
كل ثانية ، وكل ساعة ، وكل يوم
وأياً ما كانت الطريقة باستخدام الفحم أو الجاز
أو الانشطار النووى
فان كل المحطات تعتمد "على نظرية اكتشفها "مايكل فاراداى
"وطورها "نيكولا تسلا
وباقى مهندسين الكهرباء الاوائل
فى عصر مذهل للاختراع
نحن الأن نمتلك منحة الكهرباء
ونسينا كيف كانت هذه القوة السحرية والغامضة من قبل
لكن هناك شيئاً علينا ألا ننساه
اليوم ، بدون الكهرباء فان العالم سينهار من حولنا
وسوف يتغير عالمنا وحياتنا تماماً
فى الحلقة القادمة نتحدث عن مفاجأت الكهرباء
التى قادتنا الى فهم هذه القوة المدهشة
فى الرابع عشر من أغسطس عام 1894
اجتمع حشد مثير خارج متحف التاريخ الطبيعى باكسفورد
هذا المبنى العملاق كان يستضيف الاجتماع السنوى
للجمعية البريطانية للعلوم والتقدم
تم بيع 2000 تذكرة مقدماً لهذا المؤتمر
وكان المتحف ممتلئ بالكامل
فى انتظار محاضرة "من القاء بروفيسور "اوليفر لودج
ربما يكون اسمه غير مألوفاً لنا الأن
لكن اكتشافاته ستجعل منه رمزاً
مثل باقى رواد مهندسين الكهرباء بالتاريخ
"مثل "بنجامين فرانكلين
"اليساندرو فولتا"
"والعظيم "مايكل فاراداى
وبدون قصد ، سوف يصنع مجموعة من الأحداث
سوف تحدث ثورة فى العصر الفكتورى حينها
فى مواد النحاس ، وأسلاك التليغراف
سوف تعد هذه المحاضرة علامة ميلاد للعالم الكهربى الحديث
عالم يهيمن عليه السليكون والاتصالات اللاسلكية
فى هذه الحلقة سنكتشف كيف ربطت الكهرباء العالم
بواسطة الاذاعة وشبكات الحاسوب
وكيف استطعنا أخيراً تسخير الكهرباء العنيدة
فى المستوى الذرى البعيد
بعد قرون من تجارب العلماء على الكهرباء
كانت تُرسم ملامح عصر جديد من فهمنا للكهرباء
هذه الأنابيب لا تتصل بأى مصدر للطاقة
رغم أنها تضئ بشدة
انه التأثير الخفى للكهرباء
فتأثيرها لا يظهر فقط خلال أسلاك تسرى بها
فى منتصف القرن التاسع عشر
تم تطوير نظرية توضح كيفية حدوث هذا
تقول النظرية أنه يحيط بأى شحنة كهربية
كما يتدفق الكثير منها فوق رأسى الأن
تكون هناك قوة مجال
مصابيح الفلورسنت هذه تضئ بوضوح
لأنها تقع تحت تأثير قوة المجال من كابلات الجهد العالى بالأعلى
النظرية التى تقول بأن تدفق الكهرباء ينتج عنه قوة مجال خفية
كان أول من وضعها هو مايكل فاراداى
لكن الأمر تطلب شاب عبقرى اسكتلندى
"يدعى "جيمس ماكسويل "ليثبت صحة نظرية "فاراداى
ليس من خلال التجارب بل من خلال الرياضيات
كانت هذه صيحة كبيرة بالقرن التاسع عشر
فى فهمنا لعلوم بالكون
والذى بدأ يظهر كألة من الفيزياء
"قبل "ماكسويل صمم العلماء ألات غريبة
وأجروا اختبارات رائعة لصناعة وقياس الكميات الكهربية
لكن ماكسويل كان مختلفاً
كان شغوفاً بالأرقام
ولم تكتفى نظريته الجديدة بالكشف عن قوة المجال الخفية للكهرباء فحسب
لكن أيضاً حسابها
سوف تعتبر أحد أهم الاكتشافات العلمية على الاطلاق
كان ماكسويل عالم رياضيات متميز
د. جون اجار جامعة لندن
ولقد نظر الى الكهرباء والمغناطيسية بطريقة فريدة
لقد عبر عن علاقتهما فى معادلات محكمة ودقيقة
والشئ الأكثر أهمية ، أنه فى معادلات ماكسويل
هو فهم الكهربية والمغناطيسية كشئ مرتبط وكشئ مولد للموجات
أظهرت حسابات ماكسويل أن هذه المجالات تنتشر
كما لو أنك لمست سطح الماء باصبعك
التغير فى اتجاه التيار الكهربى
سوف ينتج نوع من الموجات
خلال هذه المجالات الكهربية والمغناطيسية
وبالتالى ، فان تغير اتجاه تدفق التيار الكهربى
للأمام وللخلف كما فى حالة التيار المتردد
سوف ينتج سلسلة كاملة من الموجات
موجات حاملة للطاقة
كانت الرياضيات تؤكد أن التغير فى التيارات الكهربية
سوف يتناسب معها مباشرة ارسال مستمر لموجات من الطاقة حول محيطها
موجات سوف تستمر للأبد ما لم يمتصها شئ
كانت رياضيات ماكسويل تتميز بالتقدم والتعقيد
حيث حفنة قليلة من الناس استطاعوا فهمها
الا أنه ألهم شاب ألمانى فيزيائى "يدعى "هاينرك هرتز
قرر "هرتز" أن يكرس وقته لاجراء تجارب
تثبت صحة معادلات ماكسويل بشأن الموجات
وها هو يفعل
هذا هو معمل هرتز الأصلى
ويكمن جماله فى البساطة التامة
هنا يتولد تيار متردد يسرى عبر هذه الأقطاب المعدنية
مع شرارة تقفز عبر هذه الفجوة
بين هاتين الكرتين
والأن ، اذا كان ماكسويل على صواب
فسوف ينتج التيار المتردد موجات كهرومغناطيسية خفية تنتشر فى المحيط
واذا وضعت سلك فى طريق هذه الموجات
فانه سيتأثر بالمجال الكهرومغناطيسى
والذى سيحث تياراً كهربياً على المرور بالسلك
لذا ما فعله هرتز هو بناء هذه الحلقة من السلك كمستقبل
حيث يتنقل به فى كل مواضع الغرفة
ليرى اذا ما كان يستطيع كشف أى موجات
وقد فعل هذا بترك فجوة صغيرة جداً بالسلك
حيث تقفز الشرارة اذا مر أى تيار بالحلقة
وبما أن قيمة التيار ضعيفة جداً فان الشرارة ستكون خافتة جداً
وقد قضى هرتز معظم أوقات عام 1887
بغرفة مظلمة يحدق بعدسته
محاولاً كشف وجود أياً من هذه الشرارات الخافتة
لكن هرتز لم يكن الوحيد الذى كان يحاول كشف موجات ماكسويل
رجوعاً الى انجلترا "كان البروفيسور الفيزيائى الشاب "اوليفر لودج
معجباً وشغوفاً بالأمر منذ سنوات
لكنه لم يملك وقتاً لتصميم أية تجارب
ليحاول اثبات النظرية
وفى يوم ما بعام 1888 حينما كان يقوم بتجربة على الحماية من البرق
لاحظ شيئاً غريباً
لاحظ "لودج" أثناء قيامه بهذه التجربة
وبارساله تياراً متردداً حول الأسلاك
استطاع رؤية وهج بين الأسلاك
وفى حالة من الاضطراب
رأى هذا الوهج يحدث نمطاً
كانت هذه الشرارات الكهربية ذات الوهج الأزرق تضى بوضوح
فى مساحات بين الأسلاك المتباعدة
أدرك أن ذلك بفعل قمم وقيعان الموجات
موجات كهرومغناطيسية خفية
أثبت "لودج" أن "ماكسويل" كان محقاَ
اذن وبدون قصد ، صنع لودج موجات ماكسويل الكهرومغناطيسية حول الأسلاك
لقد تمت الاجابة على السؤال المحير
ممتلئ بالحماسة باكتشافه
أعد لودج نفسه ليعلن عن اكتشافه للعالم
فى الاجتماع الصيفى العلمى السنوى الذى تقيمه الجمعية البريطانية
ولكن قبل ذلك الحدث قرر أن يذهب فى اجازة
كان ذلك التوقيت الأسوء
لأنه فى المانيا وفى نفس التوقيت تماماً
كان "هرتز" هو الأخر يجرى تجاربه على نظريات ماكسويل
وفى النهاية وجد هرتز ما كان يبحث عنه
شرارة خافتة
وبينما يتنقل بالمستقبل فى مواضع الغرفة المختلفة
استطاع رصد الموجات التى أنتجتها معداته
وقام باختبارها معملياً
لقد كان سباق القوى فى التجارب العلمية
رجوعاً الى بريطانيا
حيث تجمعت الحشود باجتماع الجمعية البريطانية
عاد "اوليفر لودج" من رحلته مستريحاً وممتلئ بالحماسة
اعتقد لودج حينها أنها لحظة انتصاره
حينما يستطيع اعلان اكتشافه لموجات ماكسويل
"صديقه العظيم عالم الرياضيات "فيتذجيرالد
كان من المقرر أن يلقى خطاب الافتتاح بالاجتماع
لكنه أُبلغ حينها بأن هرتز" قد نشر نتائج مدهشة"
وأنه اكتشف موجات ماكسويل التى تنتشر عبر الفضاء
أعلن هرتز عن اكتشافه قائلاً
لقد انتزعنا السماء من الرب ذاته" "وسخرنا الأثير من حولنا
حسناً ، أتخيل الأن كيف شعر لودج
وكأن انجازه قد سُرق
فقد البروفيسور "اوليفر لودج" لحظة انتصاره
"حيث تفوق عليه "هاينرك هرتز
اكتشاف هرتز للموجات الكهرومغناطيسية هو ما ندعوه اليوم الموجات الراديوية
بالرغم من عدم معرفته حينها
سوف يؤدى هذا الى ثورة كاملة فى علم الاتصالات على مدار القرن التالى
كشفت نظرية ماكسويل أن الشحنات الكهربية
تخلق قوة مجال حولها
وأن الموجات تنتشر عبر هذه المجالات كما فى الماء
وقد صنع هرتز جهازاً
يستطيع كشف وقياس هذه الموجات عبر الهواء
لكن وبنفس الوقت تقريباً
كان هناك اكتشاف ثورى أخر فى فهمنا للكهرباء
"اكتشاف سيعيد البروفيسور "اوليفر لودج مرة أخرى الى الصورة
ومرة أخرى ، سيتم سرقة اكتشافه
تبدأ القصة باكسفورد فى صيف عام 1894
مات هرتز فجأة فى بداية هذا العام
وقد أقام لودج محاضرة تذكارية مع اكتشاف جديد
سيروج لفكرة الموجات لأعداد أكبر
وبحث عن أفضل الطرق فى اكتشاف الموجات
وقد اقترض بعض المعدات من أصدقائه
وقام بتطوير بعض التقنيات المدهشة
فى كشف تلك الموجات
هذا الجهاز هنا يولد تياراً متردد
وشرارة عبر هذه الفجوة
يصدر التيار المتردد موجات كهرومغناطيسية كما توقع ماكسويل تماماً
ومن ثم يتم استقبالها عند المستقبل
فيحث هذا تيار ضعيف جداً عبر هذا الهوائى
الى الأن ، هذا ما فعله هرتز
ما أضافه لودج على هذا هو صنع هذه الأنابيب المحشوة بالحديد
فيمر التيار الكهربى عبر هذا الحشو
مجبراً اياهم على التكتل سوياً
وهذا يغلق دائرة كهربية أخرى
ويطلق رنين الجرس
لذا ، عند الضغط على الزر فى هذه الناحية
يطلق هذا الجرس عند المستقبل
وهذا يحدث دون اتصالاً مباشراً بين الدائرتين
هذا أشبه بالسحر
يمكنك تخيل ازدحام المنزل
بالنسبة لمعظم المشاهدين فقد تفاجأوا
فكما لو أن سحراً دق الجرس
انه مثير الى حد ما
ربما لم يكن أكثر الأشياء ابهاراً قد رأها المشاهدين من قبل
لكنه بالطبع خلق ذلك الاحساس عند الحضور
المعدات التى جهزها لودج حينها
لم تبدو كتجربة معملية بحتة
فى الحقيقة كانت بمثابة ألة كالتليغراف
والتى كانت ثورة فى علم الاتصالات لكن دون كابلات طويلة
تمتد بين المرسل والمستقبل
بالنسبة لهؤلاء العبقريين من الحضور
كانت التجربة أكثر من كونها اثبات لنظريات ماكسويل العظيم
كان ذلك عملاً ثورياً فى شكل الاتصال
نشر لودج محاضرته على الموجات الكهرومغناطيسية
وامكانية ارسالها واستقبالها بالأسلوب الذى طوره
فى كل العالم كان المخترعون والعلماء وحتى الهواة
قد قرأوا عن تقارير لودج وتجربته
وبدأوا التجارب على موجات هرتز
وكلاهما سيساهم فى تطوير التليغراف اللاسلكى
وكلاهما سيُخلد اسهاماتهم العلمية أكثر من اوليفر لودج
"كان الأول هو "جوليمو ماركونى
اليزابيث بروتون جامعة ليدز
ماركونى كان شخص عبقرى
ذو شخصية فاتنة
كان لديه سحر ايطالى ايرلندى
كان لذلك أثره على كل من عرفه من الفتيات وحتى أشهر علماء العالم
لم يكن ماركونى عالماً
لكنه قرأ كل أعمال العلماء
وجمعها من أجل صناعة نظام التليغراف اللاسلكى
ربما لأنه نشأ فى بولونيا بالقرب من الساحل
حيث رأى أهمية الاتصالات اللاسلكية فى الملاحة البحرية
وقد أتى الى لندن وهو بعمر الـ 22
الشخص الأخر الذى أُلهم بمحاضرة لودج كان مدرساً
فى الجامعة الرئاسية بكالكوتا
"يدعى "جاجاديش شاندرا بوس
بالرغم من شهاداته من لندن وكامبريدج
كان قبوله ليكمل فى كالكوتا فرصة فى معركته ضد التميز والعنصرية
الهنود ، كما كان يشاع لم يملكوا السبيل الى العلم الدقيق
و"بوس" كان مصمماً ليثبت خطأ ذلك
ومن خلال السجلات نجده كيف كان نشيطاً فى العمل
هذا تقرير الاجتماع رقم 66 للجمعية البريطانية
فى "ليفربول" ، سبتمبر عام 1896
"وها هو "بوس
أول عالم هندى يحضر اجتماع الجمعية
يتحدث عن عمله ويكشف عن معداته
"لقد طور الكاشف الذى وصفه "لودج
لأنه وفى مناخ الهند الرطب
وجد أن المعادن داخل الأنبوبة التى استخدمها لودج ليكشف عن الموجات
صدأت ، والتصقت ببعضها
لذا قرر "بوس" بناء كاشف جديد باستخدام ملف
كان عمله مثيراً
كان الكاشف عملياً جداً وصالح للعمل بالسفن والبحر
لذا فهو صالح للأسطول البحرى البريطانى الكبير
كانت بريطانيا مركز لشبكة اتصالات ضخمة
امتدت عبر العالم كله
والتى كانت تخدم شبكة ملاحية ضخمة للتجارة
والمراكب البحرية التى خدمت الامبراطورية البريطانية
كان "بوس" عالماً أكاديمى ولم يهتم بالأهمية التجارية للتواصل اللاسلكى
"بخلاف "ماركونى
كان هذا بمثابة مجال جديد
لكن ماركونى لم يكن عالماً لذا ، كان يعمل بطريقة مختلفة
ربما كان ذلك سبب تقدمه بسرعة فى مكانة أعلى
وقد كان جيداً فى صناعة الروابط مع الناس
الذين احتاجهم ليتمكن من اتمام عمله
استخدم ماركونى صلاته ليتمكن من الذهاب مباشرة الى المكان الوحيد
الذى لديه المصادر التى ستساعده
كان مكتب البريد البريطانى مؤسسة كبيرة وقوية
حينما وصل ماركونى لندن للمرة الأولى عام 1896
كانت هذه البنايات جديدة بالكامل
ولديها بالفعل مشاريع خدمية للبريد والتليغراف للامبراطورية
أملاً فى ارسال اشارات لاسلكية عبر مسافات طويلة
مدير مكتب البريد
"ويليام بريس" أدرك فى الحال أهمية هذه التقنية
"لذا عرض "بريس" على "ماركونى مصادر التمويل والهندسة المطلوبة
من مكتب البريد وبدأوا العمل أعلى عند السطح
المركز الرئيسى القديم لمكتب البريد كان هناك تماماً
وبين هذه الأسطح ، بدأ ماركونى مع مهندسين مكتب البريد
ارسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية
ساعده المهندسين فى تطوير معداته
ثم قام ماركونى وبريس بالكشف عنها لأصحاب السلطة بالحكومة
"ما لم يدركه "بريس
أنه عندما كان فخوراً بنجاح شراكة مكتب البريد مع ماركونى
كان ماركونى لديه خطط أخرى
لقد قدَّم طلب براءة اختراع بريطانية على كل مجالات التليغراف اللاسلكى
وكان يخطط لبناء شركة خاصة به
حينما مُنح براءة الاختراع
فُتحت أبواب جهنم على المجتمع العلمى
كانت براءة الاختراع هذه شئ ثورى فى حد ذاته
تُمنح براءة الاختراع فقط على الأشياء التى لا علم لأحد بها
وقد قام ماركونى باخفاء معداته جيداً فى صندوق سرى
وها هو ذا
حينما حصل أخيراً على براءة الاختراع
كان الجميع شغوفاً لرؤية الاختراع الجديد بالمعدات
بطاريات تغذى الدوائر
قطع حديدية داخل الصندوق لاكمال الدائرة الكهربية
ليرن الجرس فى الأعلى
لا يوجد شئ جديد لم يره أحد من قبل لكن ماركونى لديه براءة الاختراع
سبب شهرة ماركونى ليس أنه اخترع شيئاً
هو لم يخترع الراديو ، بل طوره
وحوله الى نظام كامل
لم يفعل لودج هذا
ولهذا السبب نتذكر ماركونى ولا نتذكر لودج
كان المجتمع العلمى فى صدمة
ها هو شاب صغير يعرف القليل عن العلم الذى تحتويه أجهزته
على وشك صناعة ثروة من نتاج جهدهم
حتى ان بريس أكبر داعميه عانى من الاحباط والغضب
حينما رأى ماركونى على وشك تأسيس شركته الخاصة
لودج مع باقى المهندسين انتابهم نوبة جنون مع تسجيل براءة الاختراع
مع كل تفصيل صغير أو تطور صنعوه بمعداتهم
وهذا الجو صدم "بوس" حينما عاد الى بريطانيا
كتب "بوس" الى الهند مشمئزاً من الوضع فى انجلترا
المال ، المال ، المال" "طوال الوقت ، يا له من طمع
"أتمنى أن تروا جنون الناس بالمال هنا"
كان احباطه ملموساً من التغير الذى رءاه
فى البلد التى قصدها من أجل أهدافه العلمية
وبالنهاية أقنعه أحد أصدقائه
ليأخذ براءة اختراع واحدة وأخيرة
لاختراعه كاشف جديد للموجات
لقد كان الاكتشاف الذى سيقود العالم ربما لما هو أعظم من ثورة
لقد اكتشف قوة البلورات
هذا يسمح باستبدال التقنيات القديمة لحشو الحديد الغير عملية
وها هى طريقة جديدة تماماً للكشف عن الموجات الراديوية
وهو الشئ الذى سيكون فى قلب صناعة الراديو
كان اكتشاف "بوس" بسيطاً
لكنه سيشكل ملامح العالم الحديث
عندما تتلامس بعض البلورات مع المعادن لقياس كفاءة توصيلها الكهربائى
فانها تظهر الى حد ما سلوكاً غريباً وغير منتظم
لنأخذ هذه البلورة مثلاً
عند تلامس طرف السلك المعدنى مع هذه البقعة تماماً بالبلورة
ثم نصلها بالبطارية
فانها تعطى قيمة تيار معين
لكن عند عكس التوصيلات بالبطارية
ومحاولة امرار التيار فى الاتجاه المعاكس
انها قيمة أقل قليلاً
ليست مادة موصلة بالكامل للتيار انها شبه موصل
وقد استخدمت للمرة الأولى فى الكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية
"حينما استخدم "بوس هذه البلورات بالدوائر الكهربية
بدلاً من أنابيب برادة الحديد
وجد أنها أكثر فعالية وكفاءة فى الكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية
كانت هذه الوصلة الغريبة بين السلك والبلورة
المسماة كاتس ويسكر أو شارب القط
والتى سمحت للتيار بالمرور فى اتجاه ما أسهل من الاتجاه الأخر
ما يعنى امكانية استخراج الاشارة من الموجات الكهرومغناطيسية
فى ذلك الوقت ، لم يعلم أى أحد لماذا تتصرف بعض البلورات بهذه الطريقة
لكن بالنسبة للعلماء والمهندسين
فان هذا السلوك الغريب له أثاره العملية والمفيدة
باستخدام البلورات فى الكواشف
أصبح الأن متاحاً اذاعة واستماع صوت الانسان أو حتى الموسيقى
فى محاضرته باكسفورد عام 1894
فتح "اوليفر لودج" صندوق باندورا
المترجم : صندوق باندورا قصة اسطورية لرجل فتح صندوق يحوى كل شرور البشر
كعالم أكاديمى ، لم يتنبأ بالأهمية التجارية لاكتشافه العلمى
براءة الاختراع الوحيدة التى أراد تأمينها
لاستخدام أسلوبه فى استقبال الاشارات الراديوية
تم بيعها لشركة "ماركونى" القوية
"ربما ستكون أسوء لحظات "لودج
حين يأتى عام 1909
ويحصل ماركونى على جائزة نوبل بالفيزياء للاتصالات اللاسلكية
من الصعب تخيل الحسرة الكبيرة
للفيزيائى الذى اقترب بشدة من اكتشاف هرتز للموجات الراديوية
ثم أرى العالم كيفية ارسالها واستقبالها
لكن بالرغم من هذه الحسرة ظل "لودج" متماسكاً ورحب الصدر
مستخدماً التقنية ذاتها التى أنتجها عمله
لاعطاء الأخرين حقوقهم
كما يوضح هذا الفيلم النادر
صنع هرتز تطور عظيم
لقد اكتشف كيفية انتاج واكتشاف الموجات عبر الفضاء
جعل هذا للسماء فائدة عملية
وتسخيرها لنقل المعلومات
بطريقة طورها فيما بعد مجموعة من العلماء
من الصعب علينا اليوم تخيل العالم بدون البث الاذاعى
وأن نتخيل الوقت الذى لم يكن به الموجات الراديوية
ظل المهندسون فى تهذيب وتطوير قدرتنا
على ارسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية
وقد كانت اكتشافات هؤلاء العلماء انتصارات علمية
"من "ماكسويل" ، و"هرتز" ، و"لودج
لكن ظلت الطبيعة الداخلية للكهرباء مجهولة وغير مفسرة
ماذا يجعل هذه الشحنات والتيارات الكهربية فى هذه المكانة ؟
بالرغم من محاولات العلماء للاستفادة من الكهرباء
لكنهم مازالوا لا يعلمون ما هى
لكن هذه الأسئلة تم الاجابة عليها
بالتجارب التى بحثت سريان التيار الكهربى خلال المعادن المختلفة
رجوعاً الى خمسينات القرن التاسع عشر
أحد أعظم العقول الألمانية المجربة "والموهوب فى مجال الزجاج "هاينرك جايسلر
صنع هذه التحف الرائعة
فرغ جايسلر معظم الهواء من هذه الأنابيب الزجاجية الغريبة
ثم وضع كميات صغيرة من غازات أخرى بداخلها
ثم مرر تياراً كهربياً عبرها
فأضاءت بألوان مبهرة
وبدت هذه الأنوار ملموسة وقريبة
بالرغم من أنها صممت لمجرد التسلية
على مدار الخمسين عاماً القادمة رأى العلماء أن أنابيب جايسلر
فرصة لدراسة كيف تتدفق الكهرباء
بُذلت الجهود لتفريغ أكبر قدر من الهواء خارج الأنابيب
هل من الممكن مرور التيار عبر لاشئ ؟
عبر الفراغ ؟
هذا فيلم نادر للعالم البريطانى
الذى قام بتفريغ كامل وكفاية للهواء للاجابة على هذا السؤال
"اسمه "ويليام كروكس
صنع كروكس أنابيب مثل هذه
وفرغ معظم الهواء منها قدر استطاعته
فيما اقترب من الفراغ الكامل
ثم قام بامرار تيار كهربى خلال الأنبوبة
وقد لاحظ وهج مشرق فى نهايتها
شعاع مضئ خلال الأنبوبة
يصدم زجاج الأنبوبة عند الطرف الأخر
يبدو أننا أخيراً نرى الكهرباء بأعيننا
عرفت تلك الأشعة بأشعة الكاثود
وكان ذلك مقدمة لأنبوب أشعة الكاثود
والذى استخدم فى أجهزة التلفاز لعقود
"الفيزيائى "ج تومسون اكتشف أن هذه الأشعة
تتكون من جسيمات سالبة الشحنة
وبما أنها حاملات للتيار الكهربى ، فقد سميت بالالكترونات
ولأن هذه الالكترونات تتحرك فى اتجاه واحد فقط
من السطح المعدنى الساخن الى السطح موجب الشحنة عند الطرف الأخر
فانها بذلك تتصرف تماماً مثل "البلورات شبه الموصلة التى اكتشفها "بوس
لكن بينما البلورات كان لها حساسيتها الطبيعية
ولابد أن تكتشف نقطة التشغيل لها كى تعمل
فان هذه الأنابيب تُضبط صناعياً
سميت هذه الأنابيب بالصمامات
وسريعاً ما حلت محل البلورات فى كل أجهزة الراديو بكل مكان
ستقود هذه الاكتشافات الى تفجر تقنيات جديدة
ان عالم الالكترونيات الحديث للقرن العشرين
يتمركز بالكامل حول ما يمكنك فعله بالصمامات
لذا فصناعات الراديو تقوم على الصمامات
د. جون اجار جامعة لندن
وأجهزة التلفاز الأولى تقوم على الصمامات
وحتى أجهزة الحاسوب الأولية بنيت على الصمامات
هذا ما بُنى عليه العالم الالكترونى فى البداية
باكتشاف كيفية التحكم بمرور الالكترونات عبر الفراغ
أصبح العلماء شغوفين بفهم كيفية تدفقها فى المواد الأخرى
وهذا أيضاً سمح بفهم الأشياء التى بنيت منها المواد نفسها
الذرات
كانت بدايات القرن العشرين
حيث عرفنا أخيراً مم تتكون المواد وكيف تتصرف
وكذلك كيف تفعل الكهرباء على المستوى الذرى
فى جامعة مانشستر "كان فريق "ارنست رذرفورد
يدرس البنية الداخلية للذرة
ويرسم صورة لوصف الذرة
وهذا الكشف سيوضح أخيراً بعض أهم الخصائص المحيرة للكهرباء
بحلول عام 1913 كانت صورة الذرة المعروفة أنها
نواة موجبة الشحنة عند المركز
محاطة بالكترونات سالبة الشحنة تدور حولها
فى أنماط تسمى المدارات
كل مدار متاح له استيعاب الكترون ذات طاقة معينة
وباعطاء الالكترون طاقة دفع
فانه يقفز من مدار داخلى الى أخر أعلى
ولابد للطاقة أن تكون كافية تماماً
واذا لم تكن كافية فان هذا الانتقال لن يحدث
وهذه الدفعة من الطاقة تكون مؤقتة دائماً
لأن الالكترون سيعود الى مداره الأصلى فوراً
ونتيجة لذلك فانه يفقد الطاقة التى اكتسبها
"باطلاقه لـ "فوتون
وتعتمد طاقة كل فوتون على الطول الموجى له
أو كما نلاحظه اللون الطيفى
فهم بنية الذرات يفسر لنا الأن أيضاً
عروضاً ضوئية كهربية مبهرة
"تماماً كما فى أنابيب "جايسلر
كل نوع من الغازات يمر به التيار يكشف اللون الطيفى الخاص به
يظهر البرق بهذا اللون الأزرق نتيجة وجود النيتروجين بالغلاف الجوى
تختلف الغازات عالياً فى الغلاف الجوى
وكذلك ألوان الطيف للفوتونات المنطلقة
صانعة الشفق المذهل
ان فهم الذرات وكيفية اندماجها معاً بالمواد المختلفة
وكيف تتصرف الالكترونات بها
كان مفتاحاً لفهم الطبيعة الأساسية للكهرباء
"هذه "ألة ومسهرست
وهى تستخدم لانتاج الشحنات الكهربية
تُقذف الالكترونات بعيداً من هذه الأقراص فتولد تياراً كهربياً
عبر أذرع الألة المعدنية
معروف أن المعادن موصلة للكهرباء
ذلك لأن الالكترونات ضعيفة الارتباط بذراتها
وبذلك فانها تتدفق بسهولة منتجة التيار الكهربى
على عكس العوازل فانها غير موصلة للكهرباء
لأن الالكترونات ترتبط جيداً داخل ذرات مواد العوازل
وليست حرة الحركة حولها
ان تدفق الالكترونات ومن ثم الكهرباء
خلال المعادن أصبح أمراً مفهوماً الأن
تم تفسير سلوك الموصلات والعوازل
لكن ما كان يصعب فهمه الأن
هو السلوك الغريب للمواد شبه الموصلة
لقد بُنى عالمنا الالكترونى الحديث على أشباه الموصلات
وربما يتوقف التطور بدونها
"جاجاديش شاندرا بوس"
تصادف بخصائصها فى تسعينات القرن التاسع عشر
لكن أحداً لم يتوقع الأهمية الكبرى التى ستكون عليها
لكن مع نشوب الحرب العالمية الثانية
كانت الأمور على وشك التغير
هنا فى اكسفورد كان ذلك المعمل الفيزيائى الجديد
فى خدمة البحث العسكرى للحرب
كانت مهمة الباحثين هنا هو تطوير نظام الرادار البريطانى
كان الرادار يستخدم الأشعة الكهرومغناطيسية
ليكشف عن وجود الأعداء
وبينما كان يتم التطوير كان واضحاً أن الصمامات لا تقوم بالمهمة
لذا كان على الفريق العودة الى التقنية القديمة
بدلاً من الصمامات استخدموا البلورات الشبه موصلة
لكنهم لم يستخدموا نفس "نوع البلورات التى طورها "بوس
واستخدموا بدلاً منها السليكون
هذا الجهاز هو مستقبِل مصنوع من بلورة السليكون
هناك سلك صغير من التنجستين ملفوف
ويلامس سطح بلورة صغيرة من السليكون
أمر مدهش معرفة أهمية هذا الجهاز
كانت المرة الأولى التى يستخدم فيها السليكون كشبه موصل
لكن ليكون عملياً كان لابد أن يكون شديد النقاء
وقد اجتهد كلا طرفى الحرب فى تطويره
د. هربرت ماتارى باحث رادارات ألمانى
فى الحقيقة كان البريطانيين يملكون أجهزة سليكون أفضل
لذا بالفعل كانوا يملكون بعض من ملفات السليكون
فى الوقت الذى كنا نبدأ المحاولة بذلك فى برلين
امتلك البريطانيين أشباه موصلات جيدة من السليكون
لحصولهم على مساعدات من المعامل الأمريكية
وتحديداً معامل "بيل" الشهيرة
وسريعاً ما أدرك الفيزيائيين
أنه اذا نجح استبدال الصمامات بأشباه الموصلات فى الرادار
ربما ينجح استبدالها فى باقى الأجهزة أيضاً مثل المكبرات
الأنبوبة المفرغة البسيطة ذات المسار الواحد الالكترونات
تم تعديلها الى جهاز جديد
بوضع حاجز معدنى فى مسار الالكترونات
وتطبيق جهد صغير عليه
يحدث تغيراً كبيراً فى قوة الأشعة الناتجة
استخدمت هذه الصمامات كمكبرات
محولة اشارة كهربية صغيرة جداً الى واحدة أقوى بكثير
المكبر هو شئ بسيط للغاية
تأخذ اشارة صغيرة وتحولها ببساطة الى اشارة أكبر
لكن ذلك يغير العالم حقيقةً
لأنك عندما تكبر اشاراة تستطيع نقلها الى اى مكان فى العالم
بمجرد انتهاء الحرب "بدأ الخبير الألمانى "هربرت ماتارى
"مع صديقه "هاينرك ويلكر
بناء جهاز من أشباه الموصلات لاستخدامه كمكبر للاشارات
وها هو النموزج الأولى "الذى صنعه "ماتارى" مع "ويلكر
اذا نظرت بالداخل ترى البلورة الصغيرة
والأسلاك التى تتلامس معها
اذا قمت بامرار تيار صغير عبر أحد هذه الأسلاك
فان هذا يسمح بتيار أكبر بالمرور من الجانب الأخر
لذا فانه يعمل كمكبر للاشارة
هذه الأجهزة الصغيرة سوف تستبدل الصمامات الكبيرة والمكلفة
فى الشبكات الطويلة للتليفونات والراديو والمعدات الأخرى
حيث تحتاج الاشارات الضعيفة للتقوية
أدرك "ماتارى" مباشرة أهمية ما صنع
لكن رؤساءه بالبداية لم يهتموا بالأمر
الى ذلك الوقت الذى ظهرت فيه ورقة بجريدة
تعلن عن اكتشاف معامل بيل
توصل فريق بحثى الى نفس الأمر
والأن هم يعلنون اختراعهم للعالم
"وقد اسموه "الترانزستور 11.15
لقد امتلكوه فى ديسمبر عام 1947 ونحن فى بداية عام 1948
لكن كما تعلم هذه هى الحياة
فى الواقع امتلكوه مبكراً قليلاً
لكن ولسخرية القدر كان الترانزستور لديهم ليس جيداً
بالرغم من الجهاز الاوربى كان عملياً أكثر
من الجهاز الأمريكى ذو الطابع التجريبى
لم يحقق أياً منهم أهدافه
فقد عمل كلاهما لكنهم كانوا غير عمليين تطبيقياً
لذا استمر البحث لانتاج طريقة أفضل لتكبير الاشارات الكهربية
وقد جاء هذا الانجاز بالصدفة
فى معامل بيل "كان خبير بلورات السليكون "راسيل اول
اكتشف أن أحد بلورات السليكون لديها خاصية غريبة جداً
بدى أنها تولد جهد كهربى خاص
وحينما قام بقياس ذلك الجهد على المذبذب
لاحظ تغير الجهد على الدوام
بدى وأن هذا الجهد يعتمد على كمية الاضاءة بالغرفة
لذا بوجود الظل على البلورة
كان الجهد ينخفض
وكلما زادت الاضاءة زاد الجهد على البلورة
والأكثر غرابة أنه بتسليط مروحة على البلورة
أن الجهد بدأ يتذبذب بنفس التردد الناتج من ظل ريش المروحة على البلورة
"سريعاً ما أدرك أحد أصدقاء "اول
أن هناك تصدع بالبلورة يصنع وصلة طبيعية
وهذه الوصلة الطبيعية الصغيرة هى كالكتلة الصلبة
كانت تشبه الوصلة بين نهاية "السلك والبلورة التى اكتشفها "بوس
الا أن هذه البلورة حساسة للضوء
وهذا الشق نتيحة أن أحد أطراف البلورة به كمية من الشوائب
أحد الجوانب به كمية اكبر من الفسفور
بينما الجهة الأخرى بها كمية أكبر من شائبة أخرى - البورون
ويبدو ان الالكترونات تستطيع الانتقال
من جانب الفسفور الى جانب البورون وليس العكس
فوتونات الضوء المسلطة على البلورة
كانت تصدم الالكترونات الى خارج الذرة
وكانت الذرات الشائبة المسئولة عن هذا التدفق
يملك الفسفور الكترون حر فى مداره الأخير
وأما البورون فيحتاج الى الكترون لتستقر نواته
لذا تميل الالكترونات الى الانتقال من جانب الفسفور الى جانب البورون
وبهذا يمر التيار فى اتجاه وحيد بالوصلة
ويليام شوكلى" رئيس" فريق مشروع أشباه الموصلات
رأى الأهمية البالغة لهذه الوصلة ذات الاتجاه الواحد بالبلورة
لكن كيف من الممكن صناعة بلورة بها وصلتين لتستخدم كمكبر ؟
"باحث أخر فى معامل بيل يدعى "جوردون تيل
كان يعمل على تقنية ستمكنه من فعل ذلك
لقد اكتشف طريقة جديدة ليصنع بلورات مفردة
من شبه الموصل - الجرمانيوم
فى هذا المعهد البحثى يتم بناء بلورات أشباه الموصلات
بنفس الطريقة التى استخدمها تيل" فى معامل بيل سابقاً"
فقط هنا يتم صناعتها بحجم أكبر بكثير
فى قاع هذا الوعاء الضخم حاوية من مصهور الجرمانيوم الساخن
وتُضبط درجة النقاء المطلوبة
ويوجد هنا الكميات المناسبة من الشائب المطلوب
لتغيير الخصائص التوصيلية
هذا الذراع الدوار بالأعلى متصل بالبلورة بالأسفل
والتى تم خفضها بداخل السائل وسوف ترتفع بالتدريج
بينما يبرد الجرمانيوم ويتصلب
فانه يكون بلورة طويلة كالجليد
الناتج النهائى هو بلورة واحدة رائعة من الجرمانيوم
وجد "تيل" أنه أثناء صُنع البلورة
يمكن اضافة شوائب أخرى بالوعاء وخلطها بها
وهذا ينتج بلورة واحدة من الشوائب المختلفة
ما يصنع الوصلات داخل البلورة
كانت البلورة المفردة ذات "الوصلتين حلم كبير لـ"شوكلى
امرار تيار صغير عبر هذا القطاع بالوسط
يسمح لتيار أكبر بكثير ليمر عبر هذه المنطقة الثلاثية
من بلورة صغيرة كهذه
يمكن قطع مئات الكتل
كل منها يحوى وصلتين تسمح بحركة الالكترونات عبرها
ليتم التحكم بها بدقة
هذه الأجهزة العملية الصغيرة
يمكن استخدامها فى كل أنواع المعدات الكهربية
وهى تملك هذه الخاصية السحرية كلما صغر حجمها ، كلما زادت كفاءتها
تلك حالة من الفوز المؤكد للتطور
حصل فريق معامل بيل على جائزة نوبل لاختراعهم الذى غير العالم
بينما تم نسيان الفريق الاوربى
ترك "ويليام شوكلى" معامل بيل
وفى عام 1955
قام بانشاء معمله الخاص بأشباه الموصلات بريف كاليفورنيا
مجنداً أفضل الخريجين الفيزيائيين بالبلاد
لكن هذا الوضع المحتفل لم يدم طويلاً
لأن شوكلى كان شخصاً يصعب التعامل معه
ترك الناس شركته لأنهم كرهوا الطريقة التى عاملهم بها
لذا فحقيقة أن شوكلى كان كذلك
"هو السبب وراء وجود "وادى السليكون
بدأت الأمور تتطور وشركات جديدة تعمل
وكل ذلك بسبب أن شوكلى كان رجلاً تصادمياً
كانت الشركات الجديدة فى تنافس شديد
لتطوير أحدث أجهزة أشباه الموصلات
قاموا بتصغير الترانزستورات بدرجة كبيرة
حيث يمكن وضع عدد ضخم منهم فى دائرة كهربية
تُطبع على شريحة واحدة من بلورة شبه موصل
هذه الشرائح الصغيرة يمكن دمجها بكل أنواع المعدات الالكترونية
وأشهرها هو الحاسبات
لقد بزغ فجر جديد
لقد صبغت كل أشكال الحياة الحديثة
من الاتصالات ، والنقل ، وحتى التسلية
وربما أيضاً لأن حاسباتنا أصبحت بتلك القوة بفضل ذلك
فان ذلك ساعدنا على فهم أعمق للكون بكل تعقيداته
ان شريحة صغيرة كهذه تحتوى ما يقارب 4 مليارات ترانزستور
من المدهش كم التطور الذى حدث على مدار 60 عاماً
من السهل التفكير بالوثبات العظيمة
التى صنعناها فى فهم واكتشاف الكهرباء
وأنه لم يبقى سوى القليل لنتعلمه
ربما ذلك خطأً
بالملاحظة نجد أنه كلما تكون الدائرة أصغر فأصغر
يعنى ذلك أن خاصية كهربية قديمة منذ قرون
كانت تزيد مشاكلها أكثر فأكثر
المقاومــة
يجب أن يتم تبريد الحاسوب باستمرار
اذا نزعت المروحة ، فان هذا ما يحدث
مذهل ، انه يشتعل
130،120،100درجة
200درجة ، وها هو يتوقف
حدث هذا فقط فى بضع ثوان وقد تم طهى الشريحة نهائياً بحق
كما نرى ، بينما تسرى الالكترونات خلال الشريحة
فانها لا تسرى ببساطة دون اعاقة
انها تصارع الذرات داخل ذرات السليكون
والطاقة المفقودة بواسطة الالكترونات تتحول الى حرارة
والأن ، هذا مفيد أحياناً
فهناك السخانات والأفران الكهربية
وبأى مكان نجد الوهج الأبيض الساخن
انها المصابيح الكهربية
لكن المقاومة بالمكونات الالكترونية
وفى خطوط النقل
هى المسبب الأكبر فى ضياع الطاقة
ومشكلة كبيرة جداً
% من المعتقد أن المقاومة تضيع 20 من الطاقة الكهربية التى ننتجها
انها احدى المشاكل الكبرى للعالم الحديث
وتحاول الابحاث الاقتراب من حل تلك المعضلة للمقاومة
ان ما نفهمه عن درجة الحرارة
هو قياس لمدى تذبذب الذرات داخل المواد
واذا تذبذبت الذرات
فان الالكترونات المارة بها
تكون بحالة أشبه بالتصادم والصراع معها
لذا عامة ، فان المواد الساخنة
لها مقاومة كهربية أعلى
وكلما كانت أبرد
قلت مقاومتها الكهرببة
اذن ماذا يحدث اذا بردنا شئ للحد الأقصى ؟
قريباً من الصفر المطلق
273درجة مئوية-
عند الصفر المطلق
لا حرارة على الاطلاق
ما يعنى أن الذرات لا تتحرك على الاطلاق
ماذا يحدث حينها لتدفق التيار الكهربى ؟
ولتدفق الالكترونات ؟
باستخدام جهاز خاص "يدعى كرويوستات "منظم البرد
يستطيع حفظ الأشياء قريبة من الصفر المطلق
نجد أن
داخل هذا المنظم
فى هذا الملف يوجد الزئبق
المعدن السائل الشهير
وهو جزء من الدائرة الكهربية
وهذه الألة هناك تقيس المقاومة الكهربية للزئبق
انظر ماذا يحدث عند نزول الزئبق
داخل الجزء البارد من المنظم
ها هو
انخفضت المقاومة الى صفر مطلق
الزئبق مثل باقى المواد المعروفة له تلك الخاصية
"وهى تدعى "التوصيلية الفائقة
ما يعنى عدم وجود أى مقاومة لسريان التيار الكهربى
لكن هذه الخاصية تعمل فقط عند درجات التجمد القصوى
اذا استطعنا استخدام المواد فائقة التوصيل فى كابلات نقل الطاقة
وفى المكونات الالكترونية
سوف نتجنب فقد الكثير من الطاقة الكهربية النفيثة بسبب المقاومة
المشكلة بالطبع هى ضرورة حفظ المواد فائقة التوصيل
فى درجات حرارة فائقة البرودة
وفى عام 1986
كان هناك انجازاً عظيماً
"فى معمل صغير قرب "زيورخ" ، "سويتزلند
IBM الفيزيائى من
اكتشف التوصيلية الفائقة فى أصناف جديدة من المواد
ما يعد أحد أهم الاكتشافات العلمية على مر بضعة عقود
"هذه قطعة من نفس المادة التى اكتشفها "سويتزلند
لا تبدو مميزة جداً
لكن اذا قمت بتبريدها بالنيتروجين السائل
فان شيئاً مميز يحدث
تصبح فائقة التوصبل
وبما أن الكهربية والمغناطيسية مرتبطين معاً
فان ذلك يعطى لها خواص مغناطيسية مدهشة
هذا المغناطيس المعلق
يسبح فوق الموصل الفائق
الشئ المثير هو
بالرغم من أن درجة حرارة هذه المواد تبعد كثيراً عن الصفر المطلق
فان هذه المجالات المغناطيسية قوية كفاية
ليس فقط لتحمل وزن هذا المغناطيس القوى
بل أيضاً لتحمل وزنى
أنا الأن على وشك السباحة
يا الهى انه شعور غريب جداً
حينما اكتشفت هذه المادة لأول مرة عام 1986
فانها أحدثت ثورة
ليس فقط لأن لا أحد قد توقع هذه الفائقية فى التوصيل
بل لأن تلك الخاصية كانت فى درجات حرارة أعلى كثيراً مما توقعها أحد
نحن نقترب من الحصول على مواد فائقة التوصيل تعمل فى درجة حرارة الغرفة
لا نملك ذلك حالياً
لكن يوم ما سوف نجد المادة المناسبة
وحينما نضعها فى معداتنا الالكترونية
سوف نبنى عالم أفضل ، وأرخص ، وأكثر قوة
لدينا اليوم مواداً بهذه الخاصية
تعمل فى درجات حرارة "مماثلة لمجمد الثلاجة "الفريزر
لكن مثل هذه المواد الجديدة لا يمكن تطويرها بشكل كامل بالعلم النظرى
لذا ، بدون فهم كامل وعميق
مؤخراً احتفل معمل يابانى
باكتشافهم فعالية المواد فائقة التوصيل
بمعالجتها ببعض المشروبات الكحولية
على نحو غريب وجدوا أن الخمر الأحمر
يحسن من أداء المواد فائقة التوصيل
أهمية البحث بمجال الكهرباء
على المحك مرة أخرى
ليصنع ثورة علمية جديدة
لو اكتشنا المواد الفائقة التى تعمل فى درجات الحرارة العادية
اننا فى حالة ادمان متنامى للطاقة الكهربية
وعندما نفهم كلياً كيفية تسخير المواد فائقة التوصيل
سوف تُفتح أفاق عالم كهربى جديد
سوف يقودنا هذا الى أحد أكثر المراحل اثارة
فى تاريخ الاكتشاف والاختراع للبشرية
مجموعة جديدة من الأدوات والتقنيات
سوف تغير العالم مرة أخرى من حولنا
فقط منذ عدة مئات من السنين كانت تبدو كأعجوبة سحرية غامضة
ثم انتقلت من المعامل نتيجة سلسلة من التجارب الغريبة والمدهشة
وأخيراً تم السيطرة عليها
وأحدثت ثورة فى عالم الاتصالات
ومن قبلها كابلات التوصيل
ومن ثم الموجات فى مجالات الكهرباء المتقدمة
انها تدير وتضئ عالمنا الحديث
من الصعب تخيل عالمنا اليوم بدون الكهرباء
انها تشكل عصرنا
وبدونها سنخسر الكثير من حولنا
وهى لاتزال تقدم لنا المزيد
نحن على أعتاب عصر جديد من الاكتشاف
ثورة جديدة
وفوق كل هذا
شئ ما يجب على كل من يعمل فى مجال الكهرباء أن يعلمه
... لم تنتهى القصة بعد
لتعرف أكثر عن قصة الكهرباء
ولتختبر قوة معرفتك
جرب النشاط التفاعلى للجامعة المفتوحة
... اذهب الى bbc.co.uk/electricity
واتبع الرابط الى الجامعة المفتوحة