电子工程是数学、物理学、化学、生物学、力学、材料等学科的综合。但有时我们对这个领域的专家知之甚少。因为它不像软件,一种新的语言就会产生一个新的大师。很多时候,这些专家会努力工作几十年,即使他们取得了成果,也不会被很多人提拔。有时,即使他们被提拔了,你也不会理解他们。让我们来盘点一下:
晶体管的发明者威廉·肖克利
威廉·肖克利(1956):晶体管之父,1956年诺贝尔物理学奖获得者。全名威廉·布拉德福德·肖克利(1910年2月13日-1989年8月12日)。
肖克利1910年出生于伦敦,父母都是美国人,父亲是当时驻扎在英国的采矿工程师,3岁时随父母移居加州,并在那里长大。
从事采矿业的父母从小就向他灌输科学思想,肖克利的母亲教他数学。但对他影响特别重要的人,还是他的邻居、斯坦福大学物理学家诺斯教授。10岁的肖克利是诺斯家的常客,像儿子一样陪教授的两个女儿玩耍。诺斯喜欢孩子,喜欢吸引他的小听众。有一次,他们谈到无线电,肖克利把天线和地线搞混了。无线电波的概念超出了他的理解范围,他以为地上的线是一条线,空中的线是另一条线。诺斯给这位好奇的小听众讲解了无线电波耦合的原理,他顿时恍然大悟。
1932年,他获加州理工学院学士学位,后考入麻省理工学院(MIT),博士论文题目为《氯化钠晶体中电子波函数的计算》。1936年,他获固体物理学博士学位,并留校任教。
不久,新泽西州贝尔实验室副主任凯利来到马萨诸塞州“挖走”肖克利。他从事真空管和氧化铜半导体放大器的研究。二战期间,他被派往哥伦比亚大学进行海军反潜研究。1944年至1945年,他担任国防部顾问。在新泽西州贝尔基地,他为雷达设备做了一些电子设计。那段时间,肖克利获得了最高荣誉勋章。他的主要贡献是将雷达应用于B-29轰炸机。
1950 年 11 月,肖克利出版了《半导体中的电子和空穴》,这本书基于他在贝尔实验室的一系列讲座,后来成为该领域的经典之作。1951 年,他带领一个团队生产出了第一个可靠的结型晶体管,这项发明证实了肖克利作为实验室主任的才能。他知道如何找到问题的根源。凭借他简洁的风格,无论是写作还是演讲,他都能引导实验朝着新的、通常是正确的方向发展。
于是,晶体管就诞生了。
至于仙童半导体公司的创立,以及八大叛军的出现,则是另外一个故事了。
晶体管的发明者约翰·巴丁
约翰·巴丁(1908年5月23日 - 1991年1月30日)是一位美国物理学家,因发明晶体管及其相关效应和超导的BCS理论,于1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖。
巴丁1908年出生于美国威斯康星州麦迪逊市。1923年入威斯康星大学麦迪逊分校电机工程系学习,1928年获学士学位,1929年获硕士学位。毕业后,巴丁留校担任电机工程助教。1930年至1933年,巴丁在匹兹堡湾实验所从事地球磁场和重力场的勘测方法研究。1933年,巴丁进入普林斯顿大学,在尤金·维格纳指导下学习固体物理。1935年至1938年在哈佛大学任研究员,1936年获普林斯顿大学博士学位。1938年至1941年,巴丁任明尼苏达大学助理教授。 1941年至1945年,他在华盛顿海军军械实验室工作。1945年至1951年,他在贝尔电话公司实验研究所研究半导体和金属的导电机理、半导体的表面性质等问题。1947年,他与同事沃尔特·布拉顿发明了半导体三极管(双极晶体管)。一个月后电路方面的物理学家,肖克利发明了PN结晶体管。他们三人因发现晶体管效应共同获得了1956年的诺贝尔物理学奖。
1951年,约翰·巴丁因与肖克利意见不合离开贝尔实验室,到伊利诺伊大学香槟分校任教。20世纪50年代初,巴丁就已经开始考虑超导问题,他意识到电子和声子的相互作用是解决问题的关键。1953年,约翰·施里弗来到伊利诺伊大学,在巴丁的指导下攻读物理学博士学位,并选择超导作为博士论文的主题。在普林斯顿高等研究院杨振宁的推荐下,刚刚从哥伦比亚大学获得博士学位的利昂·库珀开始与巴丁、施里弗合作。1957年,巴丁、库珀和施里弗共同创立了BCS理论,对超导给出了合理的解释。他们三人也因此获得了1972年的诺贝尔物理学奖。巴丁也成为第一个也是迄今为止唯一一个两次获得诺贝尔物理学奖的人。
晶体管的发明者沃尔特·布拉顿
沃尔特·布拉顿(1902年2月10日-1987年10月13日)是一位出生于中国厦门的美国现代物理学家。1947年,他与威廉·肖克利、约翰·巴丁因发明晶体管而共同获得1956年诺贝尔物理学奖。
帮助发明晶体管的沃尔特·布拉顿一生致力于“表面态”的研究。虽然他出生于中国厦门,但他早年在俄勒冈州斯普林菲尔德和华盛顿州度过。他在华盛顿州父母罗斯·布拉顿和奥特利·豪泽拥有的牧场长大。1924 年,他在华盛顿州瓦拉瓦拉的惠特曼学院获得物理学和数学学士学位,1926 年在俄勒冈大学获得硕士学位。然后他前往东部,于 1929 年在明尼苏达大学获得博士学位。布拉顿的论文导师是约翰·泰特,他的论文主题是研究用电子轰击汞蒸气引起的激发能量异常。1928 年和 1929 年,他在华盛顿特区的国家标准与技术研究所工作,并于 1929 年被贝尔实验室聘用。
第二次世界大战前夕,布拉顿在贝尔实验室首先研究钨的表面物理学,后来研究氧化铜半导体的表面。二战期间,布拉顿在哥伦比亚大学与国防研究委员会签订合同,致力于开发潜艇探测方法。
战后,布拉顿回到贝尔实验室,加入实验室新成立的固态部门的半导体小组。威廉·肖克利是半导体小组的主任。早在 1946 年,肖克利就开始研究半导体,并试图制造实用的固态放大器。他和另外两人发明了半导体晶体管。
七喜CDMA创始人
海蒂·拉玛(Hedy ,1914 年 11 月 9 日 - 2000 年 1 月 19 日)出生于奥地利。她拥有犹太血统,是一位美国演员,也是扩频()技术的共同发明者(扩频技术是许多现代无线通信系统(包括无线局域网和移动电话)的关键,并于 2014 年入选美国发明家名人堂)。
这部1933年上映的捷克电影有裸体镜头,是世界上最早的裸体电影之一。
1942年8月11日,海蒂·拉玛和乔治·安塞尔从美国专利局获得了一项编号为2,292,387的秘密通信系统( )(后来被称为扩频技术)专利。其实他们的专利一共使用了88个频率,与钢琴上的琴键数量相同。获得专利后,他们并没有开发相关商业用途,而是直接交给了政府,还要承担相关的专利维持费。但当时晶体管和集成电路尚未发明,将庞大的电子管装置装进鱼雷也十分困难,所以海军否决了这个想法。
虽然拉玛和安塞尔没有继续他们的发明,但事实上,手机通信技术 CDMA(Code )、无线局域网(WLAN)、Wi-Fi 等中的扩频技术都是基于扩频技术的。海蒂·拉玛和乔治·安塞尔一生都没有从这项专利中赚到一分钱。1997 年,即这项专利发明 56 年后,海蒂·拉玛和乔治·安塞尔终于因其成就获得了电子前沿基金会(EFF)荣誉技术奖章。
克劳德·香农( )信息论创始人
(1916-2001)是一位影响了整个数字通讯时代的伟大人物,只是奇怪的是他在普通人中的声誉不如比尔这样的商人,或许这是因为人们看重利益吧,因此有必要简单介绍一下香农先生。
克劳德·香农作为信息论的创始人,是20世纪最伟大的科学家之一。他在通信技术和工程方面的创造性工作,为计算机和电信奠定了坚实的理论基础,是信息论和数字通信时代之父。他所阐述的信息概念,连同单位“比特”,已经深入人心,成为今天日常生活中不可或缺的词汇。或许是公式C=Blog2(1+S/N)让香农更容易被记住,这个公式支撑了整个数字通信和信息论。他于1916年4月30日出生于美国密歇根州,幼年时在一个叫的小镇长大。他在美国密歇根大学获得了数学和电子工程学士学位(问过很多同学国内好像没有这个专业,最接近的是计算机数学),随后进入著名的麻省理工学院读研究生,获得了电子工程硕士学位(当时好像还没有和我一样的信息工程专业)。
值得一提的是,香农在麻省理工学院的毕业论文《A的中继与中继》是一篇开创性的论文,他首次在模拟电话交换系统中引入布尔函数,并引入1/0的概念,奠定了数字通信的基础。
1948年,伟大的香农同志为了全世界通信人的幸福,努力创建了信息论( )。而当时,毛主席也在为全体中国人民的幸福而努力。同年,香农在贝尔发表了《信息论的A》,论文由香农和韦弗共同署名,他只为这个小辈写了一篇序言。
论文的开头提到了这样一句话:“The of is that of at one point or a at point。”(通信最基本的问题就是如何在某一点近似或完全复现另一点的内容。)这篇论文建立了信息论这门学科(所以我大学时有这门专业要学),提出了通信系统的线性示意图模型,即源、发送方、信道、接收方、目的地。无论是图像、文字、声音还是数据,都可以调整成1/0比特流,通过信道传输。他建立的信息论框架和术语已经成为技术标准。他的理论立即在通信工程师中获得了成功,并刺激了当今信息时代所需的技术的发展。
在这篇论文中,香农首次引入了“比特”这个词。如果在信号中多加一个比特,就可以纠正传输错误。按照物理学的习惯,电流的单位叫“安培”。如果给“比特流”起一个单位名,那么“香农”更合适。
Jack Kilby集成电路
杰克·基尔比(1923年11月8日-2005年6月20日)是美国科学家、发明家,集成电路两位发明者之一,德州仪器工程师。1958年发明集成电路,JK触发器以他的名字命名。他的名字被写入美国发明家名人堂,与亨利·福特、爱迪生、莱特兄弟等一同获得荣誉。他目前拥有60多项美国专利,是电气电子工程师学会会员。
1958 年 6 月,基尔比刚刚在得克萨斯机械厂上班,没法休假,他有时间在办公室里思考如何缩小整个电路的体积。他突然想到,晶体管和电路的所有部分都可以用硅片来制作。当时,还没有人用半导体来制作电阻和电容,如果能用硅来制作,那么整个电路就可以建立在单个芯片上,这样体积就会非常小,很容易生产。12 月,基尔比在一块锗芯片上制成了集成电路。实验证明,基尔比制作的电路是可以工作的,这表明他已经解决了制作集成电路的所有难题。
1959年6月,德克萨斯机械厂申请了“铅笔尖大小的固态电路”专利,这是世界上第一块集成电路,基尔比和另一人因此共同获得了2000年的诺贝尔物理学奖。
光纤之父高昆
1934年12月5日出生于上海陆家嘴,居住于英租界。
1948年全家移居香港。1949年再次移民香港,他入读圣约瑟书院。中学毕业后考入香港大学。但由于当时香港大学没有电机工程系,他便到英国伦敦东区的伍尔维奇理工学院(现英国格林威治大学)读书。1957年毕业于伍尔维奇理工学院电子工程专业。1965年获伦敦大学附属的帝国理工学院电机工程博士学位。
1957年,高锟在读博士学位期间,加入国际电话电报公司(ITT),在其英国子公司标准电话电缆有限公司担任工程师。
1960年,高锟教授加入ITT位于英国的中欧研究中心标准电信实验室有限公司,工作十年,由研究员升至研究经理,成为光纤通讯领域的先驱。
自1957年起,高锟一直从事光纤在通讯领域应用的研究。
1964年电路方面的物理学家,他提出在电话网络中用光代替电、用玻璃纤维代替电线。
1965年,一篇基于大量实验的论文提出,利用石英基玻璃光纤进行长距离信息传输将带来通信业的一场革命,当玻璃光纤的损耗率下降到每公里20分贝时,光纤通信就会成功。
1966 年,他和霍克汉在标准电话实验室提出光纤可以用作通信介质。高锟在电磁波导和陶瓷科学(包括光纤制造)领域获得了 28 项专利。得益于他的成就,超过 10 亿公里的光缆以闪电般的速度通过宽带互联网将数据传送到世界各地的办公室和家庭。
爱因斯坦,现代物理学的创始人
阿尔伯特·爱因斯坦(德语:阿尔伯特·爱因斯坦,1879年3月14日-1955年4月18日)是一位20世纪犹太理论物理学家,他创立了现代物理学两大支柱之一的相对论(另一大支柱是量子力学)。他在科学哲学领域具有影响力。
他是质能方程E=mc2(被誉为“世界上最著名的方程”)的发现者。他因“对理论物理学的贡献留学之路,特别是光电效应的发现”而荣获1921年诺贝尔物理学奖。这一发现是量子理论建立的关键一步。
爱因斯坦在职业生涯早期发现经典力学和电磁场无法共存,因此发展了狭义相对论。他还发现相对论原理可以扩展到模拟引力场。根据他的一些引力理论,他于 1915 年发表了广义相对论。他对统计力学和量子理论的持续研究导致了他的粒子理论和分子运动解释。1917 年,爱因斯坦应用广义相对论来模拟宇宙的大尺度结构。
1933年,阿道夫·希特勒出任德国总理时,爱因斯坦正在美国访问。由于他的犹太血统,尽管爱因斯坦是普鲁士科学院的教授,但他并没有返回德国。
1940年,他定居美国,并加入美国国籍。二战前夕,他给时任美国总统罗斯福写信,暗示德国可能研制出新型核弹,威力巨大,建议美国也尽快开展相关研究。美国由此启动了曼哈顿计划。
爱因斯坦支持加强盟军,但谴责将新发现的核裂变用于武器目的的想法。他后来与英国哲学家伯特兰·罗素签署了《罗素-爱因斯坦宣言》,强调核武器的危险性。
爱因斯坦一生发表了300多篇科学论文和150多部非科学著作,被誉为“现代物理学之父”,是20世纪世界上最重要的科学家之一,他杰出的科学成就和独创性使得“爱因斯坦”一词成为“天才”的代名词。
电磁学的创始人麦克斯韦
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 FRS FRSE(1831年6月13日 - 1879年11月5日)是苏格兰数学物理学家。他最伟大的成就是麦克斯韦方程组,将电、磁和光统一为电磁现象。[4]麦克斯韦在电磁学领域的成就实现了艾萨克·牛顿以来物理学的第二次统一。
麦克斯韦在1864年发表的论文《电磁场的动力学理论》中提出电场和磁场以波的形式在空间以光速传播,并提出光是一种电磁扰动,在同一介质中会引起电场和磁场的许多现象[6]。他还从理论上预言了电磁波的存在。此外,他还推动了分子运动理论的发展,提出了彩色照相的基本理论,为结构刚度分析奠定了基础。
麦克斯韦被广泛认为是 19 世纪对 20 世纪初物理学的重大进步影响最大的物理学家。他的科学工作为狭义相对论和量子力学奠定了理论基础,是现代物理学的先驱。有人认为他对物理学发展的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦诞辰一百周年之际,爱因斯坦本人称赞麦克斯韦,称他“自牛顿时代以来,物理学领域最深刻、最富有成果的革命”。
尼古拉·特斯拉从 2046 年开始旅行
尼古拉·特斯拉(英语:Tesla,塞尔维亚语:Никола Тесла;1856年7月10日-1943年1月7日)是一位塞尔维亚裔美国发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师和未来学家。他被认为是电力商业化的重要推动者,以设计现代交流电系统而闻名。特斯拉以迈克尔·法拉第发现的电磁场理论为基础,在电磁场领域做出了许多革命性的发明。他的许多相关专利和电磁学理论研究工作是现代无线通信和无线电的基石。
在赢得了 19 世纪 80 年代著名的“电流战争”并于 1894 年成功进行短波无线通信实验后,特斯拉被认为是当时美国最伟大的电气工程师之一。他的许多发现都具有开创性,是电气工程的先驱。1891 年,在成功试验以无线能量传输的形式向目标电器输送电力后,特斯拉致力于将洲际无线电力传输商业化,并基于这一想法建造了一个半成品——沃登克莱夫塔。
20 世纪 30 年代,特斯拉在生命的最后阶段过着隐居生活,独自住在纽约市的一家酒店里,只是偶尔向新闻界发表一些不同寻常的言论。由于行为古怪,特斯拉被广泛认为是“疯狂科学家”的原型。对金钱和法律事务的漠不关心也是他一生的缺陷。几家电子公司(当今美国领先电子行业的前身)派出一帮口才出众的律师,夺取了他的大部分专利。1943 年 1 月 7 日,特斯拉在贫困中去世。特斯拉去世后,他的成就并不为当时人们所熟知,但在 20 世纪 90 年代,他的公众名气却出人意料地卷土重来。2005 年,他被列入电视节目《最伟大的美国人》(由美国在线和探索频道联合制作)的前 100 名,该名单由公众投票选出。
特斯拉的遗产在现代社会随处可见。除了他在电磁学和工程学方面的成就外,特斯拉还在机器人学、弹道学、信息科学、核物理和理论物理等多个领域做出了贡献。他的许多成就被用来支持各种非主流科学,如不明飞行物理论和新时代神秘理论,尽管这引起了一些争议。特斯拉的当代崇拜者认为他是“创造 20 世纪的人”。
国际单位制中用于测量磁感应强度(又称磁通密度)的单位以特斯拉命名,符号为T(1960年由国际计量大会确定)。塞尔维亚首都贝尔格莱德有一座以他的名字命名的国际机场。他的肖像至今仍印在塞尔维亚的钞票上。