ถ้าท่านผู้อ่านลองก้มมองดูสมาร์ตโฟนในมือ หรือคอมพิวเตอร์ที่วางอยู่ตรงหน้าขณะที่อ่านบทความนี้อยู่
รู้หรือไม่ว่าหัวใจสำคัญที่ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานได้ ไม่ใช่หน้าจอสัมผัส ไม่ใช่แบตเตอรี่ และไม่ใช่อินเทอร์เน็ตความเร็วสูง
แต่มันคือชิ้นส่วนเล็กจิ๋วที่มีขนาดเล็กกว่าฝุ่นผง อัดแน่นกันอยู่เป็นพันล้านตัวในชิปประมวลผล ทำหน้าที่ง่ายแสนง่าย เพียงแค่เปิดและปิดกระแสไฟฟ้าสลับไปมา
สิ่งนั้นมีชื่อว่า “Transistor”
หากไม่มีสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ โลกของเราอาจจะยังคงต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเท่าตึกแถว และการสื่อสารไร้สายอาจเป็นเพียงความฝันในนิยายวิทยาศาสตร์
แต่กว่าจะมาเป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลก เรื่องราวการกำเนิดของมันกลับเต็มไปด้วยความบังเอิญ ความขัดแย้ง และแรงขับดันจากอีโก้ของกลุ่มอัจฉริยะที่เกือบจะทำให้ทีมแตก
…
ย้อนกลับไปในวันที่ 16 ธันวาคมปี 1947 วันที่ถูกกำหนดให้เป็นชั่วโมงที่ศูนย์ของเทคโนโลยีสมัยใหม่
ในยุคนั้น โลกของการสื่อสารทางไกลอยู่ในกำมือของบริษัทยักษ์ใหญ่ที่ชื่อว่า AT&T
แม้จะเป็นผู้ผูกขาดเครือข่ายโทรศัพท์ทั่วสหรัฐอเมริกา แต่ AT&T กำลังเผชิญกับวิกฤตทางเทคโนโลยีที่เปรียบเสมือนระเบิดเวลา
ระบบโทรศัพท์ในยุคนั้นขับเคลื่อนด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Vacuum Tube”
ลองจินตนาการถึงหลอดไฟไส้แก้วขนาดใหญ่ ที่เวลาทำงานจะปล่อยความร้อนออกมามหาศาล และมีความเปราะบางจนน่าใจหาย
หากต้องการโทรศัพท์ข้ามทวีปเพียงหนึ่งสาย สัญญาณเสียงต้องเดินทางผ่านสายทองแดงยาวเหยียด และต้องถูกขยายสัญญาณให้แรงขึ้นเป็นระยะด้วย Vacuum Tube เหล่านี้
เชื่อหรือไม่ว่า การโทรศัพท์ข้ามประเทศเพียงครั้งเดียว ต้องอาศัยการทำงานพร้อมกันของ Vacuum Tube ถึง 12,300 หลอด
ปัญหาก็คือ หากมีหลอดใดหลอดหนึ่งขาดหรือระเบิดกลางทาง การสนทนานั้นจะถูกตัดขาดทันที
แถมเจ้าหลอดพวกนี้ยังกินไฟมหาศาล และมีอายุการใช้งานสั้นมาก ทีมซ่อมบำรุงของ AT&T ต้องวิ่งวุ่นเปลี่ยนหลอดที่เสียแทบตลอด 24 ชั่วโมง
ผู้บริหารของ AT&T และห้องปฏิบัติการวิจัย Bell Labs รู้ดีว่าหากขืนยังใช้เทคโนโลยีนี้ต่อไป พวกเขาจะไม่มีทางขยายโครงข่ายรองรับผู้ใช้งานที่เพิ่มขึ้นได้
ต้นทุนค่าไฟและค่าดูแลรักษาจะกัดกินกำไรจนหมด และระบบจะล่มสลายลงในที่สุด
โจทย์ใหญ่ระดับชาติจึงถูกโยนลงมาให้ทีมวิจัยของ Bell Labs นั่นคือการหาสิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่จะมาแทนที่หลอดแก้วเจ้าปัญหานี้
พวกเขาต้องการอุปกรณ์ที่เล็กกว่า ทนทานกว่า ไม่ปล่อยความร้อน และที่สำคัญคือต้องพร้อมใช้งานทันทีโดยไม่ต้องรออุ่นเครื่อง
ภารกิจนี้ดึงดูดชายสามคนให้เข้ามาร่วมชะตากรรม
คนแรกคือ William Shockley หัวหน้าทีมฟิสิกส์ทฤษฎี ผู้มีความทะเยอทะยานสูงเสียดฟ้าและเชื่อมั่นในสติปัญญาของตนเองอย่างแรงกล้า
คนที่สองคือ John Bardeen นักฟิสิกส์มันสมองเพชร ผู้เงียบขรึม พูดน้อย แต่มีความคิดที่คมกริบ
และคนสุดท้ายคือ Walter Brattain มือปฏิบัติการระดับเทพ ผู้สามารถสร้างเครื่องมือทดลองที่ซับซ้อนขึ้นมาจากเศษวัสดุเหลือใช้ และเข้าใจพฤติกรรมของแร่ธาตุต่าง ๆ อย่างลึกซึ้ง
Shockley เริ่มต้นด้วยสมมติฐานที่เรียกว่า “Field Effect”
เขาเชื่อว่าหากนำสนามไฟฟ้าไปจ่อใกล้กับแผ่นสารกึ่งตัวนำอย่าง Silicon หรือ Germanium เราน่าจะสามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในแผ่นสารนั้นได้
ทฤษฎีของเขาฟังดูสมบูรณ์แบบบนหน้ากระดาษ
แต่เมื่อลงมือทดลองจริง ผลลัพธ์กลับว่างเปล่า
ไม่ว่าจะปรับแต่งอย่างไร อุปกรณ์ที่ Shockley วาดฝันไว้ก็ไม่ตอบสนอง สนามไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมกระแสได้ตามที่คำนวณไว้
ความล้มเหลวซ้ำแล้วซ้ำเล่าทำให้ Shockley เริ่มหงุดหงิดและถอดใจ เขาหันไปสนใจงานบริหารและปล่อยให้ลูกทีมอย่าง Bardeen และ Brattain งมเข็มในมหาสมุทรกันต่อไป
แต่ในช่วงเวลาที่หัวหน้าทีมเผลอนี่เอง ที่ประวัติศาสตร์กำลังจะถูกเขียนขึ้นใหม่
…
Bardeen กลับไปทบทวนทฤษฎีและเสนอแนวคิดใหม่ว่า สาเหตุที่ Field Effect ไม่ทำงาน อาจเป็นเพราะประจุไฟฟ้าไปออกันอยู่ที่ผิวหน้าของวัสดุจนกั้นสนามไฟฟ้าไม่ให้เข้าไปถึงเนื้อใน
เหมือนกับเราพยายามตะโกนคุยกับคนในบ้าน แต่มีกำแพงหนากั้นอยู่ เสียงจึงส่งไปไม่ถึง
เมื่อได้สมมติฐานใหม่ Brattain จึงเปลี่ยนวิธีทดลอง
จากการใช้สนามไฟฟ้าจ่อเฉย ๆ มาเป็นการสร้างจุดสัมผัสทางกายภาพลงไปบนผิวของแร่ Germanium
ในช่วงปลายปี 1947 บรรยากาศในห้องแล็บเต็มไปด้วยความเคร่งเครียด Brattain ลองผิดลองถูกด้วยวิธีพิสดารมากมาย
จนกระทั่งวันหนึ่ง เขาตัดสินใจทำสิ่งที่ดูเรียบง่ายจนเหลือเชื่อ
เขาหยิบแผ่นทองคำเปลวมาแปะลงบนมุมของชิ้นพลาสติกสามเหลี่ยม แล้วใช้มีดโกนกรีดทองคำตรงมุมแหลมนั้นให้ขาดออกจากกัน
รอยกรีดนั้นบางเฉียบ บางยิ่งกว่าเส้นผมมนุษย์
จากนั้นเขาก็กดสามเหลี่ยมพลาสติกนี้ลงบนแท่งแร่ Germanium ทำให้ขั้วทองคำสองขั้วสัมผัสกับผิวของแร่โดยมีระยะห่างกันเพียงนิดเดียว
วันที่ 16 ธันวาคมปี 1947 คือวันตัดสินชะตา
Brattain ต่อวงจรไฟฟ้าและลองป้อนสัญญาณเสียงเข้าไป ทันใดนั้นเข็มบนหน้าปัดมิเตอร์ก็ดีดตัวขึ้นอย่างรุนแรง
สัญญาณที่ออกมาแรงกว่าสัญญาณที่เข้าไปถึง 100 เท่า
มันทำงานแล้ว…
อุปกรณ์หน้าตาประหลาดที่มีพลาสติก แผ่นทอง และก้อนแร่ สามารถทำหน้าที่ขยายสัญญาณได้เหมือนกับ Vacuum Tube ขนาดยักษ์ แต่มีขนาดเล็กกว่าปลายนิ้ว
วินาทีนั้น Brattain รู้ตัวทันทีว่าเขาได้ทำสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในชีวิตสำเร็จแล้ว
ส่วน Bardeen ผู้เงียบขรึม กลับบ้านไปในเย็นวันนั้น และพูดกับภรรยาที่กำลังทำอาหารอยู่ในครัวสั้น ๆ เพียงประโยคเดียวว่า
“วันนี้ พวกเราค้นพบสิ่งที่สำคัญมาก”
…
แต่เรื่องราวความสำเร็จนี้กลับมีจุดด่างพร้อย เพราะ William Shockley หัวหน้าทีมไม่ได้มีส่วนร่วมในการทดลองครั้งสำคัญนี้
อุปกรณ์ชิ้นนี้ไม่ได้ใช้หลักการ Field Effect ที่เขาคิดริเริ่ม แต่ใช้วิธีใหม่ที่เรียกว่า “Point Contact” ซึ่งเกิดจากมันสมองของลูกน้องทั้งสอง
สำหรับอัจฉริยะที่มีอีโก้สูงอย่าง Shockley การที่ลูกทีมค้นพบสิ่งที่ยิ่งใหญ่ระดับโลกโดยที่เขาไม่มีชื่อแปะอยู่ในสิทธิบัตร เป็นเรื่องที่ยอมรับไม่ได้
เขาพยายามล็อบบี้ให้ทนายของ Bell Labs ใส่ชื่อเขาเป็นหนึ่งในผู้ประดิษฐ์ แต่หลักฐานในสมุดบันทึกการทดลองระบุชัดเจนว่าเขาไม่ได้เกี่ยวข้อง
ความโกรธเกรี้ยวผลักดันให้ Shockley ทำสิ่งที่บ้าคลั่ง
เขาเก็บตัวเงียบ ขังตัวเองอยู่ในห้องโรงแรมที่ชิคาโกเป็นเวลา 4 สัปดาห์ และเริ่มคำนวณฟิสิกส์ใหม่อย่างบ้าคลั่งเพื่อเอาชนะลูกน้องตัวเอง
เขาต้องการสร้าง “Transistor” ในแบบของเขาเอง แบบที่ดีกว่า เสถียรกว่า และผลิตง่ายกว่า
และเขาก็ทำสำเร็จ
Shockley คิดค้นโครงสร้างแบบใหม่ที่เรียกว่า “Junction Transistor” ซึ่งใช้การประกบสารกึ่งตัวนำสามชิ้นเข้าด้วยกันเหมือนแซนด์วิช
นี่คือต้นแบบที่แท้จริงของ Transistor ที่เราใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน และเป็นรากฐานของการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ในทุกวันนี้
Shockley พิสูจน์ให้โลกเห็นว่าเขาคือของจริง แต่ความสัมพันธ์ของทีมสามทหารเสือแห่ง Bell Labs ก็ร้าวฉานจนเกินเยียวยา
Shockley พยายามกีดกัน Bardeen และ Brattain ออกจากงานวิจัยต่อยอด เขาทำตัวเป็นเจ้านายที่เผด็จการและหวาดระแวง
จนสุดท้าย Brattain ทนไม่ไหวต้องขอย้ายแผนก ส่วน Bardeen ตัดสินใจลาออกไปเป็นอาจารย์มหาวิทยาลัย
ถึงแม้เบื้องหลังจะเต็มไปด้วยดราม่า แต่เบื้องหน้า Bell Labs ต้องเดินหน้าต่อ
วันที่ 30 มิถุนายนปี 1948 พวกเขาจัดงานแถลงข่าวเปิดตัวสิ่งประดิษฐ์เปลี่ยนโลกนี้ต่อสาธารณชน
แต่ปฏิกิริยาของสื่อมวลชนกลับเงียบกริบ
หนังสือพิมพ์ The New York Times ลงข่าวนี้เป็นเพียงคอลัมน์เล็ก ๆ ในหน้า 46 โดยเขียนสั้น ๆ ว่ามันน่าจะเอามาใช้แทนหลอดสุญญากาศในวิทยุได้
ไม่มีใครรู้เลยว่า ข่าวเล็ก ๆ ในหน้า 46 วันนั้น คือจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติ
…
จุดเปลี่ยนสำคัญที่ทำให้ Transistor แพร่หลายไปทั่วโลก ไม่ได้เกิดจากการโฆษณา แต่เกิดจากการตัดสินใจที่ใจป้ำที่สุดของ Bell Labs
เนื่องจากติดคดีความเรื่องการผูกขาดธุรกิจ Bell Labs จึงถูกกดดันให้เปิดเผยเทคโนโลยี
พวกเขาตัดสินใจขายใบอนุญาตสิทธิบัตร Transistor ในราคาเพียง 25,000 ดอลลาร์ ให้กับใครก็ได้ที่อยากเอาไปผลิต
ราคานี้ถือว่าถูกเหมือนได้เปล่าสำหรับเทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนโลก
หนึ่งในคนที่มองเห็นโอกาสนี้คือผู้ก่อตั้งบริษัทเล็ก ๆ ในญี่ปุ่นที่ชื่อว่า Tokyo Tsushin Kogyo
เขาบินข้ามน้ำข้ามทะเลมาอเมริกาเพื่อดูงาน และเชื่อมั่นว่านี่คืออนาคต จึงรีบซื้อสิทธิ์กลับไปผลิตวิทยุพกพาขนาดเล็ก
วิทยุเครื่องนั้นโด่งดังไปทั่วโลก และทำให้บริษัทเล็ก ๆ นั้นเปลี่ยนชื่อเป็นแบรนด์ระดับโลกที่เรารู้จักกันในชื่อ “Sony”
ในขณะเดียวกันที่ฝั่งอเมริกา กองทัพและภาคอุตสาหกรรมเริ่มนำ Transistor ไปใช้แทน Vacuum Tube อย่างจริงจัง
จากคอมพิวเตอร์ยุคแรกอย่าง ENIAC ที่กินพื้นที่เท่าสนามเทนนิสและหนัก 30 ตัน เมื่อเปลี่ยนมาใช้ Transistor ขนาดของมันก็เล็กลงอย่างน่าอัศจรรย์
ในปี 1954 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้รับคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ใช้ Transistor ล้วน ชื่อว่า “TRADIC”
มันมี Transistor เพียงไม่กี่ร้อยตัว แต่ก็เพียงพอที่จะคำนวณพิกัดการบินได้โดยไม่ต้องกังวลว่าเครื่องจะร้อนจนระเบิดกลางเวหา
โลกกำลังก้าวเข้าสู่ยุคดิจิทัลอย่างเต็มตัว
สำหรับสามผู้ค้นพบ Shockley, Bardeen และ Brattain พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันในปี 1956
แต่เรื่องราวของ William Shockley ยังไม่จบแค่นั้น
หลังจากได้รับรางวัลอันทรงเกียรติ Shockley รู้สึกว่าการเป็นลูกจ้างกินเงินเดือนไม่ตอบโจทย์ความทะเยอทะยานของเขา
เขาตัดสินใจลาออกและย้ายกลับไปบ้านเกิดที่เมือง Palo Alto รัฐ California เพื่อตั้งบริษัทของตัวเองชื่อว่า Shockley Semiconductor Laboratory
เขาใช้ออร่าของรางวัลโนเบล ดึงดูดนักวิจัยหนุ่มระดับหัวกะทิจากทั่วอเมริกาให้มาร่วมงาน
แต่ด้วยนิสัยส่วนตัวที่บริหารคนไม่เป็น เผด็จการ และขี้ระแวง ถึงขนาดจับพนักงานเข้าเครื่องจับเท็จเพราะกลัวความลับรั่วไหล
ทำให้นักวิจัยระดับเทพ 8 คน ทนไม่ไหวและตัดสินใจลาออกพร้อมกัน
Shockley เรียกพวกเขาด้วยความเจ็บแค้นว่า “The Traitorous Eight” หรือ 8 ทรยศ
แต่กลุ่มกบฏทั้ง 8 คนนี้แหละ คือผู้ที่ออกไปตั้งบริษัทใหม่ชื่อว่า Fairchild Semiconductor
และจาก Fairchild ก็แตกหน่อออกเป็นบริษัทลูกบริษัทหลานอีกมากมายในพื้นที่แถบนั้น
สองคนในกลุ่มนั้นคือ Gordon Moore และ Robert Noyce ได้ออกไปตั้งบริษัทที่ชื่อว่า “Intel”
พื้นที่สวนผลไม้ใน California ที่ Shockley ย้ายกลับไปอยู่ จึงค่อย ๆ เปลี่ยนสภาพกลายเป็นศูนย์กลางเทคโนโลยีของโลก
และถูกขนานนามในเวลาต่อมาว่า “Silicon Valley”
…
จากแท่ง Germanium หน้าตาประหลาดที่มีทองคำแปะด้วยเทปใสในปี 1947
พัฒนามาสู่ชิป Silicon ในปัจจุบัน ที่มี Transistor ขนาดระดับนาโนเมตรอัดแน่นอยู่เป็นหมื่นล้านตัว
หากไม่มีการค้นพบในวันนั้น
หาก Bardeen และ Brattain ถอดใจจากการทดลองที่ล้มเหลว
หาก Shockley ไม่บ้าคลั่งอยากเอาชนะจนสร้าง Junction Transistor ได้สำเร็จ
หรือหาก Bell Labs ไม่ยอมปล่อยสิทธิบัตรออกมาในราคาถูก
โลกของเราในวันนี้คงมีหน้าตาแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง
เราอาจจะไม่มีสมาร์ตโฟน ไม่มีอินเทอร์เน็ต ไม่มี AI หรือแม้แต่บทความนี้ที่คุณกำลังอ่านอยู่ตอนนี้
Transistor จึงไม่ใช่แค่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่มันคืออนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นโลกยุคใหม่
และเป็นเครื่องยืนยันว่า บางครั้งการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ก็เริ่มต้นจากจุดเล็ก ๆ ที่ไม่มีใครสนใจ
เหมือนที่ John Bardeen กระซิบกับภรรยาในเย็นวันนั้นว่า
“เราค้นพบสิ่งที่สำคัญมาก”
คำว่าสำคัญในวันนั้น อาจจะยังน้อยไปสำหรับสิ่งที่มันเป็นในวันนี้ด้วยซ้ำ
References : [spectrum .ieee, computerhistory, pbs, bell-labs, nobelprize]
