Tecnologias dos anos 50 e 60

Um dos erros de interpretação a respeito da palavra Tecnologia é o falso entendimento de que ela repousa sobre um conjunto de dispositivos ou de aparelhos. Não, absolutamente. Esta é a interpretação do senso comum, gerador de enganos e de engodos.

Tecnologia é um conjunto de Conhecimentos já consolidados, e que servem de FRAMEWORK para a resolução de vários problemas, seja através de teorias, seja através de dispositivos ou de aparelhos.

O que é um Framework

Um Framework é uma representação de uma abstração que embasa um contexto dentro do qual se encaixam vários problemas.

Um exemplo simples é o sistema de coordenadas concebido por Descartes (Plano Cartesiano), cuja representação em nosso mundo é feita no papel, desenhando-se um eixo horizontal e um vertical, no formato de cruz. Neste delimita-se as unidades em sequência, e marca-se cada uma com a sequência dos números naturais.

O primeiro Framework da tecnologia

Usando-se este plano cartesiano para desenhar as curvas que representam as medições dos parâmetros que regem os fenômenos naturais, temos uma compreensão espacial dos mesmos. Este estudo de fenômenos no plano cartesiano originou o ramo da Matemática a que chamamos comumente de Geometria.

Muitos poderiam dizer, baseado no senso comum, que a primeira tecnologia do homem foi o Fogo. Se o fogo produzido com gravetos e palha fosse tecnologia, não entenderíamos o que realmente interessa, e que ele fornece: o CALOR. O calor também pode ser produzido por Resistências elétricas, por Microondas e por Células fotovoltaicas (entre outras coisas).

Portanto, o Framework que trata do fogo é aquele que contém o embasamento para estudar o CALOR, chamado de Termodinâmica, um dos ramos da Engenharia Térmica.

Eletromagnetismo

Vamos começar do presente, com algum equipamento ou tecnologia bem conhecido, para esclarecer mais ainda o erro em torno da interpretação sobre o que é Tecnologia: o conhecidíssimo WiFi.

O Wifi é uma das justificativas, junto ao celular, para a verdadeira vaidade dos jovens destas primeiras décadas dos anos 2000, em dizer que só agora temos tecnologia para fazer as coisas. Vejamos se isto procede. Uma crítica é sempre um bom ponto de partida para se esclarecer a verdade.

O que tornou possível o Wifi ? Para responder a esta pergunta, temos que fazer uma outra: em que consiste basicamente o Wifi ?

O Wifi é um tipo de transmissão de impulsos elétricos que não utiliza um meio físico (wireless - sem fio), ou seja, não utiliza os anacrônicos fios, que, quando se multiplicam em demasia, inviabilizam a compreensão clara das ligações, a manutenção e a resolução de falhas. Portanto, constatamos que o Wifi é um tipo de transmissão que utiliza o mesmo princípio do rádio, nosso velho conhecido, porém com uma especificação que impeça a sua interferência sobre os equipamentos já existentes. Esta especificação é conhecida pelo nome IEEE 802.11.

O IEEE é o "Institute of Electrical and Electronics Engineers", ou seja, Instituto de Engenheiros Elétricistas e Eletrônicos, e age como um INPI sobre novos recursos que estejam no contexto Eletro-eletrônico.

Desta forma, o IEEE definiu a faixa de frequência do Wifi, em sua especificação, além de protocolos para transferência voltada especialmente para os dados das redes de computadores.

Mas de forma objetiva, o Wifi não utiliza nenhuma tecnologia além daquela requerida pelo Rádio ou pela TV aberta, qual seja a de transmissão de Ondas. E a transmissão de ondas se dá sobre a Framework do ELETROMAGNETISMO.

O princípio do Eletromagnetismo foi identificado pelo Dinamarques Hans Christian Oersted, em 1820. É aqui que queríamos chegar: no ano. Neste momento de nossa exposição, temos uma tecnologia, o Eletromagnetismo, e um ano, 1820.

Quanto à esta tecnologia, saiba o leitor, temos a dizer que é a "MÃE" de uma série de outras Frameworks que adentraram os anos 1800-1900, provocando uma avalanche de novidades, para culminar, nos anos 1950 na Eletrônica. Em outras palavras, a possibilidade de se ter a infra-estrutura de equipamentos necessária ao computador já estava totalmente viabilizada.

A descoberta e a formalização matemática do Eletromagnetismo lançou as bases das tecnologias mais complexas posteriores.

Continuemos, então. Em 1831, Michael Faraday descobriu que a variação de um campo magnético em torno de um fio condutor gerava corrente elétrica., princípio do Gerador de Eletricidade, fundamental para a concepção de nossa infra-estrutura atual de energia elétrica. Lembrem-se, estamos ainda nos anos 1800.

Ao ser estabelecida a rede elétrica, circuitos elétricos surgiam por consequência, alimentando aparelhos nas residências e nas indústrias, estas últimas sendo as primeiras motivadoras da preocupação de se usar a eletricidade. Com o número de consumidores atendidos aumentando, os circuitos foram ficando complexos. Grandes variações de corrente surgiam. Mas um alemão, Gustav Robert Kirchhoff, em 1847, formulou a lei que leva seu nome, e permite calcular as correntes nas diversas partes de um circuito elétrico. Pedimos ao leitor para ter especial atenção ao fato de que nem entramos nos anos 1900, ainda.

O Telégrafo

Se os princípios do Eletromagnetismo permitiram o uso de eletricidade nas fábricas para as máquinas, o invento que deu impulso às pesquisas seu melhor aproveitamento e consolidação foi o Telégrafo.

A última finalidade, a mais nobre, proporcionada pela tecnologia, é a COMUNICAÇÃO. O leitor vai entender isto pensando na Internet e no celular, hoje. Tem coisa mais útil do que se passar uma informação sobre um fato no momento em que ele está ocorrendo ? A coisa de que o ser humano mais gosta não é a novidade ?

A invenção do Telégrafo em 1835 pelos americanos Joseph Henry e Samuel Morse é comparável ao advento da Internet. As pessoas ficaram extremamente entusiasmadas com o novo recurso, que proporcionava a transmissão de informações na hora em que estavam acontecendo. Se você acha que a Internet é uma grande conquista, e coloca este nosso tempo como muito melhor que os anteriores, veja que em 1835 já se dispunha de um meio eficaz de comunicação.

Em 1891, o gênio Nikola Tesla deu a vitória à corrente alternada como a mais adequada para transmissão da eletricidade às grandes distâncias, na exposição de Frankfurt. Em 1893 George Westinghouse adotou este tipo de corrente para a transmissão de eletricidade a partir de seus geradores hidroelétricos instalados nas cataratas do Niagara.

Só se pode dizer que existe Tecnologia quando se tem seu Framework

A eletricidade encontrou seus meios de ser gerada, mas mesmo assim não havia um aproveitamento eficiente, e nem meios para atender à demanda projetada para um país das dimensões do Estados Unidos. Se ela tivesse nascido na Bélgica ou Holanda, países pequenos, não teria progredido, pois uma pequena malha de circuito seria suficiente.

Ou seja, sabia-se gerar e distribuir a energia elétrica, mas o eletromagnetismo só tinha princípios para uso imediato. Foi somente em 1873 que James Clerk Maxwell, sábio escocês, criou as equações gerais do eletromagnetismo. Portanto, a Tecnologia do Eletromagnetismo SÓ PASSOU A EXISTIR À PARTIR DA FORMALIZAÇÃO MATEMÁTICA DOS SEUS PRINCÍPIOS E PARÂMETROS.

Tecnologia é isto. Um princípio, um conceito, que abre a possibilidade de aproveitamento das forças existentes na natureza para várias aplicações.

Ressaltamos que ainda nem entramos nos anos 1900, e Maxwell já formulou equações que só são compreendidas em um nível escolar superior, por alunos de física. Com isto estava aberta a possibilidade para existência e aperfeiçoamento do Rádio, Televisão, Internet, Circuitos Elétricos, Radar, Trens de alta velocidade (MAGLEV), modems, roteadores, geradores, motores, alternadores e tantas outras facilidades do campo do eletromagnetismo.

A formalização do Eletromagnetismo por Maxwell envolve conhecimentos de vetores e de tensores, e está descrita em seu trabalho "A Treatise of Electricity and Magnetism".

O telefone

Alexander Graham Bell, de certa forma, estava fadado ao ofício das comunicações. Ele trabalhava em uma escola para surdos como professor de Fisiologia Vocal. Em Boston, ele estava altamente interessado em transmitir voz. Ele já vinha fazendo experiências com o telégrafo. Uma das características deste equipamento que o incomodava, era o fato dele fazer uma só comunicação por vez, chamado por ele de "Telégrafo harmônico".

Em Boston havia um empregado de uma loja de máquinas, de nome Thomas A. Watson. Com a sua ajuda, construiu um protótipo. Este protótipo transmitia o impulso elétrico, de corrente e de frequência variável, a partir de um diafragma, que ao vibrar produzia variações no campo magnético, para no final, no aparelho do outro lado, esta mesma corrente fazer vibrar um diafragma. Este já é o princípio do telefone. Ele estava no caminho certo.

Graham Bell registrou a patente, e três dias depois ele transmitiu a famosa mensagem:

"Mr. Watson, come here. I need you." (Sr. Watson, venha aqui. Preciso de você.)

Após alguns problemas de patente (a mesma registrada duas horas após Bell por Elisha Gray), Graham Bell abriu a empresa AT&T (American Telephone and Telegraph), sobre a qual nem precisamos tecer maiores detalhes.

A patente da AT&T

Em 1907, a patente registrada por Graham Bell, acerca do funcionamento do telefone, expirou. Outras companhias poderiam entrar neste crescente e promissor mercado. Quando algo deste tipo ocorre, a companhia em questão procura conceber um novo princípio sobre o anterior, para se proteger por mais alguns anos, impondo royalties a quem deseje fazer concorrência. E eles viram uma única saída: um serviço de telefonia transcontinental.

Mas uma transmissão desta distância provocava uma perda de sinal muito significativa. Era preciso algo que amplificasse a corrente do sinal sendo enviado. No ano anterior, um inventor excêntrico de nome Lee de Forest havia desenvolvido um triodo encerrado em um tubo de vácuo. Este novo dispositivo podia amplificar os sinais sendo transportados nas linhas telefônicas, e ficou mundialmente conhecido como válvula.

Quem se lembra das válvulas deve se lembrar também das desvantagens deste dispositivo:

• Volume ocupado;
• Alto consumo de energia;
• Produção de calor alta;
• Amplificação não confiável;

Os primeiros rádios e TVs utilizaram este dispositivo. Para ligar, era necessário deixar o aparelho esquentar, para que o desempenho das válvulas fosse satisfatório.

Em 1930, o diretor de pesquisa do Bell's Laboratory começou a achar que a resposta para a substituição das válvulas estava em uma solução que estava em estudo: os SEMICONDUTORES.

Os Semicondutores

Todos acreditam que os semicondutores só foram descobertos após a Segunda Guerra mundial. Não foi bem assim. Em 1833, Michael Faraday observou que o Sulfeto de Prata apresenta um coeficiente negativo de resistência com a temperatura. Em outras palavras, com o aumento da temperatura, ao invés da resistência elétrica aumentar, ela diminui no Sulfeto de Prata, ou seja, a corrente elétrica aumenta com o aumento da temperatura. A característica descrita anteriormente é a de um semicondutor.

Em 1839, Alexander Edmond Becquerel observou um efeito fotovoltaico em eletrodos de platina cobertos com Cloreto de Prata.

O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos teve início em 1874, quando o físico alemão Karl Ferdinand Braun fez um retificador de corrente com Sulfeto de Chumbo (Galena) solado em fio de cobre. Quem não se lembra dos rádios de Galena ?

A Teoria Quântica

O desenvolvimento dos semicondutores só se deu efetivamente com o estabelecimento da Mecânica Quântica. Isto coaduna com o que explicamos sobre Framework. Antes da Mecânica Quântica, o que se fazia era um conjunto de experiências que correspondem ao processo de tentativa e erro. Sem uma definição clara da Framework, sem uma formalização de uma Teoria, o que se tem é uma série de especulações e dispositivos imprecisos e ineficientes.

Durante a década de 1920, Bohr, de Broglie, Heisenberg, Schrodinger e outros estabeleceram as bases para a compreensão precisa do comportamento dos semicondutores. Niels Bohr nos deu, em 1913, o modelo quântico do átomo. Seu trabalho sobre o núcleo do átomo possibilitou a concepção do processo de fissão do átomo. Em 1924, Louis de Broglie criou a hipótese da dualidade onda-corpúsculo da matéria. Heisenberg entendeu e postulou que é impossível se saber, ao mesmo tempo, a posição e a velocidade de uma partícula atômica, devido justamente à natureza ambígua da matéria, como enunciado por de Broglie. Schrodinger formulou a importantíssima equação que descreve o estado quântico de um sistema físico.

Em busca dos semicondutores

No ano de 1936, a Bell Labs, subsidiária da AT&T para desenvolvimento de tecnologia, criou um grupo específico para viabilizar o uso dos semicondutores. O seu uso visava o desenvolvimento de um Transistor de Efeito de campo (FET - Field Effect Transistor).

Em 1939, R. Ohl (Russel Shoemaker Ohl - Nos artigos brasileiros, o nome está grafado ERRADAMENTE Ohi), pesquisador da AT&T, estava trabalhando com o Silício, dopando o mesmo com impurezas do tipo "p" e do tipo "n", descobriu a "barreira PN", conhecida posteriormente, e até hoje, como JUNÇÃO P-N, pilar dos nossos transístores.

Em 23 de dezembro de 1947,  John Bardeen, Walter Houser Brattain e  William Bradford Shockley demonstram o transístor no Bell Labs.

A Era dos Transístores

Em 1954, a Texas Instruments (quem não se lembra das calculadoras TI-57 e TI-58 da década de 80 ?) começou a produção de transístores de junção para os primeiros rádios portáteis. No mesmo ano, a SONY Company do Japão adquiriu a autorização para também produzir transístores.

Em 1956, temos o mais importante marco da História dos Transístores, John Bardeen, Walter Houser Brattain e  William Bradford Shockley ganham o Prêmio Nobel de Física, pelas "pesquisas com semicondutores e descoberta do efeito Transistor" (FET - Field Effect Transistor, ou Transistor de Efeito de Campo, ou ainda Transistor bipolar). Praticamente toda a eletrônica de nossos tempos está alicerçada nos Transístores, principalmente o Computador.

Em 1960, a SONY iniciou a produção de aparelhos de Televisão usando transístores ao invés das ultrapassadas válvulas.

Conclusão

O leitor pode respirar um pouco, e fazer uma avaliação de percurso. Antes da entrada dos anos 60, a infra-estrutura tecnológica no campo da Eletro-eletrônica estava plenamente desenvolvida, tanto na parte teórica (desde o magnetismo, passando pela Física quântica, até os semicondutores). Estava aberto o caminho para a construção de dispositivos de instrumentação e controle, principalmente para o controle de foguetes e mísseis, pelos clientes militares.