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  • 电子工程师必须记住的十位科学家
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电子工程是集数学,物理,化学,生物, 机械, 材料之大成。但对于这个领域的专家,我们有时候又知之甚少。因为它不像软件那样,来一个新语言就出一个新大拿,很多时候这些专家会埋头苦干数十年,最后就 算获得了成果也不会在很多人面前推广,有时候甚至推广了你也看不懂,我们来盘点一下:

威廉·肖克利  晶体管发明者

威廉·肖克利(WilliamShockley):晶体管之父、1956年度诺贝尔物理学奖获得者。全名威廉·布拉德福德·肖克利(William Bradford Shockley,1910年2月13日-1989年8月12日)。

肖克利,1910年生于伦敦。父母都是美国人,父亲是一个矿冶工程师,当时被派驻在英国。3岁,随父母举家迁往加州,在那里长大。

从事矿业的双亲从小给他灌输科学思想,肖克利的母亲教他学习数学。但是,对他产生特别重要影响的人是邻居诺斯教授,一位斯坦福大学的物理学家。10岁的肖克 利是诺斯家的常客,和教授的两个女儿一起玩,就像他的儿子一样。诺斯喜欢孩子,喜欢吸引他的小听众。一次,他们谈到无线电,肖克利把天线与地线弄混了,无线电波的概念超出了他的理解能力。他以为地上的线是一条线,而空中的线是另一条线。诺斯向这位好奇的小听众解释了电波耦合的原理,他忽然觉得豁然开朗。

1932年,在加州理工学院得到学士学位,然后考入了麻省理工(MIT),他的博士论文题目是“氯化钠晶体中电子波函数的计算”。1936年,获固体物理学博士学位,后留校任教。

不久,位于新泽西州的贝尔实验室副主任凯利来麻省“挖角”,将肖克利挖走了。先后从事过真空管和氧化铜半导体放大器的研究。二次大战期间,他被分配到哥伦比 亚大学,从事海军反潜艇的研究,1944年到1945年又当过国防部的顾问人员。在新泽西州的贝尔基地,他雷达装置做些电子设计,在那段时间,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“半导体中的电子和电洞”一书,这是基于他在贝 尔实验室所给的一系列演讲写成的,成为这个专业的经典著作。1951年,他领导研究小组研制出第一个可靠的结型晶体管,这项发明证实了肖克利作为研究室主 任的天赋。他知道如何找到问题的根本。以他精练的风格,不论是以文字还是口头表述,他都能把实验导向一个新的、通常是正确的方向。

于是,世界上有了晶体管。

至于后来创立仙童半导体,引来了八叛逆,这又是另一个故事了。

约翰·巴丁  晶体管发明者

约翰·巴丁(英语:John Bardeen,1908年5月23日-1991年1月30日),美国物理学家,因发明晶体管及其相关效应;超导的BCS理论分别在1956年、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的麦迪逊,1923年进入威斯康星大学麦迪逊分校电机工程系学习, 1928年取得学士学位,1929年取得硕士学位。毕业后巴丁留校担任电机工程研究助理。1930年到1933年期间,巴丁在匹兹堡海湾实验研究所从事地 球磁场及重力场勘测方法的研究。1933年巴丁进入普林斯顿大学,在尤金·维格纳的指导下研究固体物理学。1935年到1938年期间任哈佛大学研究员, 并于1936年获得普林斯顿大学博士学位。1938年到1941年间,巴丁担任明尼苏达大学助理教授,1941年到1945年在华盛顿海军军械实验室工 作,1945年到1951年在贝尔电话公司实验研究所研究半导体及金属的导电机制、半导体表面性能等问题。1947年和同事沃尔特·布喇顿发明了半导体三 极管(双极性晶体管),一个月后,肖克利发明了PN结晶体管,三人因发现晶体管效应共同获得1956年诺贝尔物理学奖。

1951 年,约翰·巴丁由于和肖克利不合,离开贝尔实验室,到伊利诺大学香槟分校任教。1950年代早期,巴丁就已经开始考虑超导电性的问题。他意识到电子与声子 的相互作用是解决问题的关键。1953年,约翰·施里弗来到伊利诺大学,在巴丁的指导下攻读物理学博士学位,并选择超导问题作为博士论文题目。在普林斯顿 高等研究院的杨振宁推荐下,刚从哥伦比亚大学获得博士学位不久的利昂·库珀开始与巴丁和施里弗进行合作。1957年,巴丁和库珀、施里弗共同创立了BCS 理论,对超导电性做出了合理的解释。他们三人也因此获得1972年诺贝尔物理学奖。巴丁也成为第一位,也是目前为止唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人。

沃尔特·布喇顿  晶体管发明者

沃尔特·布喇顿(英语:Walter Brattain,1902年2月10日-1987年10月13日),美国近代物理学家,生于中国厦门。1947年与威廉·肖克利、约翰·巴丁因发明晶体管的贡献,获得1956年诺贝尔物理学奖。 

沃尔特·布喇顿,参与发明了晶体管,他的一生专心致力于‘表面态’的研究,他虽然出生于中国厦门,但他是在春田、奥勒冈州与华盛顿度过他的人生早期岁月,他 成长于他的父母亲罗斯·布喇顿与奥特丽·豪泽自家经营的位于华盛顿州的养牛牧场,于位在瓦拉瓦拉,华盛顿的惠特曼学院(Whitman College)获得他的物理与数学双学士学位,布喇顿在1924年得到此学位并在1926年于奥勒冈大学获颁硕士学位,他接着踏上往东的路途,在 1929年于明尼苏达大学获得他的博士学位,布喇顿的论文指导教授是约翰·泰特,他的题目是用电子撞击水银蒸气以研究激发能的异常现象。在1928年与 1929年他在位于首都华盛顿的国家标准技术研究所工作,并在1929年受雇于贝尔实验室。

在第二次世界大战爆发之前夕,布喇顿在贝尔实验室关切的首先是钨的表面物理,随后是氧化铜半导体的表面。第二次世界大战期间布喇顿贡献自己的时间发展侦测潜水艇的方法在与国家防卫研究委员会的合约之下位于哥伦比亚大学。

战后布喇顿返回贝尔实验室加入实验室新成立的固态部门之内的半导体小组,威廉·肖克利是半导体小组的主管,早在1946年,肖克利初步开始研究半导体并尝试制造一个实用的固态放大器。并和另外两人发明了半导体晶体管

海蒂·拉玛  CDMA奠基人

海蒂·拉玛(英语:Hedy Lamarr,1914年11月9日-2000年1月19日),出生于奥地利,犹太人后裔,美国演员、展布频谱(Spread Spectrum)技术的共同发明人(为现代许多无线通讯系统包括无线局域网路与移动电话的基础关键,并于2014年被选入美国发明家名人堂)。于1933年上映的捷克电影中展示裸体,为世界上最早的裸体电影之一。

 1942 年8月11日,海蒂·拉玛与乔治·安塞尔从美国专利局获得了名为秘密通信系统(Secret Communications System)的专利,编号为2,292,387(后称此技术为展频技术 Spread Spectrum)。事实上在他们的专利中一共使用了88种频率,这个数字和钢琴的按键相同。获得专利后他们没有开发相关的商业用途而是直接交给了政府, 他们还需要为此担负相关的专利维护费。然而那时候还未发明晶体管以及集成电路,想要将庞大的电子管设备塞入鱼雷之中困难重重,因而海军拒绝了这一想法。

虽然拉玛和安塞尔没有继续他们的发明,但是实际上日后扩频技术在移动电话通讯技术 CDMA(Code Division Multiple Acces,分码多工存取)、无线局域网路(WLAN)、Wi-Fi与 Bluetooth 都是奠基于展频技术而来。海蒂拉玛与乔治安瑟终其一生,未因此专利获得任何一分钱,1997 年,这项专利发明了 56 年后,海蒂拉玛与乔治安瑟的成就才终于获得电子前线基金会(Electronic Frontier Foundation;EFF)荣誉技术奖章的肯定。

克劳德·香农 信息论创始人

Claude Elwood Shannon (1916-2001)一个影响了整个数字通信时代的伟大人物。只是令人奇怪的是他在普通老百姓中的名声还不如Bill这样的商人,也许这就是世人重利的原因吧。因此有必要先简单的介绍一下香农老前辈了。 

克劳德·香农,作为信息论的创始人,20世纪最伟大的科学家之一。他在通信技术与工程方面的创造性工作,为计算机与远程通信奠定了坚实的理论基础,信息论及 数字通信时代的奠基之父。经他阐明的信息概念、连同“比特”这个单位已经深入人心,成为今天日常生活都离不开的词汇。也许C=Blog2(1+S/N) 这个公式让人更好记住香农。这个公式托起了整个数字通信和信息论。他于1916年4月30日诞生于美国密西根州的,幼年在一个叫Gaylord的小镇长 大,在密西根大学获得数学与电气工程学士学位(这个我问了很多的同学好像在国内都没这个专业,最近的就是计算机数学了),然后进入大名鼎鼎的MIT攻读研 究生,并获得了电气工程硕士学位(那时好像还没有我学的信息工程专业)。

值得一提的是在MIT的时候香农的毕业论文《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》就是一篇划时代的论文。他第一次在还是模拟的电话交换系统中引入的布尔函数,引入了1/0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民的幸福不辛万苦创立了信息论(information theory)。那时毛爷爷也在为全中国人们的幸福而奋斗,同年香农在Bell System Technical Journal上发表了《A Mathematical Theory of Communication 》。论文由香农和威沃共同署名。其中Weaver只是给这个后辈写了个序。

论文的开头提到这样一段话“The fundamental problem of communication is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point.”(通信的最基本问题是如何在一点近似或完全的再现另一点的内容。)这篇论文建立了信息论这一学科(于是我大学时有专业可学了:)),提出了 通信系统的线性示意模型,即信源、发端、信道、接端、信宿。无论是图像、文字、声音或数据都可以调整成1/0比特流通过信道传送,他建立的信息理论框架和 术语已经成为技术标准。他的理论在通信工程师中立即获得成功,并刺激了今天信息时代所需要的技术发展。

在这篇论文中,香农首次引入“比特”(bit)一词,如果在信号中附加额外的比特,就能使传输错误得到纠正。按照物理学的习惯,把电流单位叫做“安培”,如果给“比特流”一个单位名,那么叫做“香农”是比较合适的。

杰克·基尔比  集成电路

杰克·基尔比( Jack Kilby , 1923年11月8日 --- 2005年6月20日 ),美国科学家,发明家,他是集成电路的 2 位发明人之一,为美国德州仪器的工程师,其于1958年发明集成电路,JK正反器即以其名字命名。他的名字被写入了美国发明家名人堂,获得了与亨利·福 特、爱迪生和怀特兄弟并列的荣誉。他目前拥有六十多项美国专利,是电器和电子工程师协会的成员。 

1958年6月,基尔比由于刚到德克萨斯机 械厂工作,不能休假,自己在办公室内,有时间思考如何能把整个线路的体织缩小的办法。他突然想到,晶体管和线路的所有部分都可用硅片做。当时还无人用半导 体做电阻和电容,如能用硅做,则整个线路就可以建造在一块单晶片上,可使体积变得很小,而且容易生产。12月基尔比在一片锗单晶片上做成了集成电路。经实 验证明。基尔比所做的电路是工作的,说明他解决了做集成电路的所有问题。

1959年6月德克萨斯机械厂申请“铅笔尖大小的固体电路”专利。这个电路就是世界上第一个集成电路。为此,基尔比和其另外一人共同获2000年诺贝尔物理奖。

高琨  光纤之父  

1934年12月5日年出生在上海陆家嘴,住在英租界。

1948 年全家移居香港。1949年,又移民台湾,他进入圣若瑟书院就读。中学毕业后,他考入香港大学。但由于当时港大没有电机工程系,他远赴英国东伦敦伍尔维奇 理工学院(现英国格林威治大学)就读。1957年,他从伍尔维奇理工学院电子工程专业毕业。1965年,在伦敦大学下属的伦敦帝国学院获得电机工程博士学位。

1957年,高锟读博士时进入国际电话电报公司(ITT),在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司(Standard Telephones and Cables Ltd.)任工程师。

1960年,他进入ITT设于英国的欧洲中央研究机构——标准电信实验有限公司,在那里工作了十年,其职位从研究科学家升至研究经理。正是在 这段时期,高锟教授成为光纤通讯领域的先驱。

从1957年开始,高锟即从事光导纤维在通讯领域运用的研究。

1964年,他提出在电话网络中以光代替电流,以玻璃纤维代替导线。

1965年,在以无数实验为基础的一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递,将带来一场通讯业的革命,并提出当玻璃纤维损耗率下降到20分贝/公里时,光纤维通讯就会成功。

1966年,在标准电话实验室与何克汉共同提出光纤可以用作通信媒介。高锟在电磁波导、陶瓷科学(包括光纤制造)方面获28项专利。由于他取得的成果,有超过10亿公里的光缆以闪电般的速度通过宽带互联网,为全球各地的办事处和家居提供数据。

爱因斯坦  现代物理的奠基人

阿尔伯特·爱因斯坦(德语:Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日)是20世纪犹太裔理论物理学家,创立了现代物理学的两大支柱之一的相对论(另一支柱是量子力学)。他在科学哲学领域颇具影响力。 

他是质能方程的发现者E = mc2(世人称之为“全世界最著名的方程”)。因为“对理论物理的贡献,特别是发现了光电效应”,他荣获1921年诺贝尔物理学奖。这发现为量子理论的建立踏出了关键性的一步。

爱因斯坦在职业生涯早期就发觉经典力学与电磁场无法相互共存,因而发展出狭义相对论。他又发现,相对论原理可以延伸至引力场的建模。从研究出来的一些引力理 论,他于1915年发表了广义相对论。他持续研究统计力学与量子理论,导致他给出粒子论与对于分子运动的解释。在1917年,爱因斯坦应用广义相对论来建立大尺度结构宇宙的模型。

阿道夫·希特勒于1933年开始掌权成为德国总理之时,爱因斯坦正在走访美国。由于爱因斯坦是犹太裔人,所以尽管身为普鲁士科学院教授,亦没有返回德国。

1940年,他定居美国,随后成为美国公民。在第二次世界大战前夕,他在一封写给当时美国总统富兰克林·罗斯福的信里署名,信内提到德国可能发展出一种新式且深具威力的炸弹,因此建议美国也尽早进行相关研究,美国因此开启了曼哈顿计划。

爱因斯坦支持增强同盟国的武力,但谴责将当时新发现的核裂变用于武器用途的想法,后来爱因斯坦与英国哲学家伯特兰·罗素共同签署《罗素—爱因斯坦宣言》,强调核武器的危险性。

爱因斯坦总共发表了300多篇科学论文和150篇非科学作品。爱因斯坦被誉为是“现代物理学之父”及20世纪世界最重要科学家之一。他卓越的科学成就和原创性使得“爱因斯坦”一词成为“天才”的同义词。

麦克斯韦 电磁学奠基人

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦FRS FRSE(英语:James Clerk Maxwell,1831年6月13日-1879年11月5日),苏格兰数学物理学家。其最大功绩是提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程 组[4]。麦克斯韦在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。 

在1864年发表的论文《电磁场的动力学理论》中,麦克 斯韦提出电场和磁场以波的形式以光速在空间中传播,并提出光是引起同种介质中电场和磁场中许多现象的电磁扰动[6],同时从理论上预测了电磁波的存在。此外,他还推进了分子运动论的发展,提出了彩色摄影的基础理论,奠定了结构刚度分析的基础。

麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学 家中,对于二十世纪初物理学的巨大进展影响最为巨大的一位。他的科学工作为狭义相对论和量子力学打下理论基础,是现代物理学的先声。有观点认为,他对物理 学的发展做出的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦百年诞辰时,爱因斯坦本人盛赞了麦克斯韦,称其对于物理学做出了“自牛顿时代以来 的一次最深刻、最富有成效的变革”

尼古拉·特斯拉  从2046穿越过来的

尼古拉·特斯拉(英语:Nikola Tesla,塞尔维亚语:Никола Тесла;1856年7月10日-1943年1月7日),塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电机工程师和未来学家。他被认为是电力商业化的 重要推动者,并因主要设计了现代交流电力系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上,特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关的专利以及电磁学的理论研究工作是现代的无线通信和无线电的基石。 

在赢得著名的19世纪80年代的“电流战争”及在1894年成功进行短波无线通信试验之后,特斯拉被认为是当时美国最伟大的电机工程师之一。他的许多发现被认为是具有开创性的,是电机工程学的先驱。1891年,特斯拉在成 功试验了把电力以无线能量传输的形式送到了目标用电器之后,致力于商业化的洲际电力无线输送,并且以此设想建造了半成品——沃登克里弗塔。

20世纪30年代,接近生命的尾声阶段,特斯拉一度变得深居简出,独居于纽约市的一个旅馆里,偶尔才会向新闻界发表一些不同寻常的声明。因举止怪异,特斯拉被 普遍认为是“疯狂科学家”的原型。他对于金钱和法律事务之不在乎亦是其一生之致命伤。数家电子公司(今日美国电子业龙头的前身)联合派出一群能言善道的律 师,夺走了他大部分的专利。1943年1月7日,特斯拉在穷困潦倒中去世。去世之后,特斯拉的成就并不太为当时的人所知,但是在20世纪90年代,他的公 众名望出人意料地上演了王者归来。在2005年,他被电视节目“最伟大的美国人”(美国在线和探索频道共同开展)列为前100名,这张名单是由公众投票产生。

在现代社会中处处可见特斯拉的遗产。撇开他在电磁学和工程上的成就,特斯拉也被认为对机器人、弹道学、资讯科学、核子物理学和理论物理 学上等各种领域有贡献。许多他的成就已伴随着一些争议被应用,去支持着许多的非主流科学,如幽浮理论和新世纪神秘理论。特斯拉当代的钦佩者视他为“创造出 二十世纪的人”。

国际单位制中的,用来衡量磁感应强度(也作磁通量密度)的单位,是以特斯拉的名字命名,符号T(由国际度量衡大会在1960年确立)。在塞尔维亚首都贝尔格莱德有一座国际机场以他的名字命名的。塞尔维亚纸币上至今有他的头像。

 

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标签: 电子工程师
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  • 时间:2018-04-17 16:58
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