ويلارد بويل: الرجل الذي أنهى عصر الفيلم

نشأ صبي تلقى تعليمه في المنزل على يد والدته في ريف كيبيك حتى سن الرابعة عشرة، ليصبح الرجل الذي اختار مواقع هبوط مركبات أبولو، وساعد في بناء أول ليزر ياقوتي يعمل بشكل مستمر، ثم شارك في عام 1969 في اختراع الجهاز الذي يحول الضوء إلى حزم قابلة للعد من الشحنات الكهربائية. سمح جهاز اقتران الشحنة لوكالة ناسا بإرسال صور حادة من الفضاء ووضع مستشعر داخل كل كاميرا رقمية على الأرض. استغرقت لجنة نوبل أربعين عاماً لتتصل به.

التعليم المنزلي في كيبيك

وُلد ويلارد ستيرلينغ بويل في 19 أغسطس 1924 في أمهرست، نوفا سكوشا، وانتقل إلى كيبيك في سن الثانية تقريباً. قامت والدته بتعليمه في المنزل حتى سن الرابعة عشرة، عندما التحق بكلية لور كندا في مونتريال وواجه التعليم الرسمي لأول مرة.

واصل دراسته في جامعة ماكجيل، لكن الحرب العالمية الثانية قاطعته في عام 1943. انضم بويل إلى البحرية الملكية الكندية وأُعير إلى الخدمة الجوية البحرية الملكية الكندية. في عام 1946 تزوج من بيتي، وهي فنانة مناظر طبيعية؛ وأنجبا أربعة أطفال، وفي النهاية عشرة أحفاد وستة من أبناء الأحفاد.

عاد إلى ماكجيل ولم يتوقف: حصل على بكالوريوس العلوم في 1947، وماجستير العلوم في 1948، ودكتوراه في 1950 بأطروحة عن مطيافية الكتلة - ثلاث درجات علمية في أربع سنوات.

نحو الصناعة

أمضى بويل عاماً في مختبر الإشعاع في كندا، ثم عامين في تدريس الفيزياء في الكلية العسكرية الملكية في كندا. في عام 1953 انضم إلى مختبرات بيل للهاتف، وهي منظمة الأبحاث الصناعية التي كانت في ذلك العصر تنتج فيزياء ذات أهمية أكبر من معظم الجامعات.

الليزر والقمر

جعلته فترة الستينيات مهماً مرتين. في عام 1962، بنى بويل مع دون نيلسون أول ليزر ياقوتي يعمل بشكل مستمر - كانت الليزرات حتى تلك اللحظة تطلق نبضات، والتشغيل المستمر هو ما حول الليزر من مجرد عرض توضيحي إلى أداة. في العام نفسه، ظهر اسمه على أول براءة اختراع لليزر حقن أشباه الموصلات، وهو سلف ليزرات الصمام الثنائي الموجودة في كل محرك أقراص ضوئي ورابط ألياف منذ ذلك الحين.

ثم غير مسيرته المهنية تماماً. أصبح بويل مديراً لعلوم الفضاء والدراسات الاستكشافية في شركة بيلكوم، وهي شركة تابعة لشركة بيل تدعم برنامج أبولو، حيث تضمن عمل مجموعته اختيار مواقع الهبوط على القمر. لبضع سنوات، كان الرجل الذي سيخترع لاحقاً التصوير الرقمي يقرر أين سيضع البشر أقدامهم لأول مرة على عالم آخر.

في عام 1964 عاد إلى مختبرات بيل للعمل على الدوائر المتكاملة.

جهاز اقتران الشحنة (CCD)

في عام 1969 اخترع بويل وجورج إي. سميث جهاز اقتران الشحنة.

المبدأ بسيط بشكل مخادع. الضوء الذي يضرب شبه موصل يحرر إلكترونات؛ يحبس جهاز اقتران الشحنة تلك الإلكترونات في مصفوفة من آبار الجهد، واحد لكل عنصر صورة، ثم ينقل الشحنة المتراكمة حزمة بحزمة على طول الشريحة ليتم قراءتها وعدها. النتيجة هي صورة معبر عنها كأرقام - لا فيلم، لا كيمياء، لا غرفة مظلمة، وحساسية تتجاوز بكثير ما يمكن أن تحققه المستحلبات.

لم تكن العواقب تدريجية. تمكنت ناسا من نقل صور واضحة من الفضاء إلى الأرض. تمكن علماء الفلك من اكتشاف أجسام خافتة جداً بالنسبة للألواح الفوتوغرافية وتمكنوا من قياس السطوع كمياً بدلاً من الاعتماد على العين المجردة. ثم انتقلت التكنولوجيا من المراصد إلى المستهلكين، وأصبح جهاز اقتران الشحنة هو المستشعر في كل كاميرا رقمية وكاميرا فيديو وماسح ضوئي تقريباً - وهو السبب المادي الذي جعل التصوير الفوتوغرافي يتوقف عن كونه صناعة تعتمد على هاليد الفضة.

لم يمر الاختراع دون منافسة. جادل يوجين جوردون ومايك تومسيت، وكلاهما زميلان متقاعدان من مختبرات بيل، علناً بأن التطبيق الفوتوغرافي لجهاز اقتران الشحنة لم يكن اختراع بويل.

التقدير

شغل بويل منصب المدير التنفيذي للأبحاث في مختبرات بيل من 1975 إلى 1979. تراكمت الأوسمة ببطء ثم دفعة واحدة: ميدالية ستيوارت بالانتين في 1973، وجائزة موريس إن. ليبمان التذكارية من IEEE في 1974، وجائزة C&C في 1999، وميدالية إدوين إتش. لاند في 2001، وجائزة تشارلز ستارك دريبر - وهي أعلى جائزة في الهندسة - في 2006.

في عام 2009 شارك جائزة نوبل في الفيزياء مع جورج إي. سميث وتشارلز ك. كاو، الذي أحدث عمله في الألياف البصرية تحولاً في الاتصالات كما أحدث جهاز اقتران الشحنة تحولاً في التصوير. كان بويل في الخامسة والثمانين من عمره. منحته بلاده وسام كندا برتبة ضابط في عام 2010.

نوفا سكوشا

في التقاعد، عاد بويل وبيتي إلى نوفا سكوشا وساعدا في إطلاق معرض فني في والاس - وهو عمل ختامي مناسب لرجل كان عمل حياته هو صنع الصور. توفي في 7 مايو 2011، عن عمر يناهز ستة وثمانين عاماً، في مستشفى في ترورو، نوفا سكوشا، بسبب مضاعفات مرض الكلى.

لماذا يهم بويل

معظم الاختراعات تحسن شيئاً ما. جهاز اقتران الشحنة ألغى شيئاً ما. كان التصوير الفوتوغرافي عملية كيميائية لأكثر من قرن من الزمان؛ جعلها بويل وسميث عملية إلكترونية، وبذلك منحا علم الفلك والطب واستكشاف الفضاء وفي النهاية كل شخص لديه هاتف القدرة على التقاط الضوء كبيانات.

من الجدير بالذكر كيف تشكلت مسيرته المهنية. عمل بويل في مختبر شركة، على الليزر، والمركبات الفضائية، والدوائر المتكاملة، وفقط بعد ذلك على التصوير - جاء جهاز اقتران الشحنة من فيزيائي تم نقله بما يكفي لرؤية روابط لم يكن ليراها أي شخص متخصص في الكاميرات. كل صورة التقطت اليوم هي سليل عمل ذلك المساء.