تتطور الشرائح الالكترونيه بشكل مستمر الي احجام متناهيه الصغر، وتصنع من السيليكون المنقي وهناك ثلاث ثورات تكنولوجيه تقوم علي الرمال، احداها ما زالت في طور البدء وان تنامت، سيكون لها تاثيرات عظيمه. والعنصر الرئيسي فيها هو ماده السيليكون، المكون الرئيسي للرمال. وكانت الثوره الاولي في صناعه السيليكون هي صناعه الزجاج، التي بدات منذ اكثر من مليون ونصف عام عندما اكتشف اسلافنا اهميه الزجاج البركاني، وهو زجاج اسود يتكون من الحمم البركانيه. وكان الزجاج البركاني خامه تصلح لصناعه الاسلحه والالات الحاده، لشده تعرج وحده حوافه. لكن صناعه الزجاج الحقيقيه لم تبدا الا مع ظهور الحضارات الاولي في سهول بلاد الرافدين . والماده الخام لهذه الصناعه، وهي السيليكون، متوفره بكثره، فثلثي قشره الارض تتكون من الرمال. كما ان ماده السيليكا هي المكون الرئيسي لكل الصخور علي اختلاف اشكالها. مواضيع قد تهمك نهايه وتصهر الرمال علي درجه حراره 1,600 درجه مئويه، مع القليل من رماد الصودا والحجر الجيري، ثم يبرد الخليط بسرعه لنحصل علي شكل الزجاج الذي نعرفه. وذرات الزجاج حبيسه اطار واحد، لكنها تتحرك بحريه لتكون اشكالا عشوائيه. لذا، فالزجاج صلب كالمواد الصلبه، في حين تتشكل ذراته بعشوائيه كالسوائل. استخدم الزجاج البركاني لصناعه الاسلحه لشده تعرج حوافه واصبحت هذه الخامه ذات اهميه كبيره في حياتنا، فلا يمكن تخيل العالم بدون زجاج نوافذ، او شاشات، او زجاجات، او عدسات للميكروسكوب والتيليسكوب. كما تعتمد الكيمياء علي الزجاج، اذ يشير اندريه سيلا، استاذ الكيمياء بجامعه كليه لندن، الي الانابيب الاختبار والقياس والقوارير التي تملا معمله. ويقول سيلا ان ثوره السيليكون القادمه تعتمد علي شكل مختلف تماما لهذه الماده؛ هي شرائح السيليكون التي تستخدم في الاجهزه الالكترونيه. وفي هذه الصناعه، تجرد ماده السيليكا من جزيئي الاكسجين المكونين لها، لتصبح واحده من انقي المواد علي الارض. والسبب في اختيار السيليكون في هذه الصناعه هو كونها ماده شبه موصله، يمكن التحكم في درجه توصيلها. والهدف من شرائح الكمبيوتر في الاساس هو توصيل الالكترونات. وبحسب سيلا، فان صناعه المواد شبه الموصله "قائمه علي اضافه شوائب للسيليكون، بشكل يكون عوائق للالكترونات للتحكم بها. ويمكن اغلاق وتشغيل هذه العوائق بشكل يسمح بالتحكم في الالكترونات وبالتالي، اجراء العمليات المتعلقه ببرمجه الحواسب." وهذه العوائق تعرف بالموصلات . وظهرت الشريحه الالكترونيه الاولي في سبتمبر/ايلول 1958، وكانت مصنوعه من ماده الغيرمانيوم. لكن بعد عده اشهر، ظهرت شريحه السيليكون الاولي، لتبدا معها صناعه البرمجيات الحديثه. نشات صناعه السيليكون لاول مره في بلاد الرافدين، بعد اكتشاف امكانيه صهر الزجاج وتشكيله ومع تطور صناعه الشرائح، تطورت الي طبقات رقيقه من السيليكون. لذا، نجد الان اجهزه صغيره لها قدرات حوسبه عاليه. ويعرض معرض شركه انتل، اكبر مصنعي شرائح الحواسب من حيث الارباح، طريقه عمل قانون مور، المنسوب الي روبرت مور، احد مؤسسي الشركه. وانتجت الشريحه الاولي عام 1969، وبها 1,200 موصل، وبحلول عام 1972، تضاعف عددها ليصل الي 2,500. واستمر عدد الموصلات في التضاعف حتي انتجت انتل شرائح رقيقه من السيليكون تحمل ملياري موصل. وما زال من غير المعروف المدي الذي قد تصل اليه هذه التكنولوجيا. ويقول مارك بوهر، المسؤول عن تطوير الشرائح في انتل، انه يتذكر ما قاله الخبراء بانه "لا يمكن صنع اجهزه اصغر من مئه نانومتر في الحجم. والان، نصنع اجهزه بحجم عشره نانومتر، ولا يمكننا توقع نهايه لتطور هذه التكنولوجيا". ولتقريب الصوره، لك ان تتخيل ان خليه الدم الحمراء الواحده في جسم الانسان قطرها اربعه الاف نانومتر. لكن بوهر اشار الي ان العمل بتقنيه النانو له عيوبه، وقد يتسبب في ظاهره تعرف باسم "النفق الكمي"، اذ تصبح الدوائر صغيره بدرجه تصعب تحديد مكان الالكترونات. وتتحرك الالكترونات بين العوائق بشكل يتسبب في مشاكل عده، كتسريب الطاقه من الشرائح. كما قد تؤدي لسخونه الشريحه او توقفها عن العمل. واضطرت شركات الحواسب الي اعاده تصميم الموصلات، واستخدام مواد جديده وطبقات اكثر تعقيدا. الا ان بوهر اشار الي ان مواجهه هذه التحديات ليست بنفس قدر الزياده في سرعه الشرائح. لذا، لم تتطور الحواسب المكتبيه كثيرا خلال السنوات العشر الاخيره، في حين يمكن دمج امكانياتها الحوسبيه في هاتف ذكي صغير. واضاف اننا قد نحتاج الي تكنولوجيا جديده في المستقبل ان استمرت الشرائح في الانكماش. فمثلا قد يتحول التركيز من تركيز اكبر عدد من الالكترونات داخل الشريحه الي التحكم في نموذج هذه الحركه. يستخدم السيليكون في قلب صناعه الالواح الشمسيه، ليكون بذلك فاعلا في الثوره التكنولوجيه الثالثه ويقول بوهر انه حتي الان، تثبت الدوائر علي شرائح ثنائيه الابعاد. وان امكن تطوير شرائح ثلاثيه الابعاد في المستقبل، ستعتبر هذه نقله في امكانيات التوصيل بدرجه تجعل من الممكن للشرائح العمل كعقل الانسان. لكن يبقي سؤال ان كان السيليكون سيحتفظ بمكانته في صناعه التكنولوجيا، اذ يجري البحث عن بدائل اخري مثل الغاليوم والكربون والانديوم. الا ان توافر السيليكون و تكلفته الزهيده قد تبقيه في قلب هذه الصناعه. كما سيبقي السيليكون في قلب الثوره التكنولوجيه الثالثه، التي اصبحت من اكثر الصناعات نموا في الولايات المتحده، وتوفر عشرات الالاف من الوظائف، وهي صناعه الالواح الشمسيه. ولم تكن صدفه ان تنمو هذه الصناعه في "وادي السيليكون" حيث تقع اهم الصناعات التكنولوجيه، تماما كالحواسب. وكان اول المستفيدين من هذه الصناعه هم "الهبيز" الذين يزرعون الحشيش المخدر، وليس المهتمين بالتكنولوجيا. وكان احد هؤلاء، ويدعي جون سكافير، هو اول من اتجه الي الاستفاده من طاقه الشمس. وسريعا ما ادرك حاجه اقرانه الي المجاريف والعدس، ففتح متجرا عاما. حتي اتاه رجل في سياره بورش يعرض عليه نوع جديد من الاعمال. يروي جون ضاحكا: "لقد جذب اثنتين من الخلايا الكهروضوئيه التي انقذها من برنامج الفضاء" واضاف: "قمنا بتوصيلهما، وبسرعه بدا هؤلاء الشباب المشردين "الهيبيز" في التدفق من الغابه علي المتجر واعجبوا بهذه الاشياء لدرجه الجنون" هذه الالواح الشمسيه الاولي كانت متواضعه للغايه بالمعايير الحديثه. وعند قوه 9 واط يمكنهما بالكاد ان يمدا بالطاقه بطاريه صغيره للغايه وقام ببيعهما بـ 900 دولار، لكن زبائنه كانوا اثرياء بسبب الربح الذي يحصلونه من مزارع الاصيص خاصتهم، وفي غضون اسابيع قليله باع نحو الف من تلك الالواح الشمسيه. ويتذكر جون، وهو لا يزال يضحك من تفاهه الامر كله: "قبل وقت طويل من هذا، ارسلت شركه اركو سولار، وهي اول شركه للطاقه الشمسيه في لوس انغلوس، مسؤولين كبار منها علي متن طائرات لرجال الاعمال، الي هذا المتجر العام للشباب الهيبيز في منطقه ويليتس لاستكشاف ماذا يحدث هناك". لكن لسوء الحظ، فان بقيه العالم لم يكن بهذه الدرجه من الثراء او المثاليه. وبعد هذا الاهتمام الكبير في البدايه، فان تطور الصناعه كان عملا مضنيا وبطيئا للغايه. وكانت المشكله هي ان الالواح الشمسيه الاولي كانت مرتفعه الثمن للغايه. نحن نعلم بالفعل ان قانون "مور" ادي الي زياده تصاعديه في عدد الترانستورات "الموصلات" علي شرائح السيليكون. حسنا، فان قانونا تصاعديا اخر يشرح لماذا انخفض سعر الالواح الشمسيه مئات المرات، منذ ان توقف الرجل صاحب السياره البورش امام متجر جون للمره الاولي. هذا القانون تمت صياغته من جانب مهندس ورائد في مجال الخلايا الكهروضوئيه يسمي "ديك سوانسون"، كنت قد قابلته في مصنع بوادي السيليكون حيث كانت شركته "صن باور" تنتج الالواح الشمسيه. ويشرح سوانسون انه مثل رقائق الحواسيب، فان الخلايا الضوئيه تستغل حقيقه ان السيليكون النقي من اشباه الموصلات. ويقول: "السيليكون لديه الخاصيه الرائعه انه حينما يضربه الضوء، فانه يمكن ان يطرق الالكترونات التي تربط بين الذرات معا". وبذلك تكون هذه الالكترونات حره الحركه في هذا المحيط، ويمكنها التحرك من حافه احدي الرقائق الي الاخري. ويقول سوانسون: "انها لا تعلم اين من المفترض ان تذهب، لذلك فانها تتجول بلا هدف". وباعتباره مصمم خلايا ضوئيه، فانها وظيفته ان يعطي هذه الالكترونات شعورا بالهدف. ويقول: "نضع مواد علي سطح الخليه، واذا اقترب منها الكترون، فانها تسحبه الي الخارج" وكل الكترون يضربه ضوء الشمس الي الخارج يترك ما يسميه سوانسون "ثقبا". ويضيف سوانسون: "كل الفكره في تصميم خليه شمسيه فعاله، هو ان نقنع الالكترونات بان تشكل شبكه واحده وان تشكل الثقوب الشبكه الاخري". والتحدي الرئيسي للمهندسين هو ان يفعلوا ذلك ويطوروه بشكل اكثر كفاءه واقل تكلفه. ويحمر وجه سوانسون من الخجل، حينما اذكر "قانون سوانسون". انه لا يريد ان ينسب فضلا لنفسه، لكنه كان اول شخص يكتشف امكانيه انخفاض اسعار الطاقه الشمسيه بشكل سريع. ويقول: "اذا نظرت الي الثلاجات، الاقلام الرصاص او الطائرات، جميعها تتجه الي الانخفاض في التكلفه، عندما تصنع كميات اكبر منها لانك تتعلم كيف تخفض النفقات، كما تزداد كفاءتك كلما زادت الكميات المنتجه". وكما يتنبا قانون مور بزياده تصاعديه في عدد الترانزستورات "الموصلات" علي الرقاقه، فان قانون سوانسون يتوقع انخفاضا تصاعديا في سعر الطاقه الشمسيه. ويتنبا قانون سوانسون بانه كلما تضاعف عدد الخلايا الشمسيه المصنعه حول العالم، كلما ادي ذلك لانخفاض بنسبه 20 في المئه في تكلفه انتاجها. واثبت هذا القانون دقه كبيره ايضا، وانخفضت الاسعار بسرعه هائله، وبعدما كان سعر الواط الواحد من الطاقه الشمسيه 100 دولار في السبعينيات من القرن الماضي، اصبح اقل من دولار واحد للواط حاليا. ويعد الانخفاض المتسارع في السعر، هو السبب في ان صناعه الطاقه الشمسيه تبدا حاليا في الانطلاق، لدرجه يمكن معها ان نستخدم مصطلح ان الطاقه الشمسيه قد وصلت الي مرحله "تكافؤ الشبكات". وهذا يعني ان الاماكن المشمسه، التي تكون فيها تكلفه توليد الطاقه الكهربائيه مرتفعه نسبيا، مثل هاواي، كاليفورنيا، اليابان او ايطاليا، فان تكلفه توليد واط واحد من الكهرباء عبر الخلايا الشمسيه، ستكون مقاربه الي حد كبير الي تكلفه توليد الطاقه من الفحم او الغاز او الطاقه النوويه. ووفقا لديك سوانسون، فان هناك مجال لخفض تكلفه انتاج الطاقه الشمسيه اكثر من ذلك، فهو يعتقد ان تكلفه انتاج الواط الواحد قد تنخفض الي 35 سنتا. وهذا يعني ان الشمس قد تمدنا قريبا جدا بكميات ضخمه ورخيصه من الطاقه، خاليه من مظاهر التلوث التي تصاحب كافه اشكال توليد الكهرباء الاخري. الان سيصبح هذا الامر ثوريا بالفعل، وكل الفضل في ذلك يرجع الي الامكانيات المدفونه في رمال الشاطئ الذي قضيت فيه اجازتك.
اقبل الصيف، ويخطط الكثيرون لزياره واحده علي الاقل الي الشاطئ. وربما تكون هذه فرصه للتفكر في اهميه الرمال للاقتصاد العالمي.