#062 · Microwave Oven · Short Articles

In 1945 a self-taught radar engineer at Raytheon noticed his pocket chocolate had melted near a magnetron. Within two years his employer was selling a six-foot-tall oven that ran on the same beam-forming tube that had just won the war over Britain.

In the spring of 1945, an engineer named Percy Spencer was walking past a humming radar set in a Raytheon lab in Waltham, Massachusetts, when he noticed the peanut cluster bar in his coat pocket had turned to mush. He was forty-eight, had left school at twelve to work in a paper mill, was largely self-taught, and was already one of the most senior engineers in American radar production. He stopped, reached into his pocket, and stared at the chocolate.

The next day Spencer sent out for a bag of unpopped corn. He held the bag near the magnetron — the cavity tube at the heart of every microwave radar set — and the kernels exploded across the lab. The day after, he brought an egg, aimed at a kettle with a hole cut in the side. The yolk burst through the shell into the face of a curious colleague. Within weeks he had built a metal box with a magnetron pointed into it and was cooking pork chops for the people who worked under him.

Microwave Oven Transformer Beige Alert · BY-SA 2.0

Spencer was not the first person to notice that radio waves warmed living tissue. British and American radar operators had been complaining about warm fingers since 1940. What Spencer did, that nobody else had bothered to do, was ask why, and then turn the why into a kitchen appliance.

A weapon turned domestic

The magnetron was the most closely guarded piece of British technology of the Second World War. It was developed in 1940 at the University of Birmingham by John Randall and Harry Boot, who carved a ring of cavities into a copper anode and produced ten kilowatts of microwave power from a device the size of a soup can. The previous best had been managed by physicists in single watts. The cavity magnetron made centimetric radar possible: tight beams, small antennas, accuracy to the metre. It crossed the Atlantic in September 1940 as part of the Tizard Mission, inside a black metal trunk, and Raytheon became its mass producer. By 1945 the company was making 2,600 magnetrons a day.

Percy Spencer in a Raytheon workshop noticing a softened chocolate bar in his pocket besid Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Spencer's patent — US 2,495,429, filed in October 1945 — described a "method of treating foodstuffs" by exposing them to microwave radiation. Raytheon's first commercial product, the Radarange, went on sale in 1947. It stood five and a half feet tall, weighed seven hundred and fifty pounds, drew three kilowatts, and was water-cooled. It cost roughly five thousand dollars, then the price of a small house. Restaurants, ocean liners, and railway dining cars bought them. Households did not.

It took twenty more years. In 1967 the Amana division of Raytheon released a countertop model — 115 volts, air-cooled, $495. By 1975 microwave ovens were outselling gas ranges in the United States.

A 1947 commercial Radarange standing like a steel refrigerator in an institutional kitchen Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

What microwaves do, exactly

The standard domestic frequency is 2.45 gigahertz, a wavelength of about twelve centimetres. The choice is regulatory, not physical — it is one of the ISM bands reserved for non-communication use, so cookware does not jam radio traffic. At that frequency the electric field flips direction five billion times a second, and polar molecules in the food — chiefly water, but also fats and sugars — try to rotate with it. They cannot quite keep up. The energy lost to friction between rotating molecules is what heats the food. This is dielectric heating, and it is why a microwave warms a wet sponge in seconds and a dry ceramic plate barely at all.

The waves penetrate roughly two to three centimetres before being absorbed, which is why thick joints of meat cook unevenly: the centre is heated by conduction from the outside, exactly as in a conventional oven. The turntable, common from the 1980s onward, exists because the standing-wave pattern inside the cavity has fixed hot and cold spots. Spin the food and you average them out.

Spencer received a two-dollar bonus, which was Raytheon's standard patent award regardless of the patent. He never asked for more. He stayed at the company until his death in 1970, by which point he was a senior vice-president and a member of the board, and his name was on around 150 patents. He had no high school diploma.

A simple dielectric heating comparison on a clean bench: a wet sponge steaming gently besi Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

What we still don't know

We do not know exactly when Spencer first connected the warm pocket to the magnetron. The chocolate bar account is firsthand from Spencer but the date is fuzzy — recollections place it between late 1944 and early 1945, and there is no contemporaneous lab notebook entry. He told the story the same way for the rest of his life.

We do not know what the cumulative effects of decades of low-level leakage from older ovens have been, if any. The current US limit is one milliwatt per square centimetre at five centimetres from the door — well below thermal damage thresholds — but the epidemiology of an appliance used three times a day in three hundred million homes is genuinely hard to do.

A hurried experimental meal in a wartime lab Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

And we do not know where the technology goes next. Solid-state microwave generators, which replace the magnetron with a bank of semiconductor amplifiers, would allow software-controlled cooking that targets specific frequencies and specific points inside the cavity. They have existed in commercial form for over a decade. They cost roughly ten times what a magnetron does. Nobody has yet built the consumer product that justifies the price.

The peanut cluster that started it all was never preserved. Spencer, by his own account, ate it.

1945年，雷神公司的一位自学成才的雷达工程师发现，口袋里的巧克力在磁控管旁融化了。不到两年，他的雇主便开始售卖一种六英尺高的烤箱，而其核心部件正是那根刚刚在不列颠空战中立下战功的波束成形管。

1945年春，一位名叫 Percy Spencer 的工程师在马萨诸塞州沃尔瑟姆的 Raytheon 实验室走过一台发出嗡嗡声的雷达设备时，发现外套口袋里的一块花生糖已经融化成了糊状。他当时四十八岁，十二岁就辍学到造纸厂工作，基本靠自学成才，且已是美国雷达生产领域资历最深的工程师之一。他停下脚步，伸手摸向口袋，盯着那块巧克力。

第二天，Spencer 让人买来一袋未爆的玉米粒。他把袋子放在 magnetron（每个微波雷达装置核心处的磁控管）附近，玉米粒瞬间在实验室里爆开了。又过了一天，他拿来一个鸡蛋，对准一个侧面开孔的烧水壶。蛋黄冲破蛋壳，喷在了一位好奇同事的脸上。几周之内，他组装好了一个金属箱，将磁控管对准箱体，开始为手下的员工烹制猪排。

Spencer 并非第一个发现无线电波能加热生物组织的人。自1940年起，英国和美国的雷达操作员就一直在抱怨手指发烫。Spencer 与众不同之处在于，他追问了原因，并且没有人像他那样，将这一发现转化为厨房电器。

武器的民用化

在第二次世界大战期间，磁控管是英国守卫最森严的技术。它于1940年在伯明翰大学由 John Randall 和 Harry Boot 开发而成；他们在铜阳极上刻出一圈空腔，用一个罐头大小的装置产生了十千瓦的微波功率。而此前物理学家能达到的最高水平仅为单位数瓦特。腔体磁控管使厘米波雷达成为可能：波束集中、天线小巧、精度达到米级。它于1940年9月作为 Tizard Mission 的一部分，装在一个黑色金属行李箱中跨越大西洋，随后 Raytheon 公司成为了其大规模生产商。到1945年，该公司每天生产2600个磁控管。

Spencer 的专利（编号 US 2,495,429，于1945年10月提交）描述了一种通过将食物暴露在微波辐射下进行处理的“烹饪方法”。Raytheon 公司的首款商业产品“雷达灶”（Radarange）于1947年上市。它高五英尺半（约1.67米），重七百五十磅（约340公斤），耗电三千瓦，采用水冷系统。售价约为五千美元，相当于当时一栋小房子的价格。餐厅、远洋客轮和铁路餐车购买了它，但普通家庭没有购买。

这一过程又花费了二十年。1967年，Raytheon 旗下的 Amana 分部发布了一款台式型号——115伏电压、风冷，售价495美元。到1975年，微波炉在美国的销量已经超过了燃气灶。

微波的工作原理

家用微波炉的标准频率是2.45千兆赫，波长约十二厘米。这一选择是出于监管而非物理层面的考虑——它是专门留给非通信用途的 ISM bands 频段之一，因此厨具不会干扰无线电通信。在此频率下，电场每秒翻转五十亿次，食物中的极性分子（主要是水，也包括脂肪和糖）试图随之旋转。它们跟不上电场翻转的速度。旋转分子之间摩擦产生的能量损耗就是加热食物的原因。这就是 dielectric heating，也是微波炉能在几秒钟内加热湿海绵，却几乎无法加热干燥陶瓷盘的原因。

微波在被吸收前会穿透约二至三厘米的深度，这就是厚肉块烹饪不均匀的原因：肉的中心是通过外部传导受热的，与传统烤箱完全一样。20世纪80年代后普及的转盘之所以存在，是因为腔体内的驻波模式会形成固定的热点和冷点。旋转食物可以将热量平均分布。

Spencer 获得了两美元的奖金，这是 Raytheon 公司无论专利价值如何，支付专利奖金的标准。他从未要求更多。他一直留在该公司直到1970年去世，那时他已是高级副总裁兼董事会成员，名下拥有约150项专利。而他甚至没有高中文凭。

我们依然未知的事物

我们不确切知道 Spencer 是何时第一次将暖口袋与磁控管联系起来的。关于巧克力棒的说法来自 Spencer 的亲身经历，但日期很模糊——回忆将其定在1944年底到1945年初之间，且当时并没有实验室笔记记录。在余生中，他讲述这个故事的版本始终如一。

我们不知道几十年来旧式微波炉微量泄漏所产生的累积效应（如果有的话）是什么。目前美国的标准是距离炉门五厘米处每平方厘米不超过一毫瓦——远低于热损伤阈值——但对于一种在三亿个家庭中每天使用三次的电器，进行流行病学研究确实非常困难。

我们也不知道这项技术未来将走向何方。固态微波发生器用一组半导体放大器取代了磁控管，这将允许软件控制烹饪，针对特定频率和腔体内的特定点进行加热。这种技术在商业领域已经存在了十多年，但成本大约是磁控管的十倍。目前还没有人制造出能够证明其价格合理性的消费级产品。

那块开启了一切的花生糖从未被保存下来。据 Spencer 自己说，他把它吃了。

Em 1945, um engenheiro autodidata de radar na Raytheon notou que seu chocolate de bolso havia derretido perto de um magnetron. Em menos de dois anos, seu empregador vendia um forno de quase dois metros de altura que funcionava com o mesmo tubo de formação de feixes que acabara de vencer a guerra sobre a Grã-Bretanha.

Na primavera de 1945, um engenheiro chamado Percy Spencer caminhava perto de um radar em pleno funcionamento num laboratório da Raytheon em Waltham, Massachusetts, quando notou que a barra de amendoim no bolso do seu casaco se tinha transformado numa pasta. Tinha quarenta e oito anos, deixara a escola aos doze para trabalhar numa fábrica de papel, era em grande parte autodidata e já era um dos engenheiros mais seniores na produção de radares americanos. Parou, meteu a mão no bolso e ficou a olhar para o chocolate.

No dia seguinte, Spencer mandou comprar um saco de milho por estalar. Segurou o saco perto do magnetron — o tubo de cavidade no coração de cada radar de micro-ondas — e os grãos explodiram por todo o laboratório. No dia seguinte, trouxe um ovo, apontado a uma chaleira com um buraco aberto de lado. A gema rebentou através da casca para a cara de um colega curioso. Em poucas semanas, tinha construído uma caixa de metal com um magnetron apontado para dentro e estava a cozinhar costeletas de porco para as pessoas que trabalhavam sob a sua chefia.

Spencer não foi a primeira pessoa a notar que as ondas de rádio aqueciam tecido vivo. Os operadores de radar britânicos e americanos queixavam-se de dedos quentes desde 1940. O que Spencer fez, e que ninguém mais se preocupou em fazer, foi perguntar porquê e depois transformar esse porquê num eletrodoméstico de cozinha.

Uma arma transformada em utensílio doméstico

O magnetron era a peça de tecnologia britânica mais bem guardada da Segunda Guerra Mundial. Foi desenvolvido em 1940 na Universidade de Birmingham por John Randall e Harry Boot, que esculpiram um anel de cavidades num ânodo de cobre e produziram dez quilowatts de potência de micro-ondas a partir de um dispositivo do tamanho de uma lata de sopa. O melhor conseguido anteriormente tinha sido da ordem dos watts isolados por físicos. O magnetron de cavidade tornou possível o radar centimétrico: feixes estreitos, antenas pequenas, precisão ao metro. Atravessou o Atlântico em setembro de 1940 como parte da Tizard Mission, dentro de um baú de metal preto, e a Raytheon tornou-se o seu produtor em massa. Em 1945, a empresa fabricava 2.600 magnetrons por dia.

A patente de Spencer — US 2,495,429, depositada em outubro de 1945 — descrevia um "método de tratar produtos alimentares" expondo-os à radiação de micro-ondas. O primeiro produto comercial da Raytheon, o Radarange, começou a ser vendido em 1947. Tinha um metro e sessenta e cinco de altura, pesava trezentos e quarenta quilos, consumia três quilowatts e era arrefecido a água. Custava cerca de cinco mil dólares, o preço de uma casa pequena na altura. Restaurantes, transatlânticos e carruagens-restaurante de comboios compraram-nos. Os agregados familiares, não.

Foram precisos mais vinte anos. Em 1967, a divisão Amana da Raytheon lançou um modelo de bancada — 115 volts, arrefecido a ar, 495 dólares. Em 1975, os fornos micro-ondas vendiam mais do que os fogões a gás nos Estados Unidos.

O que as micro-ondas fazem, exatamente

A frequência doméstica padrão é de 2,45 gigahertz, um comprimento de onda de cerca de doze centímetros. A escolha é regulamentar, não física — é uma das ISM bands reservadas para uso não comunicativo, para que os utensílios de cozinha não interfiram no tráfego de rádio. Nessa frequência, o campo elétrico inverte a direção cinco mil milhões de vezes por segundo, e as moléculas polares nos alimentos — principalmente água, mas também gorduras e açúcares — tentam rodar com ele. Não conseguem acompanhar perfeitamente. A energia perdida devido à fricção entre as moléculas em rotação é o que aquece os alimentos. Isto é dielectric heating, e é por isso que um micro-ondas aquece uma esponja molhada em segundos e um prato de cerâmica seco quase nada.

As ondas penetram cerca de dois a três centímetros antes de serem absorvidas, razão pela qual pedaços grossos de carne cozinham de forma desigual: o centro é aquecido por condução a partir do exterior, exatamente como num forno convencional. O prato giratório, comum a partir da década de 1980, existe porque o padrão de onda estacionária dentro da cavidade tem pontos quentes e frios fixos. Gire os alimentos e acabará por uniformizar a temperatura.

Spencer recebeu um bónus de dois dólares, que era o prémio padrão da Raytheon para patentes, independentemente da patente em questão. Nunca pediu mais. Permaneceu na empresa até à sua morte em 1970, altura em que era vice-presidente sénior e membro do conselho de administração, e o seu nome figurava em cerca de 150 patentes. Não tinha diploma do ensino secundário.

O que ainda não sabemos

Não sabemos exatamente quando Spencer associou pela primeira vez o bolso quente ao magnetron. O relato da barra de chocolate é em primeira mão, do próprio Spencer, mas a data é vaga — as recordações situam-na entre o final de 1944 e o início de 1945, e não existe qualquer entrada contemporânea no caderno de laboratório. Ele contou a história da mesma forma durante o resto da sua vida.

Não sabemos quais têm sido os efeitos cumulativos de décadas de fugas de baixo nível provenientes de fornos mais antigos, se é que existem. O limite atual nos EUA é de um miliwatt por centímetro quadrado a cinco centímetros da porta — bem abaixo dos limiares de danos térmicos — mas a epidemiologia de um eletrodoméstico usado três vezes por dia em trezentos milhões de lares é genuinamente difícil de realizar.

E não sabemos para onde vai a tecnologia a seguir. Os geradores de micro-ondas de estado sólido, que substituem o magnetron por um banco de amplificadores semicondutores, permitiriam uma cozedura controlada por software que visa frequências específicas e pontos específicos dentro da cavidade. Existem em forma comercial há mais de uma década. Custam cerca de dez vezes mais do que um magnetron. Ninguém construiu ainda o produto de consumo que justifique o preço.

A barra de amendoim que deu início a tudo nunca foi preservada. Spencer, segundo o seu próprio relato, comeu-a.

في عام 1945، لاحظ مهندس رادار عصامي في شركة "ريثيون" أن قطعة الشوكولاتة في جيبه قد ذابت بالقرب من صمام مغناطيسي "ماجنترون". وفي غضون عامين، كانت شركته تبيع فرنًا يبلغ طوله ستة أقدام يعمل بنفس أنبوب تشكيل الحزمة الذي حسم الحرب للتو فوق بريطانيا.

في ربيع عام 1945، كان مهندس يُدعى Percy Spencer يسير بالقرب من جهاز رادار يصدر طنينًا في مختبر شركة Raytheon في والثام بولاية ماساتشوستس، عندما لاحظ أن قطعة حلوى الفول السوداني في جيب معطفه قد تحولت إلى مادة لزجة. كان في الثامنة والأربعين من عمره، وقد ترك المدرسة في الثانية عشرة من عمره ليعمل في مصنع للورق، وكان عصاميًا إلى حد كبير، وكان بالفعل أحد كبار المهندسين في مجال إنتاج الرادار الأمريكي. توقف في مكانه، ومد يده إلى جيبه، وحدق في الشوكولاتة.

في اليوم التالي، أرسل سبنسر في طلب كيس من الذرة غير المفرقعة. وضع الكيس بالقرب من magnetron - الأنبوب التجويفي الذي يمثل قلب كل رادار ميكروويف - فانفجرت الحبات في أرجاء المختبر. وفي اليوم التالي، أحضر بيضة، ووجهها نحو غلاية قُطع ثقب في جانبها. انفجر صفار البيضة عبر القشرة ليستقر على وجه زميل له كان يراقب بفضول. وفي غضون أسابيع، كان قد بنى صندوقًا معدنيًا بداخلة جهاز مغنطرون موجه نحوه، وكان يطهو شرائح لحم الخنزير للعاملين تحت إمرته.

لم يكن سبنسر أول شخص يلاحظ أن موجات الراديو ترفع درجة حرارة الأنسجة الحية. فقد كان مشغلو الرادار البريطانيون والأمريكيون يشتكون من دفء أصابعهم منذ عام 1940. ما فعله سبنسر، والذي لم يكلف أحد غيره نفسه عناء فعله، هو طرح سؤال "لماذا"، ثم تحويل هذا "لماذا" إلى جهاز منزلي.

سلاح تحول إلى أداة منزلية

كان المغنطرون أكثر قطع التكنولوجيا البريطانية سرية في الحرب العالمية الثانية. تم تطويره في عام 1940 في جامعة برمنغهام على يد John Randall و Harry Boot، اللذين نحتا حلقة من التجاويف في أنود نحاسي وأنتجا عشرة كيلوواط من طاقة الميكروويف من جهاز بحجم علبة حساء. كان أفضل ما حققه الفيزيائيون سابقًا يقاس بالواط الواحد. جعل المغنطرون التجويفي رادار السنتيمتر ممكنًا: حزم ضيقة، هوائيات صغيرة، ودقة تصل إلى المتر. عبر الجهاز المحيط الأطلسي في سبتمبر 1940 كجزء من Tizard Mission، داخل صندوق معدني أسود، وأصبحت شركة رايثيون منتجته الضخمة. وبحلول عام 1945، كانت الشركة تنتج 2600 مغنطرون يوميًا.

وصفت براءة اختراع سبنسر - رقم US 2,495,429، التي قُدمت في أكتوبر 1945 - "طريقة لمعالجة المواد الغذائية" عن طريق تعريضها لإشعاع الميكروويف. طُرح أول منتج تجاري لشركة رايثيون، وهو "رادار رينج" (Radarange)، للبيع في عام 1947. كان يبلغ ارتفاعه خمسة أقدام ونصف، ويزن سبعمائة وخمسين رطلاً، ويستهلك ثلاثة كيلوواط، ويبرد بالماء. كان يكلف حوالي خمسة آلاف دولار، وهو ما كان يعادل حينها ثمن منزل صغير. اشترته المطاعم والسفن الكبيرة وعربات الطعام في القطارات. أما المنازل فلم تشترِه.

استغرق الأمر عشرين عامًا أخرى. وفي عام 1967، أطلقت وحدة "أمانا" التابعة لشركة رايثيون طرازًا يوضع على سطح الطاولة - بقدرة 115 فولت، ومبرد بالهواء، وبسعر 495 دولارًا. وبحلول عام 1975، كانت مبيعات أفران الميكروويف تتفوق على مواقد الغاز في الولايات المتحدة.

ماذا تفعل الموجات الدقيقة، بدقة

التردد المنزلي القياسي هو 2.45 جيجاهرتز، بطول موجي يبلغ حوالي اثني عشر سنتيمترًا. هذا الاختيار تنظيمي وليس فيزيائيًا - فهو أحد ISM bands المخصصة للاستخدام غير المتعلق بالاتصالات، حتى لا تتسبب أواني الطهي في تشويش حركة الراديو. عند هذا التردد، ينعكس اتجاه المجال الكهربائي خمسة مليارات مرة في الثانية، وتحاول الجزيئات القطبية في الطعام - وخاصة الماء، وكذلك الدهون والسكريات - الدوران معه. لكنها لا تستطيع المواكبة تمامًا. الطاقة المفقودة بسبب الاحتكاك بين الجزيئات الدوارة هي ما يسخن الطعام. هذا هو dielectric heating، وهو السبب وراء تسخين الميكروويف لإسفنجة مبللة في ثوانٍ، بينما لا يسخن طبقًا خزفيًا جافًا إلا بالكاد.

تخترق الموجات ما يقرب من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات قبل أن يتم امتصاصها، ولهذا السبب تُطهى قطع اللحم السميكة بشكل غير متساوٍ: يتم تسخين المركز عن طريق التوصيل من الخارج، تمامًا كما في الفرن التقليدي. أما القرص الدوار، الذي أصبح شائعًا منذ ثمانينيات القرن العشرين فصاعدًا، فموجود لأن نمط الموجة الواقفة داخل التجويف به نقاط ساخنة وباردة ثابتة. قم بتدوير الطعام وستحصل على متوسط حرارة متوازن.

حصل سبنسر على مكافأة قدرها دولارين، وهي مكافأة براءة الاختراع القياسية في شركة رايثيون بغض النظر عن طبيعة الاختراع. لم يطلب قط المزيد. بقي في الشركة حتى وفاته عام 1970، حيث كان يشغل منصب نائب رئيس أول وعضوًا في مجلس الإدارة، وكان اسمه مسجلاً على حوالي 150 براءة اختراع. ولم يكن يحمل شهادة ثانوية.

ما لا نزال نجهله

نحن لا نعرف بالضبط متى ربط سبنسر لأول مرة بين جيب معطفه الدافئ وجهاز المغنطرون. قصة قطعة الشوكولاتة هي رواية مباشرة من سبنسر ولكن التاريخ غير دقيق - ترجح الذكريات وقوعها بين أواخر 1944 وأوائل 1945، ولا يوجد سجل معاصر في دفتر ملاحظات المختبر. لقد روى القصة بنفس الطريقة لبقية حياته.

لا نعرف ما هي الآثار التراكمية لعقود من التسرب منخفض المستوى من الأفران القديمة، إن وُجدت. الحد الأقصى الحالي في الولايات المتحدة هو ميلي واط واحد لكل سنتيمتر مربع على مسافة خمسة سنتيمترات من الباب - وهو أقل بكثير من عتبات الضرر الحراري - ولكن علم الأوبئة الخاص بجهاز يُستخدم ثلاث مرات يوميًا في ثلاثمائة مليون منزل أمر يصعب حقًا دراسته.

ولا نعرف إلى أين تتجه هذه التكنولوجيا لاحقًا. إن مولدات الميكروويف ذات الحالة الصلبة، التي تستبدل المغنطرون بمجموعة من مضخمات أشباه الموصلات، ستسمح بطهي محكوم بالبرمجيات يستهدف ترددات محددة ونقاطًا محددة داخل التجويف. لقد كانت موجودة في شكل تجاري لأكثر من عقد من الزمان. وهي تكلف حوالي عشرة أضعاف ما يكلفه المغنطرون. لم يقم أحد حتى الآن ببناء المنتج الاستهلاكي الذي يبرر هذا السعر.

قطعة حلوى الفول السوداني التي بدأت كل شيء لم يتم حفظها. سبنسر، حسب روايته الشخصية، أكلها.

1945 में रेथियॉन के एक स्व-शिक्षित रडार इंजीनियर ने देखा कि उसकी जेब में रखी चॉकलेट एक मैग्नेट्रॉन के पास पिघल गई है। दो साल के भीतर, उसके नियोक्ता एक छह फीट लंबा ओवन बेच रहे थे जो उसी बीम-फॉर्मिंग ट्यूब पर चलता था जिसने अभी-अभी ब्रिटेन पर युद्ध जीता था।

1945 की वसंत ऋतु में, Percy Spencer नाम का एक इंजीनियर वाल्थम, मैसाचुसेट्स में Raytheon लैब में गुनगुनाते हुए रडार सेट के पास से गुजर रहा था, तभी उसने देखा कि उसकी कोट की जेब में रखी पीनट क्लस्टर बार पिघलकर लुगदी बन गई है। वह अड़तालीस वर्ष का था, बारह वर्ष की आयु में पेपर मिल में काम करने के लिए स्कूल छोड़ दिया था, काफी हद तक स्वयं-शिक्षित था, और अमेरिकी रडार उत्पादन में सबसे वरिष्ठ इंजीनियरों में से एक था। वह रुका, अपनी जेब में हाथ डाला, और चॉकलेट को घूरने लगा।

अगले दिन स्पेंसर ने बिना फूटे मक्के के दानों का एक बैग मंगवाया। उसने बैग को magnetron — हर माइक्रोवेव रडार सेट के केंद्र में स्थित कैविटी ट्यूब — के पास रखा, और मक्के के दाने पूरी लैब में बिखर गए। उसके अगले दिन, उसने एक अंडा लिया और उसे एक ऐसी केतली की तरफ निर्देशित किया जिसके किनारे पर छेद था। जर्दी खोल को तोड़ती हुई एक उत्सुक सहकर्मी के चेहरे पर जा लगी। कुछ ही हफ्तों के भीतर उसने एक धातु का डिब्बा बनाया जिसमें एक मैग्नेट्रॉन लगा था और वह अपने अधीन काम करने वाले लोगों के लिए पोर्क चॉप पका रहा था।

स्पेंसर पहला व्यक्ति नहीं था जिसने यह गौर किया हो कि रेडियो तरंगें जीवित ऊतकों को गर्म करती हैं। ब्रिटिश और अमेरिकी रडार ऑपरेटर 1940 से ही गर्म उंगलियों के बारे में शिकायत कर रहे थे। स्पेंसर ने जो किया, जिसे करने की किसी और ने जहमत नहीं उठाई, वह था यह पूछना कि ऐसा क्यों है, और फिर उस 'क्यों' को एक रसोई उपकरण में बदल देना।

एक हथियार बना घरेलू उपकरण

मैग्नेट्रॉन द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान ब्रिटिश तकनीक का सबसे सुरक्षित रूप से संरक्षित हिस्सा था। इसे 1940 में बर्मिंघम विश्वविद्यालय में John Randall और Harry Boot द्वारा विकसित किया गया था, जिन्होंने तांबे के एनोड में छिद्रों का एक घेरा उकेरा और सूप के डिब्बे के आकार के उपकरण से दस किलोवाट माइक्रोवेव शक्ति उत्पन्न की। इससे पहले का सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन भौतिकविदों द्वारा कुछ वाट में प्रबंधित किया गया था। कैविटी मैग्नेट्रॉन ने सेंटिमेट्रिक रडार को संभव बनाया: तंग बीम, छोटे एंटेना, मीटर तक की सटीकता। यह सितंबर 1940 में Tizard Mission के हिस्से के रूप में, एक काले धातु के ट्रंक के अंदर अटलांटिक के पार आया, और रेथियॉन इसका बड़े पैमाने पर निर्माता बन गया। 1945 तक कंपनी प्रतिदिन 2,600 मैग्नेट्रॉन बना रही थी।

स्पेंसर का पेटेंट — US 2,495,429, अक्टूबर 1945 में दायर किया गया — ने उन्हें माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में लाकर "खाद्य पदार्थों के उपचार की विधि" का वर्णन किया। रेथियॉन का पहला व्यावसायिक उत्पाद, रडारेंज, 1947 में बिक्री के लिए गया। यह पांच फीट छह इंच लंबा था, सात सौ पचास पाउंड वजनी था, तीन किलोवाट बिजली खींचता था, और वाटर-कूल्ड था। इसकी कीमत लगभग पांच हजार डॉलर थी, जो उस समय एक छोटे घर की कीमत के बराबर थी। रेस्तरां, समुद्री जहाज और रेलवे डाइनिंग कारों ने इन्हें खरीदा। घरों ने नहीं।

इसमें बीस और साल लग गए। 1967 में रेथियॉन के अमाना डिवीजन ने एक काउंटरटॉप मॉडल जारी किया — 115 वोल्ट, एयर-कूल्ड, $495। 1975 तक संयुक्त राज्य अमेरिका में माइक्रोवेव ओवन गैस रेंज से ज्यादा बिक रहे थे।

माइक्रोवेव वास्तव में क्या करते हैं

मानक घरेलू आवृत्ति 2.45 गीगाहर्ट्ज़ है, जिसकी तरंग दैर्ध्य लगभग बारह सेंटीमीटर है। चुनाव विनियामक है, भौतिक नहीं — यह ISM bands में से एक है जिसे गैर-संचार उपयोग के लिए आरक्षित किया गया है, ताकि कुकवेयर रेडियो ट्रैफ़िक को जाम न करे। उस आवृत्ति पर विद्युत क्षेत्र एक सेकंड में पांच अरब बार दिशा बदलता है, और भोजन में मौजूद ध्रुवीय अणु — मुख्य रूप से पानी, लेकिन वसा और शर्करा भी — इसके साथ घूमने की कोशिश करते हैं। वे पूरी तरह से तालमेल नहीं बिठा पाते। घूमते हुए अणुओं के बीच घर्षण से नष्ट हुई ऊर्जा ही भोजन को गर्म करती है। यह dielectric heating है, और यही कारण है कि माइक्रोवेव एक गीले स्पंज को सेकंडों में गर्म कर देता है और एक सूखे सिरेमिक प्लेट को लगभग बिल्कुल भी नहीं।

तरंगें अवशोषित होने से पहले लगभग दो से तीन सेंटीमीटर तक प्रवेश करती हैं, यही कारण है कि मांस के मोटे टुकड़े असमान रूप से पकते हैं: केंद्र बाहर से चालन (conduction) द्वारा गर्म होता है, बिल्कुल पारंपरिक ओवन की तरह। टर्नटेबल, जो 1980 के दशक के बाद से आम है, इसलिए मौजूद है क्योंकि कैविटी के अंदर स्टैंडिंग-वेव पैटर्न में निश्चित गर्म और ठंडे स्थान होते हैं। भोजन को घुमाएं और आप उनका औसत निकाल लेते हैं।

स्पेंसर को दो डॉलर का बोनस मिला, जो पेटेंट की परवाह किए बिना रेथियॉन का मानक पेटेंट पुरस्कार था। उसने कभी और अधिक नहीं मांगा। वह 1970 में अपनी मृत्यु तक कंपनी में रहा, जिस समय तक वह एक वरिष्ठ उपाध्यक्ष और बोर्ड का सदस्य था, और उसका नाम लगभग 150 पेटेंटों पर था। उसके पास हाई स्कूल का डिप्लोमा तक नहीं था।

हम अभी भी क्या नहीं जानते

हम ठीक से नहीं जानते कि स्पेंसर ने पहली बार गर्म जेब को मैग्नेट्रॉन से कब जोड़ा। चॉकलेट बार का विवरण सीधे स्पेंसर से है लेकिन तारीख अस्पष्ट है — यादें इसे 1944 के अंत और 1945 की शुरुआत के बीच बताती हैं, और कोई समकालीन लैब नोटबुक प्रविष्टि नहीं है। उसने अपने बाकी जीवन में कहानी उसी तरह सुनाई।

हम नहीं जानते कि पुराने ओवन से दशकों के निम्न-स्तरीय रिसाव के संचयी प्रभाव क्या रहे हैं, यदि कोई हैं। वर्तमान अमेरिकी सीमा दरवाजे से पांच सेंटीमीटर की दूरी पर एक मिलीवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर है — जो थर्मल क्षति सीमा से काफी नीचे है — लेकिन 300 मिलियन घरों में दिन में तीन बार उपयोग किए जाने वाले उपकरण की महामारी विज्ञान का अध्ययन करना वास्तव में कठिन है।

और हम नहीं जानते कि तकनीक आगे कहाँ जाएगी। सॉलिड-स्टेट माइक्रोवेव जनरेटर, जो मैग्नेट्रॉन को सेमीकंडक्टर एम्पलीफायरों के बैंक से बदलते हैं, सॉफ्टवेयर-नियंत्रित खाना पकाने की अनुमति देंगे जो विशिष्ट आवृत्तियों और कैविटी के अंदर विशिष्ट बिंदुओं को लक्षित करते हैं। वे एक दशक से अधिक समय से व्यावसायिक रूप में मौजूद हैं। वे मैग्नेट्रॉन की तुलना में लगभग दस गुना अधिक महंगे हैं। अभी तक किसी ने वह उपभोक्ता उत्पाद नहीं बनाया है जो कीमत को सही ठहरा सके।

वह पीनट क्लस्टर जिसने यह सब शुरू किया, उसे कभी संरक्षित नहीं किया गया। स्पेंसर के अपने बयान के अनुसार, उसने इसे खा लिया।

Pada tahun 1945, seorang insinyur radar autodidak di Raytheon mendapati cokelat di sakunya meleleh di dekat sebuah magnetron. Dalam kurun dua tahun, perusahaannya telah menjual oven setinggi enam kaki yang beroperasi menggunakan tabung pembentuk sinar yang sama, yang baru saja memenangkan perang di atas wilayah Inggris.

Pada musim semi tahun 1945, seorang insinyur bernama Percy Spencer sedang berjalan melewati perangkat radar yang berdengung di laboratorium Raytheon di Waltham, Massachusetts, ketika ia menyadari bahwa permen kacang di saku mantelnya telah berubah menjadi lunak. Ia berusia empat puluh delapan tahun, telah meninggalkan sekolah pada usia dua belas untuk bekerja di pabrik kertas, belajar secara otodidak, dan telah menjadi salah satu insinyur paling senior dalam produksi radar Amerika. Ia berhenti, merogoh sakunya, dan menatap cokelat tersebut.

Keesokan harinya, Spencer memesan sekantong jagung yang belum dikertukan. Ia memegang kantong tersebut di dekat magnetron — tabung rongga yang menjadi jantung dari setiap set radar gelombang mikro — dan biji jagung tersebut meledak ke seluruh penjuru laboratorium. Hari berikutnya, ia membawa telur, membidik ke arah ketel yang bagian sampingnya telah dilubangi. Kuning telur menyembur keluar dari cangkangnya tepat ke wajah seorang rekan yang penasaran. Dalam beberapa minggu, ia telah membangun sebuah kotak logam dengan magnetron yang diarahkan ke dalamnya dan mulai memasak potongan daging babi untuk orang-orang yang bekerja di bawahnya.

Spencer bukanlah orang pertama yang menyadari bahwa gelombang radio dapat menghangatkan jaringan hidup. Operator radar Inggris dan Amerika telah mengeluhkan jari-jari yang terasa hangat sejak tahun 1940. Apa yang dilakukan Spencer, yang tidak terpikirkan oleh orang lain, adalah bertanya mengapa, lalu mengubah alasan tersebut menjadi peralatan dapur.

Senjata yang berubah menjadi peralatan rumah tangga

Magnetron adalah teknologi Inggris yang paling dijaga ketat selama Perang Dunia Kedua. Alat ini dikembangkan pada tahun 1940 di University of Birmingham oleh John Randall dan Harry Boot, yang mengukir cincin rongga pada anoda tembaga dan menghasilkan sepuluh kilowatt daya gelombang mikro dari perangkat sebesar kaleng sup. Pencapaian terbaik sebelumnya hanya diukur dalam hitungan watt tunggal oleh para fisikawan. Magnetron rongga memungkinkan radar sentimetrik: pancaran sempit, antena kecil, dan akurasi hingga hitungan meter. Teknologi ini melintasi Atlantik pada September 1940 sebagai bagian dari Tizard Mission, di dalam sebuah bagasi logam hitam, dan Raytheon menjadi produsen massalnya. Pada tahun 1945, perusahaan tersebut memproduksi 2.600 magnetron per hari.

Paten Spencer — US 2,495,429, yang diajukan pada Oktober 1945 — mendeskripsikan "metode untuk mengolah bahan makanan" dengan memaparkannya pada radiasi gelombang mikro. Produk komersial pertama Raytheon, Radarange, mulai dijual pada tahun 1947. Alat ini memiliki tinggi lima setengah kaki, berat tujuh ratus lima puluh pon, menggunakan daya tiga kilowatt, dan didinginkan dengan air. Harganya sekitar lima ribu dolar, setara dengan harga sebuah rumah kecil saat itu. Restoran, kapal pesiar, dan gerbong makan kereta api membelinya. Namun, rumah tangga tidak.

Dibutuhkan dua puluh tahun lagi. Pada tahun 1967, divisi Amana dari Raytheon merilis model meja — 115 volt, didinginkan dengan udara, seharga $495. Menjelang tahun 1975, oven gelombang mikro mulai mengalahkan penjualan kompor gas di Amerika Serikat.

Apa sebenarnya yang dilakukan gelombang mikro

Frekuensi rumah tangga standar adalah 2,45 gigahertz, dengan panjang gelombang sekitar dua belas sentimeter. Pilihan ini bersifat regulatori, bukan fisik — ini adalah salah satu dari ISM bands yang dicadangkan untuk penggunaan non-komunikasi, sehingga peralatan masak tidak mengganggu lalu lintas radio. Pada frekuensi tersebut, medan listrik membalik arah sebanyak lima miliar kali per detik, dan molekul polar dalam makanan — terutama air, tetapi juga lemak dan gula — mencoba berotasi mengikutinya. Molekul-molekul tersebut tidak bisa mengejarnya. Energi yang hilang karena gesekan antara molekul yang berotasi inilah yang memanaskan makanan. Inilah yang disebut dielectric heating, dan inilah alasan mengapa oven gelombang mikro menghangatkan spons basah dalam hitungan detik, sementara piring keramik kering hampir tidak terasa panas sama sekali.

Gelombang menembus sedalam kurang lebih dua hingga tiga sentimeter sebelum diserap, itulah sebabnya potongan daging yang tebal matang secara tidak merata: bagian tengahnya dipanaskan melalui konduksi dari luar, persis seperti di oven konvensional. Piring putar, yang umum digunakan sejak tahun 1980-an dan seterusnya, ada karena pola gelombang berdiri di dalam rongga memiliki titik panas dan dingin yang tetap. Putar makanannya dan Anda akan meratakannya.

Spencer menerima bonus dua dolar, yang merupakan standar penghargaan paten Raytheon tanpa memedulikan jenis patennya. Ia tidak pernah meminta lebih. Ia tetap di perusahaan tersebut hingga kematiannya pada tahun 1970, saat itu ia telah menjadi wakil presiden senior dan anggota dewan direksi, dan namanya tercantum dalam sekitar 150 paten. Ia tidak memiliki ijazah sekolah menengah.

Apa yang belum kita ketahui

Kita tidak tahu persis kapan Spencer pertama kali mengaitkan saku yang hangat dengan magnetron. Kisah tentang permen cokelat datang langsung dari Spencer, tetapi tanggalnya tidak pasti — ingatan menempatkannya antara akhir 1944 hingga awal 1945, dan tidak ada catatan laboratorium kontemporer. Ia menceritakan kisah tersebut dengan cara yang sama sepanjang sisa hidupnya.

Kita tidak tahu apa efek kumulatif dari kebocoran tingkat rendah selama puluhan tahun dari oven-oven lama, jika memang ada. Batas saat ini di AS adalah satu miliwatt per sentimeter persegi pada jarak lima sentimeter dari pintu — jauh di bawah ambang batas kerusakan termal — tetapi epidemiologi dari peralatan yang digunakan tiga kali sehari di tiga ratus juta rumah sungguh sulit dilakukan.

Dan kita tidak tahu ke mana teknologi ini akan berkembang selanjutnya. Pembangkit gelombang mikro solid-state, yang menggantikan magnetron dengan serangkaian penguat semikonduktor, akan memungkinkan pemasakan yang dikendalikan perangkat lunak yang menargetkan frekuensi tertentu dan titik tertentu di dalam rongga. Teknologi ini telah ada dalam bentuk komersial selama lebih dari satu dekade. Biayanya sekitar sepuluh kali lipat dari magnetron biasa. Belum ada yang membangun produk konsumen yang membenarkan harga tersebut.

Permen kacang yang memulai segalanya itu tidak pernah diawetkan. Menurut pengakuannya sendiri, Spencer memakannya.

En 1945, un ingénieur radar autodidacte chez Raytheon remarqua que la tablette de chocolat dans sa poche avait fondu près d'un magnétron. En moins de deux ans, son employeur commercialisait un four de près de deux mètres de haut, fonctionnant grâce au même tube à faisceau dirigé qui venait de gagner la guerre au-dessus de la Grande-Bretagne.

Au printemps de 1945, un ingénieur nommé Percy Spencer passait devant un radar en plein bourdonnement dans un laboratoire de Raytheon à Waltham, dans le Massachusetts, lorsqu’il remarqua que la barre de chocolat aux cacahuètes dans la poche de sa veste avait fondu. Âgé de quarante-huit ans, ayant quitté l’école à douze ans pour travailler dans une papeterie, il était en grande partie autodidacte et comptait déjà parmi les ingénieurs les plus expérimentés dans la production de radars américains. Il s’arrêta, glissa la main dans sa poche et fixa le chocolat.

Le lendemain, Spencer se fit apporter un sachet de maïs à éclater. Il tint le sachet près du magnetron — le tube à cavité au cœur de chaque radar à micro-ondes — et les grains explosèrent dans tout le laboratoire. Le surlendemain, il apporta un œuf, qu’il dirigea vers une bouilloire percée sur le côté. Le jaune traversa la coquille et jaillit au visage d’un collègue curieux. En quelques semaines, il avait construit une boîte métallique équipée d’un magnétron et préparait des côtelettes de porc pour ses subordonnés.

Spencer n'était pas la première personne à remarquer que les ondes radio chauffaient les tissus vivants. Les opérateurs radar britanniques et américains se plaignaient d'avoir les doigts chauds depuis 1940. Ce que Spencer fit, et que personne d'autre n'avait pris la peine de faire, fut de se demander pourquoi, puis de transformer ce « pourquoi » en un appareil électroménager.

Une arme devenue domestique

Le magnétron fut la technologie britannique la plus étroitement surveillée de la Seconde Guerre mondiale. Il fut mis au point en 1940 à l’université de Birmingham par John Randall et Harry Boot, qui sculptèrent un anneau de cavités dans une anode en cuivre pour produire dix kilowatts de puissance micro-ondes à partir d’un dispositif de la taille d’une boîte de conserve. La meilleure performance précédente, réalisée par des physiciens, se comptait en watts. Le magnétron à cavité rendit possible le radar centimétrique : faisceaux étroits, petites antennes, précision au mètre près. Il traversa l’Atlantique en septembre 1940 dans le cadre de la Tizard Mission, dissimulé dans une malle en métal noir, et Raytheon en devint le producteur de masse. En 1945, l’entreprise fabriquait 2 600 magnétrons par jour.

Le brevet de Spencer — US 2,495,429, déposé en octobre 1945 — décrivait une « méthode de traitement des produits alimentaires » par exposition au rayonnement micro-ondes. Le premier produit commercial de Raytheon, le Radarange, fut mis en vente en 1947. Il mesurait environ 1,70 mètre de haut, pesait 340 kilos, consommait trois kilowatts et était refroidi par eau. Il coûtait environ cinq mille dollars, soit le prix d’une petite maison à l’époque. Les restaurants, les paquebots et les wagons-restaurants des trains en firent l’acquisition. Pas les foyers.

Il fallut encore vingt ans. En 1967, la division Amana de Raytheon lança un modèle de comptoir : 115 volts, refroidissement à air, 495 $. Dès 1975, les fours à micro-ondes se vendaient mieux que les cuisinières à gaz aux États-Unis.

Ce que font précisément les micro-ondes

La fréquence domestique standard est de 2,45 gigahertz, soit une longueur d’onde d’environ douze centimètres. Ce choix est réglementaire, non physique — c’est l’une des ISM bands réservées aux usages autres que les communications, afin que les appareils de cuisson ne brouillent pas le trafic radio. À cette fréquence, le champ électrique change de direction cinq milliards de fois par seconde, et les molécules polaires présentes dans les aliments — principalement l’eau, mais aussi les graisses et les sucres — tentent de pivoter en rythme. Elles n’y parviennent pas tout à fait. L’énergie perdue par friction entre les molécules en rotation est ce qui chauffe l’aliment. C’est le dielectric heating, et c’est la raison pour laquelle un micro-ondes chauffe une éponge humide en quelques secondes alors qu’il ne chauffe pratiquement pas une assiette en céramique sèche.

Les ondes pénètrent d’environ deux à trois centimètres avant d’être absorbées, ce qui explique pourquoi les pièces de viande épaisses cuisent de manière inégale : le centre est chauffé par conduction depuis l’extérieur, exactement comme dans un four traditionnel. Le plateau tournant, courant à partir des années 1980, existe parce que le motif d’ondes stationnaires à l’intérieur de la cavité crée des points chauds et froids fixes. En faisant tourner l’aliment, on homogénéise la température.

Spencer reçut une prime de deux dollars, ce qui était la récompense standard de Raytheon pour tout brevet, quel qu’il soit. Il ne demanda jamais plus. Il resta dans l’entreprise jusqu’à sa mort en 1970, date à laquelle il était devenu vice-président principal et membre du conseil d’administration, et son nom figurait sur environ 150 brevets. Il n’avait aucun diplôme d’études secondaires.

Ce que nous ignorons encore

Nous ne savons pas exactement quand Spencer a fait le lien pour la première fois entre sa poche chaude et le magnétron. L’anecdote de la barre de chocolat provient directement de Spencer, mais la date est floue — les souvenirs la situent entre fin 1944 et début 1945, et il n’existe aucune note de laboratoire contemporaine. Il a raconté l’histoire de la même manière jusqu’à la fin de sa vie.

Nous ignorons quels ont été, le cas échéant, les effets cumulatifs de décennies de fuites à faible niveau provenant des anciens fours. La limite actuelle aux États-Unis est d’un milliwatt par centimètre carré à cinq centimètres de la porte — bien en dessous des seuils de dommages thermiques — mais l’épidémiologie d’un appareil utilisé trois fois par jour dans trois cents millions de foyers est une tâche réellement difficile à mener.

Et nous ne savons pas ce que l’avenir réserve à cette technologie. Les générateurs de micro-ondes à semi-conducteurs, qui remplacent le magnétron par une banque d’amplificateurs à semi-conducteurs, permettraient une cuisson contrôlée par logiciel ciblant des fréquences spécifiques et des points précis à l’intérieur de la cavité. Ils existent sous forme commerciale depuis plus d’une décennie. Ils coûtent environ dix fois plus cher qu’un magnétron. Personne n’a encore créé le produit grand public qui justifie un tel prix.

La barre de chocolat aux cacahuètes qui a tout déclenché n’a jamais été conservée. Selon les propres dires de Spencer, il l’a mangée.

В 1945 году инженер-самоучка из компании Raytheon заметил, что его плитка шоколада в кармане расплавилась рядом с магнетроном. Всего через два года его работодатель уже продавал печь высотой в шесть футов, работавшую на той же самой лампе для формирования луча, которая совсем недавно помогла выиграть войну над Британией.

Весной 1945 года инженер по имени Percy Spencer проходил мимо гудящей радиолокационной установки в лаборатории компании Raytheon в Уолтеме, штат Массачусетс, когда заметил, что плитка шоколада с арахисом в кармане его пальто превратилась в кашу. Ему было сорок восемь лет, в двенадцать лет он бросил школу, чтобы работать на бумажной фабрике, был по большей части самоучкой и уже считался одним из ведущих инженеров американского производства радаров. Он остановился, засунул руку в карман и уставился на шоколад.

На следующий день Спенсер послал купить пакет кукурузных зерен для попкорна. Он подержал пакет рядом с magnetron — полостным магнетроном, который является сердцем любого микроволнового радара, — и зерна взорвались по всей лаборатории. На следующий день он принес яйцо и направил магнетрон на чайник с отверстием в стенке. Желток прорвал скорлупу и выплеснулся на лицо любопытного коллеги. Через несколько недель он собрал металлический ящик, внутрь которого был направлен магнетрон, и начал готовить свиные отбивные для своих подчиненных.

Спенсер был не первым, кто заметил, что радиоволны нагревают живые ткани. Британские и американские операторы радаров жаловались на теплые пальцы еще с 1940 года. Спенсер сделал то, до чего никто другой не додумался: он задался вопросом «почему», а затем превратил это «почему» в кухонный прибор.

Оружие на службе быта

Магнетрон был самым тщательно охраняемым секретом британских технологий Второй мировой войны. Он был разработан в 1940 году в Бирмингемском университете John Randall и Harry Boot, которые вырезали кольцо полостей в медном аноде и получили десять киловатт микроволновой мощности от устройства размером с банку супа. До этого физикам удавалось достичь лишь нескольких ватт. Полостной магнетрон сделал возможным создание сантиметровых радаров: узкие лучи, маленькие антенны, точность до метра. В сентябре 1940 года он пересек Атлантику в рамках Tizard Mission внутри черного металлического сундука, и компания Raytheon стала его массовым производителем. К 1945 году компания выпускала 2600 магнетронов в день.

Патент Спенсера — US 2,495,429, поданный в октябре 1945 года, — описывал «способ обработки пищевых продуктов» путем воздействия на них микроволновым излучением. Первый коммерческий продукт Raytheon, Radarange, поступил в продажу в 1947 году. Он был высотой полтора метра, весил триста сорок килограммов, потреблял три киловатта и имел водяное охлаждение. Он стоил около пяти тысяч долларов — цена небольшого дома в то время. Их покупали рестораны, океанские лайнеры и вагоны-рестораны. Домохозяйства — нет.

Потребовалось еще двадцать лет. В 1967 году подразделение Amana компании Raytheon выпустило настольную модель — 115 вольт, воздушное охлаждение, 495 долларов. К 1975 году микроволновые печи в США продавались лучше, чем газовые плиты.

Что именно делают микроволны

Стандартная бытовая частота составляет 2,45 гигагерца, что соответствует длине волны около двенадцати сантиметров. Выбор частоты продиктован требованиями регуляторов, а не физики — это один из диапазонов ISM bands, зарезервированный для некоммуникационного использования, чтобы кухонные приборы не создавали помех радиосвязи. На этой частоте электрическое поле меняет направление пять миллиардов раз в секунду, и полярные молекулы в пище — в основном вода, а также жиры и сахара — пытаются вращаться вместе с ним. Они не совсем поспевают за полем. Энергия, теряемая при трении между вращающимися молекулами, и нагревает пищу. Это и есть dielectric heating, и именно поэтому микроволновка за секунды нагревает влажную губку, а сухую керамическую тарелку — почти нет.

Волны проникают на глубину примерно два-три сантиметра, прежде чем поглощаются, поэтому толстые куски мяса готовятся неравномерно: центр нагревается за счет теплопроводности от внешних слоев, точно так же, как в обычной духовке. Поворотный столик, ставший обычным явлением с 1980-х годов, существует потому, что картина стоячих волн внутри камеры имеет фиксированные горячие и холодные точки. Вращая продукт, вы усредняете их.

Спенсер получил бонус в два доллара, что было стандартной премией Raytheon за патент, независимо от его значимости. Он никогда не просил большего. Он проработал в компании до самой смерти в 1970 году, к тому времени он был старшим вице-президентом, членом совета директоров, а его имя стояло примерно под 150 патентами. У него не было даже аттестата об окончании средней школы.

Чего мы все еще не знаем

Мы точно не знаем, когда именно Спенсер впервые связал теплый карман с магнетроном. История с плиткой шоколада исходит от самого Спенсера, но дата размыта: по воспоминаниям это было между концом 1944 и началом 1945 года, и никаких записей в лабораторных журналах того времени не сохранилось. Он рассказывал эту историю одинаково до конца своей жизни.

Мы не знаем, каков кумулятивный эффект десятилетий воздействия слабого излучения от старых печей, если он вообще есть. Текущий лимит в США составляет один милливатт на квадратный сантиметр на расстоянии пяти сантиметров от дверцы — это значительно ниже порогов термического повреждения, — но эпидемиологическое исследование прибора, который используется трижды в день в трехстах миллионах домов, провести крайне сложно.

И мы не знаем, куда эта технология пойдет дальше. Твердотельные микроволновые генераторы, заменяющие магнетрон набором полупроводниковых усилителей, позволили бы реализовать программно-управляемое приготовление пищи, нацеленное на конкретные частоты и конкретные точки внутри камеры. Они существуют в коммерческом виде уже более десяти лет. Они стоят примерно в десять раз дороже, чем магнетрон. Никто пока не создал потребительский продукт, который оправдал бы эту цену.

Арахисовая плитка, с которой все началось, так и не была сохранена. По словам самого Спенсера, он ее съел.

Im Jahr 1945 bemerkte ein autodidaktischer Radaringenieur bei Raytheon, dass seine Schokolade in der Hosentasche in der Nähe eines Magnetrons geschmolzen war. Innerhalb von zwei Jahren verkaufte sein Arbeitgeber einen fast zwei Meter hohen Ofen, der mit derselben strahlenbündelnden Röhre betrieben wurde, die gerade erst den Krieg über Großbritannien entschieden hatte.

Im Frühjahr 1945 ging ein Ingenieur namens Percy Spencer an einem summenden Radargerät in einem Labor von Raytheon in Waltham, Massachusetts, vorbei, als er bemerkte, dass der Erdnussriegel in seiner Manteltasche zu Brei geworden war. Er war achtundvierzig Jahre alt, hatte die Schule mit zwölf verlassen, um in einer Papierfabrik zu arbeiten, war weitgehend Autodidakt und bereits einer der leitenden Ingenieure in der amerikanischen Radarproduktion. Er blieb stehen, griff in seine Tasche und starrte auf die Schokolade.

Am nächsten Tag ließ Spencer eine Tüte unpoppten Mais kommen. Er hielt die Tüte in die Nähe des magnetron – die Hohlraumröhre, die das Herzstück jedes Mikrowellen-Radargeräts bildet – und die Körner explodierten im ganzen Labor. Am Tag darauf brachte er ein Ei mit und zielte auf einen Kessel, in dessen Seite ein Loch geschnitten war. Das Eigelb schoss durch die Schale in das Gesicht eines neugierigen Kollegen. Innerhalb weniger Wochen hatte er eine Metallbox mit einem darin ausgerichteten Magnetron gebaut und briet Koteletts für seine Untergebenen.

Spencer war nicht der Erste, der bemerkte, dass Radiowellen lebendes Gewebe erwärmten. Britische und amerikanische Radarbediener beklagten sich schon seit 1940 über warme Finger. Was Spencer tat, wozu sich sonst niemand aufraffen konnte, war, nach dem Warum zu fragen und das Warum anschließend in ein Küchengerät zu verwandeln.

Eine Waffe wird zum Haushaltsgegenstand

Das Magnetron war das bestgehütete britische Technologiegeheimnis des Zweiten Weltkriegs. Es wurde 1940 an der Universität von Birmingham von John Randall und Harry Boot entwickelt, die einen Ring aus Hohlräumen in eine Kupferanode schnitten und zehn Kilowatt Mikrowellenleistung mit einem Gerät von der Größe einer Suppendose erzeugten. Die Physiker zuvor hatten bestenfalls einzelne Watt geschafft. Das Hohlraummagnetron machte Zentimeterwellenradar möglich: schmale Strahlen, kleine Antennen, Genauigkeit bis auf den Meter genau. Es überquerte im September 1940 als Teil der Tizard Mission in einem schwarzen Metallkoffer den Atlantik, und Raytheon wurde zu dessen Massenhersteller. Bis 1945 produzierte das Unternehmen 2.600 Magnetrons pro Tag.

Spencers Patent – US 2.495.429, angemeldet im Oktober 1945 – beschrieb eine „Methode zur Behandlung von Lebensmitteln“, indem diese Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden. Raytheons erstes kommerzielles Produkt, die Radarange, kam 1947 in den Verkauf. Sie war gut 1,60 Meter hoch, wog 340 Kilogramm, verbrauchte drei Kilowatt und war wassergekühlt. Sie kostete etwa fünftausend Dollar, damals der Preis für ein kleines Haus. Restaurants, Ozeandampfer und Speisewagen der Eisenbahn kauften sie. Privathaushalte nicht.

Es dauerte weitere zwanzig Jahre. 1967 brachte die Amana-Sparte von Raytheon ein Tischmodell heraus – 115 Volt, luftgekühlt, 495 Dollar. Bis 1975 verkauften sich Mikrowellenherde in den Vereinigten Staaten besser als Gasherde.

Was Mikrowellen genau bewirken

Die Standardfrequenz für den Hausgebrauch liegt bei 2,45 Gigahertz, einer Wellenlänge von etwa zwölf Zentimetern. Diese Wahl ist regulatorisch bedingt, nicht physikalisch – es handelt sich um eines der ISM bands, die für nicht-kommunikative Zwecke reserviert sind, damit Kochgeräte den Funkverkehr nicht stören. Bei dieser Frequenz kehrt sich das elektrische Feld fünf Milliarden Mal pro Sekunde um, und polare Moleküle in den Lebensmitteln – hauptsächlich Wasser, aber auch Fette und Zucker – versuchen, mitzurotieren. Sie kommen nicht ganz hinterher. Die Energie, die durch die Reibung zwischen den rotierenden Molekülen verloren geht, ist das, was die Nahrung erhitzt. Das ist dielectric heating, und deshalb erwärmt eine Mikrowelle einen nassen Schwamm in Sekunden, einen trockenen Keramikteller jedoch kaum.

Die Wellen dringen etwa zwei bis drei Zentimeter tief ein, bevor sie absorbiert werden. Deshalb garen dicke Fleischstücke ungleichmäßig: Das Innere wird durch Leitung von außen erhitzt, genau wie in einem herkömmlichen Backofen. Der Drehteller, der ab den 1980er Jahren verbreitet war, existiert, weil das stehende Wellenmuster im Inneren des Garraums feste heiße und kalte Punkte aufweist. Dreht man das Essen, gleicht man sie aus.

Spencer erhielt einen Bonus von zwei Dollar, was Raytheons Standardprämie für Patente war, unabhängig vom Wert. Er fragte nie nach mehr. Er blieb bis zu seinem Tod 1970 im Unternehmen; zu diesem Zeitpunkt war er Senior Vice President, Vorstandsmitglied und sein Name stand auf etwa 150 Patenten. Einen High-School-Abschluss hatte er nicht.

Was wir immer noch nicht wissen

Wir wissen nicht genau, wann Spencer zum ersten Mal den Zusammenhang zwischen der warmen Tasche und dem Magnetron erkannte. Die Geschichte mit dem Schokoriegel stammt aus erster Hand von Spencer, aber das Datum ist vage – Erinnerungen ordnen es zwischen Ende 1944 und Anfang 1945 ein, und es gibt keinen zeitgenössischen Labortagebucheintrag dazu. Er erzählte die Geschichte für den Rest seines Lebens immer auf die gleiche Weise.

Wir wissen nicht, welche kumulativen Auswirkungen jahrzehntelange, geringfügige Leckstrahlung älterer Öfen gegebenenfalls hatten. Der aktuelle US-Grenzwert liegt bei einem Milliwatt pro Quadratzentimeter in fünf Zentimetern Entfernung von der Tür – weit unterhalb der Schwellenwerte für thermische Schäden –, aber die Epidemiologie eines Geräts, das täglich dreimal in dreihundert Millionen Haushalten verwendet wird, ist tatsächlich schwer zu untersuchen.

Und wir wissen nicht, wohin sich die Technologie als Nächstes entwickelt. Festkörper-Mikrowellengeneratoren, die das Magnetron durch eine Reihe von Halbleiterverstärkern ersetzen, würden ein softwaregesteuertes Garen ermöglichen, das auf bestimmte Frequenzen und Punkte im Garraum abzielt. Sie existieren seit über einem Jahrzehnt in kommerzieller Form. Sie kosten etwa das Zehnfache eines Magnetrons. Niemand hat bisher das Verbraucherprodukt gebaut, das diesen Preis rechtfertigt.

Die Erdnuss-Cluster-Masse, mit der alles begann, wurde nie konserviert. Spencer hat sie nach eigener Aussage gegessen.

1945年、レイセオン社の独学のレーダー技師が、マグネトロンのそばでポケットのチョコレートが溶けていることに気づいた。それから2年もしないうちに、彼の雇用主は、イギリスの戦勝に貢献したのと同じビーム形成管で動く、高さ6フィートのオーブンを売り出していた。

1945年の春、Percy Spencerという名のエンジニアが、マサチューセッツ州ウォルサムにあるRaytheon研究所の唸りを上げるレーダー装置のそばを通りかかったときのこと、コートのポケットに入れていたピーナッツ・クラスター・バーがドロドロに溶けていることに気がつきました。当時48歳のスペンサーは、12歳で学校を中退して製紙工場で働いた経験を持ち、ほぼ独学で身を立てた人物でしたが、すでに米国のレーダー生産において最も経験豊富なエンジニアの一人でした。彼は立ち止まり、ポケットに手を伸ばして、そのチョコレートを見つめました。

翌日、スペンサーは袋入りのポップコーン用トウモロコシを取り寄せました。彼はその袋を、電子レンジ用レーダー装置の心臓部である空洞管、magnetronの近くにかざしました。すると、トウモロコシの粒が実験室中に弾け飛びました。その翌日には卵を持ち込み、側面を切り抜いたケトルに向けて放射しました。卵黄は殻を突き破り、好奇心旺盛な同僚の顔に飛び散りました。数週間もしないうちに、彼はマグネトロンを取り付けた金属の箱を作り、部下たちのために豚肉を調理するまでになっていました。

電波が生物の組織を温めるという事実に気づいたのは、スペンサーが最初ではありませんでした。英国や米国のレーダー操作員たちは、1940年以来、指先が熱くなるという苦情を漏らしていました。スペンサーが行った、誰もやろうとしなかったこと。それは、「なぜか」を問い、その「なぜ」を家庭用電化製品へと昇華させることでした。

兵器から家庭用製品へ

マグネトロンは、第二次世界大戦中、英国が最も厳重に守っていた技術でした。1940年、バーミンガム大学のJohn RandallとHarry Bootによって開発されたこの装置は、銅製の陽極に空洞のリングを掘り込むことで、スープ缶ほどの大きさの装置から10キロワットのマイクロ波出力を生み出しました。それまでの最高記録は、物理学者たちがわずか数ワットを達成した程度でした。空洞マグネトロンにより、密度の高いビーム、小型のアンテナ、メートル単位の精度を誇るセンチメートル波レーダーが可能となりました。1940年9月、それは黒い金属製のトランクに入れられ、Tizard Missionの一部として大西洋を渡り、レイセオン社がその大量生産を担うことになりました。1945年までに、同社は1日2,600個のマグネトロンを生産していました。

1945年10月に出願されたスペンサーの特許（米国特許2,495,429号）には、食品をマイクロ波放射にさらす「食品の処理方法」が記されていました。レイセオン社の最初の商用製品「レーダーレンジ」が発売されたのは1947年のことです。それは高さ約168センチ、重量約340キログラム、消費電力3キロワットで、水冷式でした。価格は約5,000ドルで、当時としては小さな家が一軒買えるほどの金額でした。レストランや豪華客船、鉄道の食堂車では購入されましたが、一般家庭には普及しませんでした。

それからさらに20年を要しました。1967年、レイセオン社のアマナ部門が、115ボルトの電源で作動し、空冷式のカウンターモデルを495ドルで発売しました。1975年までには、米国において電子レンジの売上はガスコンロを上回るようになりました。

マイクロ波の仕組み

家庭用として標準的な周波数は2.45ギガヘルツで、波長は約12センチメートルです。この選択は物理的な理由ではなく、規制上の理由によるものです。これは、通信以外の用途に予約されたISM bandsの一つであり、調理器具が無線通信を妨害しないようにするためです。この周波数では、電界が1秒間に50億回反転し、食品に含まれる極性分子（主に水、その他に脂肪や糖分）がそれに合わせて回転しようとします。しかし、分子は電界の動きに完全には追いつけません。回転する分子同士の摩擦で失われるエネルギーこそが、食品を加熱する正体です。これがdielectric heatingであり、濡れたスポンジは数秒で温まるのに、乾燥したセラミックの皿はほとんど温まらない理由です。

マイクロ波は、吸収されるまでに約2〜3センチメートル浸透します。そのため、肉の厚い塊を調理すると焼きムラが生じます。中心部は、従来のオーブンと全く同じように、外側からの伝導によって加熱されるからです。1980年代以降一般的になった回転皿（ターンテーブル）が存在するのは、庫内の定在波パターンには決まった「熱い場所」と「冷たい場所」があるためです。食品を回転させれば、その温度を均一にすることができます。

スペンサーが受け取った特許報奨金は2ドルでした。これはレイセオン社が特許の内容に関わらず支払う標準的な金額でした。彼はそれ以上の要求は一切しませんでした。彼は1970年に亡くなるまで同社に留まり、その時点で上級副社長兼取締役の一人となっており、彼の名前は約150の特許に刻まれていました。彼には高校の卒業証書もありませんでした。

まだ解明されていないこと

スペンサーが最初にポケットの暖かさとマグネトロンを結びつけたのが正確にいつなのかは分かっていません。チョコレートバーのエピソードはスペンサー本人からのものですが、日付は曖昧で、記憶によると1944年後半から1945年初頭の間とされていますが、当時の実験ノートに記載はありません。彼は生涯を通じて、同じ物語を語り続けました。

古い電子レンジから漏れ出る微量なマイクロ波を何十年も浴び続けたことによる累積的な影響が、もしあるとすれば、それがどのようなものなのかも分かっていません。現在の米国の基準値は、ドアから5センチメートルの距離で1平方センチメートルあたり1ミリワット以下であり、熱による損傷の閾値をはるかに下回っていますが、3億世帯で1日3回使用される家電製品の疫学調査を行うことは、極めて困難です。

そして、この技術が今後どこへ向かうのかも分かりません。マグネトロンを半導体増幅器のバンクに置き換える「固体マイクロ波発生器」が登場すれば、特定の周波数や庫内の特定の地点を狙い撃ちにするソフトウェア制御の調理が可能になります。これはすでに10年以上前から商用化されていますが、マグネトロンの約10倍のコストがかかります。その価格を正当化できる消費者向け製品は、まだ誰も作れていません。

すべてを始めたあのピーナッツ・クラスターが保存されることはありませんでした。スペンサー自身の話によれば、彼が食べてしまったのです。

1945년, 레이시온의 독학파 레이더 엔지니어는 자석관 근처에서 자신의 주머니 속 초콜릿이 녹아내린 것을 발견했다. 불과 2년 후, 그의 회사는 영국에서 전쟁을 승리로 이끈 바로 그 빔 형성 진공관으로 작동하는 6피트 높이의 오븐을 판매하기 시작했다.

1945년 봄, Percy Spencer라는 이름의 엔지니어가 매사추세츠주 월섬에 있는 Raytheon 연구소에서 작동 중인 레이더 장비 옆을 지나가다가 주머니에 넣어둔 땅콩 초콜릿 바가 녹아 뭉개진 것을 발견했다. 그는 48세였으며, 12세에 제지 공장에서 일하기 위해 학업을 중단했고, 대부분 독학으로 지식을 쌓았음에도 이미 미국 레이더 생산 분야에서 가장 선임 엔지니어 중 한 명이었다. 그는 걸음을 멈추고 주머니에 손을 넣어 녹아버린 초콜릿을 물끄러미 바라보았다.

다음 날 스펜서는 팝콘용 옥수수 한 봉지를 구해 왔다. 그는 전자레인지 레이더 장비의 핵심 부품인 magnetron(공동관) 근처에 봉지를 가져다 댔고, 그 결과 옥수수 알갱이들이 실험실 곳곳으로 터져 나갔다. 그 다음 날에는 달걀을 가져와 옆면에 구멍을 낸 주전자를 향해 장비를 조준했다. 달걀노른자가 껍데기를 뚫고 나와 호기심 어린 동료의 얼굴에 튀었다. 몇 주 지나지 않아 그는 마그네트론을 내장한 금속 상자를 만들었고, 그 안에서 자신의 밑에서 일하는 직원들을 위해 돼지고기 요리를 하기 시작했다.

전파가 생체 조직을 따뜻하게 한다는 사실을 알아챈 사람이 스펜서가 처음은 아니었다. 영국과 미국의 레이더 기사들은 1940년부터 손가락이 뜨거워진다는 불만을 제기해 왔다. 스펜서가 남들과 달리 특별히 했던 일은 '왜 그런가?'라는 질문을 던진 다음, 그 이유를 부엌 가전제품으로 구현해 낸 것이었다.

무기에서 가전으로

마그네트론은 제2차 세계대전 당시 영국이 가장 철저히 비밀에 부쳤던 기술이었다. 1940년 버밍엄 대학교의 John Randall과 Harry Boot가 구리 양극에 일련의 공동(cavity)을 새겨 넣어 수프 캔만 한 크기의 장치에서 10킬로와트의 마이크로파 출력을 만들어내면서 개발되었다. 이전까지 물리학자들이 달성했던 최고 기록은 고작 1와트 수준이었다. 공동 마그네트론 덕분에 정밀한 빔, 작은 안테나, 미터 단위의 정확도를 갖춘 센티미터 파장 레이더가 가능해졌다. 이 기술은 1940년 9월, Tizard Mission의 일환으로 검은색 금속 트렁크에 담겨 대서양을 건넜고, 레이시온(Raytheon)이 대량 생산을 맡았다. 1945년에는 매일 2,600개의 마그네트론을 생산하게 되었다.

1945년 10월에 출원된 스펜서의 특허(미국 특허 제2,495,429호)는 마이크로파 복사에 음식을 노출하여 "식품을 처리하는 방법"을 기술했다. 레이시온의 첫 상용 제품인 '레이더레인지(Radarange)'는 1947년에 출시되었다. 높이 5.5피트(약 1.7미터), 무게 750파운드(약 340킬로그램)에 달했으며, 3킬로와트의 전력을 소비하고 수냉식으로 냉각되는 방식이었다. 가격은 당시 작은 집 한 채 값과 맞먹는 5,000달러 정도였다. 레스토랑, 여객선, 기차 식당칸에서는 이를 구입했으나, 일반 가정에서는 그렇지 않았다.

그로부터 20년이 더 걸렸다. 1967년, 레이시온의 아마나(Amana) 사업부는 115볼트 전압에 공랭식 냉각 방식을 채택하고 가격을 495달러로 낮춘 탁상형 모델을 출시했다. 1975년 무렵에는 미국에서 전자레인지 판매량이 가스레인지 판매량을 앞지르기 시작했다.

마이크로파의 정확한 역할

가정용 표준 주파수는 2.45기가헤르츠로, 파장은 약 12센티미터이다. 이 수치는 물리적인 이유보다는 규제상의 이유로 결정된 것이다. 이는 통신용이 아닌 용도로 예약된 ISM bands 중 하나여서 조리 기구가 무선 통신 신호를 방해하지 않는다. 이 주파수에서 전기장은 1초에 50억 번 방향을 바꾸며, 음식 내의 극성 분자들(주로 물 분자, 그리고 지방과 당분)은 이 전기장의 회전에 맞춰 회전하려 한다. 분자들은 전기장의 변화 속도를 완전히 따라가지 못한다. 회전하는 분자들 사이의 마찰로 인해 발생하는 에너지가 바로 음식을 데우는 원동력이다. 이것이 바로 dielectric heating(유전 가열)이며, 전자레인지가 젖은 스펀지는 몇 초 만에 뜨겁게 데우면서도 마른 세라믹 접시는 거의 데우지 못하는 이유이다.

마이크로파는 약 2~3센티미터 정도 침투한 뒤 흡수되는데, 이 때문에 두꺼운 고기 덩어리는 골고루 익지 않는다. 중심부는 일반 오븐과 똑같이 외부로부터의 전도열에 의해 익기 때문이다. 1980년대 이후 흔해진 회전판은 내부 공동(cavity) 안에 고정된 '핫스팟'과 '콜드스팟'이 존재하기 때문에 고안된 것이다. 음식을 회전시키면 이 지점들의 온도가 평균화된다.

스펜서는 레이시온의 표준 특허 보상금인 2달러를 받았다. 그는 더 많은 금액을 요구하지 않았다. 그는 1970년 사망할 때까지 회사에 남아 수석 부사장이자 이사회 멤버로 활동했으며, 그의 이름으로 약 150개의 특허가 등록되었다. 그에게는 고등학교 졸업장조차 없었다.

여전히 알 수 없는 것들

스펜서가 따뜻해진 주머니와 마그네트론을 처음으로 연결 지은 시점이 정확히 언제인지 우리는 알지 못한다. 초콜릿 바에 대한 이야기는 스펜서 본인의 직접적인 증언이지만 날짜가 모호하다. 당시를 기억하는 이들은 1944년 후반에서 1945년 초반 사이로 추측할 뿐, 실험실 노트에 기록된 동시대의 기록은 없다. 그는 평생 같은 내용을 이야기했다.

오래된 전자레인지에서 수십 년간 미세하게 누출된 마이크로파가 인체에 누적되어 어떤 영향을 미쳤는지, 혹은 미쳤다면 그 영향이 무엇인지도 알지 못한다. 현재 미국의 제한 기준은 도어에서 5센티미터 거리에서 제곱센티미터당 1밀리와트인데, 이는 열적 손상 임계치보다 훨씬 낮은 수치다. 그러나 3억 가구가 하루 세 번 사용하는 가전제품에 대한 역학 조사는 현실적으로 매우 어렵다.

또한 이 기술이 앞으로 어떻게 발전할지도 알 수 없다. 마그네트론을 일련의 반도체 증폭기 뱅크로 대체하는 고체 마이크로파 발생기는 특정 주파수와 공동 내부의 특정 지점을 겨냥하는 소프트웨어 제어 방식의 조리를 가능하게 할 것이다. 이미 10년 넘게 상업용 제품으로는 존재해 왔다. 다만 마그네트론보다 가격이 10배 정도 비싸다. 아직 그 가격을 정당화할 만한 소비자용 제품을 만든 사람은 없다.

모든 것의 시작이었던 땅콩 초콜릿 바는 보존되지 않았다. 스펜서 본인의 말에 따르면, 그가 먹어버렸다.

En 1945, un ingeniero de radar autodidacta en Raytheon observó que el chocolate que llevaba en el bolsillo se había derretido cerca de un magnetrón. En menos de dos años, su empleador ya comercializaba un horno de casi dos metros de altura que funcionaba con el mismo tubo de formación de haces que acababa de ganar la guerra sobre Gran Bretaña.

En la primavera de 1945, un ingeniero llamado Percy Spencer pasaba frente a un radar que zumbaba en un laboratorio de Raytheon en Waltham, Massachusetts, cuando se dio cuenta de que la barrita de cacahuetes y chocolate que llevaba en el bolsillo de su abrigo se había convertido en una masa informe. Tenía cuarenta y ocho años, había dejado la escuela a los doce para trabajar en una fábrica de papel, era prácticamente autodidacta y ya era uno de los ingenieros con mayor antigüedad en la producción de radares estadounidense. Se detuvo, metió la mano en el bolsillo y contempló el chocolate.

Al día siguiente, Spencer mandó comprar una bolsa de maíz para palomitas. Sostuvo la bolsa cerca del magnetron —el tubo de cavidades que constituye el corazón de todo radar de microondas— y los granos estallaron por todo el laboratorio. Al día siguiente, trajo un huevo y lo apuntó hacia una tetera a la que le habían hecho un agujero en un costado. La yema salió disparada a través de la cáscara y fue a parar a la cara de un colega curioso. En pocas semanas había construido una caja de metal con un magnetrón apuntando hacia su interior y estaba cocinando chuletas de cerdo para sus subordinados.

Spencer no fue la primera persona en notar que las ondas de radio calentaban el tejido vivo. Los operadores de radar británicos y estadounidenses se habían estado quejando de tener los dedos calientes desde 1940. Lo que hizo Spencer, y que nadie más se había molestado en hacer, fue preguntar por qué, y luego convertir ese porqué en un electrodoméstico.

Un arma convertida en artículo doméstico

El magnetrón era la pieza de tecnología británica mejor guardada de la Segunda Guerra Mundial. Fue desarrollado en 1940 en la Universidad de Birmingham por John Randall y Harry Boot, quienes tallaron un anillo de cavidades en un ánodo de cobre y produjeron diez kilovatios de potencia de microondas con un dispositivo del tamaño de una lata de sopa. Lo mejor que se había logrado hasta entonces por parte de los físicos eran unos pocos vatios. El magnetrón de cavidades hizo posible el radar centimétrico: haces estrechos, antenas pequeñas, precisión de hasta el metro. Cruzó el Atlántico en septiembre de 1940 como parte de la Tizard Mission, dentro de un baúl de metal negro, y Raytheon se convirtió en su productor en masa. En 1945, la empresa fabricaba 2600 magnetrones al día.

La patente de Spencer —la US 2,495,429, presentada en octubre de 1945— describía un "método para tratar productos alimenticios" exponiéndolos a radiación de microondas. El primer producto comercial de Raytheon, el Radarange, salió a la venta en 1947. Medía un metro sesenta y cinco de altura, pesaba trescientos cuarenta kilos, consumía tres kilovatios y estaba refrigerado por agua. Costaba aproximadamente cinco mil dólares, el precio de una casa pequeña en aquel entonces. Los compraron restaurantes, transatlánticos y coches comedor de trenes. Los hogares no.

Tuvieron que pasar otros veinte años. En 1967, la división Amana de Raytheon lanzó un modelo de sobremesa: 115 voltios, refrigerado por aire y 495 dólares. Para 1975, los hornos de microondas vendían más que las cocinas de gas en los Estados Unidos.

Lo que hacen las microondas, exactamente

La frecuencia doméstica estándar es de 2,45 gigahercios, una longitud de onda de unos doce centímetros. La elección es reglamentaria, no física: es una de las ISM bands reservadas para usos distintos a la comunicación, de modo que los utensilios de cocina no interfieran en el tráfico de radio. A esa frecuencia, el campo eléctrico cambia de dirección cinco mil millones de veces por segundo, y las moléculas polares de los alimentos —principalmente el agua, pero también las grasas y los azúcares— intentan rotar al mismo ritmo. No logran seguirle el paso. La energía perdida por la fricción entre las moléculas en rotación es lo que calienta la comida. Esto es dielectric heating, y es la razón por la que un microondas calienta una esponja húmeda en segundos y un plato de cerámica seco apenas lo nota.

Las ondas penetran aproximadamente de dos a tres centímetros antes de ser absorbidas, razón por la cual los trozos de carne gruesos se cocinan de forma desigual: el centro se calienta por conducción desde el exterior, exactamente igual que en un horno convencional. El plato giratorio, común a partir de la década de 1980, existe porque el patrón de ondas estacionarias dentro de la cavidad tiene puntos fijos calientes y fríos. Al hacer girar la comida, se promedian.

Spencer recibió una bonificación de dos dólares, que era la recompensa estándar de Raytheon por patente, independientemente de cuál fuera. Nunca pidió más. Permaneció en la empresa hasta su muerte en 1970, momento en el que era vicepresidente sénior y miembro de la junta directiva, y su nombre figuraba en unas 150 patentes. No tenía diploma de secundaria.

Lo que aún no sabemos

No sabemos exactamente cuándo relacionó Spencer por primera vez el bolsillo caliente con el magnetrón. El relato de la barrita de chocolate es de primera mano, del propio Spencer, pero la fecha es imprecisa: los recuerdos la sitúan entre finales de 1944 y principios de 1945, y no hay ninguna entrada contemporánea en el cuaderno de laboratorio. Contó la historia de la misma manera durante el resto de su vida.

No sabemos cuáles han sido, si es que los ha habido, los efectos acumulativos de décadas de fugas de bajo nivel de los hornos más antiguos. El límite actual en los Estados Unidos es de un milivatio por centímetro cuadrado a cinco centímetros de la puerta —muy por debajo de los umbrales de daño térmico—, pero la epidemiología de un electrodoméstico utilizado tres veces al día en trescientos millones de hogares es genuinamente difícil de realizar.

Y no sabemos hacia dónde irá la tecnología a continuación. Los generadores de microondas de estado sólido, que sustituyen al magnetrón por un banco de amplificadores semiconductores, permitirían una cocción controlada por software que se dirigiría a frecuencias específicas y puntos específicos dentro de la cavidad. Existen en forma comercial desde hace más de una década. Cuestan aproximadamente diez veces más que un magnetrón. Nadie ha construido todavía el producto de consumo que justifique ese precio.

La barrita de cacahuetes que lo empezó todo nunca se conservó. Spencer, según su propio relato, se la comió.

Microwave Oven