Уолтер Айзексон - Инноваторы. Как несколько гениев, хакеров и гиков совершили цифровую революцию

Основой квантовой механики являются работы датского физика Нильса Бора и других ученых, изучавших, что происходит внутри атома. В 1913 году Бор предложил модель атома, где электроны движутся вокруг ядра по строго определенным орбитам. Они могут совершить квантовый скачок, перепрыгнув с одной орбиты на другую, но никогда не могут оказаться между ними. Число электронов на внешней орбите позволяет выяснить химические и электрические свойства данного элемента, включая то, насколько хорошо он проводит электричество.

Некоторые элементы, такие как медь, проводят электричество хорошо. Это хорошие проводники. Другие, например сера, проводят электричество ужасно. Это хорошие изоляторы. А еще есть промежуточные элементы, такие как кремний и германий, которые называют полупроводниками. Они полезны, поскольку их легко превратить в еще лучшие проводники. Например, если добавить в кремний небольшое количество примеси мышьяка или бора, электроны получают возможность двигаться свободнее.

Квантовая механика развивалась в то же время, когда металлурги, используя новейшие технологии очистки и хитроумные химические приемы, искали пути создания новых материалов, которые позволили бы комбинировать часто встречающиеся минералы с редкими. По ходу решения своих каждодневных проблем, например: что делать с нитью накаливания электронной лампы, прогорающей слишком быстро, или с диафрагмой телефонной трубки, звучащей слишком тихо, они смешивали разные новые сплавы, разрабатывали методы нагревания и охлаждения подобных смесей в попытках улучшить их свойства. Методом проб и ошибок, как повар на кухне, они готовили революцию в материаловедении, которая в дальнейшем двигалась рука об руку с квантовой революцией в теоретической физике.

Экспериментируя с образцами кремния и германия, инженеры-химики из Bell Labs нашли подтверждение многому из того, что предсказывали теоретики [258] Например, инженеры и теоретики обнаружили, что, когда кремний (у которого четыре электрона на внешней орбите) легируют небольшим количеством фосфора или мышьяка (у которых по пять электронов на внешней орбите), в нем появляются свободные электроны, иначе говоря — носители отрицательного заряда. То, что получается, называют полупроводником w-типа. Если же кремний легировать бором (с тремя электронами на внешней орбите), имеет место дефицит электронов. Там, где должны были быть электроны, появляются «дырки», т. е. положительные заряды. Материал становится полупроводником p-типа. — Прим. автора. . Стало ясно, что теоретики, инженеры и металлурги могут многому научиться друг у друга. Поэтому в 1936 году в Bell Labs была образована группа, занимавшаяся исследованиями в области физики твердого тела. У группы было мощное ядро, состоящее из светил, теоретиков и практиков. Раз в неделю в конце дня они собирались, чтобы обменяться полученными результатами, в разговорах любили прихвастнуть, как это принято в академических кругах, а затем начинались неофициальные разговоры, продолжавшиеся до глубокой ночи. Общаться лично оказалось полезнее, чем просто читать статьи друг друга: интенсивное взаимодействие способствовало появлению идей, которые, используя аналогию с электронами, переходили на более высокие орбиты, а иногда могли и вырываться на волю, запуская цепную реакцию.

Один из членов группы обращал на себя внимание. Уильям Шокли, теоретик, появившийся в Bell Labs в момент образования исследовательского отдела, поражал, а иногда и пугал всех как своим интеллектом, так и напористостью.

В молодости Уильяму Шокли нравились и искусство, и наука. Его отец изучал горное дело в Массачусетском технологическом институте, музыку в Нью-Йорке и выучил семь языков, когда, скитаясь по Европе и Азии в поисках приключений, занимался спекуляциями на акциях горнорудных компаний. Его мать изучала в Стэнфорде и математику, и искусство, была одним из первых известных альпинистов, кому удалось в одиночку совершить восхождение на Уитни [259] Гора Уитни — самая высокая точка хребта Сьерра-Невада в штате Калифорния. . Родители Шокли встретились в небольшом шахтерском поселке Тонопа, штат Невада, где отец занимался разметкой участков, а мать — инженерно-геодезическими изысканиями. После свадьбы они отправились в Лондон, где в 1910 году у них родился сын.

Уильям был их единственным ребенком, и за это они благодарили судьбу. Даже маленьким он был жесток, с ним случались такие приступы ярости, шумные и продолжительные, что даже приходящие няни у них долго не задерживались, а родителям приходилось постоянно менять квартиры. В дневнике отец пишет о мальчике, «орущем во всю силу, изгибающемся и откидывающемся назад». Он отмечает, что тот «много раз избивал мать» [260] Shurkin, Broken Genius, 178. . Уильям был невероятно упорен. В любой ситуации он должен был поступить по-своему. В конце концов родители пришли к выводу, что лучше всего просто капитулировать. Они оставили любые попытки воспитывать его и до восьми лет учили дома. К этому времени они перебрались в Пало-Альто, где жили родители его матери.