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

Айзексон Уолтер

У Шокли была идея: чтобы сделать твердотельный заменитель электронных ламп, надо на слой окиси меди нанести решетку. Браттейн был настроен скептически. Он со смехом сказал Шокли, что уже пытался сделать подобное раньше, но усилитель у него так и не получился. Однако Шокли продолжал настаивать. В конце концов Браттейн сдался: «Если это так чертовски важно, скажи мне, как ты хочешь это сделать, и я постараюсь» ^[265] . Но, как и предсказывал Браттейн, ничего не получилось.

265

Shurkin, Broken Genius, 935; Shockley, The Path to the Conception of the Junction Transistor.

Выяснить, почему их постигла неудача, Браттейну и Шокли помешала Вторая мировая война. Шокли пришлось уйти. Он возглавил научные исследования группы по противолодочным операциям

ВМС США, где для повышения эффективности поражения немецких подводных лодок занимался анализом глубины взрыва авиационных бомб. Позднее он летал в Европу и Азию, чтобы научить пилотов-бомбардировщиков B-29 флота ВМС использовать радары. Браттейн тоже перебрался в Вашингтон, где занимался разработкой технологий обнаружения подводных лодок для ВМС, уделяя особое внимание бортовым магнитным устройствам.

Твердотельная команда

Пока Шокли и Браттейн отсутствовали, Bell Labs менялась. В это время складывались отношения между правительством, исследовательскими группами из университетов и бизнесом. Как замечает историк Джон Гертнер: «В первые несколько лет после Перл-Харбор в Bell Labs шла работа почти над тысячью проектов для военных. Делали все: от радиоприемников для танков до переговорных устройств для пилотов, использующих кислородные маски, и шифровальных машин для скремблирования секретных сообщений» ^[266] . Число сотрудников увеличилось вдвое, до девяти тысяч.

266

Gertner, The Idea Factory, 1022.

Компания уже не помещалась в своем головном офисе на Манхэттене, и большая часть Bell Labs переехала на новое место — холмистый участок площадью в двести акров в небольшом городке Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси. Мервин Келли и его коллеги хотели, чтобы их новый дом напоминал кампус университета, но не хотели, чтобы специалисты разных специальностей были разобщены, работая в разных зданиях. Они знали, что появление нетривиальных идей обусловлено неожиданными столкновениями. «Все здания были связаны между собой так, чтобы избежать разделения отделов по географическому принципу и поощрять свободный обмен и тесное взаимодействие», — пишет один из администраторов Bell Labs ^[267] . Коридоры были очень длинными и спланированы были так, чтобы способствовать случайным встречам людей разных специальностей и дарований. Через семьдесят лет Стив Джобс, проектируя здание новой штаб-квартиры для Apple, придерживался точно такой стратегии. Любой разгуливающий по Bell Labs мог «попасть под обстрел» случайными идеями, поглощая их, как фотоэлемент — солнечный свет. Иногда эксцентричный Клод Шеннон, специалист в области теории информации, разъезжал на одноколесном велосипеде по коридорам, жонглируя тремя шарами и отвешивая поклоны коллегам [268] .

267

Gertner, The Idea Factory, 1266.

268

Короткое видео с Шенноном, жонглирующим на велосипеде, можно найти по адресу: http://www2.bc.edu/~lewbel/shortsha.mov. — Прим. автора.

В ноябре 1941 года, оставляя штаб-квартиру Bell Labs на Манхэттене из-за перехода на военную службу, Браттейн сделал последнюю запись номер 18 194 в своем рабочем журнале. Через почти четыре года он продолжил тот же журнал, но уже в новой лаборатории в Мюррей-Хилле, написав: «Война окончена». Келли определил его и Шокли в исследовательскую группу, задуманную для «поиска единого подхода к теоретическим и экспериментальным работам в области физики твердого тела». Цель была той же, что и до войны: на базе полупроводников создать замену электронным лампам ^[269] .

269

Gertner, The Idea Factory, 1336.

Когда Келли показал список тех, кто будет входить в группу твердотельщиков, Браттейн пришел в восторг: бездельников там не будет. Он вспоминает, что тогда сказал: «Тьфу-тьфу! Этих сукиных детей в группе не будет». Затем, задумавшись ненадолго, с беспокойством добавил: «Возможно, таким поганцем был именно я». Позднее он утверждал: «Вероятно, это была одна из самых замечательных когда-либо собранных исследовательских групп» ^[270] .

Главным теоретиком был Шокли, но поскольку он исполнял еще и обязанности главы группы, решили пригласить еще одного теоретика. Был выбран

Джон Бардин, специалист по квантовой механике. Вундеркинд, в школе перепрыгнувший через три класса, Бардин написал докторскую диссертацию в Принстоне под руководством Юджина Вигнера. Во время войны он, проходя службу в Военно-морской артиллерийской лаборатории, обсуждал с Эйнштейном модели торпед. Он был одним из лучших в мире экспертов, который мог с помощью квантовой механики объяснить, как различные материалы проводят электрический ток. По словам коллег, он обладал «незаурядным даром легко взаимодействовать как с теоретиками, так и с экспериментаторами» ^[271] . Сначала у Бардина не было отдельного кабинета, поэтому он устроился в лаборатории Браттейна. Это был удачный ход, еще раз продемонстрировавший, что для генерации творческой энергии необходима физическая близость. Работая в одном помещении и общаясь, теоретики и экспериментаторы могут часами вести мозговой штурм новых идей.

270

Устный рассказ Браттейна, AIP.

271

Pines, John Bardeen.

В отличие от громкоголосого, разговорчивого Браттейна Бардин был тихоней, которого окрестили «шепчущим Джоном». Чтобы понять, что он бормочет, приходилось подаваться вперед, но все знали, что оно того стоит. Кроме того, в отличие от импульсивного, фонтанирующего новыми теориями и утверждениями Шокли, он был задумчив и осмотрителен.

Понимание приходило к ним при взаимодействии друг с другом. «Теоретики и экспериментаторы тесно сотрудничали на всех этапах работы, начиная с идеи постановки эксперимента и кончая анализом его результатов», — говорит Бардин ^[272] . Импровизированные семинары, которые обычно вел Шокли, проходили практически каждый день, что ясно показывало: друг друга они понимают с полуслова. «Мы не назначали встреч заранее, собирались, когда надо было обсудить нечто важное, — рассказывал Браттейн. — Многие идеи зародились во время этих дискуссий, чье-то замечание наталкивало на интересную мысль» ^[273] .

272

Bardeen, Walter Houser Brattain.

273

Устный рассказ Браттейна, AIP.

Эти встречи стали известны как «собрания у доски» или «разговоры с мелом», поскольку обычно Шокли стоял у доски с мелом в руках, записывая все предложения. Браттейн, как всегда нахальный, расхаживал в дальнем конце комнаты, выкрикивая возражения на некоторые из предложений Шокли и иногда споря на доллар, что работать они не будут. Проигрывать Шокли не любил. «Я понял, что это его раздражает, когда как-то он заплатил мне десятицентовыми монетами», — вспоминал Браттейн ^[274] . Они продолжали общаться и после работы, часто играли вместе в гольф, ходили пить пиво, устраивали вместе с женами соревнования по бриджу.

274

Riordan and Hoddeson, Crystal Fire, 126.

Транзистор

В Bell Labs Шокли со своей новой командой вернулся к оставленной им пять лет назад теории, которая должна была позволить заменить электронные лампы твердотельным устройством. Если источник сильного электрического поля, рассуждал он, разместить в непосредственной близости от пластины из полупроводникового материала, поле «вытащит» некоторое количество электронов на поверхность и позволит пропустить электрический импульс через пластину. В принципе это могло бы позволить использовать полупроводник, чтобы с помощью очень маленького сигнала контролировать сигнал гораздо большей мощности. Очень слабый ток, поданный на вход, будет регулировать (или включать и выключать) на выходе существенно более сильный ток. Таким образом, полупроводник, точно так же как и электронную лампу, можно использовать как усилитель или переключатель.

Была только одна небольшая неувязка: этот «полевой эффект» по какой-то причине не работал. Когда Шокли проверил свою теорию (на пластинку, помещенную на расстоянии порядка миллиметра от проводника, подали напряжение около тысячи вольт), ничего не произошло. «Никаких видимых изменений тока», — записал Шокли в лабораторном журнале. Как он сказал позднее, это было «абсолютно непостижимо».

Разобравшись, почему теория оказалась неправильной, можно отыскать путь к новой, лучшей теории. Поэтому Шокли попросил Бардина объяснить, в чем причина неудачи. Вместе они часами обсуждали так называемые «поверхностные состояния» — электронные свойства и квантово-механическое описание ближайших к поверхности образца слоев атомов. Через пять месяцев Бардин понял, что происходит. Он подошел к доске в кабинете, который делил с Браттейном, и начал писать.