Il pentimento è inutile. Pensa prima di agire.
William Bradford Shockley Jr. era un fisico e inventore americano. Era il direttore di un gruppo di ricerca presso i Bell Labs che includeva John Bardeen e Walter Brattain. I tre scienziati hanno ricevuto congiuntamente il Premio Nobel per la Fisica del 1956 per "le loro ricerche sui semiconduttori e la loro scoperta dell'effetto transistor".
In parte come risultato dei tentativi di Shockley di commercializzare un nuovo design del transistor negli anni Cinquanta e Sessanta, la "Silicon Valley" della California divenne un centro di innovazione dell'elettronica. Negli ultimi anni della sua vita, mentre era professore di ingegneria elettrica presso la Stanford University, Shockley divenne sostenitore del razzismo e dell'eugenetica. Uno studio del 2019 sulla rivista Intelligence lo ha trovato essere il secondo più controverso dopo Arthur Jensen tra i ricercatori di intelligenza tra 55 persone coperte.
Vita e istruzione iniziali
Shockley è nato da genitori americani a Londra il 13 febbraio 1910, ed è stato cresciuto nella città natale della sua famiglia, Palo Alto, California, dall'età di tre anni. Suo padre, William Hillman Shockley, era un ingegnere minerario che speculava in miniere per vivere e parlava otto lingue. Sua madre, May née Bradford, è cresciuta nell'Ovest americano, si è laureata presso la Stanford University e divenne la prima donna degli Stati Uniti Deputy mining surveyor. Shockley è stato istruito a casa fino all'età di otto anni, a causa del disprezzo dei suoi genitori per le scuole pubbliche e dell'abitudine di Shockley di fare violenti attacchi di rabbia. Si è diplomato alla Hollywood High School nel 1927.
Shockley ha conseguito la laurea in Scienze dal Caltech nel 1932 e un dottorato di ricerca dal MIT nel 1936. Il titolo della sua tesi di dottorato era Electronic Bands in Sodium Chloride, un argomento suggerito dal suo relatore, John C. Slater. Dopo aver ricevuto il dottorato, Shockley si è unito a un gruppo di ricerca diretto da Clinton Davisson presso i Bell Labs nel New Jersey. I pochi anni successivi sono stati produttivi per Shockley. Ha pubblicato numerosi articoli fondamentali sulla fisica dello stato solido in Physical Review. Nel 1938, ha ricevuto il suo primo brevetto, "Electron Discharge Device", sugli amplificatori di elettroni.
Carriera
Quando scoppiò la Seconda Guerra Mondiale, Shockley si coinvolse nella ricerca radar presso i Bell Labs a Manhattan, New York. Nel maggio 1942, prese un congedo dai Bell Labs per diventare direttore della ricerca presso il Gruppo Operazioni Anti-Sommergibile dell'Università di Columbia. Ciò comportava la progettazione di metodi per contrastare le tattiche dei sommergibili con tecniche di convogliamento migliorate, l'ottimizzazione dei modelli di cariche di profondità, e così via. Questo progetto ha richiesto frequenti viaggi al Pentagono e a Washington, dove Shockley ha incontrato molti alti ufficiali e funzionari governativi.
Nel 1944, ha organizzato un programma di formazione per i piloti di bombardieri B-29 per utilizzare i nuovi mirini radar per bombe. Alla fine del 1944 ha fatto un tour di tre mesi presso basi in tutto il mondo per valutare i risultati. Per questo progetto, il Segretario di Guerra Robert Patterson ha assegnato a Shockley la Medaglia al Merito il 17 ottobre 1946.
Nel luglio 1945, il Dipartimento della Guerra ha chiesto a Shockley di preparare un rapporto sulla questione dei probabili danni da un'invasione della terraferma giapponese. Shockley ha concluso:
Se lo studio mostra che il comportamento delle nazioni in tutti i casi storici paragonabili a quello del Giappone è stato in effetti invariabilmente coerente con il comportamento delle truppe in battaglia, allora significa che i morti giapponesi e gli inefficaci al momento della sconfitta supereranno il numero corrispondente per i tedeschi. In altre parole, probabilmente dovremo uccidere almeno 5-10 milioni di giapponesi. Questo potrebbe costarci tra 1,7 e 4 milioni di vittime, inclusi 400.000 a 800.000 uccisi.
Questo rapporto ha influenzato la decisione degli Stati Uniti di lanciare bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki, che ha precipitato la resa incondizionata del Giappone.
Shockley è stato il primo fisico a proporre una distribuzione lognormale per modellare il processo di creazione degli articoli di ricerca scientifica.
Sviluppo del transistor
Poco dopo la fine della guerra nel 1945, i Bell Labs hanno formato un gruppo di fisica dello stato solido, guidato da Shockley e dal chimico Stanley Morgan, che includeva John Bardeen, Walter Brattain, il fisico Gerald Pearson, il chimico Robert Gibney, l'esperto di elettronica Hilbert Moore e diversi tecnici. Il loro compito era cercare un'alternativa dello stato solido ai fragili amplificatori a tubo a vuoto in vetro. I loro primi tentativi si basavano sulle idee di Shockley sull'utilizzo di un campo elettrico esterno su un semiconduttore per influenzarne la conduttività. Questi esperimenti fallirono ogni volta in tutte le configurazioni e i materiali. Il gruppo era in stallo fino a quando Bardeen ha suggerito una teoria che invocava stati superficiali che impedivano al campo di penetrare il semiconduttore. Il gruppo ha cambiato la sua attenzione per studiare questi stati superficiali e si sono incontrati quasi quotidianamente per discutere il lavoro. Il rapporto del gruppo era eccellente e le idee erano liberamente scambiate.
Entro l'inverno del 1946 avevano abbastanza risultati che Bardeen ha presentato un articolo sugli stati superficiali a Physical Review. Brattain ha iniziato esperimenti per studiare gli stati superficiali attraverso osservazioni fatte illuminando la superficie del semiconduttore con una luce brillante. Questo ha portato a diversi articoli, uno dei quali scritto insieme a Shockley, che ha stimato la densità degli stati superficiali essere più che sufficiente per spiegare i loro esperimenti falliti. Il ritmo del lavoro è aumentato significativamente quando hanno iniziato a circondare i contatti puntuali tra il semiconduttore e i fili conduttori con gli elettroliti. Moore ha costruito un circuito che ha permesso loro di variare facilmente la frequenza del segnale di ingresso. Infine hanno iniziato a ottenere prove di amplificazione di potenza quando Pearson, agendo su un suggerimento di Shockley, ha messo una tensione su una goccia di glicole borato posizionata su una giunzione P-n.
Gli avvocati dei Bell Labs presto scoprirono che il principio dell'effetto di campo di Shockley era stato anticipato e i dispositivi basati su di esso brevettati nel 1930 da Julius Lilienfeld, che ha depositato il suo brevetto simile a MESFET in Canada il 22 ottobre 1925. Sebbene il brevetto sembrasse "annullabile", non potrebbe funzionare i brevetti degli avvocati basato su una delle sue quattro domande di brevetto solo sul design del contatto puntuale Bardeen-Brattain. Gli altri tre sono stati presentati per primi coperti i transistor basati su elettroliti con Bardeen, Gibney e Brattain come inventori.
Il nome di Shockley non era su nessuna di queste domande di brevetto. Questo ha fatto infuriare Shockley, che pensava che il suo nome dovesse anche essere sui brevetti perché il lavoro si basava sulla sua idea dell'effetto di campo. Ha persino fatto sforzi per avere il brevetto scritto solo nel suo nome, e ha detto a Bardeen e Brattain delle sue intenzioni.
Shockley, infuriato per non essere stato incluso sulle domande di brevetto, ha continuato segretamente il suo lavoro per costruire un diverso tipo di transistor basato su giunzioni invece di contatti puntuali; si aspettava che questo tipo di design sarebbe stato più probabile per essere commercialmente praticabile. Il transistor a contatto puntuale, credeva, si sarebbe rivelato fragile e difficile da produrre. Shockley era anche insoddisfatto di alcune parti della spiegazione di come il transistor a contatto puntuale funzionasse e concepì la possibilità dell'iniezione di portatori minoritari.
Il 13 febbraio 1948 un altro membro del team, John N. Shive, ha costruito un transistor a contatto puntuale con contatti in bronzo sulla parte anteriore e posteriore di un sottile cuneo di germanio, provando che i fori potevano diffondersi attraverso il germanio in massa e non solo lungo la superficie come precedentemente pensato.:153:145 L'invenzione di Shive ha scatenato l'invenzione di Shockley del transistor a giunzione.:143 Pochi mesi dopo ha inventato un tipo completamente nuovo e considerevolmente più robusto di transistor con una struttura a strati o "sandwich". Questa struttura è continuata ad essere usata per la stragrande maggioranza di tutti i transistor negli anni Sessanta, e si è evoluta nel transistor a giunzione bipolaro. Shockley in seguito ha ammesso che il funzionamento del team era una "miscela di cooperazione e competizione". Ha anche ammesso che ha mantenuto una parte del suo lavoro segreta fino a quando il suo "braccio è stato forzato" dal progresso di Shive nel 1948. Shockley ha elaborato una descrizione piuttosto completa di quello che ha chiamato il transistor "sandwich", e una prima prova di principio è stata ottenuta il 7 aprile 1949.
Nel frattempo, Shockley ha lavorato sulla sua opera magna, Electrons and Holes in Semiconductors, che è stata pubblicata come un trattato di 558 pagine nel 1950. Il volume includeva le idee critiche di Shockley sulla deriva e diffusione e le equazioni differenziali che governano il flusso di elettroni nei cristalli dello stato solido. L'equazione del diodo di Shockley è anche descritta. Questo lavoro seminale è diventato il testo di riferimento per gli altri scienziati che lavorano per sviluppare e migliorare nuove varianti del transistor e altri dispositivi basati su semiconduttori.
Ciò ha portato alla sua invenzione del transistor a giunzione bipolaro "junction transistor", che è stato annunciato a una conferenza stampa il 4 luglio 1951.
Nel 1951, è stato eletto all'Accademia Nazionale delle Scienze NAS. Aveva quarantuno anni; questo era piuttosto giovane per una tale elezione. Due anni dopo, è stato scelto come destinatario del prestigioso Comstock Prize for Physics dalla NAS, ed è stato il destinatario di molti altri premi e onori.
La pubblicità che ne è seguita dall'"invenzione del transistor" ha spesso messo Shockley in primo piano, molto al dispiacere di Bardeen e Brattain. La direzione dei Bell Labs, tuttavia, ha costantemente presentato tutti e tre gli inventori come una squadra. Sebbene Shockley correggesse il record dove i giornalisti gli davano il merito esclusivo dell'invenzione, alla fine ha infuriato e alienato Bardeen e Brattain, e ha sostanzialmente bloccato i due dal lavoro sul transistor a giunzione. Bardeen ha iniziato a perseguire una teoria per la superconduttività e ha lasciato i Bell Labs nel 1951. Brattain ha rifiutato di lavorare ulteriormente con Shockley e è stato assegnato a un altro gruppo. Né Bardeen né Brattain avevano molto a che fare con lo sviluppo del transistor oltre al primo anno dopo la sua invenzione.
Shockley Semiconductor
Nel 1956 Shockley si trasferì dal New Jersey a Mountain View, California per avviare il Shockley Semiconductor Laboratory per vivere più vicino alla sua madre in declino e anziana a Palo Alto, California. L'azienda, una divisione della Beckman Instruments, Inc., è stato il primo stabilimento a lavorare su dispositivi semiconduttori al silicio in quella che sarebbe diventata nota come Silicon Valley.
Dopo aver ricevuto il Premio Nobel nel 1956, il suo comportamento è cambiato, come evidenziato dallo stile di gestione sempre più autocratico, irregolare e difficile da accontentare. Shockley è diventato sempre più dominante e paranoico. In un incidente ben noto, ha richiesto test del rilevatore di bugie per trovare il "colpevole" dopo che una segretaria dell'azienda ha subito un taglio minore. Alla fine del 1957, otto ricercatori di Shockley, che sarebbero venuti ad essere noti come i "traditori otto", si sono dimessi dopo che Shockley ha deciso di non continuare la ricerca nei semiconduttori a base di silicio. Hanno continuato a formare la Fairchild Semiconductor, una perdita dalla quale Shockley Semiconductor non si è mai ripresa e è stata acquistata da un'altra azienda tre anni dopo. Nel corso dei successivi 20 anni, più di 65 nuove imprese sarebbero finite avendo connessioni con dipendenti dal Fairchild.
Un gruppo di circa trenta colleghi che si erano incontrati e no dal 1956 si è riunito di nuovo a Stanford nel 2002 per rievocando il loro tempo con Shockley e il suo ruolo centrale nello scatenare la rivoluzione della tecnologia dell'informazione. L'organizzatore del gruppo ha detto: "Shockley è l'uomo che ha portato il silicio a Silicon Valley."
Opinioni su razza ed eugenetica
Dopo che Shockley ha lasciato il suo ruolo di direttore di Shockley Semiconductor, si è unito alla Stanford University, dove nel 1963 è stato nominato Alexander M. Poniatoff Professor of Engineering and Applied Science, posizione in cui è rimasto fino al suo pensionamento come professore emerito nel 1975. In questa posizione, Shockley è diventato interessato a questioni di razza, intelligenza umana ed eugenetica. Pensava che questo lavoro fosse importante per il futuro genetico della specie umana e è venuto a descriverlo come il lavoro più importante della sua carriera, anche se esprimere i suoi punti di vista ha danneggiato la sua reputazione. Shockley ha sostenuto che un tasso più elevato di riproduzione tra i meno intelligenti aveva un effetto disgenico, e che un calo dell'intelligenza media avrebbe alla fine portato a un declino della civiltà. Ha anche sostenuto che i neri erano geneticamente inferiori ai bianchi a livello intellettuale. Ad esempio, in un dibattito con la psichiatra Frances Cress Welsing M.D. e su Firing Line con William F. Buckley Jr.:
La mia ricerca mi porta inescapabilmente all'opinione che la causa principale dei deficit intellettuali e sociali del negro americano è ereditaria e razziale genetica in origine e, quindi, non remediabile in gran parte da miglioramenti pratici nell'ambiente.
Gli scritti e le lezioni di Shockley su questo argomento erano in parte basati su gli scritti dello psicologo Cyril Burt e erano finanziati dal Pioneer Fund. Shockley ha anche proposto che gli individui con QI inferiore a 100 siano pagati per sottoporsi a sterilizzazione volontaria. L'antropologo Roger Pearson ha difeso Shockley in un libro autopubblicato co-autore con Shockley. Il professore dell'Università del Wisconsin–Milwaukee Edgar G. Epps ha sostenuto che "la posizione di William Shockley si presta a interpretazioni razziste".
Nel 1981, Shockley ha presentato una causa per diffamazione ad Atlanta contro l'Atlanta Constitution dopo che uno scrittore scientifico, Roger Witherspoon, ha paragonato l'advocacy di Shockley di un programma di sterilizzazione volontaria agli esperimenti umani nazisti. La causa ha impiegato tre anni per andare a processo. Shockley ha vinto la causa ma ha ricevuto solo un dollaro in danni e nessun danno punitivo. Il biografo di Shockley
