Сожаление ненужно. Думайте перед тем, как действовать.
William Bradford Shockley Jr. был американским физиком и изобретателем. Он был руководителем исследовательской группы в Bell Labs, в которую входили John Bardeen и Walter Brattain. Три учёных совместно получили Нобелевскую премию по физике 1956 года «за исследования полупроводников и открытие эффекта транзистора».
Отчасти благодаря попыткам Shockley коммерциализировать новую конструкцию транзистора в 1950-х и 1960-х годах, калифорнийская «Силиконовая долина» стала центром инноваций в области электроники. В поздние годы жизни, работая профессором электротехники в Stanford University, Shockley стал сторонником расизма и евгеники. Исследование 2019 года в журнале Intelligence показало, что он занимает второе место по противоречивости среди 55 исследователей интеллекта, уступая только Arthur Jensen.
Ранняя жизнь и образование
Shockley родился у американских родителей в London 13 февраля 1910 года и воспитывался в родном городе его семьи Palo Alto, California с трёхлетнего возраста. Его отец, William Hillman Shockley, был горным инженером, который спекулировал месторождениями и говорил на восьми языках. Его мать, May née Bradford, выросла на американском Западе, закончила Stanford University и стала первым женским помощником в США по геодезии полезных ископаемых. Shockley обучался дома до восьмилетнего возраста из-за неприязни его родителей к государственным школам, а также из-за привычки Shockley к вспышкам насилия. Он закончил Hollywood High School в 1927 году.
Shockley получил степень бакалавра наук в Caltech в 1932 году и степень доктора философии в MIT в 1936 году. Название его докторской диссертации было «Electronic Bands in Sodium Chloride», тема была предложена его научным руководителем John C. Slater. После получения докторской степени Shockley присоединился к исследовательской группе, возглавляемой Clinton Davisson в Bell Labs в New Jersey. Следующие несколько лет были продуктивными для Shockley. Он опубликовал ряд основополагающих работ по физике твёрдого тела в Physical Review. В 1938 году он получил свой первый патент, «Electron Discharge Device», на электронные умножители.
Карьера
Когда началась Вторая мировая война, Shockley занялся исследованиями радаров в Bell Labs в Manhattan, New York City. В мае 1942 года он взял отпуск в Bell Labs, чтобы стать директором по исследованиям в Группе противолодочных боевых операций Columbia University. Это включало разработку методов противодействия тактике подводных лодок с улучшенными методами конвоирования, оптимизацией схем глубинных бомб и так далее. Этот проект требовал частых поездок в Pentagon и Washington, где Shockley встречал многих высокопоставленных офицеров и государственных чиновников.
В 1944 году он организовал учебную программу для пилотов бомбардировщиков B-29 по использованию новых радиолокационных прицелов для бомбовых ударов. В конце 1944 года он совершил трёхмесячный тур на базы по всему миру для оценки результатов. За этот проект Secretary of War Robert Patterson присудил Shockley Medal for Merit 17 октября 1946 года.
В июле 1945 года War Department попросил Shockley подготовить доклад о вероятных потерях в результате вторжения на японский материк. Shockley пришёл к выводу:
Если исследование покажет, что поведение наций во всех исторических случаях, сравнимых с японским, было неизменно согласованным с поведением войск в боевых условиях, то это означает, что количество мёртвых японцев и потерпевших поражение в момент поражения превысит соответствующее число немцев. Другими словами, нам, вероятно, придётся убить как минимум 5-10 миллионов японцев. Это может стоить нам от 1,7 до 4 миллионов потерь, включая 400 000 до 800 000 убитых.
Этот доклад повлиял на решение Соединённых Штатов сбросить атомные бомбы на Hiroshima и Nagasaki, что привело к безусловной капитуляции Japan.
Shockley был первым физиком, предложившим логнормальное распределение для моделирования процесса создания научных работ.
Разработка транзистора
Вскоре после окончания войны в 1945 году Bell Labs создала группу по физике твёрдого тела, возглавляемую Shockley и химиком Stanley Morgan, в которую входили John Bardeen, Walter Brattain, физик Gerald Pearson, химик Robert Gibney, эксперт по электронике Hilbert Moore и несколько технических специалистов. Их задача заключалась в поиске полупроводникового альтернативы хрупким стеклянным вакуумным электронным лампам. Их первые попытки были основаны на идеях Shockley об использовании внешнего электрического поля на полупроводнике для воздействия на его проводимость. Эти эксперименты терпели неудачу во всех конфигурациях и материалах. Группа находилась в тупике, пока Bardeen не предложил теорию, которая привлекала поверхностные состояния, препятствующие проникновению поля в полупроводник. Группа изменила свой фокус на изучение этих поверхностных состояний и почти ежедневно встречалась для обсуждения работы. Взаимопонимание в группе было отличным, и идеи свободно обменивались.
К зиме 1946 года у них было достаточно результатов, чтобы Bardeen подал статью о поверхностных состояниях в Physical Review. Brattain начал эксперименты по изучению поверхностных состояний с помощью наблюдений, сделанных при освещении яркого света на поверхность полупроводника. Это привело к нескольким дополнительным статьям, одна из которых была написана в соавторстве с Shockley, в которой оценивалась плотность поверхностных состояний как более чем достаточная, чтобы объяснить их неудачные эксперименты. Темп работы значительно ускорился, когда они начали окружать точечные контакты между полупроводником и проводящими проводами электролитами. Moore построил схему, которая позволила им легко варьировать частоту входного сигнала. Наконец, они начали получать некоторые свидетельства усиления мощности, когда Pearson, следуя предложению Shockley, подал напряжение на каплю глицеевого бората, помещённую на P-n переход.
Адвокаты Bell Labs вскоре обнаружили, что принцип полевого эффекта Shockley был предвосхищён и устройства, основанные на нём, были запатентованы в 1930 году Julius Lilienfeld, который подал свой аналогичный MESFET-патент в Canada 22 октября 1925 года. Хотя патент казался «уязвимым», он не мог работать, и адвокаты по патентам основали один из его четырёх патентных заявок только на конструкции точечного контакта Bardeen-Brattain. Трое других сначала охватили электролитные транзисторы с Bardeen, Gibney и Brattain в качестве изобретателей.
Имя Shockley не указано ни в одной из этих патентных заявок. Это разозлило Shockley, который считал, что его имя также должно быть в патентах, поскольку работа была основана на его идее полевого эффекта. Он даже предпринял попытки, чтобы патент был написан только под его именем, и сообщил Bardeen и Brattain о своих намерениях.
Shockley, разгневанный тем, что его не включили в заявки на патенты, втайне продолжил свою собственную работу по созданию другого типа транзистора, основанного на переходах вместо точечных контактов; он полагал, что такой вид конструкции с большей вероятностью будет коммерчески жизнеспособным. Транзистор с точечным контактом, как он полагал, окажется хрупким и сложным в производстве. Shockley также был недоволен определёнными частями объяснения того, как работает транзистор с точечным контактом, и представил возможность инъекции миноритарных носителей.
13 февраля 1948 года другой член команды, John N. Shive, построил транзистор с точечным контактом с бронзовыми контактами спереди и сзади тонкого клина германия, доказав, что дырки могут диффундировать через объёмный германий, а не только по поверхности, как считалось ранее.:153:145 Изобретение Shive вызвало изобретение Shockley транзистора переходного типа.:143 Несколько месяцев спустя он изобрел совершенно новый, значительно более надёжный тип транзистора со слоистой или «бутербродной» структурой. Эта структура использовалась подавляющим большинством транзисторов вплоть до 1960-х годов и эволюционировала в биполярный транзистор с переходом. Shockley позже признал, что работа команды была «смесью сотрудничества и конкуренции». Он также признал, что хранил некоторые из своих работ в секрете, пока его «рука не была вынуждена» достижением Shive в 1948 году. Shockley разработал довольно полное описание того, что он называл транзистором «бутерброд», и первое подтверждение принципа было получено 7 апреля 1949 года.
Тем временем Shockley работал над своим главным трудом, «Electrons and Holes in Semiconductors», который был опубликован в виде трактата на 558 страниц в 1950 году. Этот том включал критические идеи Shockley о дрейфе и диффузии, а также дифференциальные уравнения, управляющие потоком электронов в кристаллах твёрдого тела. Также описывается диодное уравнение Shockley. Эта семинальная работа стала справочным текстом для других учёных, работающих над разработкой и совершенствованием новых вариантов транзистора и других устройств на основе полупроводников.
Это привело к его изобретению биполярного «транзистора с переходом», который был объявлен на пресс-конференции 4 июля 1951 года.
В 1951 году он был избран в National Academy of Sciences NAS. Ему было сорок один год; это было довольно молодо для такого избрания. Два года спустя он был выбран получателем престижной Comstock Prize for Physics от NAS и получил множество других наград и почестей.
Последующая гласность, вызванная «изобретением транзистора», часто выдвигала Shockley на передний план, к большому огорчению Bardeen и Brattain. Однако руководство Bell Labs постоянно представляло всех трёх изобретателей как команду. Хотя Shockley исправлял бы запись, когда журналисты давали ему единоличный кредит на изобретение, он в конечном итоге разозлил и отчуждил Bardeen и Brattain, и он по сути заблокировал двоих от работы над транзистором с переходом. Bardeen начал заниматься теорией сверхпроводимости и уехал из Bell Labs в 1951 году. Brattain отказался дальше работать с Shockley и был назначен в другую группу. Ни Bardeen, ни Brattain не имели большого отношения к разработке транзистора после первого года после его изобретения.
Shockley Semiconductor
В 1956 году Shockley переехал из New Jersey в Mountain View, California, чтобы открыть Shockley Semiconductor Laboratory, чтобы жить ближе к своей болеющей и пожилой матери в Palo Alto, California. Компания, отделение Beckman Instruments, Inc., была первым учреждением, работающим над кремниевыми полупроводниковыми устройствами в том, что позже стало известно как Silicon Valley.
После того как он получил Нобелевскую премию в 1956 году, его поведение изменилось, о чём свидетельствовал его всё более авторитарный, непредсказуемый и привередливый стиль управления. Shockley становился всё более властным и параноидальным. В одном хорошо известном инциденте он потребовал проверки на детекторе лжи, чтобы найти «виновника» после того, как секретарь компании получил небольшой порез. В конце 1957 года восемь исследователей Shockley, которые позже стали известны как «предательская восьмёрка», подали в отставку после того, как Shockley решил не продолжать исследования полупроводников на основе кремния. Они пошли дальше, чтобы создать Fairchild Semiconductor, потеря от которой Shockley Semiconductor никогда не восстановилась и была куплена другой компанией три года спустя. На протяжении следующих 20 лет более 65 новых предприятий в конечном итоге имели связи сотрудников с Fairchild.
Группа примерно из тридцати коллег, которые встречались время от времени с 1956 года, снова встретилась в Stanford в 2002 году, чтобы вспомнить о времени, проведённом с Shockley, и его центральную роль в развёртывании информационно-технологической революции. Организатор группы сказал: «Shockley — это человек, который принёс кремний в Silicon Valley».
Взгляды на расу и евгенику
После того как Shockley оставил свою должность директора Shockley Semiconductor, он присоединился к Stanford University, где в 1963 году был назначен профессором Alexander M. Poniatoff по инженерии и прикладным наукам, должность, в которой он оставался до своего выхода на пенсию в качестве профессора с почётным титулом в 1975 году. На этой должности Shockley стал интересоваться вопросами расы, человеческого интеллекта и евгеники. Он думал, что эта работа была важна для генетического будущего человеческого вида, и пришёл к описанию её как самой важной работы его карьеры, хотя выражение его взглядов повредило его репутации. Shockley утверждал, что более высокий уровень воспроизводства среди менее интеллигентных людей оказывал дисгенный эффект, и что снижение среднего интеллекта в конечном итоге приведёт к упадку цивилизации. Он также утверждал, что чернокожие генетически неполноценны белым по интеллектуальному уровню. Например, в дебатах с психиатром Frances Cress Welsing M.D. и в Firing Line с William F. Buckley Jr.:
Мои исследования неумолимо ведут меня к мнению, что основная причина интеллектуальных и социальных недостатков американского негра имеет наследственное и расово-генетическое происхождение и, таким образом, не поддаётся в значительной степени практическому улучшению окружающей среды.
Работы и лекции Shockley по этой теме частично основывались на работах психолога Cyril Burt и финансировались Pioneer Fund. Shockley также предложил, чтобы люди с IQ ниже 100 получали деньги за добровольную стерилизацию. Антрополог Roger Pearson защищал Shockley в самостоятельно опубликованной книге, написанной в соавторстве с Shockley. Профессор University of Wisconsin–Milwaukee Edgar G. Epps утверждал, что «позиция William Shockley подходит для расистских интерпретаций».
В 1981 году Shockley подал иск о клевете в Atlanta против Atlanta Constitution после того, как научный писатель Roger Witherspoon сравнил защиту Shockley программы добровольной стерилизации с нацистскими человеческими экспериментами. Судебное разбирательство длилось три года. Shockley выиграл процесс, но получил только один доллар в возмещение убытков и никаких штрафных убытков. Биограф Shockley
