Электрическая вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества - Дэвид Боданис

Это стало одним из величайших открытий современности. В течение всей истории человечества людям чинила препоны ужасная сила трения. Мотыги скребли почву, увлекая ее за собой. Строившие египетские пирамиды рабы тратили почти всю силу своих плечевых и ножных мышц на преодоление трения, возникавшего между перемещаемыми ими огромными каменными блоками и землей под ними. Паровые и автомобильные двигатели и даже двигатели самых быстрых реактивных самолетов также расходуют на преодоление трения огромную энергию. А вот эти кремниевые камушки способны пропускать через себя электрический ток в том или ином направлении, и при этом самому камушку никакого движения совершать не приходится, не приходится перебрасывать из стороны в сторону язычок металлического переключателя. Это было бы делом слишком медленным и обременительным. Камушек просто хранит неподвижность, точно сидящий Будда, и изменяется внутренне, позволяя потокам электронов течь по способным трансформироваться «рудным жилам», лежащим внутри него.

Если Тьюринг желал посылать электрический ток лишь в тех случаях, когда принималось некое конкретное решение, ему довольно было направить этот ток по одной из таких рудных жил. Поначалу току пришлось бы просто ждать, без пользы теряя электроны, — рудная жила оставалась закрытой. Но стоило преобразовать ее, прибегнув к разработанным Братгейном и Бардином тонким методикам, и все изменялось. Возникал «туннельный» эффект, и сигнал получал возможность устремиться вперед.

Родилась новая технология, а это означало, что для нее надлежит придумать и новое название. Сочинить такое обобщенное прозвище — дело нелегкое. Если вы занимаетесь тем, что управляете большими механическими объектами, естественно будет сказать, что вы работаете с «механикой». Управление электронами уже получило вполне понятное название — «электроника» Но какое имя дать ключевому для этой новой технологии устройству? Вопрос очень непростой, поскольку, когда дело доходит до словесных упражнений, инженеры начинают вести себя просто пугающим образом. Происходили обсуждения, голосования — одно предложение выглядело не вполне изящным: «усилитель поверхностного состояния», другое и выговорить-то было трудно: «йотатрон» (от греческой буквы йота, используемой для обозначения чего-то очень маленького).

По счастью, на сцене появился Джон Пирс, один из инженеров лаборатории, пописывавший научно-фантастические рассказы и умевший обращаться со словами. Он сосредоточился на общей картине. Когда «рудные» (ore) жилы кремния «включены», по ним проходит электрический ток. Когда они «выключаются», возникает сопротивление, ток не пропускающее. Это означает, что такое устройство осуществляет «перенос сопротивления» (transferred a resistance), что и привело к звучному предложению Пирса.

«Мы назвали его транзистором, Т-Р-А-Н-3-И-С-Т-О-Р, — объявил директор исследовательского отдела «Белл» на состоявшейся в среду 30 июня 1948 года пресс-конференции. — Он целиком состоит из холодного твердого вещества».

Вскоре стало известно и о первом применении транзистора. Компания «Белл» имела давнюю традицию изготовления слуховых аппаратов — наследие любви Алека к Мейбл, — и было лишь естественно использовать транзисторы для того, чтобы сделать эти аппараты более миниатюрными. Слуховые аппараты немного похожи на переносные телефоны. Однако обычный телефонный аппарат был тогда штукой громоздкой, унаследованной еще от викторианской эпохи, — с толстыми проводами и большими переключателями. Для передачи даже негромкого шепота ему требовались миллионы электронов. Между тем применение в слуховых аппаратах транзисторов, для работы которых электронов требовалось намного меньше, позволяло воспользоваться и гораздо меньшими по размерам батарейками.

О происходящем узнали и проектировщики компьютеров, включая Тьюринга, — вспомните письмо, посланное ему в 1948-м Джеком гудом. В Америке работавшая в Гарварде сверхэнергичная Грейс Мюррей Хоппер, узнав, что вскоре появятся усовершенствованные микроскопические переключатели, преисполнилась такой веры в них, что это помогло ей разработать первый в мире «компилятор» — незаменимую часть современного компьютера, которая преобразует команды программы в сложный список положений его внутренних переключателей. Хоппер годами наблюдала за матчами женских баскетбольных команд и нередко видела, как во время игры производятся передачи: баскетболистка бросает мяч туда, где, как она ожидает, должна вскоре оказаться подруга по команде, — бросок совершается в пустое пока еще место. В последующие годы Хоппер любила объяснять, как она использовала этот образ в логике ее ранних компиляторов, заблаговременно направляя команды туда, где они будут ожидать реального переключения компьютера.

Однако, осуществляя в 1952-м — через четыре года после пресс-конференции «Белл» — свою пионерскую работу по компиляторам, Хоппер реально работающих транзисторов все еще не имела. Группа, добившаяся в 1947-м столь большого успеха, распалась. Отчасти это произошло потому, что руководителям «Белл» требовались для их охватывающей весь континент телефонной коммутационной сети крепкие, надежные компоненты. Цель состояла в том, чтобы получить компоненты, способные работать без сбоев в течение двадцати лет, а первые транзисторы давали сбои почти каждый день. (Однажды целая батарея их пришла в негодность после того, как к ним прикоснулось несколько инженеров, открывавших перед этим дверь лаборатории: их ладони перенесли с дверной ручки некоторое количество атомов меди, оказавшееся вполне достаточным, чтобы уничтожить в кремнии идеальную смесь дополнительных атомов, которая могла замедлять или ускорять электроны.)

А кроме того, эта группа изрядно настрадалась от якобы возглавлявшего ее работу в «Белл» Уильяма Шокли, человека со странностями. При первом же знакомстве с женой Бардина Джейн он сообщил ей, что его дети в сравнении с ним просто умственно отсталые. Удивленная Джейн решила, что ее подвел слуховой аппарат. Но нет, Шокли пояснил: на самом-то деле и жена его генетически стоит по своим способностям намного ниже него.

Когда Бардин и Браттейн создали первый работающий транзистор, Шокли попросту вышел из себя. Как могли такие люди оказаться первыми! Бардин по определению не способен додуматься до сколько-нибудь серьезной идеи. А то, что к открытию оказался причастным Браттейн, родившийся на орегонской скотоводческой ферме — ковбой! деревенщина! — положение лишь ухудшало. И Шокли постарался приписать все заслуги себе. На пресс-конференции 1947 года он захватил микрофон и никого к нему не подпускал; когда посвященный электронике журнал прислал фотографа, чтобы тот сделал снимки великих открывателей транзистора, Шокли отогнал Бардина и Браттейна в сторону и сам уселся за их рабочий стол. Надо сказать, что он действительно в немалой мере усовершенствовал их начальные идеи, однако ему этого было мало, он желал, чтобы все поверили, будто транзистор — исключительно его рук дело. Бардин ушел из «Белл», за ним ушли другие, а вскоре — поскольку орать ему было больше не на кого — ушел и сам Шокли.

Все это означало, что массовое производство транзисторов не удалось начать ко времени, в которое еще можно было спасти жизнь Тьюринга, однако случившееся привело и к результатам на редкость благотворным. Ибо Шокли был лгуном столь превосходным, что, когда он оставил «Белл лабс», намереваясь сколотить собственное состояние среди абрикосовых рощ и разрозненных заводиков лежавшей к югу от Сан-Франциско долины, многим из лучших американских инженеров и физиков захотелось работать с ним. В конце концов, это он красовался на обложке журнала «Электронике» сидящим в «Белл лабс» за своим столом и вглядывающимся в микроскоп; он торжественно объявил на пресс-конференции о создании транзистора; поговаривали даже, что Нобелевская премия у него уже почти в кармане. Какой же молодой инженер не захотел бы перебраться в ту наполовину сельскую долину и там разбогатеть?