Нобелевские лауреаты: Уильям Шокли. «Сломленный гений»

Об одном из самых неординарных лауреатов Нобелевской премии по физике, который и поучаствовал в создании всей современной электроники, и повлиял на гибель многих тысяч людей, и был вычеркнут из науки за по-настоящему расистские взгляды, рассказывает наш сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Нобелевская премия 1956 года по физике — одна из самых знаковых и значимых в истории. Во-первых, присуждена она за изобретение, равных которому в XX веке, а особенно в его второй половине, крайне мало, разве что лазер. А во-вторых, среди трех ее лауреатов минимум двое настолько неординарны, что выбиваются даже из общего ряда нобелевских лауреатов. Один из них дважды стал лауреатом Нобелевской премии по физике (уникальный случай), а другой вполне годится на роль безумного ученого с навязчивой идеей. С него и начнем.

Уильям Брэдфорд Шокли

Родился 13 февраля 1910 года, Лондон, Великобритания

Умер 12 августа 1989 года, Стэнфорд, Калифорния, США

Нобелевская премия по физике 1956 года (1/3 премии, совместно с Джоном Бардином и Уолтером Хаузером Браттейном). Формулировка Нобелевского комитета: «За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта (for their researches on semiconductors and their discovery of the transistor effect)».

Шокли — личность крайне узнаваемая, его биография хорошо известна, статьи в Википедии полны и обширны (русская даже полнее английской). Это и плюс, и минус — ведь даже все основные факты бурной жизни Шокли сложно уместить в семь-десять тысяч знаков. Да еще и биография была такая, что ее лучшее изложение, книга Джоэла Шуркина «Сломленный гений: взлет и падение Уильяма Шокли, создателя электронного века», говорит о характере героя уже своим названием.

Семья Шокли была необычна сама по себе. Это были американцы, уехавшие в Лондон. Отца, Уильяма Хиллмана Шокли, и мать, Мэй Брэдфорд Шокли, помимо любви друг к другу объединяла любовь к горам и богемному образу жизни. К моменту знакомства ему было 52, ей — 30. В молодости он сколотил небольшое состояние, работая горным инженером, а в зрелые годы торговал акциями горнорудных компаний, а она была альпинисткой и стала первым человеком, который совершил одиночное восхождение на гору Уитни в Сьерра-Невада (4 418 метров) и первой женщиной — заместителем главного горного инспектора (нечто вроде министра по полезным ископаемым) в США.

После свадьбы 20 января 1908 года пара переехала в Лондон, где спустила остатки своего состояния, и отцу нашего героя пришлось поехать на заработки в геологическую экспедицию на Амур. Он едва успел вернуться к родам своей супруги, которые и принесли им единственного сына.

Уже с первых лет своей жизни Билли проявил себя как очень неустойчивая личность. Мы знаем это благодаря запискам его родителей, честным и отчаянным. Еще в восемь месяцев будущий нобелевский лауреат кусал всех за щеку. Тогда родители убеждали себя: «мальчик играет». Но и потом Билли бил и кусал родителей и всех остальных. «Странный день — он сегодня ничего не сломал», — как-то пишет в дневнике Уильям-старший.

Через три года после рождения сына семья вернулась в США. Какое-то время Шокли не решались отдать свое чадо в школу: мало ли что. Но в девять лет он начал учиться в Военной академии Пало-Альто.

Отец успел дождаться поступления сына в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе и умер от инсульта, оставив семье достаточно средств на существование. Кстати, свою мать Шокли переживет всего на 14 лет, так что она станет свидетельницей его взлетов и будет не замечать его падений.

В университете (а точнее — в университетах, через год Шокли переведется в Калифорнийский технологический, где займется квантовой физикой) сложится еще одна черта нашего героя — соперничать со всеми и побеждать. Всегда быть первым. Сначала это было связано со спортом (к 18—20 годам Шокли набрал потрясающую физическую форму, даже снимался в рекламе тренажеров), а затем это перешло на науку. Шокли был гением, и учили его гении: Калтехом тогда руководил Роберт Милликен, а учебные программы лично для Шокли составлял Лайнус Полинг.

Ему повезло с научным руководителем: им стал выдающийся организатор науки Филипп Морзе. Именно он познакомил Шокли с будущим боссом по Bell Laboratory Марвином Келли и будущим коллегой по Нобелевской премии Уолтером Браттейном. Это случилось в 1933 году. Шокли 23 года, и черты его личности окончательно сформировались: товарищ по MIT Фредрик Зейтц говорил, что «к 1932 году Шокли развился в блестящего интеллектуала, способного с первой попытки решать сложные научные задачи, но при этом он был совершенно не способен к восприятию чужих точек зрения».

Тогда же Шокли впервые женился, на Джин Альберте Бейли. Она родит ему дочку, но потом, много позже, когда она заболеет раком, он объявит ей о расставании.

Итак, 1936 год. В США экономический кризис, Шокли в это время получает PhD. Куда идти — непонятно, денег у университетов нет. И вот тут Марвин Келли позвал его в Bell Labs. Наука, передовые разработки и 310 долларов в месяц стартовой зарплаты.

Уже в первый год Шокли выдает восемь статей и изобретение — устройство для фокусировки лучей в электронно-лучевой трубке. Одна из статей 1938 года станет прорывной теоретической работой — «Токи в проводниках, наведенных движущимся точечным зарядом» (Currents to Conductors Induced by a Moving Point Charge).

Следующие два года стали интересны первым и единственным, кажется, прикосновением Шокли к атомной тематике напрямую. После сообщения Бора об открытии деления атомного ядра Марвин Келли поручил Шокли и его коллеге Джеймсу Фриску, посетившим семинар Бора, подумать о возможности практического применения атомной энергии. Через два месяца Шокли и Фриск принесли боссу концепцию работающей атомной электростанции (с идеей замедления нейтронов) и мысль о возможном создании ядерной бомбы. Правда, после того, как Bell Labs попыталась запатентовать все это, лабораторию довольно быстро убедили не заниматься ядерными исследованиями. Говорят, внутренний доклад Шокли был закрыт даже от участников американского атомного проекта.

В войну Морзе рекрутировал Шокли на военные задачи, и не на разработку радаров, как обычно это было с американскими учеными, а на разработку стратегий. Стратегий охоты за подлодками, стратегий бомбардировок. Кстати, Шокли, обратив внимание на то, что американские радисты, вычислявшие положение немецких подлодок, как-то превосходят даже теоретические возможности точности триангуляции, чуть было не раскрыл главный секрет армии — то, что шифры немецких радистов уже взломаны.

Отчасти наш герой ответственен и за атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, приведшие к бессмысленной гибели сотен тысяч мирных жителей. В июле 1945 года он представил доклад по стратегии войны с Японией уже на ее территории, в котором говорилось: «Если исследование показывает, что поведение наций во всех исторических случаях, сопоставимых с войной с Японией, на самом деле неизменно соответствовало поведению войск в бою, то это означает, что число погибших и выбывших из строя японцев на момент их поражения превысит соответствующее число для немцев. Другими словами, нам, вероятно, придется [для достижения победы] убить как минимум 5-10 миллионов японцев. Это может стоить нам от 1,7 до 4 миллионов жертв, включая 400-800 тысяч убитых».

А сразу после Второй мировой войны случилось главное — то, что привело Шокли к Нобелевской премии и сломало его.

В его родной лаборатории, куда он вернулся в 1945 году, Шокли собрал группу по созданию полупроводниковых приборов. Они начали пытаться создать транзистор — устройство, которое позволяет небольшим входным сигналом управлять гораздо большим током выходной цепи. Тогда, правда, слова «транзистор» не было, говорили о триоде, однако все понимали, что, создав транзистор, можно будет использовать его для усиления, генерации, коммутирования и преобразования любых электрических сигналов.

Шокли решил попытаться создать гипотетический полевой транзистор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением. Однако эксперимент не удался.

Тем не менее, без Шокли его коллега Уолтер Браттейн и теоретик Джон Бардин самостоятельно пошли в другом направлении и создали работающий транзистор. Шокли страшно обиделся, потому что «упустил главное открытие своей жизни». Тем не менее, даже несмотря на то, что Шокли попытался помешать патентованию устройства без него, он в итоге разработал теорию транзистора, а потом придумал, как улучшить нестабильный точечный транзистор Браттейна-Бардина.

«Главный творческий прорыв состоялся не тогда, когда я пытался изобрести транзистор, а когда я конструировал установку для экспериментов с поверхностными явлениями в точечных транзисторах. Внезапно до меня дошло, что экспериментальная структура и есть транзистор. Именно она и была запатентована как плоскостной транзистор. Я был удручен тем, что, зная все необходимое для этого изобретения, я целый год не мог соединить части целого — до тех пор, пока не появился раздражитель в лице точечного транзистора», — писал потом Шокли.

В итоге появился транзистор на полупроводниковых p-n-p-структурах и единственная монография Шокли «Электроны и дырки в полупроводниках», которая, по словам Жореса Алферова, стала настольной книгой твердотельщиков по обе стороны океана.

В 1956 году пришла Нобелевская премия. К тому времени Шокли окончательно рассорился с другим великим теоретиком, Джоном Бардином, ушел из Bell Labs и в итоге наработал на еще одну премию. Однако, несмотря на отвратительный характер Шокли, нельзя не развеять еще один миф. Часто доводится слышать, что Шокли вообще мало что сделал для создания транзисторов, просто воспользовался близостью к Бардину и Браттейну по воле руководства Bell Labs. Однако Шокли всегда и везде честно говорил, кто и что сделал. И вклад его в создание современной электроники, базирующейся на транзисторах, неоценим.

Увы, дальше было хуже. Сначала Шокли рассорился со всеми в лаборатории, затем попытался построить на транзисторах бизнес, а затем вовсе увлекся евгеникой, начав публичную кампанию против того, что белая американская раса «вырождается». Это было гораздо серьезнее, чем то, за что сейчас критикуют Джеймса Уотсона, и окончательно похоронило Шокли как ученого. Увы, и конец одного из величайших ученых ХХ века был печален и символичен: оставивший болеющую раком жену в итоге сам заболел раком, и его последние месяцы жизни были полны боли, купируемой морфином. Что ж, великие интеллектуальные способности не всегда коррелируют с великими душевными качествами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.