Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества

Если бы электроны просто проходили через кремний, он стал бы еще одним «вечно открытым» переключателем. Однако Ол и другие знали квантовую механику достаточно хорошо, чтобы сообразить: электроны, занимающие места в кристаллической решетке кремния, способны воздействовать на другие электроны и порой замедлять их, причем делать это даже на расстояниях по атомным меркам огромных. Если ввести в решетку правильное число примесных электронов, эта странные эффекты приведут к тому, что прохождение через нее других электронов, а стало быть, и передача электрического тока станут невозможными. Однако при несколько иной внешней «настройке», а именно к ней и подбирались исследователи компании «Белл», вглядываясь в свои лабораторные создания, пробуя и изучая различные добавки к ним или помещая их — с великим тщанием — в различные силовые поля, странные эффекты «замедления» будут исчезать, и электроны снова смогут свободно проходить через кремний.

Химия — наука слишком сложная, чтобы сражаться с ней в одиночку, и Ол свои возможности по этой части уже исчерпал. Ресурсы «Белл лабс» начали переходить в распоряжение Уолтера Браттейна, тихого экспериментатора, выросшего на ранчо в Орегоне, и Джона Бардина, еще даже более тихого теоретика, родившегося в Висконсине. (Бардин был так тих и внешне юн, что, когда он, обучаясь в Висконсинском университете, тихо предлагал старшекурсникам сыграть на деньги в бильярд, они его предложение неизменно принимали. С той же тихой вежливостью укладывал он в карман и выигрыш — игроком Бардин был блестящим, одним из лучших, когда-либо учившихся в этом университете.)

Ныне на четвертом этаже невзрачного лабораторного здания в Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси, двое Друзей, Браттейн и Бардин, принялись за работу, используя результаты, полученные Олом и химиками Университета имени Пердью; используя также переводы документов, в которых описывались спорадические исследования полупроводников, проводившиеся во время войны в Германии; используя собственное знание квантовой механики и новых методов химического производства, — и работали они не покладая рук. В октябре 1947 ^г°Д ^апоявились первые признаки успеха, а к декабрю того же года сомнений в нем уже не осталось. Теперь они могли заставлять электроны протекать сквозь кремний и могли останавливать их. Они создали тот самый работающий на атомном уровне переключатель, который искал Тьюринг.

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 этойновой 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).