发明晶体管的故事

【美国《纽约时报》２月７日文章】题：发明晶体管的故事（作者  约翰·杜兰特）
  
欧洲人重理论而美国人重实用

２０世纪初，剑桥卡文迪什实验所的物理学家正埋头构思电子学领域的有关概念。在每年的
午餐会上，他们都会不约而同地举杯祝酒：“为电子干杯，愿它不会对任何人有任何用处！”

物理学家迈克尔·赖尔登和科学历史学家莉莲·霍德松在《晶体之火》一书中指出，欧洲人
这种鄙视新物理学实际应用的高傲态度具有深刻的含义。因为尽管对物质、量子理论作出新的革
命性论断的大多数是欧洲物理学家，但是把这一理论用到实用电子学的却主要是美国人。美国人
通过了解和控制电子在某些晶体内的变化，发明了２０世纪最重要的人工制品──晶体管。

“贝尔大妈的烹饪大全”

《晶体之火》一书主要描写了三位物理学家的研究工作，他们是：以实干和健谈闻名的实验
家沃尔特·布喇顿、思维敏锐但温文尔雅的理论家约翰·巴丁以及精明强干、喜欢出头露面的威
廉·肖克莱。第二次世界大战结束时，他们三人都在位于新泽西州的贝尔电话实验室工作。１９
４７年，布喇顿和巴丁向同事展示了世界上第一台固态放大器；１９４８年，肖克莱构想出一种
可作为固态替代物取代真空管的“面结型晶体管”；１９５０年，贝尔实验室解决了制造可塑性
面结型晶体管的难题。１９５２年，贝尔实验室举办了一次专题讨论会，并在《晶体管技术》一
书中披露了会议记录。由于这本书对第一代半导体制造商的用处很大，因而被誉为“贝尔大妈的
烹饪大全”。

使贝尔实验室该研究小组激动不已的新物理学，是欧洲一些杰出物理学家提出的，如尼尔
斯·玻尔、阿尔伯特·爱因斯坦、维尔纳·海森伯、马克斯·普朗克、沃尔夫冈·泡利和埃尔
温·薛定谔等。１９００年以后，科学观察使经典物理学迅速动摇。经典物理学认为，光、能和
许多其他物理量是平滑而连续的。普朗克提出，物质以称为量子的微小能包发射和吸收辐射。接
着，爱因斯坦提出，光束能把电子从金属中撞出，这一事实只有在光以称为光子的分离能包传递
的情况下才可以解释。后来发现，来自电子的能量是以能包传递的。随着量子理论的发展，这一
理论得出：在亚原子水平上，物质的变化在某些情况下像粒子，而在其他情况下则像波。

由于这一理论有助于解释电导的原因，因此它对晶体管的开发来说至关重要。电导取决于通
过材料的电子数量。绝缘体几乎不含自由电子，因而电阻很高。导体含有很多自由电子，因而电
阻很低。１９２０年，科学家发现，诸如氧化铜和硒之类的半导体，因纯度和处理方法的不同，
电导的差异非常大。为了利用半导体的这种神奇特性，贝尔实验室的布喇顿、巴丁和肖克莱做了
很多试验，这些试验看上去就像量子理论与佳肴烹饪法的结合。

一个并不完美的故事结局

但是后来，肖克莱的个人野心引起了严重争执。他是一个难以共事的人。由于肖克莱喜欢出
头露面，研究晶体管的时间比布喇顿和巴丁也长得多，因此他在三人中显然是最出名的。《晶体
之火》一书试图通过对布喇顿和巴丁在早期晶体管开发中所起的重要作用给予应有评价，把其中
的事实搞清楚。１９５６年，三人共获诺贝尔物理学奖。不过，此时肖克莱与其他俩人的关系已
经恶化。