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William Shockley

William Bradford Shockley Jr. (13 de febrero de 1910 - 12 de agosto de 1989) fue un inventor, físico y eugenista estadounidense . Era el director de un grupo de investigación en los Laboratorios Bell que incluía a John Bardeen y Walter Brattain . Los tres científicos recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Física de 1956 por "sus investigaciones sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor ". [1]

En parte como resultado de los intentos de Shockley de comercializar un nuevo diseño de transistor en las décadas de 1950 y 1960, Silicon Valley de California se convirtió en un semillero de innovación electrónica. Reclutó empleados brillantes, pero rápidamente los alienó con su gestión autocrática y errática; Dejaron y fundaron importantes empresas en la industria. [2]

En su vida posterior, mientras era profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford y posteriormente, Shockley se hizo conocido como racista y eugenista . [3] [4] [5] [6] [7] [8]

Temprana edad y educación

Shockley nació de padres estadounidenses en Londres el 13 de febrero de 1910 y se crió en la ciudad natal de su familia, Palo Alto , California, desde los tres años. [9] Su padre, William Hillman Shockley, era un ingeniero de minas que se ganaba la vida especulando con las minas y hablaba ocho idiomas. Su madre, May (de soltera Bradford), creció en el oeste americano, se graduó en la Universidad de Stanford y se convirtió en la primera mujer inspectora adjunta de minas de Estados Unidos. [10] Shockley fue educado en casa hasta la edad de ocho años, debido a la aversión de sus padres hacia las escuelas públicas, así como al hábito de Shockley de tener rabietas violentas. [7] Shockley aprendió algo de física a una edad temprana de un vecino que era profesor de física en Stanford. [11] Shockley pasó dos años en la Academia Militar de Palo Alto, luego se inscribió brevemente en la Escuela de Entrenadores de Los Ángeles para estudiar física y luego se graduó de la Escuela Secundaria de Hollywood en 1927. [12] [13]

Shockley obtuvo su licenciatura en Ciencias en Caltech en 1932 y un doctorado en el MIT en 1936. El título de su tesis doctoral fue Bandas electrónicas en cloruro de sodio , un tema sugerido por su asesor de tesis, John C. Slater . [14]

Carrera

Shockley fue uno de los primeros reclutados en Bell Labs por Mervin Kelly , quien se convirtió en director de investigación de la compañía en 1936 y se centró en contratar físicos del estado sólido . [15] Shockley se unió a un grupo encabezado por Clinton Davisson en Murray Hill, Nueva Jersey . [16] Los ejecutivos de Bell Labs habían teorizado que los semiconductores pueden ofrecer alternativas de estado sólido a los tubos de vacío utilizados en todo el sistema telefónico nacional de Bell. Shockley concibió varios diseños basados ​​en materiales semiconductores de óxido de cobre y, con Walter Brattain , intentó sin éxito crear un prototipo en 1939. [15]

Shockley publicó varios artículos fundamentales sobre física del estado sólido en Physical Review . En 1938, recibió su primera patente, "Dispositivo de descarga de electrones", sobre multiplicadores de electrones . [17]

Shockley durante sus años de investigación militar.

Cuando estalló la Segunda Guerra Mundial , la investigación previa de Shockley fue interrumpida y se involucró en la investigación de radares en Manhattan ( Nueva York ). En mayo de 1942, se despidió de los Laboratorios Bell para convertirse en director de investigación en el Grupo de Operaciones de Guerra Antisubmarina de la Universidad de Columbia . [18] Esto implicó idear métodos para contrarrestar las tácticas de los submarinos con técnicas de convoy mejoradas , optimizando los patrones de carga de profundidad , etc. Shockley viajó con frecuencia al Pentágono y Washington para reunirse con oficiales de alto rango y funcionarios gubernamentales. [19]

En 1944, organizó un programa de entrenamiento para pilotos de bombarderos B-29 en el uso de nuevas miras de radar para bombas. A finales de 1944 realizó una gira de tres meses por bases de todo el mundo para evaluar los resultados. Por este proyecto, el Secretario de Guerra, Robert Patterson, otorgó a Shockley la Medalla al Mérito el 17 de octubre de 1946. [20]

En julio de 1945, el Departamento de Guerra pidió a Shockley que preparara un informe sobre la cuestión de las probables bajas en una invasión del continente japonés. Shockley concluyó:

Si el estudio muestra que el comportamiento de las naciones en todos los casos históricos comparables al de Japón ha sido de hecho invariablemente consistente con el comportamiento de las tropas en la batalla, entonces significa que los japoneses muertos e ineficaces en el momento de la derrota excederán el correspondiente número para los alemanes. En otras palabras, probablemente tendremos que matar al menos entre 5 y 10 millones de japoneses. Esto podría costarnos entre 1,7 y 4 millones de bajas, incluidos entre 400.000 y 800.000 muertos. [21]

Este informe influyó en la decisión de Estados Unidos de lanzar bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, que precedió a la rendición de Japón. [22]

Shockley fue el primer físico en proponer una distribución log-normal para modelar el proceso de creación de artículos de investigación científica. [23]

Desarrollo del transistor

Poco después de que terminara la guerra en 1945, los Laboratorios Bell formaron un grupo de física del estado sólido, dirigido por Shockley y el químico Stanley Morgan, que incluía a John Bardeen , Walter Brattain , el físico Gerald Pearson , el químico Robert Gibney, el experto en electrónica Hilbert Moore y varios técnicos. . Su tarea era buscar una alternativa de estado sólido a los frágiles amplificadores de válvulas de vacío de vidrio . Los primeros intentos se basaron en las ideas de Shockley sobre el uso de un campo eléctrico externo en un semiconductor para afectar su conductividad. Estos experimentos fracasaron siempre en todo tipo de configuraciones y materiales. El grupo estuvo paralizado hasta que Bardeen sugirió una teoría que invocaba estados superficiales que impedían que el campo penetrara el semiconductor. El grupo cambió su enfoque para estudiar estos estados superficiales y se reunieron casi a diario para discutir el trabajo. El grupo tuvo una excelente relación e intercambió ideas libremente. [24]

En el invierno de 1946 obtuvieron suficientes resultados que Bardeen presentó un artículo sobre los estados de la superficie a Physical Review . Brattain inició experimentos para estudiar los estados de la superficie a través de observaciones realizadas mientras iluminaba con una luz brillante la superficie del semiconductor. Esto llevó a varios artículos más (uno de ellos en coautoría con Shockley), que estimaban que la densidad de los estados de la superficie era más que suficiente para explicar sus experimentos fallidos. El ritmo del trabajo se aceleró considerablemente cuando se empezaron a rodear con electrolitos los puntos de contacto entre el semiconductor y los cables conductores . Moore construyó un circuito que les permitía variar fácilmente la frecuencia de la señal de entrada. Finalmente comenzaron a obtener alguna evidencia de amplificación de potencia cuando Pearson, siguiendo una sugerencia de Shockley, puso voltaje en una gota de borato de glicol colocada a través de una unión p-n . [25]

John Bardeen (izquierda), William Shockley y Walter Brattain (derecha) en Bell Labs , 1948

Los abogados de Bell Labs pronto descubrieron que el principio de efecto de campo de Shockley había sido anticipado y los dispositivos basados ​​en él fueron patentados en 1930 por Julius Lilienfeld , quien presentó su patente similar a MESFET en Canadá el 22 de octubre de 1925. [26] [27] Aunque la patente apareció "rompible" (no podía funcionar), los abogados de patentes basaron una de sus cuatro solicitudes de patente únicamente en el diseño del punto de contacto de Bardeen-Brattain. Otros tres (presentados primero) cubrieron los transistores basados ​​en electrolitos con Bardeen, Gibney y Brattain como inventores. [ cita necesaria ]

El nombre de Shockley no figuraba en ninguna de estas solicitudes de patente. Esto enfureció a Shockley, quien pensó que su nombre también debería estar en las patentes porque el trabajo se basaba en su idea del efecto de campo. Incluso hizo esfuerzos para que la patente estuviera escrita únicamente a su nombre y les contó a Bardeen y Brattain sus intenciones. [28]

Shockley, enojado por no haber sido incluido en las solicitudes de patente, continuó en secreto su propio trabajo para construir un tipo diferente de transistor basado en uniones en lugar de contactos puntuales; esperaba que este tipo de diseño tuviera más probabilidades de ser comercialmente viable. Creía que el transistor de contacto puntual resultaría frágil y difícil de fabricar. Shockley tampoco estaba satisfecho con ciertas partes de la explicación de cómo funcionaba el transistor de contacto puntual y concibió la posibilidad de inyección de portadores minoritarios .

El 13 de febrero de 1948, otro miembro del equipo, John N. Shive , construyó un transistor de contacto puntual con contactos de bronce en la parte delantera y trasera de una delgada cuña de germanio , demostrando que los agujeros podían difundirse a través del germanio en masa y no sólo a lo largo de la superficie como pensado previamente. [29] : 153  [30] : 145  La invención de Shive provocó [31] la invención de Shockley del transistor de unión. [29] : 143  Unos meses más tarde inventó un tipo de transistor completamente nuevo, considerablemente más robusto, con una estructura de capas o "sándwich". Esta estructura pasó a utilizarse para la gran mayoría de los transistores hasta la década de 1960 y evolucionó hasta convertirse en el transistor de unión bipolar. Shockley describió más tarde el funcionamiento del equipo como una "mezcla de cooperación y competencia". También dijo que mantuvo en secreto parte de su propio trabajo hasta que el avance de Shive en 1948 lo "forzó". [32] Shockley elaboró ​​una descripción bastante completa de lo que llamó el transistor "sándwich", y se obtuvo una primera prueba de principio el 7 de abril de 1949.

Mientras tanto, Shockley trabajó en su obra maestra , Electrones y agujeros en semiconductores , que se publicó como un tratado de 558 páginas en 1950. El tomo incluía las ideas críticas de Shockley sobre la deriva y la difusión y las ecuaciones diferenciales que gobiernan el flujo de electrones en cristales de estado sólido. . También se describe la ecuación del diodo de Shockley . Este trabajo fundamental se convirtió en el texto de referencia para otros científicos que trabajan para desarrollar y mejorar nuevas variantes del transistor y otros dispositivos basados ​​en semiconductores. [33]

Esto resultó en su invención del " transistor de unión " bipolar, que fue anunciado en una conferencia de prensa el 4 de julio de 1951. [34]

En 1951, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias (NAS). Tenía cuarenta y un años; era bastante joven para una elección así. Dos años más tarde, la NAS lo eligió como ganador del prestigioso Premio Comstock [35] de Física, y recibió muchos otros premios y distinciones.

La publicidad resultante generada por la "invención del transistor" a menudo puso a Shockley en primer plano, para disgusto de Bardeen y Brattain. La dirección de Bell Labs, sin embargo, presentó sistemáticamente a los tres inventores como un equipo. Aunque Shockley corrigió el registro donde los periodistas le dieron el crédito exclusivo por la invención, [36] finalmente enfureció y alienó a Bardeen y Brattain, y esencialmente bloqueó a los dos para que no trabajaran en el transistor de unión. Bardeen comenzó a desarrollar una teoría de la superconductividad y dejó los Laboratorios Bell en 1951. Brattain se negó a seguir trabajando con Shockley y fue asignado a otro grupo. Ni Bardeen ni Brattain tuvieron mucho que ver con el desarrollo del transistor más allá del primer año después de su invención. [37]

Shockley dejó Bell Labs alrededor de 1953 y aceptó un trabajo en Caltech. [38]

Shockley, Bardeen y Brattain recibieron el Premio Nobel de Física en 1956. [1]

Semiconductores Shockley

En 1956, Shockley fundó el Laboratorio de Semiconductores Shockley en Mountain View, California , cerca de su anciana madre en Palo Alto, California. [39] [40] La empresa, una división de Beckman Instruments , Inc., fue el primer establecimiento que trabajó en dispositivos semiconductores de silicio en lo que llegó a conocerse como Silicon Valley .

Shockley reclutó empleados brillantes para su empresa, pero los alejó al socavarlos implacablemente. [2] [41] "Quizás haya sido el peor gerente en la historia de la electrónica", según su biógrafo Joel Shurkin. [41] [2] Shockley era autocrático, dominante, errático, difícil de complacer y cada vez más paranoico. [42] [43] En un incidente muy conocido, exigió pruebas de detector de mentiras para encontrar al "culpable" después de que una secretaria de la empresa sufriera un corte menor. [43] A finales de 1957, ocho de los mejores investigadores de Shockley, que llegarían a ser conocidos como los " ocho traidores ", dimitieron después de que Shockley decidiera no continuar la investigación sobre semiconductores basados ​​en silicio. [44] [38] Pasaron a formar Fairchild Semiconductor , una pérdida de la que Shockley Semiconductor nunca se recuperó y que llevó a su compra por parte de otra empresa tres años después. En el transcurso de los próximos 20 años, más de 65 nuevas empresas terminarían teniendo conexiones de empleados con Fairchild. [45]

Un grupo de unos treinta colegas se ha reunido intermitentemente desde 1956 para recordar su tiempo con Shockley como, según dijo el organizador del grupo en 2002, "el hombre que trajo el silicio a Silicon Valley". [46]

Puntos de vista racistas y eugenistas

Después de que Shockley dejó su puesto como director de Shockley Semiconductor, se unió a la Universidad de Stanford, donde fue nombrado Profesor Alexander M. Poniatoff de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en 1963, cargo que ocupó hasta su jubilación como profesor emérito en 1975 . 47]

En las últimas dos décadas de su vida, Shockley, que no tenía ningún título en genética , se hizo ampliamente conocido por sus opiniones extremas sobre la raza y la inteligencia humana , y su defensa de la eugenesia . [3] [6] Como lo describe su obituario de Los Angeles Times , "Pasó de ser un físico con credenciales académicas impecables a un genetista aficionado, convirtiéndose en un pararrayos cuyas opiniones provocaron manifestaciones en el campus y una cascada de calumnias". Pensó que su trabajo era importante para el futuro de la humanidad y también lo describió como el aspecto más importante de su carrera. Sostuvo que una mayor tasa de reproducción entre personas supuestamente menos inteligentes estaba teniendo un efecto disgénico , y argumentó que una caída en la inteligencia promedio conduciría a un declive de la civilización . También afirmó que los negros eran genética e intelectualmente inferiores a los blancos . [3] El biógrafo de Shockley, Joel Shurkin, señala que durante gran parte de la vida de Shockley en los Estados Unidos racialmente segregados de la época, casi no tuvo contacto con los negros. [48] ​​En un debate con la psiquiatra Frances Cress Welsing y en Firing Line con William F. Buckley Jr. , Shockley argumentó: "Mi investigación me lleva ineludiblemente a la opinión de que la causa principal de los déficits intelectuales y sociales del negro estadounidense es hereditaria y de origen racialmente genético y, por tanto, no remediable en gran medida mediante mejoras prácticas en el medio ambiente". [49]

Shockley fue uno de los teóricos raciales que recibió dinero del Pioneer Fund , y al menos una donación provino de su fundador, el eugenista Wickliffe Draper . [50] [51] Shockley propuso que a las personas con un coeficiente intelectual inferior a 100 se les debería pagar para someterse a una esterilización voluntaria , 1.000 dólares por cada uno de sus puntos de coeficiente intelectual inferiores a 100. [3] Esta propuesta llevó a la Universidad de Leeds a retirar su oferta de un premio honorario. grado para él. [3] El antropólogo y activista de extrema derecha Roger Pearson defendió a Shockley en un libro autoeditado en coautoría con Shockley. [52] En 1973, el profesor Edgar G. Epps de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee argumentó que "la posición de William Shockley se presta a interpretaciones racistas". [53] El Southern Poverty Law Center describe a Shockley como un nacionalista blanco que no logró presentar pruebas de sus teorías eugenésicas en medio de un "reconocimiento casi universal de que su trabajo era el de un racista chiflado". [54] La escritora científica Angela Saini describe a Shockley como "un racista notorio". [50]

Shockley insistió en que no era racista . [53] [55] Escribió que sus hallazgos no apoyan la supremacía blanca , sino que afirma que a los asiáticos orientales y a los judíos les va mejor intelectualmente que a los blancos. [53] En 1973, el profesor Edgar G. Epps de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee escribió: "Me complace que el profesor Shockley no sea un supremacista ario, pero le recordaría que una teoría que defiende la superioridad hereditaria de los orientales o los judíos es tan racista como en la naturaleza como la doctrina de la supremacía aria". [53]

La defensa de la eugenesia por parte de Shockley provocó protestas. En un incidente, la sociedad científica Sigma Xi , por temor a la violencia, canceló una convocatoria de 1968 en Brooklyn donde Shockley tenía previsto hablar. [56]

En Atlanta, en 1981, Shockley presentó una demanda por difamación contra la Constitución de Atlanta después de que un escritor científico, Roger Witherspoon, comparara la defensa de Shockley de un programa de esterilización voluntaria con la experimentación humana nazi . La demanda tardó tres años en llegar a juicio. Shockley ganó la demanda pero sólo recibió un dólar por daños y perjuicios [57] y no recibió ningún daño punitivo . El biógrafo de Shockley, Joel Shurkin, escritor científico del personal de la Universidad de Stanford durante esos años, resume esta afirmación diciendo que era difamatoria, pero que la reputación de Shockley no valía mucho cuando el juicio llegó a un veredicto. [58] Shockley grabó sus conversaciones telefónicas con periodistas, las transcribió y envió las transcripciones a los periodistas por correo certificado. En un momento, jugó con la idea de hacer que los reporteros respondieran una prueba simple sobre su trabajo antes de discutir el tema con ellos. Su costumbre de guardar todos sus papeles (incluidas las listas de lavandería) proporciona abundante documentación sobre su vida para los investigadores. [59]

Shockley fue candidato a la nominación republicana en las elecciones al Senado de los Estados Unidos de 1982 en California . Se postuló con una plataforma de un solo tema para oponerse a la "amenaza disgénica" que, según él, representaban los afroamericanos y otros grupos. [60] [54] [61] Llegó en octavo lugar en las primarias, recibiendo 8.308 votos y el 0,37% de los votos. [62] Según Shurkin, en ese momento, "Su racismo destruyó su credibilidad. Casi nadie quería asociarse con él, y muchos de los que estaban dispuestos le hicieron más daño que bien". [63]

Vida personal

A los 23 años y cuando aún era estudiante, Shockley se casó con Jean Bailey en agosto de 1933. La pareja tuvo dos hijos y una hija. [64] Shockley se separó de ella en 1953. [38] Se casó con Emily Lanning, una enfermera psiquiátrica, en 1955; ella lo ayudó con algunas de sus teorías. [38] [65] Aunque uno de sus hijos obtuvo un doctorado en la Universidad de Stanford y su hija se graduó en el Radcliffe College, Shockley creía que sus hijos "representan una regresión muy significativa... mi primera esposa, su madre, no tenía una educación tan alta". nivel de logros académicos como el que tenía". [3]

Shockley era un escalador consumado y visitaba con frecuencia los Shawangunks en el valle del río Hudson . Su ruta a través de un desplome, conocida como "Shockley's Roof", es una de las rutas de escalada clásicas de la zona. [25] [66] Varias guías de escalada [ verificación necesaria ] cambiaron el nombre de la ruta a "The Roof" en 2020 debido a las controversias sobre la eugenesia de Shockley. [67] Era popular como orador, conferencista y mago aficionado. Una vez sacó "mágicamente" un ramo de rosas al final de su discurso ante la Sociedad Estadounidense de Física . También fue conocido en sus primeros años por sus elaboradas bromas pesadas. [68] Tenía desde hacía mucho tiempo la afición de criar colonias de hormigas . [12]

Shockley donó esperma al Repository for Germinal Choice , un banco de esperma fundado por Robert Klark Graham con la esperanza de difundir los mejores genes de la humanidad . El banco, llamado por los medios de comunicación "banco de esperma del Premio Nobel", afirmó tener tres donantes ganadores del Premio Nobel, aunque Shockley fue el único que reconoció públicamente su participación. [69] Sin embargo, las opiniones controvertidas de Shockley le dieron al Repository for Germinal Choice cierto grado de notoriedad y pueden haber disuadido a otros ganadores del Premio Nobel de donar esperma. [70]

Según PBS , Shockley era cruel con sus hijos y era infeliz en su vida. Según los informes, intentó jugar a la ruleta rusa como parte de un intento de suicidio. [38]

Muerte

Shockley murió de cáncer de próstata en 1989 a la edad de 79 años. [71] En el momento de su muerte, estaba distanciado de la mayoría de sus amigos y familiares, excepto de su segunda esposa, la ex Emmy Lanning (1913-2007). Según los informes, sus hijos se enteraron de su muerte leyendo su obituario en el periódico. [72] [ se necesita mejor fuente ] Shockley está enterrado en Alta Mesa Memorial Park en Palo Alto, California.

Honores

Patentes

A Shockley se le concedieron más de noventa patentes estadounidenses. [75] Algunos notables son:

Bibliografía

Artículos científicos de antes de la guerra de Shockley

Artículos de posguerra de Shockley

Libros de Shockley

Entrevistas

Notas

Citas

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