Why basic science deserves our boldest investment

トランジスター生んだ「好奇心」——基礎科学に大胆投資すべき理由

現代世界を支える発明の数々は、研究者の好奇心と熱意、そして政府や企業の数十年にわたる経済的支援なしには実現不可能だっただろう。だが、米国政府は最近、基礎科学の研究や、その研究分野における教育への資金提供を減らそうとしている。 by Julia R. Greer2025.09.17

この記事の3つのポイント

ベル研究所の3人の物理学者は1947年にトランジスターを発明し、現代デジタル社会の基盤を築いた
基礎研究への好奇心駆動型アプローチと連邦政府資金が半導体産業5000億ドル規模の発展を支えた
研究予算削減圧力が高まる中次世代技術創出には長期的基礎研究投資の継続が不可欠である

summarized by Claude 3

1947年12月、ベル電話研究所（Bell Telephone Laboratories）の3人の物理学者、ジョン・バーディーン、ウィリアム・ショックレー、ウォルター・ブラッテン—が、細い金線と半導体として知られる材料であるゲルマニウムの小片を使って、コンパクトな電子デバイスを製作した。彼らの発明は後にトランジスターと名付けられ（1956年にノーベル賞を受賞）、電気信号を増幅して切り替えることができ、それまで電子機器を動かしていた大型で壊れやすい真空管からの劇的な転換を示した。

発明者たちは特定の製品を追求していたわけではなかった。彼らは半導体中で電子がどのように振る舞うかという基本的な疑問を探求し、ゲルマニウム結晶の表面状態と電子移動度を実験していた。数カ月にわたる試行と改良を通じて、彼らは量子力学からの理論的洞察と固体物理学における実践的実験を組み合わせた。多くの人が基礎的すぎる、学術的すぎる、または利益にならないと却下したかもしれない研究である。

彼らの取り組みは、現在情報時代の夜明けとされる瞬間に結実した。トランジスターは通常、それに値する評価を受けていないが、今日私たちが使用するあらゆるスマートフォン、コンピューター、人工衛星、MRIスキャナー、GPSシステム、人工知能（AI）プラットフォームの基盤である。驚異的な速度で電流を変調し、経路を制御する能力により、トランジスターは現代および将来のコンピューティングと電子機器を可能にしている。

この画期的な発見は事業計画や製品提案から生まれたものではなかった。未知を探求することに価値を見出した機関に支援された、自由で好奇心に駆動された研究と実現可能な開発から生じた。それには何年もの試行錯誤、分野を超えた協力、そして保証された見返りがなくても自然を理解することは努力に値するという深い信念が必要だった。

1947年末の最初の成功実証の後、ベル研究所はトランジスターの発明で特許を出願し、開発を継続する間は機密とした。1948年6月30日、ニューヨーク市での記者会見で公に発表された。続けて、学術誌『フィジカルレビュー（Physical Review）』に掲載された画期的な論文で科学的な説明がなされた。

どのように動作するのか？その核心において、トランジスターはゲルマニウムや後にシリコンなどの半導体、つまり構造と電荷の微妙な操作に応じて電気を導通または抵抗できる材料で作られている。典型的なトランジスターでは、デバイスの一部（ゲート）に印加される小さな電圧が、別の部分（チャネル）を流れる電流を許可または遮断する。この単純な制御メカニズムを数十億倍にスケールアップすることで、あなたのスマートフォンがアプリを実行し、ラップトップが画像をレンダリングし、検索エンジンがミリ秒で答えを返すことができる。

初期のデバイスはゲルマニウムを使用していたが、研究者たちはすぐに、より熱的に安定で耐湿性があり、はるかに豊富な資源であるシリコンが工業生産により適していることを見出した。1950年代後期までに、シリコンへの移行が進み、集積回路の開発、そして最終的には今日のデジタル世界を動かすマイクロプロセッ …

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