说现代世界始于 75 年前新泽西州一个不起眼的办公园区，这并非夸张之词。
那是 贝尔实验室的黄金时代。作为一家电话公司的研究部门成立，到了 20 世纪 40 年代，它已经成为科学家和工程师的游乐场。这个办公园区是创新层出不穷的熔炉：射电望远镜、激光器、太阳能电池以及多种编程语言。但没有哪一项比晶体管更具影响力。
一些技术史学家认为，晶体管（于 1947 年底在贝尔实验室首次制造）是人类历史上“最重要的发明”。无论这是不是真的，毫无疑问的是，晶体管引发了一场使世界数字化的革命。没有晶体管，我们所知的电子产品就不可能存在。地球上的几乎每个人都将经历截然不同的日常生活。
“晶体管对所有收入水平的国家都产生了相当大的影响，”总部位于新泽西州的电气与电子工程师协会高级会员 Manoj Saxena 说。“我们很难高估它们对地球上几乎每个人生活的影响，”现代诺基亚贝尔实验室副总裁 Tod Sizer 在一封电子邮件中写道。
晶体管到底是什么？
简单来说，晶体管是一种可以开关电流的设备。将其想象成一个每秒可以开关成千上万次的电子门。此外，晶体管还可以放大通过它的电流。这些能力是构建包括计算机在内的各种电子设备的基础。
在晶体管时代的第一年，这三个发明了第一个晶体管的贝尔实验室科学家——William Shockley、John Bardeen、Walter Brattain——就因其能力而获得了 1956 年的“诺贝尔物理学奖”。（在后来的几十年里，科学界大部分人会谴责 Shockley 支持优生学和关于智商的种族主义思想。）
晶体管通常由某些称为半导体的元素制成，这些元素可用于控制电流。第一个晶体管，大小相当于人手掌，是用金属锗制成的。到 20 世纪 60 年代中期，大多数晶体管是用硅（元素周期表中锗上方的元素）制造的，工程师们将晶体管集成到复杂的集成电路中：这是计算机芯片的基础。
[相关：你的小巧电子产品背后简单的规律]
几十年来，晶体管的发展一直遵循着一条经验法则，称为摩尔定律：在尖端电路中可以容纳的晶体管数量大约每两年翻一番。摩尔定律，在计算机芯片界是一个热门词汇，长期以来一直是工程师们的老生常谈，尽管它至今仍然适用。
现代晶体管只有几纳米大小。你用来阅读本文的设备中的典型处理器可能将数十亿个晶体管集成到一个比人指甲还小的芯片上。
没有晶体管的世界会是什么样的？
要回答这个问题，我们必须回顾一下晶体管取代了什么——它并不是唯一能够放大电流的设备。
在其主导地位出现之前，电子产品依赖于真空管：通常由玻璃制成的灯泡，内部装有带电的金属板，并且是真空的。真空管与晶体管相比有几个优点。它们可以产生更大的功率。在技术过时几十年后，一些音响发烧友仍然坚称真空管音乐播放器的声音比晶体管的更好。
但是真空管非常笨重且脆弱（它们容易烧坏，就像白炽灯泡一样）。此外，它们通常需要时间来“预热”，这使得真空管设备有点像吱吱作响的老式暖气片。
晶体管似乎是一个方便的替代品。“晶体管的发明者本人认为，晶体管可能会用于一些特种仪器，可能还有军事无线电设备，”IEEE 电子设备学会现任主席 Ravi Todi 说。
最早进入市场的晶体管设备是 1953 年发布的助听器。不久之后，晶体管收音机问世，它成为 20 世纪 60 年代的标志。便携式真空管收音机确实存在，但如果没有晶体管，手持收音机可能就不会成为标志性的设备，也无法开启我们随时随地听音乐的能力。
但在晶体管时代的早期，这些设备就已经开始呈指数级增长——在某些情况下，是字面意义上的。用于帮助宇航员在太空中进行姿态调整的“阿波罗计划的机载计算机”就是用晶体管制造的。如果没有它，工程师们要么不得不在狭窄的航天器上安装笨重的真空管设备，要么宇航员就得依赖地面乏味的指令。
晶体管已经开始彻底改变计算机本身。在晶体管时代开始之前制造的一台计算机——ENIAC，旨在为美国军方进行研究——使用了 18,000 个真空管，占据了相当于一个舞厅的空间。
真空管计算机随着时间的推移逐渐缩小到更小的房间。即便如此，1951 年的“UNIVAC I 耗资超过一百万美元”（不包括通货膨胀），其客户主要是大型企业或像人口普查局这样的数据密集型政府机构。直到 20 世纪 70 年代和 80 年代，由晶体管驱动的个人电脑才开始进入中产家庭。
没有晶体管，我们可能生活在一个计算机是工作时才使用的东西，而不是家庭必需品的世界里。别指望有智能手机、手持导航、平板显示器、火车站的电子计时屏幕，甚至简陋的数字手表。所有这些都需要晶体管才能工作。
Todi 说：“晶体管是所有现代技术的基础，包括电信、数据通信、航空以及音视频录制设备。”
未来 75 年的晶体管技术会是怎样的？
不可否认，2022 年的世界与 1947 年的世界截然不同，这很大程度上要归功于晶体管。那么，在 75 年后的 2097 年，我们应该期待晶体管有什么样的表现呢？
很难确切地说。如今几乎所有的晶体管都是用硅制造的——硅谷因此得名。但这还能持续多久？
[相关：让计算机芯片更强大的诀窍？垂直化。]
硅晶体管现在已经足够小，以至于工程师们不确定它们还能小到什么程度，这表明摩尔定律可能有一个有限的终点。注重能源的科研人员希望制造出功耗更低的计算机芯片，部分是为了减少数据中心和其他大型设施的碳足迹。
越来越多的研究人员正在考虑硅的替代品。他们正在考虑利用奇异的量子效应和微小的磁性来制造计算机芯片。他们正在研究锗等替代材料，以及奇异形式的碳。这些技术中，哪一项，如果能的话，有一天会取代硅晶体管？目前还不确定。
Saxena 说：“没有一种技术能够满足所有需求。”而且，2090 年代的主流技术很可能还没有被发明出来。
