量子力学的基础是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）等人发展的一系列理论，它探讨的是原子内部的情况。玻尔在1913年提出了一种原子结构模型。这个模型中的电子会按照特定的轨道围绕原子核转动，它们可以从一个轨道跃迁到相邻的轨道，但是不可能停留在两个轨道之间的位置。原子外层轨道上的电子数量可以决定元素的部分化学和电学性质，比如它的导电性。
在这个团队当中有一位特别突出的人才——威廉·肖克利，这位理论家是在固体物理研究团队刚刚成立的时候加入贝尔实验室的。他的智慧和热情给其他团队成员留下了深刻的印象，有时甚至会让他们感到害怕。
在测试硅和锗的材料样本的过程中，贝尔实验室的化学工程师偶然证实了理论家们提出的大部分猜想。[1] 他们发现理论家、工程师和冶金学家之间有着许多可以互相学习的地方，于是贝尔实验室在1936年成立了一个固体物理研究小组，这支队伍聚集了一批实用和理论领域的重量级人物。他们会在每周举行一次的午后聚会上分享各自的发现，其间还会进行学院风格的互相质问环节。在正式的聚会过后，他们会继续参与一些持续到深夜的非正式讨论。与仅仅阅读各自的论文相比，亲自会面讨论是一种更有成效的做法：频繁的互动可以将人们的想法跃迁到更高的轨道上，就像是电子一样，偶尔挣脱束缚的想法也会引起一些连锁反应。
美国电话电报公司（AT&T）在1907年遇到了一个危机。它的创始人亚历山大·格拉汉姆·贝尔（Alexander Graham Bell）所持有的专利已经过期，因此它在电话服务市场当中近乎垄断的地位也变得岌岌可危。这时AT&T的董事会召回了已经卸任的前总裁西奥多·韦尔（Theodore Vail）。为了复兴这家公司，重掌大权的韦尔提出了一个大胆的目标：建造一条连接纽约和旧金山的电话线路。这是一项非常艰巨的任务，它需要结合工程学的顶尖技术和理论科学的重大飞跃才能实现。在真空管和其他新兴技术的帮助下，AT&T在1915年1月成功研制出了能够实现这项壮举的中继器和放大装置。除了韦尔和伍德罗·威尔逊（Woodrow Wilson）总统以外，历史上第一通横跨大陆两端的电话的参与者还包括贝尔本人，后者重复了自己在39年前说过的那句名言：“沃森先生，快点过来，我需要你的帮助。”他曾经的助手，当时身处旧金山的托马斯·沃森（Thomas Watson）回答道：“我需要花一个礼拜的时间才能到达。”1
在量子理论不断发展的同时，贝尔实验室的冶金学家也在研究制作新型材料的方式，他们采用了全新的提纯技术、化学处理方法以及稀有矿物和普通矿物之间的合成配方。为了解决一些常见的问题，比如真空管的灯丝太容易烧坏，或者电话话筒膜片发出的声音太小等，他们尝试合成了一些新型合金，然后通过加热或冷却的方式来提升这些合金的性能。他们就像是厨房里的大厨一样，在不断的试错过程中掀起了一场材料科学的革命，它与量子力学领域正在进行的理论革命齐头并进。
AT&T以上述的研究工作为基础新建了一所企业机构，也就是众所周知的贝尔实验室。它起初建于曼哈顿格林尼治村西侧的哈德孙河畔，这里不仅聚集了理论家、材料科学家、冶金学家和工程师，甚至还包括AT&T的电话线路维修工人。这里是乔治·斯蒂比兹利用机电继电器制作计算机的地方，也是克劳德·香农研究信息论的地方。贝尔实验室的出现表明了持续性的创新可以通过各个领域的人才之间的协作来实现，尤其是因为这些人才都在同一个空间内工作，所以他们可以方便地进行频繁的会议和偶尔的碰面。施乐公司的帕洛阿尔托研究中心（PARC）和其他后来出现的企业研发机构也同样体现了这个优点。然而这种机构的缺点是企业高层的管理会带来严重的官僚风气。当能够将创意转化为伟大产品的领导者和敢于反抗权威的人离开之后，贝尔实验室和施乐帕洛阿尔托研究中心都无法摆脱企业机构的局限。
贝尔实验室真空管部门的主管默文·凯利（Mervin Kelly）是一个充满活力的密苏里州人。他曾在密苏里矿业学校学习冶金专业，后来在芝加哥大学的罗伯特·密立根（Robert Milikan）的指导下获得了物理学博士学位。他曾经发明了一种可以提升真空管稳定性的水冷系统，但他发现真空管不可能成为一种高效的电流放大和通断方式。他在1936年被提升为贝尔实验室的研究总监，而他的首要任务是寻找真空管的替代品。
有些元素是良好的导体，比如铜；还有一些元素的导电性非常差，比如硫，所以这些元素就是良好的绝缘体；而导电性处于导体和绝缘体之间的元素就被称为半导体，比如硅和锗。半导体的实用价值在于它们的导电性可以被轻易控制。举个例子，如果在硅元素中掺入少量的砷或者硼，它的电子就会变得更容易移动。
实现创新的关键（无论是对于贝尔实验室还是整个数字时代来说）是认识到培养天才个人和促进团队协作之间是没有冲突的。这不是一个鱼与熊掌不可兼得的问题。事实上，这两种做法在数字时代一直都是互相促进的。富有创造力的天才（约翰·莫奇利、威廉·肖克利、史蒂夫·乔布斯）负责提供创意；善于动手操作的工程师（普雷斯伯·埃克特、沃尔特·布拉顿、史蒂夫·沃兹尼亚克）负责与这些天才紧密合作，将他们的概念变成真正的发明；由技术人员和企业家组成的团队负责将这些发明打造成实际的产品。只要这个生态系统的其中一环出现缺失，再伟大的概念也只能被埋藏在历史的地下室里面，无论是身处艾奥瓦州州立大学的约翰·阿塔纳索夫，还是在伦敦家中的畜棚埋头苦干的查尔斯·巴贝奇，他们都是这样的例子。此外，如果优秀的团队缺乏胸怀大志的远见者，创新也会逐渐枯竭，正如莫奇利和埃克特离开之后的宾夕法尼亚大学，冯·诺依曼离开之后的普林斯顿大学，还有肖克利离开之后的贝尔实验室。
“发明创造的关键究竟是天才个人还是团队协作？这个问题已经在贝尔实验室当中引起了深入的思考。”乔恩·格特纳（Jon Gertner）在一本专门研究贝尔实验室的书籍《创意工厂》（The Idea Factory ）中写道。2 这个问题的答案是：两者都同样重要。“一件新设备的研发工作需要聚集来自多个科学领域的大批人才，并集中发挥他们各自的天赋。”肖克利后来解释道。3 这个说法是正确的，不过这也是他为数不多故作谦逊的瞬间，因为他比其他任何人都更加信奉天才个人（比如他自己）的重要性。凯利虽然是团队协作的倡导者，但他也认识到了培养天才个人的必要性。“无论如何强调领导力、组织结构和团队协作的作用，个人的地位仍然是最高的——拥有至高无上的重要性，”他曾经这样说道，“创新的想法和概念是在一个人的头脑中诞生的。”4
当时贝尔实验室越来越重视一个研究领域：固体物理学。这是一门研究电子如何在固体材料之中流动的学科，它尤其需要理论家和工程师之间的联合。20世纪30年代，贝尔实验室的工程师们一直在测试包括硅在内的各种材料。硅是地壳中除了氧之外最常见的元素，同时也是沙子的主要成分。在这些测试当中，他们会将不同的材料通电，并尝试控制材料中的电流。与此同时，贝尔实验室的理论家们正在同一栋大楼里面埋头研究量子力学领域的惊人发现。
凯利提出了一个伟大的远见：长期作为实用工程学基地的贝尔实验室也应该将精力放在基础科学和理论研究上。在此之前，这方面的研究一直都是大学的专长。他开始在全国各地搜罗最优秀的年轻物理学博士。他的目标是让创新成为企业机构的一项日常工作，而不是将其留给藏身于车库和阁楼的怪才来完成。
