約翰·巴?。簝蓨Z諾貝爾物理獎，低調(diào)平淡中顯輝煌

張磊

1908年5月28日，約翰·巴丁生于美國威斯康星州，是家中五個孩子中的第二個，從小才能出眾。他9歲上三年級，覺得功課太簡單，直接連跳三級，成了一名初中生。盡管年紀最小，但學習成績依然突出，尤其表現(xiàn)在數(shù)學方面。巴丁在14歲的時候就已完成大學預備課程，直接升入了名校維斯康星大學。

1930年碩士畢業(yè)的巴丁，正趕上了美國的經(jīng)濟大蕭條。他找的第一份在at（美國電話電報公司）的工作，就直接被拒絕了。當時只有因汽車時代來臨而發(fā)起橫財?shù)暮呈凸救孕枰腥耍幉铌栧e，原本學電氣工程的巴丁，只好干起了勘測石油的工作。

巴丁非但沒因?qū)W非所用而怨天尤人，反而是利用自己的知識踏實工作。不久，他發(fā)明了一種勘探石油的新電磁學方法。這種新穎的方法大大提高了勘探效率。

為了不讓同行獲得更多信息，海灣石油勘測研究部門甚至決定不申請專利，要將這項技術(shù)保密到底。所以直到30年后，他的這項發(fā)明才得以公布于世。

雖然工作得到了領導的高度贊賞，但巴丁知道，自己還是對物理和數(shù)學最感興趣。他在實驗室待了三年之后，還是放棄了優(yōu)厚的工資，自費到普林斯頓繼續(xù)攻讀博士學位。

1945年4月，巴丁加入到貝爾實驗室，成為固體物理研究小組的成員。他的目的就是要研發(fā)出全世界人民熱切盼望的半導體電子器件——晶體管。

在晶體管還未面世時，電子管暴露出很多缺點，比如笨重、能耗大、壽命短、易出故障、難以維修等。針對這些問題，組長肖克利提出了構(gòu)造一個半導體三極管的設想，以尋求解決辦法。在技術(shù)上就是將一片金屬覆蓋在半導體上面，利用金屬與半導體之間的電壓所產(chǎn)生的電場來控制半導體中通過的電流。也就是所謂的“結(jié)型場效應”的工作原理。但不幸的是，這一理論無論做多少次實驗都未能成功，而肖克利也無法解釋原因。直到巴丁加入研究小組，并提出了至關重要的“半導體表面態(tài)理論”之后，才解決了卡住所有人的難題。

原來，在外加電場的作用下，電子被吸引到半導體的表面并被束縛在那里，形成了嚴密的屏蔽作用。這也阻止了電場穿透到半導體內(nèi)部，因而不能形成電流。

找到謎題的答案，實驗就好辦多了。他們巧妙地借助含正負離子的電解液，改變了晶體表面電荷的分布，解決了“半導體表面態(tài)”的問題。經(jīng)過幾天的奮斗，巴丁和布拉頓就觀測到了放大30%的輸出功率和15倍的輸出電壓，標志著世界上第一只點接觸晶體管的半導體放大器問世了。晶體管是20世紀當之無愧最重要的劃時代發(fā)明。它將人類直接帶進了數(shù)字時代。這項研究工作也使他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學獎。

1951年5月24日，巴丁走馬上任伊利諾斯大學任教。開始重拾過去一直鐘情的超導理論研究。超導現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于1911年，這種奇妙的現(xiàn)象一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起了物理學家們的關注，無數(shù)科學家前仆后繼地嘗試用理論給出解答。然而即使像愛因斯坦、費曼等大科學家的嘗試最后也只能以失敗告終。在很長一段時間里，超導理論的研究進展被視為“理論物理學的恥辱和絕望”。

經(jīng)過兩年努力，他們建立了BCS理論（B代表巴丁，C代表庫珀，S代表施里弗），從微觀上合理解釋了超導電性，解決了困擾物理學家長達46年的“恥辱難題”，被認為是自量子理論發(fā)展以來，對理論物理最重要的貢獻之一。

在BCS理論榮獲諾獎之前，巴丁考慮到自己已經(jīng)獲得過諾貝爾獎了，他單獨提名了庫珀和施里弗兩人為諾獎候選人。他的心愿就是要讓后輩人上前。

令人欣慰的是，瑞典皇家科學家最后還是為巴丁打破了慣例，他們?nèi)艘煌@得了1972年的諾貝爾物理學獎。

如果說天才總是“瘋狂”，那么巴丁的瘋狂就在于“平凡”，在于平凡出輝煌。