影响世界历史的100位科学家: 两获诺贝物理学奖的奇人 巴丁
两获诺贝物理学奖的奇人 巴丁
尽公民的责任为社会服务和促进社会进步,在团队中用科学方法协同解决问题。
——巴丁的终身信条
在诺贝尔奖设立一百余年来,两次荣获此奖的不过数人。但在诺贝尔物理奖史上,能两次获此殊荣的只有美国物理学家约翰·巴丁,他因在晶体管和低温超导两项伟大发现中的杰出贡献,而成为唯一两次获得诺贝尔物理学奖的科学家。
1908年5月28日,巴丁生于美国威斯康星州的麦迪逊,并在那里度过了美好的童年。1923年,他进入威斯康星大学电机工程系就学,毕业后留校担任电机工程研究助理。1930年,美国出现经济大萧条,巴丁找不到与自己专业相关的工作,只好进入因汽车时代来临而发横财的海湾石油公司。在那里,他出色地完成了与自己专业毫无相关的工作,且一呆就是4年。但他从未放弃学习的机会。
能在物理和数学领域作出成就是巴丁最大的梦想,为此,他放弃了待遇优厚的工作,自费到普林斯顿大学攻读物理博士学位。在普林斯顿大学,巴丁在e·p·维格纳的指导下,从事固态理论的研究,3年后获得博士学位。后来,他先后在明尼苏达大学和华盛顿海军军械实验室工作,1945年,巴丁进入贝尔电话公司实验研究所,从事半导体及金属的导电机制、半导体表面性能等问题的研究。两年后,他和同事布拉顿共同发明第一个半导体全管。它的发明,是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。这也为他赢得了1956年的诺贝尔物理学奖。
半导体全管的发明在科学史上意义深远。它抠了电子器件的新纪元,引起了一场电子技术的革命。但取得巨大成就的巴丁并没有沉浸在其中,而是把精力转移到了另一个领域——超导的研究。
其实早在20世纪30年代,巴丁就接触到了超导现象,并为当时超导电性长期不能得到理论的解释而感到忧虑,这也许是他攻读博士的原因之一。进入40年代,他开始对超导电性的解释作过初步尝试,但并未取得成功,只好暂时搁置起来转入战时军事研究。
1950年,e.麦克斯韦(e.maxwell)等人发现超导体的同位素效应,超导理论有了重大突破,巴丁看到这一效应的发现后,马上回到超导电性的研究上来。同年6月,他在一篇短文中报道自己在这方面的研究,由于自己的想法和观点不够全面,他的论文并没突破性进展。于是,他不得不再搁置这项研究。
1955年,科学界对超导电性的特性已经有了更全面的了解,巴丁再次涉足超导电性不再像先前那样盲目。同年秋天,在杨振宁的推荐下,正在普林斯顿大学读博士后的库珀来到了巴丁所在的依利诺斯大学,协助巴丁研究。后来,另一位年轻的依利诺斯大学研究生施里弗也加入其中,组成了一个研究小组。就这样,在巴丁的领导下开始了对研究超导电性的微观理论研究。
在三个人的共同努力下,人们终于在1957年3月美国物理学会的年会上,听到了他们研究成果的基本内容。8个月后,巴丁、库珀和施里弗正式在《物理评论》上发表了以他们三人姓氏的第一字母表示的bcs理论。从此,这一理论成为了人们心目中基本成功的超导电性微观理论,并在广泛运用中取得了良好效果。他们三人也因此获得1972年的诺贝尔物理学奖。
1991年1月30日,巴丁去世。他的一生获过很多荣誉,如1965年的美国国家科学勋章、1977年美国总统颁发的自由勋章等等。但在两次诺贝尔奖所代表的科学成就面前,这些都会变得黯然失色。</p>
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