張磊

1908年5月28日，約翰·巴丁生于美國(guó)威斯康星州，是家中五個(gè)孩子中的第二個(gè)，從小才能出眾。他9歲上三年級(jí)，覺(jué)得功課太簡(jiǎn)單，直接連跳三級(jí)，成了一名初中生。盡管年紀(jì)最小，但學(xué)習(xí)成績(jī)依然突出，尤其表現(xiàn)在數(shù)學(xué)方面。巴丁在14歲的時(shí)候就已完成大學(xué)預(yù)備課程，直接升入了名校維斯康星大學(xué)。

1930年碩士畢業(yè)的巴丁，正趕上了美國(guó)的經(jīng)濟(jì)大蕭條。他找的第一份在at（美國(guó)電話電報(bào)公司）的工作，就直接被拒絕了。當(dāng)時(shí)只有因汽車(chē)時(shí)代來(lái)臨而發(fā)起橫財(cái)?shù)暮呈凸救孕枰腥?，陰差?yáng)錯(cuò)，原本學(xué)電氣工程的巴丁，只好干起了勘測(cè)石油的工作。

巴丁非但沒(méi)因?qū)W非所用而怨天尤人，反而是利用自己的知識(shí)踏實(shí)工作。不久，他發(fā)明了一種勘探石油的新電磁學(xué)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(cè)研究部門(mén)甚至決定不申請(qǐng)專(zhuān)利，要將這項(xiàng)技術(shù)保密到底。所以直到30年后，他的這項(xiàng)發(fā)明才得以公布于世。

雖然工作得到了領(lǐng)導(dǎo)的高度贊賞，但巴丁知道，自己還是對(duì)物理和數(shù)學(xué)最感興趣。他在實(shí)驗(yàn)室待了三年之后，還是放棄了優(yōu)厚的工資，自費(fèi)到普林斯頓繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。

1945年4月，巴丁加入到貝爾實(shí)驗(yàn)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(dǎo)體電子器件——晶體管。

在晶體管還未面世時(shí)，電子管暴露出很多缺點(diǎn)，比如笨重、能耗大、壽命短、易出故障、難以維修等。針對(duì)這些問(wèn)題，組長(zhǎng)肖克利提出了構(gòu)造一個(gè)半導(dǎo)體三極管的設(shè)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(dǎo)體上面，利用金屬與半導(dǎo)體之間的電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)控制半導(dǎo)體中通過(guò)的電流。也就是所謂的“結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)”的工作原理。但不幸的是，這一理論無(wú)論做多少次實(shí)驗(yàn)都未能成功，而肖克利也無(wú)法解釋原因。直到巴丁加入研究小組，并提出了至關(guān)重要的“半導(dǎo)體表面態(tài)理論”之后，才解決了卡住所有人的難題。

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

找到謎題的答案，實(shí)驗(yàn)就好辦多了。他們巧妙地借助含正負(fù)離子的電解液，改變了晶體表面電荷的分布，解決了“半導(dǎo)體表面態(tài)”的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾天的奮斗，巴丁和布拉頓就觀測(cè)到了放大30%的輸出功率和15倍的輸出電壓，標(biāo)志著世界上第一只點(diǎn)接觸晶體管的半導(dǎo)體放大器問(wèn)世了。晶體管是20世紀(jì)當(dāng)之無(wú)愧最重要的劃時(shí)代發(fā)明。它將人類(lèi)直接帶進(jìn)了數(shù)字時(shí)代。這項(xiàng)研究工作也使他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1951年5月24日，巴丁走馬上任伊利諾斯大學(xué)任教。開(kāi)始重拾過(guò)去一直鐘情的超導(dǎo)理論研究。超導(dǎo)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(xué)家們的關(guān)注，無(wú)數(shù)科學(xué)家前仆后繼地嘗試用理論給出解答。然而即使像愛(ài)因斯坦、費(fèi)曼等大科學(xué)家的嘗試最后也只能以失敗告終。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，超導(dǎo)理論的研究進(jìn)展被視為“理論物理學(xué)的恥辱和絕望”。

經(jīng)過(guò)兩年努力，他們建立了BCS理論（B代表巴丁，C代表庫(kù)珀，S代表施里弗），從微觀上合理解釋了超導(dǎo)電性，解決了困擾物理學(xué)家長(zhǎng)達(dá)46年的“恥辱難題”，被認(rèn)為是自量子理論發(fā)展以來(lái)，對(duì)理論物理最重要的貢獻(xiàn)之一。

在BCS理論榮獲諾獎(jiǎng)之前，巴丁考慮到自己已經(jīng)獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)了，他單獨(dú)提名了庫(kù)珀和施里弗兩人為諾獎(jiǎng)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(xué)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(xué)獎(jiǎng)。

如果說(shuō)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。