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两获诺奖的低调天才

如果说获得诺贝尔奖是对一个科学家最高的认可,那么能被瑞典皇家科学院两次授予此殊荣,一定是凤毛麟角了。目前为止,仅有四人能够引以为豪,其中就有家喻户晓的居里夫人,她分别各获得一次物理学奖和化学奖。不过史上唯有一个两次获得诺贝尔物理奖的旷世奇才,是美国的约翰·巴丁,一个对大众来说非常陌生的名字。
我们都知道爱因斯坦,不仅仅是因为他对科学的巨大贡献,还因为他喜欢在镜头面前扮鬼脸的个性;而我们对于理查德·费曼的迷恋也并非完全基于他的学术成就,而很大程度上也与他另类的幽默感有关。这些人的个性似乎已经让人们对于天才产生了刻板印象,似乎天才总应该有一些怪异的性格甚至疯狂的举动。这是一个天才的准确形象吗?在巴丁的故事里也许你会找到答案。

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首获诺贝尔奖

巴丁的第一个诺贝尔奖是因为他参与发明了晶体管,这个发明在生活中已经得到广泛应用。举个关于收音机的例子,用过的人都知道,每个电台都有相应的频率,我们可以通过调频收听不同的电台。但是,这些不同频率的信号都是混在一起传播的,如果没有一个放大信号的装置,那么就会导致你在收听评书的时候还混杂着违和的广告语。一开始人们采用真空管来实现这个放大的作用,但是真空管的缺点太多,所以科学家一直在寻找替代材料。
二战结束后,巴丁接受了新泽西州贝尔实验室的任职。在那里,他成为了由威廉·肖克利领导的新研究小组的一员,小组里还有一个多年前他就认识的沃尔特·布拉顿。他和布拉顿不仅成了好朋友,还是一对非常合拍的研究合作伙伴。他们之间正好互补,巴丁精通理论分析,而布拉顿特别擅长实验。他们一起发明了点接触晶体管,大小只有真空管的1/50,而且更加坚固、简便、可靠和便宜。
晶体管的应用使得电子设备更加小巧便携。事实上,我们现在能通过收音机收听音乐,坐在家中观看电视,通过手机与他人通话,利用电脑或平板上网,这很大程度都要归功于巴丁。晶体管革新了电子工业,使信息时代得以发生,使几乎所有现代电子设备的发展成为可能,从电话到电脑再到飞机。

再获诺贝尔奖

巴丁第二次获得诺贝尔奖是因为提出了超导理论,成功解释了低温超导现象,这是一个包括爱因斯坦、玻尔、海森堡和费曼在内的顶尖理论家都为之努力却无功而返的壮举。可以说,与同时代的其他科学天才相比,巴丁的工作对这个世界产生了更加深远的影响。
超导现象是指物质在一定温度以下时电阻会为零,这时电流经过导体时就不会产生热耗损,既可以形成强大的电流又能够产生超强的磁场。巴丁在早年的时候其实就对这个现象很感兴趣,1951年他来到伊利诺伊大学当教员,他的超导研究工作是由他和两名研究生(里昂·库伯和约翰·施里弗)共同合作完成的,他们三人在1972年共同获得诺贝尔奖。
他们提出的超导理论,即BCS理论(B代表他姓氏的首字母),有助于研究人员开发技术来进行医学诊断,并能够指导他们在不那么极端的温度下设计出具有超导性的合金。将来超导的神奇特性会在科研和生活中都有广泛应用,比如高速的超导磁悬浮列车、高分辨率的核磁共振成像仪、具有量子比特的超导量子计算机等都将给我们未来的生活带来翻天覆地的变化。超导理论被认为是自量子理论发展以来对理论物理最重要的贡献之一,也是巴丁最为杰出的科学成就。

天才的一生波澜不惊

巴丁生于1908年,一直受到良好的家庭教育,形成了勤俭节约、努力学习、辛勤工作以及服务社会和国家的强烈价值观。没错,这段关于优秀人才的标准描述没有任何个性可言,但确实也是对巴丁最好的写照。
巴丁是一个天才少年,他的科学教育启蒙于他的父亲,父亲不仅会跟他讨论数学问题,还给他购买了有机染料和其他化学物质,让他在地下室进行实验。上学后,为了避免他对学校的学习感到无聊,他母亲经常让他跳级,13岁读完高中,因为太小,晚两年才进入大学,20岁本科毕业,21岁取得硕士学位。但巴丁从小就是一个异常安静的男孩,依赖于外向的哥哥帮助他进行交流。这大概也是他后来虽然取得了巨大的成就但是却异常低调、不为人所知的原因。
巴丁一直以来都对理论方面的研究有着浓厚的兴趣,因此曾辞去了在石油公司的应用型研究工作,重新回到学校继续在数学和物理方面进一步学习深造。他研究固态物理,成为第一代将量子力学应用于真实固体的美国理论物理学家。二战期间曾在海军机械实验室为国效力,但是在那里的军事工程的工作令他很不愉快,因为这使他偏离了物理理论的研究,且缺乏灵活性以及有着令他讨厌的混乱的军事官僚作风。于是当战争结束,他就立刻回到了基础物理学的研究中。
点接触晶体管的发明是一个伟大的成就,但是在申请专利时出现了分歧。肖克利是小组的主管,他觉得自己虽然没有积极参与晶体管的开发,但也应该得到共同的认可。但是巴丁和布拉顿坚持认为这是他们两人自己的成就,与主管无关,这一分歧使得实验室的关系非常紧张。最后诺贝尔奖组委会认定他们三人共同发现了晶体管效应而将1956年的物理奖颁发给他们。但是充满魅力的肖克利吸引了所有人的目光,因他那独具话题性的好莱坞式演技备受瞩目。巴丁也受到肖克利的排挤,不得不离开贝尔实验室,到伊利诺伊大学任教。
巴丁是一个性格非常谦逊的人。他曾告诉记者:“我知道晶体管很重要,但我从没预见它会引发电子工业的革命。”因为两次获奖都是与他人共同分享,所以也曾开玩笑说,自己其实只是获得了三分之二的诺贝尔奖。他在伊利诺伊大学当教授将近40年,邻居们对他印象最为深刻的是他会举办野炊并为朋友下厨,而很多邻居都不知道他在大学里的成就。他喜欢打高尔夫,还表示两个诺贝尔奖的价值大概才能胜过一个一杆进洞。
巴丁与人们对天才的刻板印象截然不同。他是一个似乎只会喃喃自语的美国人,一个努力工作、精通物理和数学的不能再普通的人。这些并没有什么新闻价值,因此媒体和公众都忽略了他。

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