导语
“你要想得到诺贝尔奖的话，应该具备三个条件： ，努力；第二，机遇；第三，合作精神。”
——约翰·巴丁
陈关荣作者邓一雪
编辑约翰·巴丁（JohnBardeen，年5月23日－年1月30日）先后于年和年获诺贝尔物理学奖，是历史上迄今为止 的一位两次获物理学奖的科学家。诺贝尔物理学奖自年起到年止共颁发了项，获奖者共人次，其中巴丁获得过两次，所以总共有人获得过该奖。再细分一下，次颁奖中，47次只有一位获奖人，32次有两位获奖人，37次有三位获奖人。遗憾的是，女性诺贝尔物理学奖得主只有4位：玛丽·居里（年）、玛丽娅·格佩特-梅耶（年）、唐娜·斯特里克兰（年）、安德里亚·盖兹（年）。图1巴丁和他的签名
一
巴丁出生于美国威斯康辛州的麦迪逊（Madison）市。他的父亲查理斯（CharlesR.Bardeen，-）是威斯康辛大学医学院的创始人和 任院长，是个解剖学教授。他的母亲奥尔瑟雅（AltheaHarmerBardeen，-）从事室内设计和装饰业务。家中五个兄弟姐妹里，巴丁排行第二。图2巴丁全家（最右侧为约翰）巴丁9岁时从小学三年班跳级进入麦迪逊公立中学初中一年班，第二年转学到了威斯康辛大学附属中学。不久，他荣获麦迪逊市中学生数学竞赛 名。巴丁12岁时母亲因癌症去世。失去母爱的小巴丁性格变得忧郁孤独，长期情绪低落，学习成绩全面下降，法语甚至不及格。巴丁浑浑噩噩地过了三年之后，和哥哥同时高中毕业。年，15岁的巴丁进入了威斯康辛大学电机工程系，同时还修读数学和物理。在那里，他年获物理学士学位，翌年获物理硕士学位。年对巴丁来说，是他后来毕生物理学研究的起点。那一年，许多 物理学家相继来到威斯康辛大学进行学术访问，包括约翰·冯·弗莱克（JohnH.VanVleck，-）、彼得·德拜（PeterJ.W.Debye，-）、保罗·狄拉克（PaulA.M.Dirac，-）、阿诺德·索末菲（ArnoldJ.W.Sommerfeld，-）、维尔纳·海森堡（WernerK.Heisenberg，-），其中不乏诺贝尔物理学奖得主。他们的各种学术前沿报告极大地鼓舞了巴丁，促成他立志向物理学方向发展。巴丁毕业后留在大学做了一年的天线设计研究。上述几位物理学家的报告令他特别向往欧洲。他于是申请了剑桥大学博士奖学金，可惜没有成功。年，美国经济开始进入大萧条。巴丁在位于匹兹堡的海湾研究实验室找到了一份工作，从事地球物理和海底探油技术的研发。不久，他发明了一种利用电磁场来勘探石油的新技术，但该公司保密使用了三十多年后才对外公布。年，巴丁离开了海湾研究实验室，来到普林斯顿大学。巴丁希望能够跟从刚从欧洲来到普林斯顿高等研究院不久的爱因斯坦攻读博士学位。可是爱因斯坦无意接收研究生，于是他跟随匈牙利裔物理学家尤金·维格纳（EugeneP.Wigner，-），攻读理论物理。维格纳是一位 的物理学家，在诸多领域特别是原子核和基本粒子的理论研究方面有卓越贡献。年，维格纳因在原子核壳层模型方面的杰出成果获诺贝尔物理学奖。在普林斯顿，巴丁得到了维格纳以及后来成为美国科学院院士的弗雷德里克·塞茨（FrederickSeitz，-）的联合指导。年春，即将毕业的巴丁获得了哈佛大学研究院提供三年资助前往哈佛大学访学。在哈佛，他采用维格纳－塞兹计算方法，得出了碱金属的内聚能和导电率与体积的关系公式。他的计算结果与后来的诺贝尔物理学奖得主珀西·布里奇曼（PercyW.Bridgman，-）用高压实验所得结果相符合。在哈佛，巴丁还与麻省理工学院后来的美国科学院院士约翰·斯莱特（JohnC.Slater，-）及其领导的固体物理研究小组建立合作，开始超导电性能材料的理论和实验研究。年，还在哈佛访学的巴丁获得了普林斯顿大学数学物理学博士学位。在博士论文中，他推导出金属电子功能函数，用来计算一个电子从晶体内部溢出到晶体表面所需要的能量。年，巴丁在离开哈佛大学之前和麻省剑桥一所女子学校的生物学教师简·麦克斯韦（JaneMaxwell，-）结了婚。两人后来育有两子一女。图3简和巴丁合照（）图4巴丁与简结婚50周年纪念照二
年，第二次世界大战爆发。巴丁到了海 械实验室工作，至年战争结束。在那里，他先后参加了船体去磁、水下扫雷、水雷设计、鱼雷设计等方面的研究。年二战结束后，巴丁加入了贝尔实验室（BellLab）的物理部。年底，巴丁和沃尔特·布拉顿（WalterH.Brattain，-）合作发明了点接触型晶体管。在此基础上，实验室物理部主任威廉·肖克利（WilliamShockley，-）于年发明了结型晶体管。如所周知，晶体管的出现大大地改变了我们的世界，被誉为是二十世纪最伟大的发明。为此，三人共同分享了年的诺贝尔物理学奖。顺便提及，布拉顿是在中国厦门出生的，当年他父母在厦门一个小书院当外教。到布拉顿一岁时，他们全家返回了美国。其实这三位诺贝尔物理学奖得主在获奖前早已因诸多内部矛盾而分道扬镳了。一般人认为主要问题在肖克利，因为他作为物理部主任对另外两位同事时有欺压行为。年，巴丁到了伊利诺伊大学（UIUC）物理学系和电机工程学系任职教授，布拉顿留在贝尔实验室但转到了另一个部门，而肖克利后来去了硅谷创办一个晶体管实验室。图5肖克利（前）、巴丁（中）和布拉顿（右）在贝尔实验室巴丁在伊利诺伊大学工作直至退休。在那里，他开展了低温超导理论和实验的长期深入研究。超导现象自年发现之后半个世纪内的研究没有什么进展。巴丁根据超导电同位素效应提出过一种超导电理论，但它很快就被实验证明是错的。巴丁于是意识到自己的场论基础不够。怎么办呢？巴丁明白，一个人不可能什么都懂，但可以找合作者补救。据李 道回忆，年夏天，巴丁因为对李 道几篇极化子的文章很感兴趣，希望李 道能介绍一位年轻粒子物理和场论方面的专家来和他合作，共同研究超导物理问题。李 道正好知道在哥伦比亚大学的同事有一位天赋极高的研究生利昂·库珀（LeonN.Cooper，-）毕业后正在普林斯顿高等研究院做博士后研究，便把他推荐给巴丁。但库珀十分犹豫，说自己不懂超导物理。不过巴丁说，你懂场论就已经足够了。年初，有一个国际凝聚态物理和统计力学大会在新泽西州的Stevens学院召开。巴丁派了他的博士生约翰·施里弗（JohnR.Schrieffer，-）去参加会议。在那里，施里弗听了李 道的讲演，大受启发，在会后回家的火车上想明白了一些关键的技术问题。他一到学校，马上就找巴丁和库珀报告了他的新想法。一周之后，师徒三人便正式公布了他们的合作研究成果，成功地解释了低温条件下金属超导电的现象。这就是后来以他们三人命名的“BCS理论”。为此，师徒三人共同分享了年的诺贝尔物理学奖。巴丁成为了迄今为止 的一位两度获得诺贝尔物理学奖的科学家。图6施里弗（左）、巴丁（中）和库珀（右）在UIUC年，巴丁离开了伊利诺伊大学电机工程和物理学的教学工作，退为荣休教授。接下来的年代，巴丁主要对电荷密度波的新量子力学理论感兴趣。他认为，电荷密度波可以解释为与超导性相同的宏观量子现象。巴丁人生 十年致力于这项研究。年1月30日，巴丁因心脏医院里辞世，享年83岁。他被安葬在家乡威斯康辛州麦迪逊市郊的ForestHill公墓。年，巴丁的夫人简去世后和他合葬在一起。图7巴丁夫妇墓碑三
巴丁一生的主要荣誉和奖项包括：年，获富兰克林研究所颁发StuartBallantine奖。年，获选为美国国家科学院院士。年，获选为美国艺术与科学院院士。-年，任美国总统科学顾问委员会委员。年，获国际纯粹与应用物理联合会颁发低温物理FritzLondon纪念奖。-年成为国际纯粹与应用物理联合会成员，并于-年出任主席。年，获美国国家科学奖章。-年，出任美国物理学会主席。年，获IEEE荣誉勋章（MedalofHonor）。年，获选为美国国家工程院院士。年，获选为英国皇家学会外籍院士。年，获富兰克林研究所颁发Franklin奖。年，获美国总统卡特颁发总统自由奖章（PresidentialMedalofFreedom）。-年，任白宫科学委员会委员。年，获苏联科学院颁发罗蒙诺索夫金质奖章。年，获美国总统老布什颁发ThirdCenturyAward，并被评选为20世纪最有影响的个美国人之一。年。获美国成就科学院（AmericanAcademyofAchievement）颁发金质奖牌。四
巴丁虽然是个理论物理专业的学者，但他一生都