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約翰·巴?。簝蓨Z諾貝爾物理獎,低調(diào)平淡中顯輝煌

   2022-03-29 178

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(jì)最小,但學(xué)習(xí)成績依然突出,,尤其表現(xiàn)在數(shù)學(xué)方面,。巴丁在14歲的時候就已完成大學(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,,正趕上了美國的經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(xué)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(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,,海灣石油勘測研究部門甚至決定不申請專利,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,,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。針對這些問題,,組長肖克利提出了構(gòu)造一個半導(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)生的電場來控制半導(dǎo)體中通過的電流,。也就是所謂的“結(jié)型場效應(yīng)”的工作原理。但不幸的是,,這一理論無論做多少次實(shí)驗(yàn)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(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,,在外加電場的作用下,,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(biāo)志著世界上第一只點(diǎn)接觸晶體管的半導(dǎo)體放大器問世了,。晶體管是20世紀(jì)當(dāng)之無愧最重要的劃時代發(fā)明,。它將人類直接帶進(jìn)了數(shù)字時代。這項(xiàng)研究工作也使他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學(xué)獎,。  

1951年5月24日,,巴丁走馬上任伊利諾斯大學(xué)任教。開始重拾過去一直鐘情的超導(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。在很長一段時間里,,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(dǎo)電性,,解決了困擾物理學(xué)家長達(dá)46年的“恥辱難題”,,被認(rèn)為是自量子理論發(fā)展以來,對理論物理最重要的貢獻(xiàn)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(dú)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(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,。  

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,。

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