当时的困境
昂内斯 1911 年在莱顿撞见零电阻之后（实验那一侧的故事见本站「超导电性的发现」页），微观解释成了理论物理最著名的悬案。名单长得吓人：爱因斯坦、玻尔、海森堡、泡利、布洛赫、朗道、费曼都动过手，都没成功。布洛赫甚至留下一句流传很广的玩笑「定理」——任何关于超导的理论都是错的。费曼晚年说，这是他认真投入过、却唯一没能做出来的问题。
难在哪里？难在能量尺度对不上。超导的转变温度只有几开尔文，对应的能量比金属中电子的典型能量（费米能，几个电子伏）小了四五个数量级。任何常规的微扰展开，第一项就把这点微弱的效应淹没了。理论必须解释：一个比背景小十万倍的相互作用，凭什么能让整个电子系统改变状态。
1950 年，两条线索同时出现。
一条是理论的。弗勒利希提出，金属中电子可以通过交换晶格振动量子（声子）而相互吸引，并预言转变温度应当依赖于晶格原子的质量。另一条是实验的：麦克斯韦与雷诺兹等人各自测量汞的不同同位素，发现转变温度确实随原子质量按 M 的负二分之一次方变化。两条线索指向同一件事——声子参与其中。
同一年金兹堡与朗道写出了一套极其成功的唯象方程，能算出超导体在磁场里的行为。但它描述的是「超导态是什么样」，回答不了「电子为什么会这样」。巴丁自己在 1950 年前后也试过一版理论，同样失败。他 1951 年离开贝尔实验室去伊利诺伊大学，把超导重新捡了起来。
洞见时刻
第一块砖是库珀在 1956 年放下的，结论出人意料地干脆：在一个填满的费米海之上，只要两个电子之间存在哪怕再微弱的吸引，它们就一定会结成束缚对。这一点在真空里是不成立的——弱吸引不足以束缚两个自由粒子。费米海改变了游戏规则：它堵住了所有低能状态，把配对问题从三维降成了准一维，于是任意小的吸引都有束缚解。这解释了为什么微扰论会失败——超导态与正常态之间没有连续的路径，它不是正常态的一点小修正。（那个两电子问题本身，以及配对后来怎样走进原子核、氦-3 与冷原子，见本站「库珀对」页。）
吸引从哪来？一个电子飞过时把带正电的晶格离子稍稍拉向自己，离子笨重、来不及弹回去，留下一小片正电荷的余韵；第二个电子被这片余韵吸引。两个电子并不直接见面，是晶格振动替它们牵的线。它们甚至不在同一时刻经过同一地点。
1957 年 1 月，施里弗在纽约的地铁上想出了描述全体电子对的多体波函数：不是把 N 个电子两两配好，而是让每个动量状态以一定振幅「被一对占据」，全部对共享同一个相位。三人的论文随即给出完整图像。
关键结论是能隙。要散射一个电子，必须先把一对拆开，而这需要跨过能隙 Δ；温度足够低时，晶格凑不出这份能量。电阻于是彻底消失——超导不是电阻变小，而是电子集体退出了「可以被单独碰撞」的资格。理论还给出一个不含任何可调参数的数字：能隙与转变温度之比 。1960 年，贾埃弗用超导-绝缘层-超导的隧道结直接把能隙测了出来，数值对上了。
有一个流行的图像需要纠正：库珀对不是两个电子挨在一起组成的小分子。它的尺度（相干长度）在铝里约 1.6 微米，而金属中电子的平均间距只有 0.2 纳米——相差四个数量级。这意味着在一个库珀对所占的体积内，还挤着上百万个其他对的成员。配对发生在动量空间：动量与自旋都相反的两个态（k↑ 与 −k↓）成对被占据。正因为彼此重叠得如此厉害，所有对才不得不共享同一个相位，宏观量子态由此而来。
涟漪效应
BCS 之后，唯象与微观两套语言合二为一：1959 年戈尔科夫证明金兹堡-朗道方程可以从 BCS 理论推导出来，序参量正是库珀对的波函数。
1958 年，安德森处理了 BCS 理论里一个棘手的问题——超导态破坏了规范不变性，本该出现一个无质量的集体模式，它却在带电系统里与电磁场耦合、把光子「吃」成了有质量的场（超导体内磁场按指数衰减，正是这个质量的表现）。这套机制几年后被搬进粒子物理，成了希格斯机制的先声。
1962 年，二十出头的约瑟夫森预言两块超导体夹一层薄绝缘层时，库珀对能整对隧穿，电流由两侧的相位差决定——这件事连巴丁本人都公开表示不可能，半年后被实验推翻（见本站「约瑟夫森效应」页）。约瑟夫森结后来成了 SQUID 磁强计和超导量子比特的核心元件，也让电压基准可以由频率直接定义。
配对的思想还越出了超导。玻尔、莫特尔森与派因斯 1958 年把它用在原子核上，解释了偶偶核为何普遍存在能隙；中子星内部的中子超流被认为与「自转突变」有关；2003 年之后，冷原子实验通过调节相互作用强度，让同一团费米气体在 BCS 配对与分子玻色凝聚之间连续过渡，把两种图像连成了一条线。
BCS 也划下了自己的边界。 沿着它估算，麦克米兰在 1968 年给出常规超导转变温度的上限，大约在三四十开尔文——这条「麦克米兰极限」被当成了物理定律。1986 年铜氧化物一举越过它，2008 年铁基超导又来一次；这两族材料至今都无法用标准 BCS 解释。极限被打破，恰恰说明它是一把有刻度的尺子。
巴丁凭 BCS 拿到 1972 年诺贝尔物理学奖，加上 1956 年那次，他是至今唯一两次获得物理学奖的人。
如果没有它
每一台 MRI 扫描仪的心脏，是一块泡在液氦里的超导磁体——只有零电阻的线圈才能长年维持几特斯拉的稳定强磁场而不发热。大型强子对撞机的上万块磁铁同样如此，没有它们就没有 27 公里长的加速环。今天超导量子计算机的比特，本质上是一个个约瑟夫森结；医院的脑磁图、地质勘探的高灵敏磁强计、日本正在建设的超导磁悬浮线路，源头都在 1957 年那篇论文。
而在更朴素的层面上，BCS 证明了一件事：亿万个粒子可以自发地组织成一个单一的量子态。宏观世界并非注定与量子无缘——只要足够冷，量子力学是可以被手摸到的。