约翰·巴丁

在诺贝尔物理学奖一百二十多年的历史上，只有一个人拿过两次。他不是爱因斯坦，不是玻尔，而是一位说话轻得让学生要凑近才听得清的美国人：约翰·巴丁。更罕见的是，他两次获奖的成果分属两个方向——一个把世界推进了信息时代，另一个给了世界 MRI 与超导磁体。

从勘探队到普林斯顿

巴丁的起点是工程，不是理论。他在威斯康星大学读的是电机工程，毕业后进了海湾石油公司的研究实验室，用地球物理方法找石油——写解释地下地层的数学模型，做了三年。这段经历给了他一个终身受用的习惯：任何漂亮的理论都得能落到具体的数字上。

三年后他决定回学校，去普林斯顿跟维格纳读理论。维格纳正把群论与量子力学带进固体研究，巴丁的博士题目是金属中电子的功函数——一个既抽象又与真实材料寸步不离的问题。二战爆发后他去了海军军械实验室，研究如何让舰船躲过磁性水雷。1945 年战争结束，他接受了贝尔实验室的邀请。

1947 年的圣诞前夕

贝尔实验室要解决的问题很实际：电话网络需要一种能取代真空管的固体放大器。肖克利领衔的固体物理小组反复受挫，直到巴丁提出关键的「表面态」理论——半导体表面聚集的电荷屏蔽了外加电场，所以场效应管一直做不出来。

诊断清楚了，路就通了。1947 年 12 月，巴丁与实验高手布拉顿在一块锗片上压下两根相距极近的金触点，12 月 16 日，输入信号被明确地放大了；12 月 23 日，他们向管理层做了演示。点接触晶体管诞生。

肖克利并未参与那次关键实验，此事让他很不愉快；他随后独立发展出更实用的结型晶体管，小组内部的关系也逐渐紧张。1951 年，巴丁离开贝尔实验室，去了伊利诺伊大学。1956 年三人同获诺贝尔奖，但这段关系此后再未修复。

攻下半个世纪的悬案

在伊利诺伊，巴丁挑了物理学当时最硬的一块骨头：超导。1911 年昂内斯发现汞在 4.2 K 电阻突然归零，此后近半个世纪，爱因斯坦、玻尔、海森堡、朗道都试过，无一成功。

1955 年前后，巴丁把博士后库珀和研究生施里弗拉进这个题目。库珀先证明：只要电子之间存在哪怕极微弱的吸引，费米面上的电子就必定两两结对；这种吸引来自电子拉动晶格、晶格再吸引另一个电子的「声子」交换。施里弗随后写出了描述全体电子对的波函数。1957 年，三人的论文给出了完整的图像——无数库珀对凝聚成一个宏观量子态，散射再也无法单独作用于其中某一个电子，电阻因此消失。1972 年，师生三人同赴斯德哥尔摩。

「Whispering John」

熟悉巴丁的人都说，他与他的成就几乎不成比例地低调。学生因为他说话轻声，给他起了外号「Whispering John」。他爱打高尔夫，在尚佩恩乡村俱乐部打出过一杆进洞，把这事看得和获奖差不多要紧。

1956 年第一次领奖时，他只带了一个孩子去斯德哥尔摩——两个儿子在哈佛读书，他不愿打断他们的学业。瑞典国王为此半开玩笑地责怪了他，他当场承诺「下次一定带齐」。1972 年，他真的带上了全家。这大概是人类历史上唯一一个能兑现的承诺。

两次获奖，两个时代

巴丁留下的两样东西，今天都在你身边。手机芯片上那几百亿个晶体管，源头是 1947 年那块锗片；医院里 MRI 扫描仪的强磁场、大型强子对撞机的超导磁铁、超导量子计算机的比特，都建立在 BCS 理论解释的那个宏观量子态之上。

他去世前不久还在研究高温超导。1991 年 1 月 30 日，巴丁在波士顿逝世。同事对他的评价一直很一致：一个不喜欢说话、也不喜欢被谈论的人，却两次改变了世界运转的方式。