唯一兩次獲得諾貝物理學獎的人，你卻不一定認識他

兩次獲得諾貝爾獎的科學家，世界上僅有這四個人！

他們是：

1. 居裡夫人(Marie Curie,1867~1934),波蘭科學家,他的丈夫叫皮埃爾·居裡,兩人合稱「居裡夫婦」! 1903年,居裡夫婦和亨利

2.約翰·巴丁 美國物理學家——約翰·巴丁(John Bardeen,1908~1991)

3.萊納斯·鮑林 美國科學家——萊納斯·鮑林(Linus Pauling,1901~1994)

4.弗雷德·桑格爾 英國生物化學家——弗雷德·桑格爾(Fred Sanger,1918~2013)

但兩次在物理領域獲得諾貝爾獎的人只有一人！那就是約翰·巴丁--唯一一位兩次獲得諾貝爾物理獎的物理學家！

約翰·巴丁(John Bardeen)

約翰·巴丁因發明了電晶體及其相關效應、超導的BCS理論分別在1956年、1972年兩次獲得諾貝爾物理學獎。

1956：約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利共同榮獲1956年諾貝爾物理學獎。他們的貢獻在於：1947年巴丁和布拉頓共同發明第一個半導體三極體，此後一個月，肖克萊發明PN結電晶體。

1972：約翰·巴丁、列儂·庫珀、約翰·R·施裡弗共同榮獲1972年諾貝爾物理學獎。他們的獲獎理由是：1957年共同提出低溫超導理論，即通常所說的BCS理論。

中科院院士周光召曾說：「在科學史上，巴丁不像愛因斯坦那麼有名，但我覺得他是真正的物理學家。」

但是巴丁實在是太低調了，拿了兩次諾獎卻名聲不高，有人曾經提出過「巴丁數」這一概念，用於形容「謙虛程度」，等於成就比上自我吹噓。

物理學家巴哈特就說，一般人的巴丁數等於1就很不錯了，而巴丁則為無窮大。

那麼，約翰·巴丁到底是個怎樣的人呢？

開掛的少年時代

最右為巴丁

1908年5月28日，約翰·巴丁生於美國威斯康星州，是家中五個孩子中的第二個。

雖然不像高斯那般神童，但從小學起他的才能就已經顯現了。

才9歲剛上三年級，他就覺得功課簡單得不像話，直接連跳三級，成了一名初中生。

連跳三級之後，巴丁依然是班上的學霸，尤其在數學上，第二年就參加了麥迪遜市的代數競賽，還拿了獎！

到了1922年，14歲的巴丁已經完成了大學預科的學業。

雖然智商超前，但作為老二，超老大太多好像不太好。於是，他陪著哥哥多讀了一年高中，主修物理和數學課程。

一年之後，15歲的巴丁成了美國著名的威斯康辛大學的大一新生。雖然巴丁在物理和數學上很有天賦，但他卻選擇了電氣工程專業。

威斯康辛大學麥迪遜分校

找到一生的摯愛，變成「妻管嚴」

在這裡，身邊進進出出都是學霸跟教授，巴丁終於找到了一些能和他愉快聊天(學習)的人。

1929年獲得碩士學位後，他跟隨著最喜歡的教授彼得斯(Leo Peters)去了匹茲海灣研究所實驗室工作。很快，巴丁憑藉自己的天賦和毅力，發現了勘探石油的一種新的電磁學方法，大大提升了勘探效率。

也許是按捺不住體內躁動的學霸之魂，在實驗室待了三年之後，巴丁想要繼續進修，打算到普林斯頓跟隨愛因斯坦學習物理。

當巴丁去到普林斯頓時，愛因斯坦已經不在那裡了。於是，巴丁轉而師從維格納(Eugene Paul Wigner)教授學習數學物理。

對巴丁來說，普林斯頓真是一塊福地，事業愛情雙豐收。在那裡，巴丁不僅扎進了固體物理學這個讓他獲得兩次諾獎的「坑」，更重要的是，他遇到了此生摯愛——妻子麥克斯韋。

巴丁與珍妮

1938年，兩人喜結連理。婚前，巴丁的工作是做各種研究。婚後，巴丁的主業變成了照顧妻子兒女，副業才是做研究。視老婆如命的他，就算實驗室的工作再多再忙，全家的飯菜也都是他一個人包攬。成為了一個典型的「妻管嚴」。

發明晶體三極體

二戰結束後，在朋友的推薦下，巴丁去到貝爾實驗室半導體物理組工作，研究固體物理。與著名物理學家肖克利、布拉頓成為同事。

1945年4月，巴丁加入到了貝爾實驗室，成為固體物理研究小組的成員。

當時，肖克利(William Shockley )是小組長，組員還有布拉頓(Walter Brattain)。

他此行的目的，正是要研發出全世界人民熱切盼望的半導體電子器件——電晶體。

1904年史上第一個電子二極體

在電晶體還未面世時，電子管的缺點就已經暴露無遺了。

雖然電子管曾推動了無線電的蓬勃發展，但其笨重、能耗大、壽命短、易出故障、難以維修等毛病，就已經十分讓人厭棄了。

當時，組長肖克利就提出了構造一個半導體三極體的設想，以尋求解決辦法。

也就是將一片金屬覆蓋在半導體上面，利用金屬與半導體之間的電壓所產生的電場來控制半導體中通過的電流。

這雖然已是「結型場效應」的基本工作原理了。

但不幸的是，這一理論無論做多少次實驗都未能成功，而肖克利也無法解釋原因。

1948年貝爾實驗室，巴丁（左）、肖克利（中）、布拉頓（右）

直到巴丁的加入，並提出那個至關重要的半導體表面態理論，這才解決了卡住所有人的難題。

原來，在外加電場的作用下，電子被吸引到半導體的表面並被束縛在那裡，形成了嚴密的屏蔽作用。

這也阻止了電場穿透到半導體內部，因而不能形成電流。

這也是為什麼肖克利在實驗中，一直觀測不到場效應的原因。

找到謎題的答案，實驗就好辦多了。

在這之後，他們便巧妙地藉助含正負離子的電解液，改變了晶體表面電荷的分布，解決了「半導體表面態」的問題。

經過幾天的奮鬥，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。

於是，世界上第一隻稱為點接觸電晶體的半導體放大器就這樣問世了。

電晶體，是20世紀當之無愧最重要的劃時代發明。

他將人類直接帶進了數字時代，只要你能想得到的電子產品，幾乎都運用了電晶體技術。

世上第一隻電晶體

電晶體的發明，無疑是研究小組送給貝爾實驗室最好的禮物，人人都歡欣鼓舞。

但卻有一人高興不起來，那就是肖克利。因為作為一組之長，他並沒有身先士卒親自指導，自然也沒被列為專利發明家。於是，他打算趁這個成果未公布之前，背著巴丁和布拉頓，獨自研究出更先進的結型電晶體。

很快，肖克利也設計出了結型電晶體，並在1955年脫離了貝爾實驗室，自立門戶成立了「肖克利半導體實驗室」。

當時，肖克利憑著「晶體之父」的名氣，吸引來了一批聰明又富有激情的年輕人，在矽谷開天闢地，甚至被稱為「矽谷之父」。只是因為傲慢專橫的個性，那些鬥志昂揚的年輕人都紛紛離他而去，這便是歷史上的「矽谷八叛逆」。這「八叛逆」包括了後來仙童半導體、因特爾公司的創始人諾伊斯和摩爾等。而肖克利卻在那10年實業生涯裡什麼都沒撈到，只能回到大學校園。

當初為了不讓巴丁和布拉頓再參與電晶體的後續發展工作，肖克利還利用自己的行政權，直接將他們踢出了研究小組。

此外，在這個成果公布之時，傲慢的肖克利也極力突出自己的成就，冷落了一旁的巴丁和布拉頓。

所以這也導致了一個現象，只要提起電晶體，人們第一時間想起的總是張揚的肖克利，而不是巴丁或布拉頓。

三位電晶體之父

當然，溫和的巴丁本人也什麼都沒說，就離開貝爾實驗室，退出了這場電晶體爭奪戰。

電晶體發明9年之後，約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利共同榮獲1956年諾貝爾物理學獎。

頒獎當天當差不多滿世界的人都知道了獲得諾獎的消息後，而此時的巴丁一無所知，像平時一樣在廚房為家人煎雞蛋。

小女兒興衝衝地跑進廚房大喊：「爸爸你獲得了諾貝爾獎！」

巴丁嚇了一跳手一抖，鍋和雞蛋「啪」地掉在了地上。

得知獲獎消息之後，巴丁在給朋友的信中寫道：

「我懷疑委員會中的很多人都不確信這項技術值得獲獎。我自己也感到懷疑。」

世界上第一個電晶體獲獎的消息，讓巴丁身邊的人們開始關注這個沉默低調的男人。

有天晚上，一班物理學家和夫人自發組織拿著手電筒當火炬高歌祝賀巴丁，巴丁趕緊制止他們，「你們輕一點，別吵到我太太睡覺。」

巴丁的「妻管嚴」是出了名的，連報紙的頭版頭條都是：「本地一女子的丈夫獲得諾貝爾獎」。

可以想像如果沒有電晶體的發明，就不會有後來的集成電路，就不會有現在的袖珍電腦、手機等智能設備。憑藉自身優越的性能，開創了全新的電子領域，成為了與印刷術、汽車和電話相提並論的偉大發明。改變了半導體產業發展脈絡。

電晶體取得成功後，這位寵妻狂魔並沒有停下自己研究的腳步，他又開始跨界搗鼓起了超導現象。

投入超導研究，再次獲得諾貝爾獎

其實離開貝爾實驗室，對巴丁本人來說或許才是最好的選擇。

當時世界上很多著名的科學家，像愛因斯坦和費曼這些大牛，都在試圖解釋超導現象。很多人都接近成功，但還是沒有人能夠真正解釋。

1957年，也就是獲得諾獎的一年後，巴丁和庫珀、施裡弗共同創立了BCS理論，對超導電性做出了合理的解釋，震驚了整個物理學界。

他們完整地解釋了為什麼有些材料在一定溫度下電阻可以變為0的原因，為之後製造更精密的實驗儀器、坐上磁懸浮列車奠定了理論基礎。

利昂·庫珀(Leon Cooper)和羅伯特·施裡弗(Robert Schrieffer)

1972年10月20日清晨，一個來自瑞典的越洋電話吵醒了熟睡的巴丁，因為超導性研究，巴丁再次獲得諾貝爾物理學獎。

巴丁也成為了第一位獲得兩次諾貝爾物理學獎的科學家。

巴丁領獎現場

巴丁不僅低調，還非常謙遜。因為兩次獲獎都是與他人共同分享的，所以巴丁曾開玩笑說，自己其實只是獲得了三分之二的諾貝爾獎。

巴丁覺得自己不過是一個平常人，一個懂點物理，希望與老婆白頭偕老的平常人。

原題目：低調的大神！他改變了半導體產業！史上唯一兩次獲得諾貝爾物理獎，卻幾乎被人遺忘

來源：EETOP

編輯：米老貓

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