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晶体管发明人曾在实验室受排挤,但没人能阻 [复制链接]

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图1:邮票上的巴丁

撰文

张天蓉(奥斯汀大学理论物理博士、科普作家)

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宁茜吕浩然

著名的诺贝尔奖从年第一次颁奖至今,已近年的历史。在众多的诺贝尔物理学奖得主中,唯有一位物理学家得过两次诺贝尔物理学奖,但这个人的名字却鲜为人知。他叫约翰·巴丁(JohnBardeen,–),是一位美国物理学家。

两获诺奖

巴丁的父亲是一名教授,但是年轻的巴丁并不想像父亲一样成为学者,于是他大学时就读于电机系而非物理系。巴丁毕业时,正值年美国经济大萧条时代,他向ATT(AmericanTelephoneTelegraph,美国电话电报公司)发送的工作申请没有通过,于是便接受了海湾石油公司的聘用,并在那里出色地工作了4年。

尽管他的初衷是偏向实用,但终归还是因为对物理和数学的浓厚兴趣放弃了工资优厚的工作,到普林斯顿大学攻读物理博士学位。巴丁在普林斯顿师从著名的匈牙利裔理论物理学家及数学家尤金·维格纳(EugeneWigner,-),满足了自己的求知欲。

巴丁的两项诺奖成就,都不是物理概念意义上的重大革命,但却引发了(或即将引发)对现代文明社会最重要的科学革命:晶体管的发明引发了计算机革命及信息革命,而革命性的超导研究如今仍然是物理界的热门课题。

年寻常的一天。早上7点,巴丁正在给家人做煎鸡蛋。女儿贝特茜和儿子比尔突然冲进厨房,大喊“爸爸获得了诺贝尔奖!”原来他们刚听到新闻报道,巴丁和过去贝尔实验室的同事威廉·肖克利(WilliamShockley,-)、沃尔特·布拉顿(WalterBrattain,-)三人,共同获得了年诺贝尔物理学奖。听到这一消息,巴丁手里的平底锅“啪”地一声掉到了地上,锅里的东西撒了一地。

“我怀疑委员会中的很多人都不确信晶体管这项技术值得这个奖,我自己也感到怀疑。”后来,在给朋友的信中,48岁的巴丁如此写道。

这次让巴丁感觉“意料之外”的诺奖,是9年前他们发明的世界上第一支晶体管。当时,贝尔实验室的这三名研究人员,担心他们的发现只是偶然成功,经过一周时间的反复验证后才向领导汇报并进行了演示。然而,巴丁不久后便遭到肖克利的排挤,在年转到了伊利诺伊大学香槟分校任教。

那时的巴丁正在紧张地研究他的BCS超导理论,差不多已经到了最后冲刺的阶段。这个理论最后让他又赢得了年的诺贝尔物理学奖。

图2:巴丁的两次诺贝尔物理奖

巴丁的这两次诺贝尔奖,第一次主要是技术发明,第二次是基础理论。作为一位物理学家,固然更看重自己的理论功夫。然而,如今看来,让巴丁荣获第一次诺奖的那个小小的晶体管发明,对人类文明社会的巨大贡献,怎么夸赞都不过分。

发明晶体管

二战胜利之后的美国,经济迅速发展。战争中的许多研究成果,包括原子弹、微波、电子等技术的研发,都对工业及各个科学领域有极大的正面影响。引导了美国开展各种产业,形成一股强大的动力,一直延续至今,几十年未衰。

前几篇文章中描述的二战后几次物理会议(谢尔特岛会议、波科诺会议、纽约Oldstone会议),促成了量子场论(量子电动力学)的建立和发展。与此同时,科学家们不仅

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