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唯一得到兩次諾貝爾物理獎的人

【科學史上的今天】5/23——史上唯一得到兩次諾貝爾物理獎的人

諾貝爾獎設立至今超過百年,唯有一人曾得到兩次諾貝爾物理獎,猜猜是誰?居禮夫人?不對,她拿的一次是物理獎,另一次是化學獎。愛因斯坦?可惜他只得過一次。霍金?很遺憾他仍未獲得諾貝爾獎委員會青睞。

John Bardeen

手持電晶體收音機原型的巴丁。圖片來源:Pinterest

獲此殊榮的,正是出生於 1908 年 5 月 23 日的美國物理學家巴丁(John Bardeen, 1908-1991)。對大多數人來說,「巴丁」這個名字相當陌生,因為一般教科書應該不會提到他,而他本人又相當低調乏味,自然難以成為媒體的報導對象。

第二次世界大戰結束後,巴丁才加入貝爾實驗室,這時他已 37 歲。取得碩士學位後,他先在一家石油公司工作三年,才到普林斯頓大學攻讀博士,研究固態物理。貝爾實驗室新成立的固態物理研究小組招募他來,正是要借重他這方面的專才。

這個小組由蕭克利(William Shockley)領軍,任務是研發半導體零件,以取代笨重、耗電、發熱又容易損壞的真空管。雖然蕭克利比巴丁還小兩歲,卻比巴丁資深許多。他們兩人都是在 1936 年拿到博士學位,但巴丁先教了幾年書,又到海軍服務,蕭克利卻是當年就加入貝爾實驗室,因此擔任這個小組的主管。

不過兩年,巴丁憑藉其深厚的理論功力,搭配另一位資深同事布萊頓(Walter Brattain)的精湛實驗,於 1947 年底發明可以放大訊號的三極體。然而公司申請專利時,蕭克利發現自己明明身為主管卻未列名其中,氣憤之餘,決定獨自發明更好的方案,果然第二年就發明 PN 二極體。他們三人就因為電晶體這改變人類生活的世紀發明而共同獲頒 1956 年的諾貝爾物理獎。

不過早在 1951 年,巴丁就因為受不了蕭克利的排擠而離開貝爾實驗室,到伊利諾大學教書,轉而研究令科學家困惑四十年的超導現象:為什麼當水銀的溫度降到絕對溫度 4.2 度以下時,電阻就會神奇的完全消失?波耳、海森堡、費曼等量子力學大師都曾試圖提出理論解釋,但都無功而返。

1957 年,巴丁與他指導的博士生施里弗(John Schrieffer),以及博士後研究員庫柏(Leon Cooper)提出以他們姓氏第一個字母命名的「BCS 理論」,以極巧妙的波函數成功解釋超導體內的電子行為,他們三人因此共同獲得 1972 年的諾貝爾物理獎;而日本物理家南部陽一郎隨即從 BCS 理論發現「自發對稱破缺」,接著才有希格斯等科學家提出解釋質量來源的「希格斯機制」。

巴丁因此成為史上唯一得到兩次諾貝爾物理獎的人。不過對於別人的恭維,他總是謙沖且幽默地回應:自己其實只得了三分之二個諾貝爾獎。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。