约翰·巴丁是20世纪最重要和最多产的物理学家之一，足以与玻尔和费恩曼等相提并论，但是人们却很少知道巴丁这个名字。本书以流畅的文笔，为我们讲述了颇有争议的美国最著名的物理学家约翰·巴丁的个人和科学生活，还让我们明白了人类的价值、力量和品质。正是这些东西，引导、调节并最终决定这位非凡的智者取得成功。

约翰·巴丁(John Bardeen，1908～1991)，一个现代物理学的巨人，20世纪物理史上杰出的英雄。他所从事的创造性工作，使他成为唯一一位两度获得诺贝尔物理学奖的科学家。

如果没有巴丁获得第一次诺贝尔奖的发明——晶体管，那么给我们带来台式电脑、巨型计算机和微电子的电子革命或许至今还只是科幻小说的素材；他的第二个伟大突破——多年以来一直让爱因斯坦、费恩曼和许多科学家感到困惑的超导理论，有望革新20世纪的科技，如高速磁浮列车、超级原子对撞机以及其他非凡的科技奇迹。

巴丁取得了巨大的成就，跟爱因斯坦、费恩曼等一样对我们的文明产生了深远影响，但这个来自美国中西部、态度谦和的人却常常被媒体和公众所忽视，只因他与公众眼中的天才形象截然不同。他不喜欢上镜，没有古怪无礼或与众不同的性格。在这个古怪和出格的个性被看作是天才和创造力特征的时代，巴丁默默无闻。

本书通过对巴丁的科研工作以及生活经历的全面考察，以全新的视角，为我们展示了一个鲜活而充满魅力的旷世奇才的形象。

致谢

前言

第一章 关于天才

第二章 根

第三章 成为一名工程师

第四章 研究生的天堂

第五章 多体理论的开始

第六章 学术生涯

第七章 国防工程学

第八章 晶体管

第九章 跟贝尔决裂

第十章 回家

第十一章 破解超导性之谜

第十二章 两个诺贝尔奖胜过一个一杆进洞

第十三章 涉足产业

第十四章 科学的公民

第十五章 钉扎、针和波

第十六章 最后的旅程

第十七章 后记：真正的天才及其培养

参考文献

注释

约翰·巴丁(John Bardeen)缓慢地走在物理楼的走廊里，双臂奇怪地摆动着，仿佛在拍打空气。他似乎陷入了沉思。这是1956年11月1日，此时的他在伊利诺伊大学任物理学教授已经有5个年头了。

同他相关的任何事物都呈现出他的谦逊。他中等身材、体格健壮，有一头略显稀疏的黑发，戴着一副纯浅棕色边框的厚眼镜。他那温和亲切的容貌正好同他那不贵的蓝西服、纯白色衬衫以及色彩保守的领带相配，他总是把领带整齐地塞进皮带里。

他还在费力地消化早上的新闻：他和两位同事，威廉·肖克利(William Shockley)、沃尔特·布喇顿(Walter Brattain)共同获得了诺贝尔物理学奖。早上他正在煎鸡蛋做早餐，一听到这个消息，手中的平底煎锅掉到了地上，锅里的东西撒了厨房一地。

此次获奖是因为晶体管的发明，这一微型半导体设备把我们带人丫现今所称的信息时代。1947年12月，美国电话电报公司(AT＆T)的主要研发机构——贝尔电话实验室——的工作组共同发明了晶体管。当时公司一直想用一种更为廉价而可靠的技术来替代电话线路中的真空管放大器和继电器。

研究成果得到了世人的认同，巴丁对此感到很高兴，但同时也有所保留。多年后，他的好友和同事才逐渐了解到一些真相。

其中一个原因缘自并未参与此项研究工作的半导体研究小组的领导肖克利。1945年底，巴丁刚来贝尔实验室后不久，肖克利要他对硅放大器的特殊设计不起作用的原因进行研究。该设计方案是肖克利几个月前在自己的实验笔记本上草拟出来的。他运用了当时最好的量子力学理论，根据这些理论，他的设备应该可以放大信号，但却并未奏效。正是巴丁提出的解释——表面的电子可被限制在表面状态下——引导整个团队进行了长达两年的有关表面态的密集而硕果累累的研究，它最终带来了巴丁和布喇顿的后来被称为晶体管的发明。

发明问世之后，为了能够独立完成对第二代晶体管的设计，肖克利粗暴地把巴丁和布喇顿推到了一边。肖克利还修改了晶体管发明的故事，突出强调了自己的贡献，而对巴丁和布喇顿的作用轻描淡写。贝尔实验室至少一开始是站在肖克利这一边，这让巴丁深受打击。结果是肖克利本人而非巴丁和布喇顿因这项发明而受到广泛认可。即便在今天，一些大众杂志有时还会把此项发明归功于肖克利一人。

造成这一错误的原因之一是肖克利所放射出的魅力。作为无声电影时代好莱坞高中的产物，他能说会道，在许多方面都具有一种古怪的性格特征，他喜欢把自己描述为具有神赐之力的天才。在后来的职业生涯中，肖克利沉醉于种族和智力相关的理论带给他的知名度。对此，巴丁很少公开表示愤慨，但那些了解他的人可以察觉到他对肖克利的蔑视，虽然巴丁还是对肖克利作为物理学家所具备的才能心存敬意。

此外，巴丁并不确定晶体管是否值得获取世界级最高物理学奖项。虽然他认同晶体管在技术方面的重要性，并对晶体管背后的物理学感兴趣，但他总体上把它当作一种有用的小发明，并非什么巨大的科学飞跃。1956年，晶体管还没有在通讯和商业领域引起革命，也没有宣告信息时代的到来。这一切在那个时代是难以想象的。巴丁还因在他的老师维格纳(Eugene Wigner)和约翰·范弗莱克(John van Vleck)之前获得诺贝尔奖而感觉有些尴尬。因为他敏锐地意识到他们在引导他的职业道路方面做了很多事。

从研究的角度来看，获得奖项的时机并不理想。巴丁确信，他和他的两位年轻同事——博士后库珀(Leon Cooper)和研究生施里弗(J.Rober Schrieffer)——很快就要为超导性提出一种理论。超导性是一种奇异的低温状态，所有的电阻在这种状态下都会完全消失。巴丁认为这样的理论才配得上诺贝尔奖，因为超导性是十年以来，甚至是20世纪20年代以来最重要的固态物理学问题。20世纪30年代末以来，他就一直在研究这个问题。当时他正领导着他的小团队发疯似地寻找答案。令他焦躁不安的是，他了解到其他一些能力极强的科学家，包括费恩曼(Richard Feynman)也在探寻的途中。尽管1956年的诺贝尔奖颁奖典礼打断了他们的工作，巴丁还是在从斯德哥尔摩回来后的几个月内，和库珀、施里弗一起解决了这个难题。P1-3

约翰·巴丁于1991年1月突然去世，几周内，为他写一本传记的念头在伊利诺伊大学产生了。大学的物理学家们想方设法保存这位深受爱戴的同事所留下的宝贵遗产。物理史学家莉莲受推举进行口述史访问。这起先是一项荣誉，后来却成了莉莲心甘情愿去做的事情。

几个月后，维基加入了莉莲的工作。维基是给予我们的调查以帮助的十几位历史系研究生中的第一个。她自始至终都参与其中，即便在2000年完成了博士学位之后也是如此。随着传记篇章逐渐成形并在众人之间反复传阅，个人创作的印记逐渐消退，这部作品变成了一项集体的创作。这样的合著在1991年是始料未及的。

原先的计划是做重点放在巴丁的科学贡献上的学术传记。考虑到巴丁从事的物理学研究工作比较复杂，我们经常问自己，我们是不是完成这项艰巨任务的合适人选?经过7年的撰写工作后，我们的工作受到了意外肯定。维基从巴丁留下的文稿中找到了一封布什曼(Jefferson Bushman)写给他的信。此信写于1989年5月，布什曼先生在信中要求巴丁同他合作撰写后者的传记。巴丁婉言谢绝了：“我现在并没有写传记的计划，我想当我有时间做这件事约时候，莉莲·霍德森会完成它的。”我们当时开怀大笑。一如巴丁本人的性格，他没有把这个计划告诉任何人。

我们对此感到高兴，但同时为丧失了一个重要机会而感到难过。如果我们能够更多地了解巴丁对自己的生活以及所从事科学的看法的话，那么我们的工作会受益良多。他或许会引导我们对他在物理学方面所作出的重大贡献进行全面的回顾。但最终，我们只能对他所从事的物理学工作的一小部分进行研究，其余的工作有待以后的史学家来解决。我们痛苦地意识到，这本书只能对巴丁的研究对象隔靴搔痒而已。

我们本应该了解巴丁希望此书能有什么功用。我们十分肯定，他会希望自己的传记能载入他晚年产生强烈兴趣的物理学史。我们相信他一定会为有如此多的读者而感到高兴——包括那些不是从事科学研究的人，因为巴丁关心社会、关心教育，尤其关心年轻人的教育。

对于其传记的第二个目标——解释真正的科学天才的含义，巴丁有可能一开始会感到畏缩。这个特别的目标很迟才出现在我们的工作中。在起草介绍的时候，我们发觉自己在努力解决作家张纯如早些年在一个大众媒体中提出的问题：为什么这位有史以来第一个在同一领域两度获得诺贝尔奖的科学家，在大众心中只是“哪个约翰”呢?我们认为巴丁之所以不为人知，那是因为他并不符合大众心目中伟大科学家的形象。就此问题，我们会在第一章和最后一章中提出自己的观点。

我们想要了解天才的神话并刻画出巴丁与众不同的形象的努力，开启了几百年以来形成的有关天才和创造力文献的潘多拉魔盒。研究至今还未被书写的天才们的历史并找出大众天才神话的根源，无疑会使人身心俱疲。或许对于这一主题最生动的诠释莫过于19世纪浪漫主义作家玛丽·雪莱(Mary Shelley)的《科学怪人》(Frankcnstein)了。天生具有神赐之力的弗兰肯斯坦博士是一个精神失常的科学家，独自致力于非现实领域问题的研究。他至今仍然是天才的样板。与之相比，巴丁就显得平淡无奇了。我们得知张纯如早先提出要为巴丁撰写传记的提议，遭到了巴丁过于普通、无法引起大多数读者的兴趣的阻力。这一点也不吃惊。但我们并不认同这样的观点。巴丁的生活为每个人带来了深刻的思考。

我们相信，让尽可能广泛的读者了解到真正的天才和天才神话之间的区别是非常重要的。混淆这两种概念会损害拥有杰出创造力的年轻人前进的积极性。那些年轻人以及那些指导和支持过他们的人，需要了解是什么推动了创造性工作。巴丁的故事有助于使之明晰。因为按照自己主张做事的孩子能很容易地与巴丁建立真挚的关系，我们猜想他或许会认可我们撰写此书的第二个目标吧。

多少个世纪以来，天才的问题一直是一个神秘而有争议的话题。诸如“天才在多大程度上同创造性相关?”、“天才是遗传的吗?”或“天才可以培养吗?”之类的基本问题特别难以回答。时至今日，越来越多的关于创造性和天才的著作也很难达成一致的观点。但在众多有争议的讨论中，我们多少达成了一致意见，这意味着我们有了一个更现实的现代天才形象。约翰·巴丁的生活和工作，为我们提供了讨论这一观点的基础。

我们对于要得出的结论必须慎重，因为我们的研究是不完整的，我们所看到的图像依然是模糊的。巴丁是唯一的例子。如果要得到更为完整的陈述，那么就需要对许多例子进行比较。就天才和创造性这个问题而言，我们对于巴丁工作方面的研究依旧很不完整，因为直到写这本书的最后几年，我们才意识到它可以帮助我们来解决这个问题。

大多数对创造性进行研究的学者就天才的3个方面达成了共识。首先，对于文化作出持续贡献的“真正的天才”和广泛代表大众文化的虚构天才(如弗兰肯斯坦博士或威尔·亨廷)之间存在着实质性的巨大差别。20世纪早期，那些认识到这种差别的学者包括生物学家、优生学家兼统计学家——达尔文的大表弟——高尔顿，以及智商测试之父、心理学家特曼(Lewis Terman)。

高尔顿曾指望通过选择性繁殖来提高智力和其他的“好”品质，从而提高人类的创造力。他倡导用统计学的方法来评估个人之间的区别，对人类进行系统的研究。在高尔顿的基础之上，特曼设计了更为复杂的智商测试法来研究创造力。20世纪20年代早期，他在斯坦福大学进行了著名的测试，这一测试的副产品是，由他的学生考克斯(Catherine Cox)对测得的300名高智商孩子的未来成功进行深入研究。

学者们对于创造性达成共识的第二个方面是，天才和创造性必须是针对有明确知识结构的特别领域而言的。因此，莫扎特是一个音乐天才，牛顿是一个物理学天才。这种同某一领域的联系让天才和创造性直接同文化和社会联系在一起6因为这必须得到某一领域的专家们认同这一领域增加了新的或重要的成就。如果不是这样的话，那么观念和行动就不会有持续的影响力。

这些知识的“守门人”通过对他们研究领域“范式”的认同联系在一起。范式一词是由库恩在约40年前引入到科学史研究中的，当时他指出：在任何一个特定时期，某一领域的人对于该领域知识的产生都有一种共识。这样，以范式对某一领域进行描述的做法进入了许多知识领域，并可以让我们确定某种高度创造性的行为，也就是某人创造、替代或重建了这个领域的范式。重建的形式是多种多样的。巴丁在物理学方面的创造力较之于牛顿或爱因斯坦是较为有限的，但是不管怎样，他几乎毕生从事固态物理的研究，并把重要的范式引入了固态物理学现存的知识结构中。……

非凡的创造力似乎是多种因素的共同产物，有些是个人的，有些是方法论的，有些是生活环境造成的。不言而喻，更有力地证实这些因素以及找出这些因素是如何相互作用的，将是了解天才或创造力的第二阶段工作亟待解决的问题。我们已经取得了一些进展，但是研究尚处于一个初级阶段。

我们需要不同的方法，因为每一种方法都有利弊。在实验中，我们可以通过改变参量来控制实验。“但是我们几乎不可能对大多数创造性天才进行实验，他们也不大可能简要地回顾几十年创造性工作所需要的条件和因素。调查和访谈让人们对他们的工作产生怀疑，但这些都是不可靠的，也是片面的。调查也很死板。个人无法通过自己从事的工作来了解自己。计算机模拟为分析大量的参量提供了无限可能性，但是至今为止，计算机尚无法处理非理性的参量。研究录像带的制作过程为研究者提供了一个近距离观察了解创造力的机会，但是同实验一样，它们的作用也是短暂的。

我们对天才所了解的很多东西都来自于考察他们的生活和工作的传记。这些也是有局限性的，因为传记和通史一样只是建立在可以获得的资料之上。天才不可能记录他们工作的每一个细节，人类的记忆也会歪曲发明的过程。德瓦尔(Frans de Waal)恰如其分地描述了科学研究：“科学的研究往往是事后诸葛亮，从无知到深邃洞察力的道路看似笔直，但那只是因为人对过去的记忆比迷宫中的老鼠还要糟糕。”关于个人创造力的传奇故事“很多被证明是杜撰的。如凯库勒(Fredrich August von Kekule)的那个著名的梦：他梦见蛇咬自己的尾巴。据说那个梦让他发明了苯环。还有柯勒律治讲述自己在吸食鸦片时创作出了诗歌《忽必烈汗》(Kubla Khan)。

即便这些天才所留下的文件也会产生误导，因为个人总会编造一些证据，以便让他们的发明道路看起来比实际的要平坦。好心的家庭成员为减少对大量资料的收集，他们往往会舍弃那些不成功的开始。如果档案保管人为了方便而重新整理文件的话，有时也会毁坏一些历史资料。

对于研究天才和创造性的学者来说，道路依然很漫长。但是他们所面对的问题并不是无法解决的，因为他们的研究对象并不是人们曾经以为的彼岸世界的圣贤。他们是同约翰·巴丁一样真实的人。他们积极地培养出天才所需要的一些要素，而这些要素其实潜在地存在于我们大家身上。

约翰·巴丁是20世纪最重要和最多产的物理学家之一，足以与玻尔和费恩曼等相提并论，但是人们却很少知道巴丁这个名字。在这部资料详实、充满趣味的传记中，作者抓住了这个温文尔雅的天才的真正本质。

——迈克尔·赖尔登(Michael Riordan) 《捕捉夸克》作者，《矽晶之火》的合著者

如果我们认为科学知识是21世纪的关键，那么本书可以看作是我们时代最为重要的著作之一。霍德森和戴奇撰写了一部传记杰作。它不但为我们讲述了一个科学天才的创造性工作，还让我们明白了人类的价值、力量和品质。正是这些东西，引导、调节并最终决定这位非凡的智者取得成功。

——利昂·M·莱德曼(Leon M.Lederman) 诺贝尔物理学奖得主

20世纪最敏锐、最鼓舞人心的描写。这一优秀传记重新定义了这位旷世奇才。

——张纯如(Iris Chang) 《南京大屠杀——被遗忘的“二战”浩劫》的作者

这是一本文笔流畅的传记。讲述了颇有争议的美国最著名的物理学家约翰·巴丁的个人和科学生活。他发明的晶体管开创了现代电子学，奠定了现代科技的基础。之后，他又解决了让许多著名物理学家困惑的超导问题。

——汉斯·贝特(Hans Bethe) 诺贝尔物理学奖得主，康奈尔大学荣誉教授