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[书] 旷世奇才:巴丁传

书名:旷世奇才
作者:(美)莉莲·霍德森、维基·戴奇著,文慧静、沈衡译
ISBN:9787542843623
出版社:上海科技教育
出版时间:2007年7月

有售书店:卓越网 当当网
  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。

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天才不全部是古怪的

文:侯慧菊 出处:南方都市报 2007年8月
  
  巴丁是谁

  天才是什么?提到科学天才,大家脑海中浮现出的是哪一位天才科学家的形象?牛顿、爱因斯坦,费恩曼,还是霍金?如果有人说“约翰·巴丁!一位美国天才!”,相信99%的公众是第一次听到这个名字,第一反应是:巴丁?巴丁是谁?

  长久以来,公众所熟悉的科学界的天才偶像,一般有异于常人的古怪言行或与众不同的性格,就如同爱因斯坦,他给公众留下深刻印象的,不是其革命性理论,而是蓬头乱发的他在镜头面前吐舌扮怪的照片;而费恩曼,人们记住的,也不是他解决物理难题时的驾轻就熟,而是他的小手鼓表演,以及幽默的言语和反叛的举止。爱因斯坦和费恩曼,典型地代表了公众心目中“真正的”天才的形象。但,这是真正天才的准确画像吗?那些行为与常人无异、但在科学史上与科学偶像占有同等重要地位的人,称得上真正的天才吗?

  答案就在巴丁身上。

  巴丁的确是位天才,他是诺贝尔奖历史上首位两度在同一领域(物理学)获奖的科学家(至今共有四位科学家两次获奖,巴丁之前的居里夫人获得一次物理学奖和一次化学奖)。他和威廉·肖克利、沃尔特·布喇顿因发明晶体管而共同获得第一个诺贝尔奖,但只有肖克利,因为他那好莱坞式的能说会道的口才,以及臭名昭著的有关人种与智力关系的观点,备受公众的瞩目。巴丁第二个伟大突破——多年以来一直困扰爱因斯坦、费恩曼等科学家的超导理论,有望革新二十世纪的科技,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。与他同时代的其他科学天才相比,巴丁以更广泛的方式改变了世界。但是,为什么每个小学生都知道爱因斯坦,但几乎没人听说过巴丁?

  这么一位现代物理学的巨人,二十世纪物理史上的杰出英雄,为什么与同时代的科学天才——爱因斯坦、费恩曼、玻尔、狄拉克、盖尔曼、朗道等——如此不同?答案是:他不仅两次获得诺贝尔物理学奖,而且说话温和,为人谦逊,对应用科学感兴趣,擅长与理论学家和实验学家合作共事;他对家庭充满爱心,努力培养孩子对科学的兴趣,他的两个儿子吉姆和比尔,最后都成为优秀的理论物理学家;他喜欢周日同家人一起外出野餐,酷爱和朋友一起打高尔夫球……总之,巴丁与常人无异。也许正因如此,在这个古怪和出格的个性被看做是天才和创造力的特征的时代,巴丁默默无闻。
  
  学术生涯

  巴丁1908年出生于威斯康星州的麦迪逊,从小就表现出令人惊讶的数学才能和运动天赋。年仅十三岁时,他就已从高中毕业。因为岁数太小,巴丁在开始其大学生涯前,又重读了两年高中课程。1928年,巴丁拿到了大学毕业证书,其间他还休学一年,在芝加哥的西方电气公司检测开发部工作。

  随后,他在威斯康星大学的电子工程系度过了两年,完成硕士论文;在海湾石油公司工作了三年,开发出一种新的石油勘探方法。1933年,取得硕士学位的巴丁前往普林斯顿,最初他期望能与爱因斯坦一起工作,后者当时刚刚加入普林斯顿研究院,从事高级研究。但后来他改变了主意,决定师从尤金·维格纳。只用了两年时间,巴丁就完成了有关金属工作机制的论文,取得了博士学位。

  接下来,巴丁在哈佛大学度过了三年的博士后生涯,1938年,他和简·马克斯韦尔小姐结婚,移居明尼苏达,在明尼苏达大学物理系担任助理教授。二战爆发后,巴丁在美国的海军军械实验室工作了一段时间,1945年,巴丁加入贝尔实验室。就是在那儿,他和他的老朋友、工作伙伴沃尔特·布喇顿亲密合作,于1947年发明了晶体管。

  1957年,巴丁离开贝尔到伊利诺伊大学任教,在此,他的科学生涯达到了顶峰。经过七年坚持不懈的努力工作,巴丁和他的博士后莱昂·库珀以及研究生鲍勃·施里弗一起,创立了有关低温状态下金属超导性的微观理论,解决了当时最重要的科学难题。在接下来的几年中,巴丁继续在更广泛的层面上研究固体材料,同时还担任施乐公司的顾问,在静电复印技术的发展上扮演着重要的角色。
  
  是什么造就了巴丁

  在本书中,作者详细描述了巴丁出类拔萃的将基础理论知识应用于产业实际的能力,发明了晶体管。毫无疑问,巴丁与他发明的晶体管极大地改变了我们的生活,但在本书中,作者同样强调了BCS理论(巴丁-库珀-施里弗理论),强调了巴丁对基础科学所作出的贡献。

  巴丁具有哪些异于常人的特质,使其能与合作者做出改变我们生活方式的发明、解决低温超导之谜的呢?是什么决定其领先于与之竞争的科学家——布拉特、费恩曼、金斯伯格、朗道以及伦敦兄弟等呢?可能的答案是:

  巴丁重视实验事实,在对现象进行准确的描述时,他寻求各种不同理论的帮助,希翼对实验现象作出正确的解释。

  巴丁重视新的数学方法,直觉地,他认为借此可以进一步理解极化子问题,他认识到,电子-电子、电子-声子的相互作用中,联合作用必须区别对待。所以他重点关注少数逸出费米面的电子的行为,并利用数学方法解决问题。

  在解决复杂问题时,巴丁精心地将其分解成若干小问题,他鼓励、支持年轻的同事从事自由选择工作,而后者在发展BCS理论时的确起了关键的作用。BCS理论对二十世纪物理学的发展作出了重要的贡献,它不仅解决了超导之谜,对天体物理、核物理和粒子物理学等领域也产生了深远的影响。

  本书作者莉莲·霍德森和维基·戴奇,花费七年时间查找资料,采访巴丁家人、同事、朋友和学生,在此基础上撰写出这部《旷世奇才——巴丁传》。它以全新的视角,追寻巴丁一生成长的轨迹和科学生涯,将一个真正的天才的形象,栩栩如生地展现在我们面前。  

我们为何错过了巴丁?

文:吴  燕 出处:中国图书商报 2007年9月

  在很多人看来,天才往往是一些性格思维与常人迥异、行为举止斜出边界却不以为意的怪人。美国人莉莲·霍德森和维基·戴奇显然意识到了这一点,因此当他们准备开始讲述一位旷世奇才的故事之前,他们首先要做的便是澄清真正的天才与天才的神话之间的区别。按照两位作者的说法,有关天才的“这一神话是危险的,因为它会摧毁那些希望变得杰出的人们的信心和热情……这一传统形象不适用于真正的科学天才”。这一工作为《旷世奇才》一书的叙事定下了基调,其实也大致描画出约翰·巴丁一生的色彩。约翰·巴丁正是一位真正的科学天才,但他没有怪异的性格,也没有神秘的背景与经历,这与传说中的天才形象有太大距离,大概就是因为这个原因,巴丁总是远离公众视野之外。

  约翰·巴丁,一位两度获得过诺贝尔奖的美国物理学家,他第一次的获奖是由于晶体管的发明,而再度获奖则是因为在超导方面的研究。我得承认,在读这本书之前,我的确不知道有一个叫作巴丁的人;即使在我读到“晶体管”几个字的时候,脑袋里想到的也只是另一个叫作肖克利的人。据巴丁传的两位作者观察,“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”。如果没有晶体管也许就不会有电子媒介的崛起与信息时代的勃兴。但是,这位成全了信息时代的科学家在大多数时候却总是被媒体与公众所忽略,这是怎么发生的呢?

  晶体管的发明开始于巴丁进入贝尔实验室后的1945年10月。6个月前,巴丁所在的半导体研究小组的负责人肖克利让巴丁检查一个有关硅的“场效应”放大器的设计方案,该方案是肖克利6个月前写下的,但在实验中并未奏效,而肖克利无法解释原因所在,他把计算过程演示给巴丁看,巴丁没发现任何错误。“但是巴丁认识到这一理论一定是错的,或至少是不完全的。解释其原因是他喜欢做的事……此外,这激起了他的竞争意识,因为这一问题也让另外一位优秀的理论物理学家受挫”。对于巴丁来说,“问题的解决方法并非瞬间的灵感,他时常在许多问题上花费数年的时间,执着得就好像一条斗牛犬啃一块骨头”,不过这一次他只啃了5个月便提出了一种新理论,不仅成功解释了肖克利设计方案失败的原因,更重要的是,正是巴丁提出的解释引导研究小组进行了长达两年的有关表面态的研究,它最终导致了晶体管的发明。当成功近在眼前,肖克利的表现变得古怪起来,他将巴丁和布喇顿(美国物理学家,1947年12月23日,他与J.巴丁和W.B.肖克莱发明点接触晶体管,因此共同获得1956年诺贝尔物理学奖)甩在一边,开始独自在家设计用一种不同的方法制造固态放大器。而巴丁与布喇顿则一切如常,继续他们的研究。

  1947年12月16日,星期二下午,他们这个特别的实验初次就奏效了。在第一次试验中,有一次输入了1000周每秒的电流,他们发现电流放大了1.3倍,电压放大了15倍。“我制作了一个放大器,使得声量增大了100倍,可听见了。”布喇顿吹嘘道,“有时候它会不起作用,但是我可以不停地摇摆它,让它再次起作用。”于是晶体管诞生了。

  但是,贝尔实验室的副总裁凯利“严格限制大家在实验室之外谈论巴丁和布喇顿的发明”,并且要巴丁和布喇顿抛开手头的其他事务专心申请专利,以便让肖克利有更多时间设计他的结型晶体管。不久,肖克利公布了他的秘密研究以及设计方案,因为他显然意识到如果再不这么做的话,风头就要被巴丁和布喇顿抢光了。肖克利的做法以及他“不再是研究小组成员这样一个事实”令巴丁和布喇顿感到震惊,但是巴丁什么也没说,这是他的性格。

  在随后的几次面对公众和媒体的展示中,肖克利的表现总是有意无意地给人这样一种印象:肖克利才是晶体管的最重要甚至是独立的发明者。“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”。当传播手段随着技术的变迁而发展变化,1940年代的人们已进入一个大众传媒时代,无论是深谙此道抑或误打误撞,肖克利显然十分适应这样一个时代。与此形成鲜明对照的是巴丁的沉默寡言与不事张扬,甚至媒体也常常会忽视他的存在,记者们会发现他很难写,他也许更像是一个邻家的男主人,而不是一个有着敏锐洞察力与戏剧性经历的天才科学家。于是当媒体与公众都更热衷于打造和追逐神话的时候,错过巴丁也就成了一件顺理成章的事。

  然而,巴丁一生充满值得回味的精彩,假如真的就此错过无论如何都将是一种遗憾。除了晶体管的发明,巴丁在科学上的另一个重要贡献就是有关超导的研究。另外,他还是一位高尔夫运动的热衷者,有一次当巴丁被问及诺贝尔奖和一杆进洞哪个对他来说是更大的成就时,他回答说:“或许两个诺贝尔奖的价值大于一个一杆进洞。”《旷世奇才》一书不仅呈现了这种精彩,还在此基础上讨论了关于天才及其培养。对于那些不甘于平庸的年轻人来说,巴丁的故事是平和而充满希望的,因为正如作者所言,天才“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”,而天才所需要的一些要素其实就“潜在地存在于我们大家身上”。

  关于此书的评价,还是引用巴丁本人的一段话吧。1989年,布什曼曾写信给巴丁希望与其合作撰写后者的传记,而当时的巴丁回信说:“我现在并没有写传记的计划,我想当我有时间做这件事的时候,莉莲·霍德森会完成它的。”

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