學術之道第11組學生作業(yè)021航院

1、學術牛人是怎樣煉成的John Bardeen 的學術之道（力學班）摘要John Bardeen 是目前唯一一位兩次獲得物理學獎的杰出科學家，曾與 Brattain，William Shockley 共同發(fā)明了晶體管，敲開了信息時代的大門，又曾與 Leon Cooper, JohnSchrieffer 共同提出了超導體的 BCS 理論，這一理論使人們從微觀上揭開了超導的，推動了超導理論與實驗的發(fā)展，被人們看作是自量子理論發(fā)展以來對理論物理學最重要的貢獻之一。在這些耀眼的成就背后，Bardeen 本人并非如那樣孤獨，或是如和等人那樣敏銳，與之相反，他十分看重合作，在一個小組的時候，他既能讓有能力的

2、科學家發(fā)揮才能，又能主動地幫助，提攜青年人，這種協(xié)調(diào)能力最終使他取得了豐碩的成果。本文意在介紹 Bardeen 的學術之道，并表達作者的一點感悟。：John ,Bardeen ,學術之道，BCS，晶體管，物理學獎早年生活John Bardeen，1908 年 5 月 23 日出生于威斯康星州的市。他的父親，Charlesl Bardeen 是威斯康星大學醫(yī)學院第一任院長、解剖學教授，母親 Althea Harmer 是一Ru位藝術家。他有兩個哥哥 William Bardeen，Prince Bardeen(早夭)，妹妹 Helen Bardeen，以及弟弟 Thomas Bardeen。在母

3、親的引導下，他學會了一種建立在解決實際基礎上的、以實驗為的合作方法，使其目標具體化，成就直觀化，最終“發(fā)揮建設性想象力作用”1。John 從小表現(xiàn)出數(shù)學方面的才能，他 6 歲入小學讀書，9 歲轉(zhuǎn)入威斯康星大學附屬中學，后進入威斯康星大學電氣工程專業(yè)學習，1928 年以一篇關于磚墻中的熱傳導問題的2獲得理學學士學位，次年獲得科學學位。畢業(yè)后進入海灣石油公司石油的電磁勘探技術，但因為不愿意學習的地質(zhì)學知識以及對數(shù)學物理的持久，他于 1933 年離開公司進入大學數(shù)學系攻讀博士學位。在這里，他遇到 Fred Seitz, Walter Brattain, ConyersHerring, 及 Walke

4、r Bleakney 等人，并在導師 E. P. Wigner 的指導下于 1936 年以一篇關于功函數(shù)的3取得博士學位。1938 年 7 月 18 日，John Bardeen 與 Jane Maxwell 結(jié)婚，育有兩子一女。學術生涯John Bardeen 于 1935 年成為哈佛大學學會第三級初級會員，在哈佛大學從事堿金屬內(nèi)聚能和導電率的，并于 1938 年成為哈佛大學博士后。1938 年，Bardeen 受聘為明尼國大學物理系助理教授，教授量子力學等課程。1941 年第二次爆發(fā)，進入美軍械從事磁雷和磁雷掃描儀方面的工作，被授予有功公民服務獎。1945 年戰(zhàn)爭結(jié)束，Bardeen 加入

5、貝爾，與 W. H. Brattain 和 W. B. Shockley 進行半導體方面的。1947 年，Bardeen 與 Brattain 發(fā)明了點接觸型晶體管，接著 Shockley 發(fā)明了結(jié)型晶體管。他們因此而了 1956 年的物理學獎，在過程中，Bardeen 提出了具有重要意義的半導體表面態(tài)理論4，首次設計了半導體放大器的幾何裝置，初步獲得了電流放大的效果，并解決了放大器音頻輸出信號失真的問題，為晶體管的發(fā)明做出了卓越的貢獻。1951 年，Bardeen 受聘擔任伊利諾伊大學物理學和電氣工程學的教授，投入超導體理論的中。1955 年 9 月，在教授的下，剛從哥倫比亞大學獲得博士學位

6、的 Cooper來到伊利諾伊大學。同時，Bardeen 的一位J. R. Schrieffer 也加入到他們的中，他們?nèi)藦亩M成了小組，建立了 BCS 理論 5，成功解釋了低溫超導現(xiàn)象，為此三人獲得 1972 年物理學獎，這也是 Bardeen 歷史性地第二次獲得物理學獎。1991 年 1 月 30 日，John Bardeen 逝世。數(shù)據(jù)信息上圖所示為 Bardeen 所涉及的領域，可以看出他的主要方向為 Physics 和Engineering，同時與 Shockley 和 Brattain 的合作也涉及了化學和材料科學領域?？傮w而言，Bardeen 是一位專注于一個學科但同時能涉足其他

7、學科的科學家。學術之道John Bardeen 最為人稱道的是他作為科研團隊的者，能夠充分發(fā)揮每一位成員的才能，并且不獨占功勞，注重培養(yǎng)新人。在與 Brattain 和 Shockley 組成的固體物理小組中，Bardeen 作為理論物理學家，主動與實驗物理學家合作，將實驗結(jié)果緊密地結(jié)合起來，使自己能夠直觀地把控問題的方向。同時雖然 Bardeen 和 Brattain 首先發(fā)現(xiàn)了點接觸型晶體管，Shockley 之后發(fā)明的結(jié)型晶體管。但相對于 Shockley 的張揚與占盡風頭，Bardeen 保持著平常的心態(tài)。在超導小組中，Bardeen 在輕人 Cooper 和 Schrieffer 合

8、作，并且在提攜年輕人的目的。教授的建議下，與兩位剛剛博士畢業(yè)的年物理年會上，讓他們兩人提出這個理論，以達到總結(jié)與其他聲名卓著的天才物理學家不同，John Bardeen 的人生與很多人很相似，他具有一定的天賦，但也是經(jīng)過刻苦的學習和鉆研才取得了成就。與普通人一樣，他也喜歡，熱愛生活，但是他能將工作和家庭分開，按照正常的軌跡卻走出了一條不一樣的路，Bardeen的合作與平常心使他在強者如林的理論物理學界嶄露頭角，取得了歷史性的成就。雖然他并沒有在公眾中獲得與他的成就相符的名聲，但他的不斷前進。卻將鼓舞著青年人在理論物理道參考文獻1教育，著.，譯. 曠世奇才：巴丁傳M.：科技，2007：16-16

9、.2 BARDEEN J, INGLRS OLL LR , Transmis1927: 119, 892-892.of heat through a brick wallJ, Nature, JAN-JUN3 BARDEEN J. Quantum Theory of the Work FunctionD, Princeton: Princeton University, 1936.4 BARDEEN J. SurfaReview, 71(10), 717-727.es and Rectification at A Metal Semi-conductor ContactJ, Physical5

10、 BARDEEN J, COOPER LN, SCHRIEFFER JR. Theory of SuperconductivityJ, Physical Review,108(5), 117-1204.，. 著名物理學家巴丁及其兩次中國之行J，大學物理，2008,27(9):637-42.，魯建國，巴丁對超導理論的貢獻J，師范大學學報（自然科學7.版）, 2009,37(6):158-161.，. 兩次物理學獎獲得者巴丁的科學成就和品質(zhì)J, 自然雜志，830(4),243-246.查找過程合集收錄的最早的學術(1927 年Web of Science)BARDEEN J, INGLRS OLL

11、 LR ,Transmis1927,119,892-892of heat through a brick wallJ,Nature, JAN-JUN館主頁-數(shù)據(jù)庫列表-Web of Science-搜索(AU=”Bardeen, J”),按作者為Bardeen, J 精煉，按時間升序排列，得到所需文章合集收錄的被次數(shù)最多的學術(截至目前共6715 次)Web of ScienceBARDEEN J,COOPER LN, SCHRIEFFER JR, Theory of SuperconductivityJ,PhysicalReview,108(5),117-1204館主頁-數(shù)據(jù)庫列表-Web

12、of Science-搜索(AU=”Bardeen, J”),按作者為Bardeen, J 精煉，按次數(shù)降序排列，得到所需文章被因何貢獻獲獎BARDEEN J,COOPER LN, SCHRIEFFER JR, Theory of SuperconductivityJ,PhysicalReview,108(5),117-1204獲得 1972 年物理學獎BARDEEN J,SurfaReview,71(10),717-727es and Rectification at A Metal Semi-conductor ContactJ,Physical獲得 1956 年物理學獎博士BARDEEN J. Quantum Theory of the Work FunctionD,Princeton: Princeton University, 1936指導的博士Schrieffer JR. The Theory of SuperconductivityD,Champaig