學(xué)術(shù)之道第11組學(xué)生作業(yè)021航院

1、學(xué)術(shù)牛人是怎樣煉成的John Bardeen 的學(xué)術(shù)之道（力學(xué)班）摘要John Bardeen 是目前唯一一位兩次獲得物理學(xué)獎(jiǎng)的杰出科學(xué)家，曾與 Brattain，William Shockley 共同發(fā)明了晶體管，敲開了信息時(shí)代的大門，又曾與 Leon Cooper, JohnSchrieffer 共同提出了超導(dǎo)體的 BCS 理論，這一理論使人們從微觀上揭開了超導(dǎo)的，推動(dòng)了超導(dǎo)理論與實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，被人們看作是自量子理論發(fā)展以來對(duì)理論物理學(xué)最重要的貢獻(xiàn)之一。在這些耀眼的成就背后，Bardeen 本人并非如那樣孤獨(dú)，或是如和等人那樣敏銳，與之相反，他十分看重合作，在一個(gè)小組的時(shí)候，他既能讓有能力的

2、科學(xué)家發(fā)揮才能，又能主動(dòng)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(xué)術(shù)之道，并表達(dá)作者的一點(diǎn)感悟。：John ,Bardeen ,學(xué)術(shù)之道，BCS，晶體管，物理學(xué)獎(jiǎng)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(xué)醫(yī)學(xué)院第一任院長、解剖學(xué)教授，母親 Althea Harmer 是一Ru位藝術(shù)家。他有兩個(gè)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(dǎo)下，他學(xué)會(huì)了一種建立在解決實(shí)際基礎(chǔ)上的、以實(shí)驗(yàn)為的合作方法，使其目標(biāo)具體化，成就直觀化，最終“發(fā)揮建設(shè)性想象力作用”1。John 從小表現(xiàn)出數(shù)學(xué)方面的才能，他 6 歲入小學(xué)讀書，9 歲轉(zhuǎn)入威斯康星大學(xué)附屬中學(xué)，后進(jìn)入威斯康星大學(xué)電氣工程專業(yè)學(xué)習(xí)，1928 年以一篇關(guān)于磚墻中的熱傳導(dǎo)問題的2獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位，次年獲得科學(xué)學(xué)位。畢業(yè)后進(jìn)入海灣石油公司石油的電磁勘探技術(shù)，但因?yàn)椴辉敢鈱W(xué)習(xí)的地質(zhì)學(xué)知識(shí)以及對(duì)數(shù)學(xué)物理的持久，他于 1933 年離開公司進(jìn)入大學(xué)數(shù)學(xué)系攻讀博士學(xué)位。在這里，他遇到 Fred Seitz, Walter Brattain, ConyersHerring, 及 Walke

4、r Bleakney 等人，并在導(dǎo)師 E. P. Wigner 的指導(dǎo)下于 1936 年以一篇關(guān)于功函數(shù)的3取得博士學(xué)位。1938 年 7 月 18 日，John Bardeen 與 Jane Maxwell 結(jié)婚，育有兩子一女。學(xué)術(shù)生涯John Bardeen 于 1935 年成為哈佛大學(xué)學(xué)會(huì)第三級(jí)初級(jí)會(huì)員，在哈佛大學(xué)從事堿金屬內(nèi)聚能和導(dǎo)電率的，并于 1938 年成為哈佛大學(xué)博士后。1938 年，Bardeen 受聘為明尼國大學(xué)物理系助理教授，教授量子力學(xué)等課程。1941 年第二次爆發(fā)，進(jìn)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(wù)獎(jiǎng)。1945 年戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，Bardeen 加入

5、貝爾，與 W. H. Brattain 和 W. B. Shockley 進(jìn)行半導(dǎo)體方面的。1947 年，Bardeen 與 Brattain 發(fā)明了點(diǎn)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(xué)獎(jiǎng)，在過程中，Bardeen 提出了具有重要意義的半導(dǎo)體表面態(tài)理論4，首次設(shè)計(jì)了半導(dǎo)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(hào)失真的問題，為晶體管的發(fā)明做出了卓越的貢獻(xiàn)。1951 年，Bardeen 受聘擔(dān)任伊利諾伊大學(xué)物理學(xué)和電氣工程學(xué)的教授，投入超導(dǎo)體理論的中。1955 年 9 月，在教授的下，剛從哥倫比亞大學(xué)獲得博士學(xué)位

6、的 Cooper來到伊利諾伊大學(xué)。同時(shí)，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(dǎo)現(xiàn)象，為此三人獲得 1972 年物理學(xué)獎(jiǎng)，這也是 Bardeen 歷史性地第二次獲得物理學(xué)獎(jiǎng)。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(lǐng)域，可以看出他的主要方向?yàn)?Physics 和Engineering，同時(shí)與 Shockley 和 Brattain 的合作也涉及了化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域?？傮w而言，Bardeen 是一位專注于一個(gè)學(xué)科但同時(shí)能涉足其他

7、學(xué)科的科學(xué)家。學(xué)術(shù)之道John Bardeen 最為人稱道的是他作為科研團(tuán)隊(duì)的者，能夠充分發(fā)揮每一位成員的才能，并且不獨(dú)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(xué)家，主動(dòng)與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家合作，將實(shí)驗(yàn)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(shí)雖然 Bardeen 和 Brattain 首先發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)接觸型晶體管，Shockley 之后發(fā)明的結(jié)型晶體管。但相對(duì)于 Shockley 的張揚(yáng)與占盡風(fēng)頭，Bardeen 保持著平常的心態(tài)。在超導(dǎo)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(huì)上，讓他們兩人提出這個(gè)理論，以達(dá)到總結(jié)與其他聲名卓著的天才物理學(xué)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(xué)習(xí)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(qiáng)者如林的理論物理學(xué)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(jìn)。卻將鼓舞著青年人在理論物理道參考文獻(xiàn)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

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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(shí)間升序排列，得到所需文章合集收錄的被次數(shù)最多的學(xué)術(shù)(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(xiàn)獲獎(jiǎng)BARDEEN J,COOPER LN, SCHRIEFFER JR, Theory of SuperconductivityJ,PhysicalReview,108(5),117-1204獲得 1972 年物理學(xué)獎(jiǎng)BARDEEN J,SurfaReview,71(10),717-727es and Rectification at A Metal Semi-conductor ContactJ,Physical獲得 1956 年物理學(xué)獎(jiǎng)博士BARDEEN J. Quantum Theory of the Work FunctionD,Princeton: Princeton University, 1936指導(dǎo)的博士Schrieffer JR. The Theory of SuperconductivityD,Champaig