史上唯一两次获得诺贝尔物理奖的人不是爱因斯坦，不是拉赛福，不是居礼夫人，不是
费曼，而是约翰·巴丁（John Bardeen，1908-1991）。对于大众来说，巴丁算是个生疏的
名字，但在科学上，他的确功勋显赫。巴丁第一次拿奖是在一九五六年，理由是与布拉顿
（W. H. Brattain，1902-1987）、萧克利（W. Shockley，1910-1989） 二人共同发明了
晶体管。第二次是在一九七二年，因为超导体理论的工作而与库伯（L.N. Cooper，1930-
）、许瑞弗（J. R. Schrieffer，1931-）一起得奖。（物理界习称巴、库、许三人的这个
超导理论BCS理论。）巴丁自己曾开玩笑说他其实总共才拿到三分之二个奖，假如他和其它
二人再分享一次诺贝尔奖，才能算拿到一整个诺贝尔奖。
巴丁这两项重要工作，间隔了九年多。发明晶体管是在一九四七年底于贝尔实验室，超
导体理论则是在一九五七年初于美国伊利诺大学。前者对于物质文明的实质影响之大，可
算是一场革命。但是他认为从物理学的角度而言，晶体管不是太了不起的成就。他在第一
次获奖后，还写信给朋友：「我猜（诺贝尔）委员会中有很多人怀疑（晶体管里头的）科
学本身是否值得这个奖。我自己就这么怀疑。」但是巴丁主导的BCS超导理论就不折不扣是
二十世纪理论物理的重要突破。事实上，巴丁在物理界主要就是以BCS理论中的B着称。
超导现象发现于一九一一年，当时荷兰物理学家凯默林翁内斯（H. Kamerlingh Onnes，
1853-1926）发现一旦将水银冷却到绝对温度4.2度以下，水银的电阻就完全消失。这个奇
特的现象困惑了物理学家四十余年。大人物如波尔、海森堡、费曼都曾想解释此一现象，
也都无功而返。因为失败的理论比比皆是，当初还流传一个玩笑定理：「每一个超导理论
都可以证明是错的」。B、C、S三人之所以能后来居上，夺得圣杯，还得归功于巴丁特殊的
眼光与坚持。
巴丁从小数学就很好，一九三三年入普林斯顿的数学研究所攻读博士。他其实对物理也
很有兴趣，还好当时物理与数学研究生的必修课都一样，所以能够两者兼顾。他觉得自己
的数学天份较高，但认为物理比较有趣。最后他跟随名物理学家魏格纳（E. Wigner，190
2-2000）做了一篇固态物理的博士论文。巴丁觉得他从魏格纳那里学到如何选择关键的问
题，以及如何下手解决问题。第一步是把问题分割成一些较小较简单的问题，但是仍能保
留住原先大问题的精髓，也就是将问题化约至其本质。他说：「我想这是很好的一课。」
不过他的朋友注意到巴丁的手法仍与老师有所不同：魏格纳通常会选择优雅的、美妙的数
学步骤，而巴丁则可以接受任何能达到目的之手段。
一九五一年巴丁因为与萧克利不合，决定离开贝尔实验室，到伊利诺大学任教。当时关
于超导体一些新的实验与理论的进展，让他觉得可以投注更多心血在超导体问题上。BCS中
的S，许瑞弗，于一九五三年入伊利诺大学攻读物理博士，在和巴丁学习了一年半之后，决
定找巴丁做博士指导教授。许瑞弗回忆说巴丁从抽屉拿出一个单子，上面约有十个问题，
适合作博士论文题目。单子上最底下一个问题就是超导体问题，吸引了许瑞弗的注意。巴
丁对他说：「你何不想一想这个问题？」许瑞弗知道选超导现象为博士论文题目有相当风
险，但是他觉得自己年纪还轻，可以试一下，若不行尚有回头的机会，所以就选了最后这
一个问题。
巴丁当时已经了解超导现象起于电子与声子（phonon）的交互作用。他认为需要找一位
熟悉量子场论的人，能够用最新的场论技巧（如费曼图）处理复杂的交互作用。所以就打
了电话给在普林斯顿高等研究院的杨振宁，请杨替他寻人。结果杨推荐从哥伦比亚大学拿
到博士学位不久，到高等研究院做博士后研究员的库伯。当巴丁路过高等研究院与库伯见
面时，库伯告诉巴丁自己对于超导体一无所知。巴丁却告诉库伯「没有关系，会教他一切
」。库伯想了几个月，决定接受巴丁的邀请，将超导现象当成「我要解决的问题」。
BCS这一小组终于成军，三位成员每个人都有其特殊的贡献：巴丁是舵手，知道整个问题
的来龙去脉，所要追求的目标是什么，以及最后的解（描述电子的波函数）应该要有什么
样的特质，尤其是在碰到困难时，能督促团队坚持下去。库伯则发现电子间的吸引力能让
电子两两配对在一起，这每一对电子现就称为库伯对（Cooper pair）。库伯对与电子不同
，彼此不会排斥凝聚在一起。许瑞弗最后补上关键的临门一脚，写下描述这些库伯对的多
体波函数。
许瑞弗是在一九五七年一、二月之交找到正确波函数，当他拿给巴丁看时，巴丁一眼就
看出里头有东西，也很快地证明能隙（energy gap，即基态与激发态的能量差）存在。有
了能隙，超导现象就可以理解─－他们终于打开了超导理论的大门。接下来几个月，三人
疯狂工作：许瑞弗专攻热力学性质，库伯研究电磁性质，巴丁则负责传输与非平衡性质。
难倒一大堆天才的超导现象就这样破解了。最近有一本巴丁的传记问世，里头详细的说明
了这段历史。研究科学史的两位作者刻意的将书名定为《真正的天才》（True Genius）。
