3．巴登与超导现象

约翰•巴登（John Bardeen）1908年5月23日出生于威斯康星州的麦迪逊。他的父亲查尔斯罗塞尔•巴登，是威斯康星大学医学院的解剖学教授，后来成为系主任。他的母亲西巴哈玛巴哈，是老师兼艺术家。由于他父母亲的鼓励，巴登在学校的表现极为优秀，10岁时便学会了代数，并且越级好几次。他在1923年15岁时便进入威斯康星大学就读，受保罗狄拉克的影响，对数学、物理学感兴趣。1928年他拿到了工程学学位，更在1929年获得硕士学位。1936年拿到了数学物理学的博士学位。他的研究指导教授是维格那，是匈牙利著名的物理学家之一，专攻固态物理学。巴登后来继续到哈佛大学的研究所研究，在取得博士学位后，任教于明尼苏达大学，并在第二次世界大战期间在美国海军军火实验室工作，在那时他利用他早期的工作经验去发展对抗鱼雷的对策。

巴登在1945年回到贝尔实验室做固态物理研究。1948年，巴登和布莱登使用锗结晶发明了能扩大音频信号的“点接触”装置。集成电路和硅芯片的发展，及它们对工业技术的重大影响都是根基于此。1956年巴登、夏克里和布莱登共同获得诺贝尔奖。

当荷兰物理学家欧尼斯于1911 年发现在很低的温度下水银突然失去对电流的阻力，当时欧尼斯并不了解这是超导现象，此后40年都没有进步。巴登的同事赫林写道：透过约翰充满热情刻意追求努力解释超导电性的秘密。1951年巴登在伊利诺大学担任物理学和工程的教授，后因与夏克里有冲突而离开贝尔实验室。

BCS理论于1950年开始有进展，巴登研究以不同温度制造某些超导性元素的同位素，或者不同形式者。巴登与纽约的科学家寇柏（巴登称之为“从东方来的机械士”）和研究生休里夫继续研究早期已出版的不完全理论，1957年他们共同发表解释超导电性的一般理论。

BCS理论显示超导电性是受电子和振动总能量的声子影响，声子帮助破坏电子的运动并借此造成金属传导的阻力。在低温时，这些振动被减少，这影响电子间的相互关系，它们形成反向的旋转和两个电子的动量被联合“成对”的移动，这即是物理学中著名的“寇柏对”（Cooper pairs）。当提供电流时，这些成对的电子透过超冷固体而运动，有相同的动量而没有阻力，也就是零电阻的形成原因。因为BCS理论，1972年巴登、寇柏和休里夫获得诺贝尔物理奖，巴登成为第一位在相同的领域得到两次诺贝尔奖的科学家。由于必须在低温状态下方能产生超导电性，故不具立即的适用性，但是发现高温超导的材料成为一个实用的目标。

约翰•巴登从1959年一直到他1975年退休为止，都在伊利诺大学高级研究所任教。巴登是一位沉默但和蔼可亲的人，他与马克斯•韦尔珍妮结婚，他有两个女儿和一个儿子，他儿子威廉后来成为基本粒子理论家。约翰巴登在1991年1月30日死于心脏衰竭。