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约翰·班尼斯特·古迪纳夫

Mackerel（讨论 | 贡献）2019年12月31日 (二) 16:31的版本

约翰·班尼斯特·古迪纳夫（英语：John Bannister Goodenough，1922年7月25日－），美国固态物理学家，是二次电池产业的重要学者，是“锂电池之父”。他目前是美国德州大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）机械工程和材料科学系的教授。[1]

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约翰·班尼斯特·古迪纳夫
图片来源：约翰·班尼斯特·古迪纳夫
出生 (1922-07-25) 1922年7月25日（101岁）
德国耶拿
国籍 美国
母校 耶鲁大学、芝加哥大学
机构 麻省理工学院、牛津大学、德克萨斯州大学奥斯汀分校
知名于 锂离子充电电池、古迪纳夫-金森法则
研究领域 物理学
奖项 日本国际奖 (2001)
恩里科·费米奖 (2009)
美国国家科学奖章 (2011)
查尔斯·斯塔克·德雷珀奖 (2014)
科普利奖章 (2019)
诺贝尔化学奖 (2019)
  • 他有个特别的姓 Goodenough，大家就称呼他为 "Good enough"“足够好”先生！
  • 他是“锂电池之父”，为现代锂离子电池做出了先驱性和领先性的贡献
  • 他获2019年诺奖时，已高龄97岁了，刷新阿瑟·亚希金（96岁）的纪录
  • 他的一生充满著传奇！

目录

传奇的一生

上班用电脑，下班玩手机，出门开电车，拍照用相机，这些几乎是现代人的生活方式。不过，这些工具有一个共同特点，都需要使用锂离子电池（简称锂电池）来驱动。这是“锂电池之父”— 约翰·班尼斯特·古迪纳夫 的研究发现，才让锂离子充电电池可以在今天大放异彩，让很多工具做到小型，甚至微型，同时也让汽车的电动化成为可能。这位发明者的一生却充满著传奇。[2]

古迪纳夫以97岁高龄获2019年诺贝尔化学奖，打破了2018年诺贝尔物理学奖得主阿瑟·阿什金保持的96岁高龄记录，成了诺贝尔奖史上最年长的获奖者。而且其传奇的人生和职业生涯也令人叹为观止！与其他两位化学科班出身的科学家不一样，古迪纳夫一开始并不是从事化学相关领域的工作。[3]

没有温暖的童年

古迪纳夫 1922 年出生于德国，童年是在耶鲁大学所在地、美国康乃狄克州的纽哈芬度过的。他的父亲埃尔温，是耶鲁大学宗教史的一名教授，薪资不菲，家庭条件相对富足。按理来说，古迪纳夫的童年应该充满了快乐与温暖，然而，古迪纳夫的父母关系极其不好，他曾经形容其父母的关系是“一场灾难”，家庭的矛盾使他经常处于冷暴力的夹缝中。

古迪纳夫和母亲的关系，几乎是“未觉亲缘”—— 也就是说，他母亲根本不想要古迪纳夫这个孩子，他是在他父亲的执意下留下来而长大成人的。

 
图片来源：（示意图，非古迪纳夫本人）

当古迪纳夫十二岁时，就被送到麻萨诸塞州私立寄宿学校读书，自此他就很难听到父母的音讯。他在后来的自传中曾提到对自己人生产生影响的人，其中包括兄弟姐妹，一位家庭佣人，很久以前的邻居，甚至还有一只叫做麦克的狗。但他并没有提到他的父母，甚至连他们的名字都没有被提及，很显然，古迪纳夫对自己的父母非常失望。

童年的古迪纳夫过得并不快乐，陪伴他最多的就是“麦克”。[4][5]

患上阅读障碍症

糟糕的家庭氛围譲古迪纳夫越来越封闭，更没想到的是，当他上学以后，由于不适应陌生的环境，他竟患上了阅读障碍症。

但他并没有接受好的治疗，这导致他无法在学校里好好地读书、听课、抑或是在教堂里成长（注：古迪纳夫是一名虔诚的基督徒），在老师和同学们的眼中，他是一个不折不扣的差生，经常受到同学的戏弄和嘲笑。因为无法正常阅读而被迫中断学业后，古迪纳夫无法通过正常的途径获取知识。

在那些日子里，好在当时他们居住在郊区的乡村，对古迪纳夫而言，代替课本生活的是丛林里的探险与对动植物的观察 -- 那里美妙的自然环境让他得以放松心情，他很快沉迷在山水草木、花鸟鱼虫的大自然中，他甚至梦想自己能成为一名优秀的探险家。

后来，他一点一点克服了各种困难，突破来阅读上的障碍，进入了他父亲任教的耶鲁大学。[6][7][5]

进耶鲁大学，逃离家庭

 
图片来源：1930年代的耶鲁校园

然而，就在古迪纳夫准备申请耶鲁大学的前夕，他的父母离婚了，而且他的父亲很快便和他父亲的研究助理成婚。这让古迪纳夫感到十分气恼。

所以，当他考上耶鲁大学后，带著他父亲给他的35美元，远远的逃离了家庭，从此走上了独立求学之路。

由于断了和家庭之间的经济往来，古迪纳夫的求学生活过得很艰难，虽然有奖学金支撑，但远远不能满足耶鲁大学一年的900美元学费。为了维持生计，他只好去给有钱人家的孩子当家教，以此挣些生活费来养活自己。

在耶鲁大学，古迪纳夫先是学习古典文学，随后又攻读哲学，为了凑学分，他还多选修了两门化学课。后来一位数学教授认为他颇具天赋适合学数学，就把他从文科生劝成了学数学的理科生，于是他听从此教授的建议转修数学。最终，古迪纳夫以优异的成绩取得数学学士学位，从耶鲁大学毕业。[2][4][8][9]

参加美国空军

 
图片来源：服役期间的古迪纳夫

毕业后，由于古迪纳夫想法总是飘忽不定，使得他始终找不到合适的工作。此时二战爆发，古迪纳夫便参加了美国空军，解决了找工作的纠结。 随后被派到太平洋一个海岛上收集气象数据。

之前求职的经历让他发觉自己的问题所在，于是他开始考虑选择一个方向，持之以恒地坚持下去。他在服役期间曾经读到了《科学与现代世界》（《Science and the Modern World》，Whitehead的著作），这激发了他对物理的浓厚兴趣，于是他下定决心，退役后要选读物理。[2][6][10]

进芝大念物理，却被数落

1948年，当时服役的他收到一份调任的电报，这是由美国政府出资，选派21名军人深造的计划。当然，参加二战这么多大学生，可以作为二十一分之一的幸运儿自然离不开贵人相助，他的入选，是因为耶鲁大学的一位教授的推荐。这也让古迪纳夫有了一个改变命运的机会，古迪纳夫在自传中曾写道：“我永远欠这位教授一个人情。”

于是，从海军退役后，古迪纳夫选择来到芝加哥大学念物理。此时，他念的是研究生课程，可是他之前念大学时并没有系统地学习物理学课程，所以他要从初级本科阶段开始学起。

在注册芝加哥大学研究生时，古迪纳夫已经是24岁了。一位教授对他说了这么一句话：“我实在是不明白你们这帮退伍军人。你们难道不懂得，任何一位建功立业的伟大物理学家，在你这个年纪已经完全做到了他该做的一切了？”

这话说得没错，爱因斯坦26岁时提出相对论，波尔28岁时提出玻尔模型，爱迪生32岁时点亮了白炽灯，居里夫人36岁时已经拿到了诺贝尔奖。这位教授说的没错，1952年，古迪纳夫博士毕业的时候已经 30 岁了。

 
图片来源：古迪纳夫刚进芝大时被数落

当时“原子能之父”恩里科·费米在芝加哥大学物理系任教，给古迪纳夫这群新生，安排了一场大考，要连续考四天。本科阶段没有系统学习物理学的古迪纳夫第一次没考过，考研失败。后来又经历了一场四天的考试他才过关，如愿读上了物理系，和杨振宁做了同学。

从大学时选修古典文学、哲学，为了凑学分而修了两门化学，到専修数学，最后在念博士时专攻物理，一路走来，古迪纳夫的兴趣一直在变。念博士期间，他的研究方向是固态物理，7年后，他也顺利获得了物理学博士学位。[2][5][11]

以下就来介绍古迪纳夫的主要成就。

主要成就

虽然年少时有阅读障碍，然后从文科跨行到㪤学、物理，古迪纳夫在科学上的天赋，超乎许多人的想像。在博士期间，他的博士导师，也就是物理学泰斗齐纳，给他打下的坚实的基础，他好运的人生，就从博士毕业开始。

然而，他再次从物理跨行到化学，开始研究电池的时后，他已经是54岁了。[5][9]

20年的麻省理工学院时光 -- 开发首批 RAM

 
图片来源：（左）1950年代笨拙的真空管计算机
图片来源：（右）当今小巧的 RAM IC板

虽然年少时有阅读障碍，不过古迪纳夫在科学上的天赋，却超乎许多人的想像。在博士期间，他的博士导师，也就是物理学泰斗齐纳，给他打下的坚实的基础，他好运的人生，就从博士毕业开始。

1952年，古迪纳夫拿到博士学位后，他前往麻省理工学院的林肯实验室工作，主要负责固体磁性的相关研究，并发现了材料中磁体交换的规律。他在那里从事了近 20 年磁性存储器的研究工作。

1950年代，电脑还是一个由上万个长得像灯泡一样的真空管组成的庞然大物，信息存储成本昂贵、效率低下。古迪纳夫和他的团队研究出了一种用磁体来存储信息的新思路，这种新技术速度更快、价格更低、可靠性还更高。取得研究突破之后，古迪纳夫发表了一系列文章，介绍自己在该领域的理论研究。这些理论后来变成了 “古迪纳夫-金森法则（Goodenough-Kanamori Rules）”，并为日后随机存取存储器（RAM）的诞生奠定了相当重要的基础。[2][5][12]

离开美国，去牛津大学，进入全新领域

1970年代初，古迪纳夫（约50岁左右）算是一名小有成就的科学家了。不过他的人生又来了一次的转折点。

1972 年石油危机之后，全世界的目光开始聚焦到能源领域相关的研究，美国国内的研究经费也开始转向国防领域，于是古迪纳夫动了离开麻省理工学院林肯实验室的念头，远走他国。

一直想为发展中国家做点什么的他，本来想去当时还是美国盟友的伊朗德黑兰。但他的妻子觉得那里怪怪的，力劝他去英国牛津大学。后来，他妻子的“第六感”应验了 -- 伊朗爆发了伊斯兰革命，跟美国水火不溶到今天。

"牛津大学" 是让古迪纳夫进入了全新领域的地方 —— 锂离子电池 ... 那时他已经54岁了，真是一位勇敢敢转行、不怕死的勇者。[5][12]

对电池突破性的发展，却没赚到钱

 
图片来源：古迪纳夫所发明的可反复充放电的锂离子电池 -- 充电时，锂离子从正极出来，经过电解液传输至负极，电子由负极经外电路转移至正极；放电时，锂离子和电子的运动方向则与充电时相反。

1976 年，古迪纳夫搬去牛津的同一年，斯坦利·惠廷厄姆（2019年诺贝尔化学奖得主之一）发明第一种可充电的锂离子电池。然而，惠廷厄姆的电池虽然是产业界的一次飞跃，却有一个严重的问题：在过充的时候极易发生爆炸。所以这种技术没法投入大规模的产业化。

1980 年，古迪纳夫就给出了他的答案 —— 钴酸锂（LiCoO2）阴极，制作出来的电池有以下优点：结构稳定安全、可靠，而且电压更高、能量密度更高，能多储存一倍、甚至两倍的电能，使得此种锂离子电池拥有更小的体积、更大的容量和更加稳定的特性，也可以用于给大型设备供电。

不出十年，手机、相机、电脑，无数设备中都安装了古迪纳夫发明的钴酸锂锂离子电池。从那时起，古迪纳夫也赢得“锂电池之父”的名头。

古迪纳夫没预料到锂离子电池后来会这么火。不过，当时牛津大学不认为这是一个值得申请专利的技术，所以他并没因此项发明赚到什么钱。[5][9][13][14]

被牛津大学强制退休，跳槽回美国

当古迪纳夫取得钴酸锂这项突破的时候，他已经 58 岁，快到退休年龄了，而这竟是他在锂离子电池领域突破的开始。

古迪纳夫曾被牛津大学要求65岁“强制退休”，但他还不想，因此1986年时，他跳槽回美国德州大学奥斯汀分校继续他的研究（注：美国没有强制退休年龄）。[14]

跟电池结缘的经历

 
图片来源：锂离子电池出现在我们生活中各方面

以下总结古迪纳夫发明锂电池的经历：

  • 1980年（58歳），他发明钴酸锂阴极的电池；
  • 1982年（60岁），他提出了锰酸锂阴极的电池；
  • 1997年（75歳），他又提出了磷酸铁锂阴极的电池。尽管磷酸铁锂的电压低于钴酸锂，但成本更低，更重要的是更加稳定，且可以用更大的功率进行充放电。
  • 2016年（94岁），他打造出“全固态”锂电池。

锂电池的身影已经出现在我们生活中的各方面。小到手机、笔记本电脑，大到电动摩托、电动汽车等，锂电池都发挥著重要作用。[2][15][16]

专利诉讼

磷酸铁锂阴极材料的专利是古迪纳夫在德州大学时的成果。这一次，他在1996年取得专利，并在1997年1月生效。但是，涉及到两国（美国/日本）三方（德州大学/MIT/日本 NTT）的智慧财产权大战，又陷入了一场旷日费时的持久战，情节错综复杂如商业间谍影片，于是，古迪纳夫还是没能赚到钱。

他在接受媒体访问时说：“他希望一切问题可以在他离开人世前可以妥善解决，而且，他也会把这些损害赔偿费用与权利金捐给慈善单位。”[17]

最高齢获诺贝尔奖

2019年的诺贝尔化学奖颁发给了 John B. Goodenough （约翰·班尼斯特·古迪纳夫），M. Stanley Whittingham （斯坦利·惠廷厄姆） 和 Akira Yoshino（吉野彰）三人，表彰他们为锂离子电池的发展所做出的贡献。这种可充电式的电池奠定了如手机和笔记型电脑等无线电子产品的基础。这也使得一个无石化燃料的世界成为可能，因为它可以使得从驱动电动车到储存能量装置的各种工具能运用可再生能源。

古迪纳夫获诺奖时，已经高龄97岁了，打破了2018年诺贝尔物理学奖得主阿瑟·亚希金（96岁）的纪录。

《纽约时报》的专栏作者佩根·甘迺迪（Pagan Kennedy）认为，古迪纳夫的故事表明，有些人实际上是随著年岁渐长而变得更有创造力。“不幸的是，这些大器晚成的天才必须战胜落在他们身上的巨大的偏见”。[2][18][19][20]

结语

 
图片来源：古迪纳夫的书桌上放著许多旳论文、报告、方案，等待他阅读
 
图片来源：古迪纳夫还在办公室指导学生，精神似乎不错的样子（来源：Nobel Prize）

古迪纳夫获诺奖时已经97岁了，他仍然每天到办公室工作，大多数时候还是自己开车。早上8点半到9点钟，他到实验室转一圈，然后坐在办公桌前开始工作。古迪纳夫的书桌上一直都放著许许多多旳论文、报告、方案等，他一一仔细阅读，提出修改建议。

他办公室的大门始终敞开著，学生和同事们随时可以进来和他讨论。古迪纳夫性情开朗，时常发出“哈哈哈”的爽朗笑声，可以从他9楼的办公室一直传到8楼的走廊上。

92 岁的时候，古迪纳夫曾说：“我才 92 岁，我的人生长著呢！”他真的是一位“活到老学到老，永不倦怠”的人。[5][21]


原文网址：https://kknews.cc/science/9m922z8.html

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影视

参考资料

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