超導電性理論
兩個電子，被一個聲子束縛而凝聚——電阻，就此消失。
整整 46 年，沒人能說清：為什麼有些金屬一被冷卻，電阻就徹底消失——直到三位物理學家發現，電子能悄悄地兩兩成對。
把這個想法拆開看
在普通金屬裡，是電子載著電流，不斷撞上晶格中那些抖動的原子；這些碰撞，就是電阻，它把能量變成了熱。超導體卻一點電阻也沒有——把它冷卻到某個溫度以下，一旦讓電流流動起來，原則上，它會永遠流下去。
謎題在於：怎麼會這樣？電子都帶負電，因此彼此排斥；究竟什麼東西，能讓牠們合作？答案，就在晶格本身。當一個電子飛掠而過，它會把沉重的帶正電的原子，微微拽向自己，留下一道淡淡的、多出來的正電荷痕跡。第二個電子，便被這道痕跡吸引。最終的淨效果，是一種微小的、間接的吸引——而當溫度足夠低，這點吸引就足以把兩個電子，束縛成一段名為「庫珀對」的夥伴關係。
它從哪裡來
超導現象由海克·卡末林·昂內斯於 1911 年發現，他眼看著水銀的電阻，在絕對零度以上約 4 度處驟然降為零。在此後將近半個世紀裡，物理學界最偉大的頭腦——包括愛因斯坦、波耳、費曼與海森堡——都曾嘗試解釋它，又都失敗了。它成了固體物理學中最著名的未解難題。
突破，在 1957 年的伊利諾大學到來。約翰·巴丁——他已憑藉發明電晶體分享過一次諾貝爾獎——繞著這個問題打轉了多年。關鍵的火花，來自他的博士後利昂·庫珀，後者證明：哪怕只有最微弱的吸引，兩個電子也會成對。三人中最年輕的、研究生羅伯特·施里弗，隨後找到了「一整片這樣的電子對像一個整體般行動」的數學形式。牠們的理論，很快以三人姓氏首字母被稱作 BCS，為三人贏得了 1972 年的諾貝爾獎——這是巴丁的第二座。
它為何重要
在 BCS 之前，超導是一樁令人困惑、卻無從解釋的事實。在它之後，物理學家手裡有了一幅完整的微觀圖景，不僅解釋了每一項已知性質，還預言了新的性質——而且是用一些不依賴於具體金屬的普適數值來預言。它是整個物理學中最成功的理論之一，並且把超導從一樁奇聞，變成了一件工具。同樣的物理，如今支撐著 MRI 掃描儀、粒子加速器的磁體，以及量子電腦的幾種主流設計。
一幅可握住的圖景
想像一張繃緊的床墊，上面滾著兩個沉重的球。每個球都會把表面壓出一個凹坑；第二個球便傾向於朝第一個球壓出的那個凹坑滾去，於是兩者一前一後地相隨，儘管牠們之間並無任何直接的連接。電子，就是那兩個球；有彈性的床墊，就是金屬的原子晶格。那個借來的凹坑，就是配對——而下方的工具，讓你調節它有多強，看著電子對存活下來，又隨著你把牠們加熱而拆散。
它在何處
BCS 是本館兩大想法之間的橋。它立足於量子力學——正是包立不相容原理與電子殼層背後的那同一套框架——又預示了希格斯機制，在那裡，「一個隱藏的對稱性被『打破』」這個一模一樣的念頭，賦予了基本粒子以質量。它那一個重大的未解續篇，在 1986 年到來：人們發現了一些材料，能在遠高得多的溫度下超導，靠的是 BCS 未能涵蓋的機制；解釋牠們，至今仍是物理學開放的前沿之一。
A theory of superconductivity is presented, based on the fact that the interaction between electrons resulting from virtual exchange of phonons is attractive when the energy difference between the electrons states involved is less than the phonon energy, ℏω.
The ground state is formed by pairs of electrons (k↑, −k↓) … the most favorable pairs being those with zero net momentum.