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马克斯·玻恩Max Born,1882年12月11日—1970年1月5日),德国犹太裔理论物理学家,对量子力学的发展非常重要,同时在固体物理学光学方面也有所建树。此外,他在20世纪20年代至30年代间培养了大量知名物理学家。因对量子力学的基础性研究尤其是对波函数的统计学诠释而获得1954年的诺贝尔物理学奖[1]

马克斯·玻恩1901年起在布雷斯劳、海德堡苏黎世和哥廷根等各所大学学习,先是法律和伦理学,后是数学物理天文学。1907年获得博士学位。

1912年与西尔多·冯·卡门合作发表了《关于空间点阵的振动》的著名论文,从此开始了他以后几十年创立点阵理论的事业。1921年成为哥廷根大学物理系主任。1936年任爱丁堡大学教授,1937年当选为英国伦敦皇家学会会员。玻恩还是《哥廷根宣言》的签署人。 著有《晶体点阵动力学》、《关于空间点阵的振动》等作品[2]

生平

玻恩于1882年12月11日出生于德国普鲁士的布雷斯劳(今波兰城市弗罗茨瓦夫)一个犹太人家庭,父亲是布雷斯劳大学的解剖学和胚胎学教授。小时受父亲影响,喜欢摆弄仪器和参加科学讨论。1904年,玻恩进入哥廷根大学,并在那里结识了三位声名卓著的数学家:菲利克斯·克莱因大卫·希尔伯特赫尔曼·闵可夫斯基。他有关“平面与空间内弹性线的稳定线”的博士学位论文为其赢得了学校的哲学科奖金。1905年,玻恩开始与闵可夫斯基研究狭义相对论,还完成了有关原子汤姆孙模型的论文。1918年,他与弗里茨·哈伯讨论了金属与卤素形成离子化合物的过程。这种机制现称“玻恩-哈伯循环”。

一战期间,他先被任命担任无线电操作员,之后又由于专业特长改为研究循声定位。1921年,玻恩回到哥廷根,并为他的挚友詹姆斯·弗兰克安排了职位。在玻恩领导下,哥廷根成为了当时的物理学研究中心之一。1925年,玻恩与维尔纳·海森堡给出了量子力学的矩阵力学表述。翌年,他又为薛定谔方程中的ψ*ψ给出了现在作为标准的概率密度函数解释。他因这一成就于1954年获得诺贝尔奖。

玻恩的影响力也远远波及到他的研究领域之外。马克斯·德尔布吕克西格弗里德·弗吕格弗里德里希·洪德帕斯库尔·约当玛丽亚·格佩特-梅耶洛塔尔·沃尔夫冈·诺德海姆罗伯特·奥本海默以及维克托·魏斯科普夫都曾在博士生阶段受过玻恩的栽培。而恩里科·费米、维尔纳·海森堡、格哈德·赫茨贝格弗里德里希·洪德帕斯库尔·约当、沃尔夫冈·泡利莱昂·罗森菲尔德爱德华·泰勒以及尤金·维格纳也都做过他的助手。

1933年1月,在纳粹党掌权后,身为犹太裔的玻恩遭到了停职。他移居英国,在剑桥大学圣约翰学院谋得职位,写就科普读物《无休无止的宇宙》(The Restless Universe)以及出版后即成为标准教材的《原子物理》(Atomic Physics)。1936年10月,玻恩成为了爱丁堡大学泰特自然哲学教授,与德裔助手E·瓦尔特·凯勒曼克劳斯·富赫斯一起继续他的物理学研究。马克斯·玻恩于1939年8月31日,二战欧洲战场开战的一天之前,归化为英籍人士,并在爱丁堡一直停留到1952年。他在退休后移居西德的巴特皮尔蒙特,后于1970年1月5日在哥廷根病逝。

主要成就

创立矩阵力学

1920年以后,玻恩对原子结构和它的理论进行了长期而系统的研究。那时,卢瑟福-玻尔的原子模型和有关电子能级的假设遇到了许多困难。因此,法国物理学家德布罗意于1924年提出了物质波假设,认为电子等微观粒子既有粒子性,也有波动性。1926年奥地利物理学家薛定谔(1887—1961)创立了波动力学。同时,玻恩和海森伯约尔丹等人用矩阵这一数学工具,研究原子系统的规律,创立了矩阵力学,这个理论解决了旧量子论不能解决的有关原子理论的问题。后来证明矩阵力学和波动力学是同一理论的不同形式,统称为量子力学。因此,玻恩是量子力学的创始人之一。

解释对波函数

为了描述原子系统的运动规律,薛定谔提出了波函数所遵循的运动方程——薛定谔方程。但是,波函数和各种物理现象的观察之间有什么关系,并没有解决。玻恩通过自己的研究对波函数的物理意义作出了统计解释,即波函数的二次方代表粒子出现的几率取得了很大的成功。从统计解释可以知道,在量度某一个物理量的时候,虽然已知几个体系处在相同的状态,但是测量结果不都是一样的,而是有一个用波函数描述的统计分布。因为这一成就,玻恩荣获了1954年度诺贝尔物理学奖。

开创晶格动力学

在他的早期生涯中,玻恩的兴趣集中在点阵力学上,这是关于固体中原子怎样结合在一起如何振动的理论。在冯·劳厄最终证明了晶体的格点结构之前,玻恩和冯·卡门(Von Karman)就在1912年发表了关于晶体振动谱的论文。玻恩以后又多次回到晶体理论的研究上,1925年玻恩写了一本关于晶体理论的书,开创了一门新学科——晶格动力学。1954年他和我国著名物理学家黄昆合著的《晶格动力学》一书,被国际学术界誉为有关理论的经典著作。

其他成就

1953年退休以后,玻恩劲头十足地研究爱因斯坦的统一场论。1959年,与沃耳夫合著了《光学原理》,至2001年已出至第七版,成为光的电磁理论方面的一部公认经典著作。玻恩还研究了流体动力学、非线性动力学等理论。

玻恩和富兰克(1882—1964)一起把哥廷根建成很有名望的国际理论物理研究中心。当时,只有玻尔建立的哥本哈根理论物理中心可以和它匹敌。

量子的革命派

在量子理论的发展历程中,玻恩属于量子的革命派,他是旧量子理论的摧毁者,他认为旧量子论本身内在矛盾是根本性的,为公理化的方法所不容,构造特性架设的办法只是权宜之计,新量子论必须另起炉灶,用公理化方法从根本上解决问题。 玻恩先后培养了两位诺贝尔物理学奖获得者:海森堡(1932年获诺贝尔物理学奖);泡利(因为提出不相容原理获1945年的诺贝尔物理学奖)。不过,玻恩似乎没有他的学生幸运,他对量子力学的几率解释受到了包括爱因斯坦普朗克等很多伟大的科学家的反对,直到1954年才获诺贝尔物理学奖。



中文名 马克斯· 玻恩 外文名 Max Born 性 别 男 国 籍德国/英国 民 族犹太人 出生地 布雷斯劳(今弗罗茨瓦夫) 出生日期 1882年12月11日 逝世日期 1970年1月5日 职 业 理论物理学家 毕业院校海德堡大学(学士),哥廷根大学(硕士,博士) 信 仰 犹太教 主要成就量子力学的奠基人之一 1954年诺贝尔物理学奖

提出玻恩近似 代表作品《晶体点阵动力学》 研究机构法兰克福、哥廷根和爱丁堡大学 获奖诺贝尔物理学奖(1954年) 其他相关 马克斯·玻恩奖

参考资料

  1. 马克斯·玻恩. 刘叔物理. [2019-04-24]. 
  2. 玻恩. 历史上的今天. [2019-04-24].