玻恩
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,同时在固体物理学及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、物理和天文学。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]。
目录
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·希尔伯特与赫尔曼·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·凯勒曼和克劳斯·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