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馬克斯·玻恩Max Born,1882年12月11日—1970年1月5日),德國猶太裔理論物理學家,對量子力學的發展非常重要,同時在固體物理學光學方面也有所建樹。此外,他在20世紀20年代至30年代間培養了大量知名物理學家。因對量子力學的基礎性研究尤其是對波函數的統計學詮釋而獲得1954年的諾貝爾物理學獎[1]

馬克斯·玻恩1901年起在布雷斯勞、海德堡蘇黎世和哥廷根等各所大學學習,先是法律和倫理學,後是數學物理天文學。1907年獲得博士學位。

1912年與西爾多·馮·卡門合作發表了《關於空間點陣的振動》的著名論文,從此開始了他以後幾十年創立點陣理論的事業。1921年成為哥廷根大學物理系主任。1936年任愛丁堡大學教授,1937年當選為英國倫敦皇家學會會員。玻恩還是《哥廷根宣言》的簽署人。 著有《晶體點陣動力學》、《關於空間點陣的振動》等作品[2]

生平

玻恩於1882年12月11日出生於德國普魯士的布雷斯勞(今波蘭城市弗羅茨瓦夫)一個猶太人家庭,父親是布雷斯勞大學的解剖學和胚胎學教授。小時受父親影響,喜歡擺弄儀器和參加科學討論。1904年,玻恩進入哥廷根大學,並在那裡結識了三位聲名卓著的數學家:菲利克斯·克萊因大衛·希爾伯特赫爾曼·閔可夫斯基。他有關「平面與空間內彈性線的穩定線」的博士學位論文為其贏得了學校的哲學科獎金。1905年,玻恩開始與閔可夫斯基研究狹義相對論,還完成了有關原子湯姆孫模型的論文。1918年,他與弗里茨·哈伯討論了金屬與鹵素形成離子化合物的過程。這種機制現稱「玻恩-哈伯循環」。

一戰期間,他先被任命擔任無線電操作員,之後又由於專業特長改為研究循聲定位。1921年,玻恩回到哥廷根,並為他的摯友詹姆斯·弗蘭克安排了職位。在玻恩領導下,哥廷根成為了當時的物理學研究中心之一。1925年,玻恩與維爾納·海森堡給出了量子力學的矩陣力學表述。翌年,他又為薛定諤方程中的ψ*ψ給出了現在作為標準的概率密度函數解釋。他因這一成就於1954年獲得諾貝爾獎。

玻恩的影響力也遠遠波及到他的研究領域之外。馬克斯·德爾布呂克西格弗里德·弗呂格弗里德里希·洪德帕斯庫爾·約當瑪麗亞·格佩特-梅耶洛塔爾·沃爾夫岡·諾德海姆羅伯特·奧本海默以及維克托·魏斯科普夫都曾在博士生階段受過玻恩的栽培。而恩里科·費米、維爾納·海森堡、格哈德·赫茨貝格弗里德里希·洪德帕斯庫爾·約當、沃爾夫岡·泡利萊昂·羅森菲爾德愛德華·泰勒以及尤金·維格納也都做過他的助手。

1933年1月,在納粹黨掌權後,身為猶太裔的玻恩遭到了停職。他移居英國,在劍橋大學聖約翰學院謀得職位,寫就科普讀物《無休無止的宇宙》(The Restless Universe)以及出版後即成為標準教材的《原子物理》(Atomic Physics)。1936年10月,玻恩成為了愛丁堡大學泰特自然哲學教授,與德裔助手E·瓦爾特·凱勒曼克勞斯·富赫斯一起繼續他的物理學研究。馬克斯·玻恩於1939年8月31日,二戰歐洲戰場開戰的一天之前,歸化為英籍人士,並在愛丁堡一直停留到1952年。他在退休後移居西德的巴特皮爾蒙特,後於1970年1月5日在哥廷根病逝。

主要成就

創立矩陣力學

1920年以後,玻恩對原子結構和它的理論進行了長期而系統的研究。那時,盧瑟福-玻爾的原子模型和有關電子能級的假設遇到了許多困難。因此,法國物理學家德布羅意於1924年提出了物質波假設,認為電子等微觀粒子既有粒子性,也有波動性。1926年奧地利物理學家薛定諤(1887—1961)創立了波動力學。同時,玻恩和海森伯約爾丹等人用矩陣這一數學工具,研究原子系統的規律,創立了矩陣力學,這個理論解決了舊量子論不能解決的有關原子理論的問題。後來證明矩陣力學和波動力學是同一理論的不同形式,統稱為量子力學。因此,玻恩是量子力學的創始人之一。

解釋對波函數

為了描述原子系統的運動規律,薛定諤提出了波函數所遵循的運動方程——薛定諤方程。但是,波函數和各種物理現象的觀察之間有什麼關係,並沒有解決。玻恩通過自己的研究對波函數的物理意義作出了統計解釋,即波函數的二次方代表粒子出現的幾率取得了很大的成功。從統計解釋可以知道,在量度某一個物理量的時候,雖然已知幾個體系處在相同的狀態,但是測量結果不都是一樣的,而是有一個用波函數描述的統計分布。因為這一成就,玻恩榮獲了1954年度諾貝爾物理學獎。

開創晶格動力學

在他的早期生涯中,玻恩的興趣集中在點陣力學上,這是關於固體中原子怎樣結合在一起如何振動的理論。在馮·勞厄最終證明了晶體的格點結構之前,玻恩和馮·卡門(Von Karman)就在1912年發表了關於晶體振動譜的論文。玻恩以後又多次回到晶體理論的研究上,1925年玻恩寫了一本關於晶體理論的書,開創了一門新學科——晶格動力學。1954年他和我國著名物理學家黃昆合著的《晶格動力學》一書,被國際學術界譽為有關理論的經典著作。

其他成就

1953年退休以後,玻恩勁頭十足地研究愛因斯坦的統一場論。1959年,與沃耳夫合著了《光學原理》,至2001年已出至第七版,成為光的電磁理論方面的一部公認經典著作。玻恩還研究了流體動力學、非線性動力學等理論。

玻恩和富蘭克(1882—1964)一起把哥廷根建成很有名望的國際理論物理研究中心。當時,只有玻爾建立的哥本哈根理論物理中心可以和它匹敵。

量子的革命派

在量子理論的發展歷程中,玻恩屬於量子的革命派,他是舊量子理論的摧毀者,他認為舊量子論本身內在矛盾是根本性的,為公理化的方法所不容,構造特性架設的辦法只是權宜之計,新量子論必須另起爐灶,用公理化方法從根本上解決問題。 玻恩先後培養了兩位諾貝爾物理學獎獲得者:海森堡(1932年獲諾貝爾物理學獎);泡利(因為提出不相容原理獲1945年的諾貝爾物理學獎)。不過,玻恩似乎沒有他的學生幸運,他對量子力學的幾率解釋受到了包括愛因斯坦普朗克等很多偉大的科學家的反對,直到1954年才獲諾貝爾物理學獎。



中文名 馬克斯· 玻恩 外文名 Max Born 性 別 男 國 籍德國/英國 民 族猶太人 出生地 布雷斯勞(今弗羅茨瓦夫) 出生日期 1882年12月11日 逝世日期 1970年1月5日 職 業 理論物理學家 畢業院校海德堡大學(學士),哥廷根大學(碩士,博士) 信 仰 猶太教 主要成就量子力學的奠基人之一 1954年諾貝爾物理學獎

提出玻恩近似 代表作品《晶體點陣動力學》 研究機構法蘭克福、哥廷根和愛丁堡大學 獲獎諾貝爾物理學獎(1954年) 其他相關 馬克斯·玻恩獎

參考資料

  1. 馬克斯·玻恩. 劉叔物理. [2019-04-24]. 
  2. 玻恩. 歷史上的今天. [2019-04-24].