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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,同時在固體物理學及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、物理和天文學。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·希爾伯特與赫爾曼·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·凱勒曼和克勞斯·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