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第48章 玻恩的故事

马克斯?玻恩(MaxBorn,1882~1970),德国物理学家,量子力学、晶格动力学的奠基人之一。出生在普鲁士布雷斯劳。1901年进入布雷斯劳大学,1905年前后到格丁根大学听讲并获博士学位。1912年受聘为格丁根大学讲师,开始了几十年创立点阵理论的事业。1933年希特勒掌权后,玻恩被剥夺了教授职位和财产,流亡到英国讲学。1937年当选为英国皇家学会会员,他还是美国国家科学院、美国艺术与科学院、爱丁堡皇家学会会员。柏林、格丁根、哥本哈根、斯德哥尔摩等许多科学院的院士。

科学成就

在格丁根的一块墓碑上,刻着这样一组关系式:pq-qp=H/2πi。

这正是玻恩生前认为是对科学做出的最重要的一项贡献,即创立矩阵力学和对波函数做出的统计解释。

他揭示了晶体的内部结构,即组成晶体的物质微粒按照一定的规律规则排列在空间结点上。组成结点结构的物质微粒间具有很强的相互作用,这使得处在结点上的物质微粒只能在结点附近作微小的振动。

1920年,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。1924年,法国物理学家德布罗意提出了物质波假设,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创立了波动力学。

玻恩于1923年开始致力于发展量子理论,海森伯是他当时的助教和合作者。1925年,海森伯提出“关于运动学和力学关系的量子理论”后,玻恩当即支持海森伯提出的理论,认为其表达形式与矩阵代数一致,他和海森伯等人合作发表了长篇论文,用严整的数学形式全面系统地阐明了海森伯理论。他和海森伯、约尔丹等人用矩阵这一数学工具,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。因此,玻恩是量子力学的创始人之一。

玻恩通过自己的研究对波函数的物理意义做出了统计解释,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,这超越了薛定谔的研究。因此,玻恩荣获了1954年的诺贝尔物理学奖。不过,玻恩对量子力学的几率解释受到了爱因斯坦、普朗克等很多伟大科学家的反对。

其他成果

玻恩可以说是物理学领域的通才。

1912年,玻恩和冯?卡尔曼一起撰写了一篇有关晶体振动能谱的论文,这是他在固体理论领域比较系统的研究。因为这,他创立了一门全新的学科。

1925年玻恩写了一本关于晶体理论的书,开创了晶格动力学。1954年,他和我国著名物理学家黄昆合写的《晶格动力学》一书,被国际学术界誉为有关理论的经典著作。

此外,他还研究了流体动力学、非线性动力学等。

1953年退休以后,玻恩还劲头十足地研究爱因斯坦的统一场论。

玻恩还和富兰克(1882~1964)一起把格丁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。

生活中的玻恩

玻恩是路德教教徒,他爱好的消遣活动是长途徒步旅行和音乐。玻恩和海森伯曾进行过钢琴合奏。玻恩1913年与爱伦伯结婚,他们有3个孩子。

玻恩对战争的残酷感到忧虑。在《我的一生》中,他轻松地叙述了他作为一个和平主义者、一个犹太人和一个遭受顽固性气喘和支气管炎折磨的人,三次被强迫在德国军队中服役的经历。

后来,玻恩公开反对发展核武器以及反对把科学知识用于战争。他还是帕格沃什运动的创始人。

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