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马克斯·玻恩

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马克斯·玻恩
Max Born
马克斯·玻恩,摄于1930年代
出生(1882-12-11)1882年12月11日
 德意志帝国布雷斯劳
(今  波兰弗罗茨瓦夫
逝世1970年1月5日(1970岁-01-05)(87岁)
德国 德意志联邦共和国哥廷根
墓地德国下萨克森哥廷根城市公墓英语Stadtfriedhof (Göttingen)
公民权 德意志帝国(-1918年)
德国 德意志国(1918年-1935年)
 英国(1939年-)
母校哥廷根大学
知名于玻恩-哈伯循环
玻恩刚性英语Born rigidity
玻恩坐标英语Born coordinates
玻恩近似
玻恩级数英语Born Series
玻恩概率
玻恩-英弗雷德方程
玻恩-奥本海默近似
玻恩定则
玻恩-朗德方程
玻恩-黄近似
玻恩-冯·卡门边界条件
玻恩方程英语Born equation
配偶海德薇(赫迪)·埃伦伯格(1891年-1972年)
(1913年结婚)
儿女两女一子
长子古斯塔夫·维克多·鲁道夫·玻恩英语Gustav Victor Rudolf Born
长女艾琳·玻恩(奥莉薇亚·纽顿-强之母)
奖项乔治·斯托克斯爵士奖英语Sir George Stokes Award(1934年)
麦克杜格尔-布里斯班奖章英语Royal Society of Edinburgh#Makdougall Brisbane Prize(1945年)
冈宁-维多利亚·朱比列奖英语Gunning Victoria Jubilee Prize(1945年)
马克斯·普朗克奖章(1948年)
舒尔兹奖章(1950年)
诺贝尔物理学奖(1954年)
联邦星级肩带大十字勋章(1959年)
科学生涯
研究领域理论物理学
机构弗兰克福大学
哥廷根大学
爱丁堡大学
剑桥大学
论文《就不同边界条件下平面与空间中弹性线稳定性之研究》(Untersuchungen über die Stabilität der elastischen Linie in Ebene und Raum unter verschiedenen Grenzbedingungen
(1906年)
博士导师卡尔·龙格
其他指导者沃尔德马尔·沃伊特英语Woldemar Voigt
卡尔·史瓦西
约瑟夫·拉莫尔
约瑟夫·汤姆孙
博士生维克托·魏斯科普夫
罗伯特·奥本海默
洛塔尔·沃尔夫冈·诺德海姆英语Lothar Wolfgang Nordheim
马克斯·德尔布吕克
瓦尔特·埃尔绍泽英语Walter Elsasser
弗里德里希·洪德
帕斯夸尔·约尔旦
玛丽亚·格佩特-梅耶
赫尔伯特·悉尼·格林英语Herbert S. Green
程开甲
西格弗里德·弗吕格英语Siegfried Flügge
埃德加·克拉恩英语Edgar Krahn
莫里斯·普赖斯英语Maurice Pryce
贝尔塔·斯韦尔斯英语Bertha Swirles
彭桓武[1]
其他著名学生恩里科·费米
埃密尔·沃尔夫英语Emil Wolf
签名

马克斯·玻恩(德语:Max Born[注 1],1882年12月11日-1970年1月5日),又译为马克斯·波恩马科斯·波恩,是一名德国理论物理学家数学家,对量子力学的发展做出了重要贡献,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。1954年,玻恩因“在量子力学领域的基础研究,特别是对波函数的统计诠释”而获得诺贝尔物理学奖[2][3][4][5]

玻恩于1882年生于德意志帝国布雷斯劳(今波兰弗罗茨瓦夫),1904年进入哥廷根大学。他在那里完成了有关汤姆孙原子模型的论文。1918年,他与弗里茨·哈伯金属卤素形成离子化合物的过程进行了探讨,后来此机制被命名为玻恩-哈伯循环

第一次世界大战期间,玻恩先被任命为无线电操作员,后转向研究循声定位英语Artillery sound ranging技术。1921年,玻恩回到哥廷根,此后十余年领导哥廷根成为当时的物理学研究中心之一。1925年,玻恩与维尔纳·海森堡共同提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给出了后来成为学界标准的概率密度函数诠释。他因这一成就于1954年获得诺贝尔奖。在哥廷根期间,玻恩还提拔了许多后进,栽培了大量知名物理学家。

在德国民族社会主义工人党(即纳粹党)于1933年1月掌权后,身为犹太裔的玻恩遭到了停职。他随即移居英国,在剑桥大学圣约翰学院谋得职位。1936年10月,玻恩成为爱丁堡大学的泰特自然哲学教授。他在退休后移居西德巴特皮尔蒙特,后于1970年1月5日在哥廷根的医院病逝[6]

早年

年轻时的玻恩
年轻时的玻恩

马克斯·玻恩于1882年12月11日生于德意志帝国普鲁士王国西利西亚省布雷斯劳(今波兰弗罗茨瓦夫)的一个犹太裔家庭[7]。父亲古斯塔夫·雅各布·玻恩英语Gustav Jacob Born是一名解剖学胚胎学的专家,于弗里德里希·威廉布雷斯劳大学(今弗罗茨瓦夫大学)担任胚胎学教授[8];母亲玛格丽特(格雷琴)·考夫曼(Margarethe (Gretchen) née Kauffmann)则来自西利西亚的实业家家庭,在玻恩4岁时去世[9]。玻恩有一个小他两岁的妹妹凯特(Käthe),以及由父亲继室所生的弟弟沃尔夫冈(Wolfgang)。沃尔夫冈后来成为了纽约市立学院的艺术史教授[10]

1901年,玻恩自布雷斯劳的威廉国王文理中学毕业,进入弗里德里希·威廉布雷斯劳大学。由于当时德国的大学制度允许学生在大学间转学,所以他在海德堡大学度过了1902年的夏季学期,在苏黎世大学度过1903年的夏季学期。玻恩透过弗里德里希·威廉布雷斯劳大学的同学奥托·特普利茨英语Otto Toeplitz以及恩斯特·黑林格英语Ernst Hellinger得知了有关哥廷根大学的相关信息后,于1904年4月启程前往哥廷根[11]。在哥廷根大学,玻恩结识了费利克斯·克莱因大卫·希尔伯特赫尔曼·闵可夫斯基等三位声名卓著的数学家:在到达哥廷根后不久,玻恩即与后两位学者建立了非常深厚的关系。从第一堂课起,希尔伯特就意识到了玻恩超常的能力,并让他作为自己的讲座抄录员,为哥廷根大学的学生数学阅览室记录课堂笔记。抄录员这份工作使得玻恩开始与希尔伯特进行定期且非常有价值的交流。希尔伯特慷慨地向玻恩传输自己的智慧与学识。他后来成为了玻恩的导师,并选择玻恩成为首个无薪酬、半官方的助教。玻恩透过其继母(她在柯尼斯堡上舞蹈课时与闵可夫斯基认识)结识了闵可夫斯基。闵可夫斯基常在周日邀请玻恩一起到家里共进晚餐。此外,在担任抄录员与助教时,玻恩还常在希尔伯特的家里见到闵可夫斯基[12][13]

玻恩与克莱因的关系则有些微妙。他曾经参加过由克莱因以及两位应用数学教授──卡尔·龙格路德维希·普朗特──组织的函数弹性英语Elasticity of a function研讨班。尽管对于这个主题并不是很感兴趣,玻恩基于课程需求还是必须提交报告。他使用了希尔伯特的变分法,利用两端固定的线绳形成弯曲结构,展示线绳在哪种情形下会是最稳定的。克莱因对于他的报告印象深刻,并邀请他提交一份有关“平面与空间中弹性线之稳定性”的学位论文。克莱因对这个问题非常熟悉,并准备将这个问题作为那一年的哲学科奖金主题。获奖者可以获得博士学位。由于应用数学并不是玻恩感兴趣的领域,所以他一开始拒绝了这份意向,克莱因因此觉得大受冒犯[14][15];不过慑于克莱因足以左右自己学术生涯的能力,玻恩感觉不得不接受邀请。由于克莱因拒绝指导,玻恩请求龙格担任论文指导教师。 沃尔德马尔·沃伊特英语Woldemar Voigt卡尔·施瓦西也对他做了指导。在论文中,他提出了稳定性条件的方程。由于对此问题兴趣渐深,玻恩还专门组建了仪器来验证预测。1906年6月13日,院长宣布玻恩赢得了奖金。一个月后,他通过了口试,取得了极优等数学哲学博士学位[16]

毕业后,玻恩不得不去服兵役(之前他因为学生的身份得以缓征)。玻恩于驻扎在柏林的德国陆军“俄国皇后亚历山德拉”第二近卫龙骑兵团中服役;由于入伍后不久即患上哮喘,他被迫于1907年1月退伍。退伍后,玻恩前往英国,并被剑桥大学冈维尔与凯斯学院录取,在卡文迪许实验室中接受约瑟夫·汤姆孙乔治·瑟尔英语George Frederick Charles Searle约瑟夫·拉莫尔的指导进行约半年的物理学研究。返德后,玻恩重新受到军方征召,进入“大选帝侯”第一近卫胸甲骑兵团英语1st (Silesian) Life Cuirassiers "Great Elector"服役,但在短短六周后因为健康因素再度退伍。后他回到布雷斯劳,在奥托·卢默英语Otto Lummer恩斯特·普林斯海姆英语Ernst Pringsheim, Sr.的指导下工作,以获得物理学的特许任教资格。但因为玻恩在黑体实验中的一次失误导致冷却水管破裂,使得实验室被水淹没。卢默对他大加指责,并认为他永远不能成为物理学家[17]

1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表了有关狭义相对论的论文《论动体的电动力学》。玻恩对此很感兴趣,并开始研究这一问题。尽管在发现闵可夫斯基也在研究相关问题时一度倍感压强,不过在向闵可夫斯基汇报结果后,闵可夫斯基邀请他去哥廷根一同进行特许任教资格论文的相关研究。玻恩接受了邀请。特普利茨帮他温习了矩阵代数,使玻恩能够处理用于协调相对论与电动力学的四维闵可夫斯基时空矩阵。玻恩与闵可夫斯基合作融洽,并取得了许多成果;然而闵可夫斯基却因阑尾炎于1909年1月12日猝逝,得年仅45岁。数学系学生一致推举玻恩作为代表在他的葬礼上致辞[18]。几周后,玻恩在哥廷根数学学会的会议上呈示了他们经理论推导而出的结果,但不久即受到当时不承认相对论的克莱因与马克斯·亚伯拉罕英语Max Abraham等人的公然质问,使他的讲座被迫中止;不过希尔伯特与龙格却对玻恩的工作很感兴趣,与玻恩经过几次讨论后,接受了他的结果的真实性,并劝他重启讲座,这次他没有受到干扰。沃伊特也主动协助玻恩完成特许任教资格的论文[19]。玻恩之后将他的讲座整理为一篇题为《相对论运动学中的刚体理论》(Die Theorie des starren Elektrons in der Kinematik des Relativitätsprinzips)的论文,在文中引入了玻恩刚性英语Born rigidity这一概念[20]。玻恩在同年10月23日提交了有关汤姆孙原子模型的特许任教资格论文,获得了特许任教资格[19]

研究生涯

柏林和弗兰克福

马克斯·莱许(德语:Max Reich (Physiker))、玻恩、詹姆斯·弗兰克和罗伯特·波尔(德语:Robert Wichard Pohl)(自左至右),1923年摄于哥廷根
马克斯·莱许德语Max Reich (Physiker)、玻恩、詹姆斯·弗兰克罗伯特·波尔德语Robert Wichard Pohl(自左至右),1923年摄于哥廷根

玻恩成为了哥廷根的无俸讲师英语Privatdozent。在哥廷根期间,玻恩居住于由安妮修女开设、位在达尔曼街(Dahlmannstraße)17号的寄宿公寓英语Boarding houseEl BoKaReBo”。公寓以各住户名字的前数个字母命名:“El”指埃拉·菲利普森(Ella Philipson,医学生),“Bo”指玻恩(Born)与汉斯·博尔萨(Hans Bolza,物理学生),“Ka”指西奥多·冯·卡门Theodore von Kármán,当时是无俸讲师),“Re”则指阿尔布雷希特·伦纳(Albrecht Renner,医学生)。量子场论的推动者之一、物理学家阿诺德·索末菲的学生,同时还担任希尔伯特助教的保罗·彼得·埃瓦尔德也是公寓的常客。当时还是无俸讲师的理查·科朗特将这群人称为“内团体[21]

1912年,玻恩遇见了卡尔·龙格之女艾莉丝·龙格英语Iris Runge的好友海德薇(赫迪)·埃伦伯格(Hedwig (Hedi) Martha Ehrenberg),其父母分别为时任莱比锡大学教授、法学家维克多·埃伦伯格英语Victor Ehrenberg (jurist)和埃莉斯·凡·耶林(Elise von Jhering,法学家鲁道夫·冯·耶林之女)[22][23]。海德薇的父亲是犹太人,不过在结婚时改信信义宗。尽管对于宗教信仰并不那么热忱,但玻恩一开始还是拒绝改宗。二人在1913年8月2日结婚,婚礼采花园式仪式。不过玻恩最终还是在次年3月由主持他婚礼的牧师施洗,改信信义宗。玻恩觉得“宗教忏悔和教会并不重要”[24]。他之所以做出这一决定的部分原因是顺从他妻子的要求,另一部分原因是他希望能借此融入德国社会[25]。二人婚后共育有艾琳(Irene,1914年生)、格里特利(Gritli,1915年生)两个女儿,和古斯塔夫英语Gustav Victor Rudolf Born(1921年生)一个儿子[26]

到了1913年底,玻恩已经发表了27篇论文,其中包括论述相对论与晶格动力学的重要文章(其中三篇是与西奥多·冯·卡门合著的),这些文章后来结集成书出版[27][28]。1914年,玻恩受到马克斯·普朗克的邀请担任柏林大学新设立的理论物理学系的临时教授。这个职位原本是要提供给马克斯·冯·劳厄的,但劳厄拒绝出任。玻恩接受了普朗克的邀请[29]。但不久之后,第一次世界大战爆发了。翌年,玻恩即被编入陆军信号部队,担任无线电操作员。同年10月,他加入了陆军驻柏林的炮兵研发机构“炮兵测试委员会”,在鲁道夫·拉登堡英语Rudolf Ladenburg的领导下研究循声定位英语Artillery sound ranging技术。在柏林,玻恩认识了阿尔伯特·爱因斯坦,二人成为了一生的挚友[30]。1918年11月,在一战停战后不久,普朗克即把玻恩从陆军调离。当月,玻恩巧遇了弗里茨·哈伯,两人讨论了金属卤素形成离子化合物的过程,后来此机制被命名为玻恩-哈伯循环[31]

在玻恩接任柏林大学的教职前不久,冯·劳厄改变了心意,决定接受任命[29]。他与玻恩进行了协商,之后教育部门为他们调换了工作。1919年4月,玻恩成为弗兰克福大学的常任教授以及理论物理学研究所主任[28]。在那里,他受到了哥廷根大学的邀请,接替彼得·德拜担任物理研究所的主任[32]。“无论你到哪里,”爱因斯坦对他说道,“理论物理学就会在那蓬勃生长。德国现在不会再有另一个玻恩了。”[33]在与德国教育部协商后,玻恩为他的挚友詹姆斯·弗兰克在哥廷根安排了实验物理学教授的职位[32]

哥廷根

1927年索尔维会议与会者合影,其中第二排右数第二位即玻恩。坐在他两侧的分别是路易·德布罗意与尼尔斯·玻尔
1927年索尔维会议与会者合影,其中第二排右数第二位即玻恩。坐在他两侧的分别是路易·德布罗意尼尔斯·玻尔

自1921年到1933年间,玻恩与弗兰克一同为哥廷根大学工作长达12年。玻恩经常与弗兰克交换关于基础科学概念的看法,这对于他的教学以及研究都有极大的帮助。此外,玻恩与时任慕尼黑大学理论物理学常任教授、理论物理研究所主任的阿诺德·索末菲也合作密切。两人不仅仅与其他实验物理学家共同交流,验证、精进他们的理论,索末菲还在1922年出访美国时将他的学生维尔纳·海森堡引荐给玻恩作为玻恩的助手。海森堡于1923年到达哥廷根,翌年在玻恩指导下得到特许任教资格,成为哥廷根的无俸讲师[34][35]

1919年至1920年间,玻恩对爱因斯坦的相对论遭到大量批评和反对意见感到不满,于是在1919年冬发表了一些演讲,以声援爱因斯坦[36]。玻恩同时也透过演讲获得了收入,对其在接下来一年通货膨胀期间的支出有所帮助。玻恩的德文演讲经编集成书后于1920年以《爱因斯坦之相对论及其物理基础德语Die Relativitätstheorie Einsteins》之名出版,爱因斯坦也收到了一份[37]。这本书籍于1922年三版,英文译本则于1924年发行。在书中,玻恩将光速以曲率函数的形式呈现:“在某些方向上,光速较其常值c大得多,其他物体亦如是。”[38][39]

1925年,玻恩与海森堡共同提出了量子力学矩阵力学表述。那一年的7月9日,海森堡向玻恩提交了一份题为《对于运动学和动力学关系的量子再诠释英语Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen》的论文,希望他能在论文发表前协助审阅。在这篇文章中,海森堡避免以虽具体但不可观测的电子轨道,而是以采用两个脚标表示跃迁前后状态的跃迁概率来表述量子理论[40][41]。在玻恩阅读论文的过程中,他发现海森堡的理论可以利用他在弗里德里希·威廉布雷斯劳大学学习到的矩阵概念转述[42][43]

矩阵在那个时代很少被物理学家用到,而常被纳入纯数学范畴内。古斯塔夫·米曾于1912年在一篇电动力学的论文中用过矩阵,玻恩本人则在1921年的一篇关于晶格理论的论文中用过矩阵。不过除了少数的例外,矩阵代数与其乘法在玻恩与海森堡提出量子力学的矩阵力学的表述之前都没有纳入物理学的范围之中[44]。在助手帕斯夸尔·约尔旦的协助下,玻恩在不久后即开始改写并扩展海森堡的理论,并在海森堡的文章发表仅60天后即发表了他们的结果,随后在年底前三人又联合发表了一篇文章[2][45]。结果是以下这个等式:

在此等式中,p和q分别代表位置与动量矩阵,I则是单位矩阵。会有如此结果,是因为矩阵乘法并不遵守交换律[42]。此式的发现完全归功于玻恩,他发现不在对角线上的元素全都是零。玻恩认为他与约尔当合写的文章包含了“量子力学与其电动力学之延伸中最为重要的原理”[42]。同时,这篇文章也为海森堡的方法奠定了坚实的数学基础[46]

此时,保罗·狄拉克也在沿着与海森堡类似的思路发展量子理论。不久之后,沃尔夫冈·泡利利用矩阵计算得出了氢原子的能量值,发现与玻尔模型预测的结果相同。埃尔温·薛定谔也做出了重要的贡献,试图使用波动力学处理问题。波动力学在当时对许多人有很大的吸引力,因为这一理论提供了回归经典物理决定论的可能性。玻恩却并不认为如此,因为这与实验事实并不吻合[42]。1926年7月,他为薛定谔方程中的ψ*ψ给出了后来成为学界标准的概率密度函数诠释[46][3]

在1926年12月4日一封写给玻恩的信中,爱因斯坦对量子力学做出了一道著名的评述:

量子力学固然是堂皇的。然而我的内心中却有一道声音告诉我,它还不是那回事。这理论说了很多,但并没有真正的带领我们更加接近“那位老头子”的秘密。我,无论如何,深信“那位老头子”不是在掷骰子。

„Die Quantenmechanik ist sehr achtunggebietend. Aber eine innere Stimme sagt mir, daß das noch nicht der wahre Jakob ist. Die Theorie liefert viel, aber dem Geheimnis des Alten bringt sie uns kaum näher. Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der nicht würfelt.“[47]

这段话后来常被引用为“上帝不掷骰子德语Gott würfelt nicht[48]

1928年,爱因斯坦提名海森堡、玻恩和约尔当为诺贝尔物理学奖候选人[49][50]。不过海森堡在1932年因“创立量子力学,以及由此导致的氢的同素异形体的发现”单独获奖[51],而薛定谔与狄拉克二人也在隔年因“发现原子理论的新的有用形式”共同获奖[52]。1933年11月25日,玻恩收到了海森堡的来信。海森堡在信中表示他对于自己一人得奖“问心有愧”,因为“工作是在哥廷根合作完成的——由您、约尔当和我。”[53]海森堡接着说玻恩和约尔当对于量子力学的贡献不会被“来自外界的错误决定”而改变[53]。1954年,海森堡在撰写一篇向普朗克致敬的文章中,将矩阵力学数学表述的最终成型归功于玻恩和约尔当。他在其中强调了他们对于量子力学的功劳之大,并称他们“没有在公众眼中得到充分的认识”[54]

马克斯·德尔布吕克西格弗里德·弗吕格英语Siegfried Flügge弗里德里希·洪德、帕斯夸尔·约尔旦、玛丽亚·格佩特-梅耶洛塔尔·沃尔夫冈·诺德海姆英语Lothar Wolfgang Nordheim罗伯特·奥本海默以及维克托·魏斯科普夫等学者都曾在博士生阶段受过玻恩的栽培[1][55];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、帕斯夸尔·约尔旦、沃尔夫冈·泡利莱昂·罗森菲尔德爱德华·泰勒以及尤金·维格纳等学者也都做过他在哥廷根大学理论物理学研究所时期的助手[56]瓦尔特·海特勒于1928年成为了玻恩的助手,并在他的指导下于隔年获得了特许任教资格。玻恩不仅能在工作中认识到这些人的才能,同时还能“让那些巨星超越过他;对于那些不甚有天赋的,他也能耐心地分配给他们数量可观却又足以胜任的工作。”[57]德尔布吕克与格佩特-梅耶之后也获得了诺贝尔奖[58][59]

晚年

弗里德里希·洪德、维尔纳·海森堡和玻恩(自左至右),1966年摄于哥廷根
弗里德里希·洪德、维尔纳·海森堡和玻恩(自左至右),1966年摄于哥廷根
玻恩的讣告,由哥廷根大学校长汉斯·海因里希·沃格特(英语:Hans-Heinrich Voigt)于1970年1月16日发布
玻恩的讣告,由哥廷根大学校长汉斯·海因里希·沃格特英语Hans-Heinrich Voigt于1970年1月16日发布
玻恩的墓碑,其上刻有经过他严格证明的不确定性原理
玻恩的墓碑,其上刻有经过他严格证明的不确定性原理

1933年1月,德国民族社会主义工人党(即纳粹党)开始于德国执政;同年5月,玻恩与哥廷根大学的其他五名犹太裔教授遭到了带薪停职,弗兰克此时则已经辞职。在此前的十二年间,他们将哥廷根塑造成了全球最重要的物理研究中心之一[60]。玻恩开始另寻工作,并向当时身处约翰·霍普金斯大学的玛丽亚·格佩特-梅耶及身处普林斯顿大学的鲁道夫·拉登堡写信求助,最终接受了剑桥大学圣约翰学院的邀请前往英国[61]。在剑桥期间,玻恩撰写了科普读物《永不停息的宇宙》(The Restless Universe)以及出版后即成为标准教材的《原子物理》(Atomic Physics),后者再版次数多达七次。玻恩的家人之后跟随他定居英国,膝下两个女儿艾琳和格瑞特里也都在英国成家:艾琳嫁给了威尔士人布林利·纽顿-强(Brinley Newton-John),格瑞特里嫁给了英格兰人物理学家莫里斯·普赖斯英语Maurice Pryce;玻恩的孙辈则有歌手奥莉薇亚·纽顿-强、作曲家布雷特·戈德史密斯英语Brett Goldsmith、歌手托蒂·戈德史密斯英语Tottie Goldsmith、赛车手爱默生·纽顿-强英语Emerson Newton-John及歌手克萝伊·萝丝·拉坦齐英语Chloe Rose Lattanzi等人[62][63][64][65][66]

由于玻恩在剑桥的职位只是临时的,哥廷根方面也于1935年5月正式将他解雇,玻恩因而接受了钱德拉塞卡拉·拉曼的邀请,前往印度班加罗尔[67]。玻恩曾考虑在那里长久任职,不过印度科学理工学院并没有为他另设职位[68]。1935年11月,玻恩一家被剥夺了德国国籍,成为无国籍人士;数周后,哥廷根大学撤销了玻恩的博士学位[69]。玻恩也曾考虑应彼得·列昂尼多维奇·卡皮察的邀请前往莫斯科,还因此接受了鲁道夫·佩尔斯的俄裔妻子热尼亚(Genia)教授的俄国课程,不过玻恩最终选择接受查尔斯·戈尔顿·达尔文英语Charles Galton Darwin的请求,接替他担任爱丁堡大学的泰特自然哲学教授,于1936年10月履职[65][70]

在爱丁堡期间,玻恩推广教学了数学物理。他有E·瓦尔特·凯勒曼(E. Walter Kellermann)和克劳斯·富赫斯两名德裔助手,以及罗伯特·施拉普英语Robert Schlapp一名苏格兰裔助手[71],他们一起继续对电子的行为进行研究[72]。玻恩于1937年成为爱丁堡皇家学会院士,1939年成为皇家学会院士。1939年间,玻恩将他帮助许多当时仍滞留德国的亲朋好友逃离德国,其中包含了他的妹妹凯特、他的亲家库尔特(Kurt)和玛格(Marga),以及好友海因里希·劳斯·冯·特劳伯格德语Heinrich Rausch von Traubenberg的女儿。玻恩的妻子海德薇则在经营组织,帮助年轻的犹太女性就职。玻恩于1939年8月31日(即第二次世界大战欧洲战场全面开战的前一天)归化为英籍人士[73]

玻恩一直停留于爱丁堡至1952年。1954年,他移居至西德巴特皮尔蒙特[22]。当年10月,玻恩接到他获得诺贝尔奖的通知。玻恩的同事一直没有放弃提名他为候选人;弗兰克和费米曾分别于1947年和1948年以玻恩在晶格学上的工作提名他,此外玻恩还曾因他在固体物理学、量子力学等各式主题上的工作成果而被提名为候选人达数十次[74][75]。最终在1954年,玻恩因他多年来独自进行的“在量子力学领域的基础研究,特别是对波函数的统计诠释”与另一位物理学家瓦尔特·博特(因发现重合方法英语Coincidence circuit而获奖)共同获得当年的诺贝尔物理学奖[4][74]。在玻恩的获奖感言中,他回顾了他的工作的哲学内涵:

我相信所谓“绝对确度”、“绝对精度”以及“最终真理”等概念都只是镜花水月,而不会为任何科学领域所容。从另一个角度上来讲,任何断言皆有可能是对的、也有可能是错的,端看其理论基础。这种对于思考留有余地的做法,在我看来是现代科学给予我们最大的幸事。“只相信单一的事实,并坚信已掌握了它”是这个世界的万恶之源。

„Ideen, wie absolute Gewißheit, absolute Genauigkeit, endgültige Wahrheit und so fort, sind Erfindungen der Einbildungskraft und haben in der Wissenschaft nichts zu suchen. Diese Lockerung des Denkens scheint mir als der größte Segen, den die heutige Wissenschaft uns gebracht hat. Ist doch der Glaube an eine einzige Wahrheit und deren Besitzer zu sein, die tiefste Wurzel allen Übels auf der Welt.“[76]

退休后,玻恩仍持续进行科学研究,并著作了数本书籍。1955年,玻恩与其他数位科学家一同签署了宣言《科学家要求废止战争》(后多称为《罗素-爱因斯坦宣言》)[77]。1970年1月5日,玻恩在哥廷根的医院病逝,终年87岁[6]。他与瓦尔特·能斯特威廉·韦布马克斯·冯·劳厄奥托·哈恩马克斯·普朗克以及大卫·希尔伯特等人同葬于下萨克森哥廷根城市公墓英语Stadtfriedhof (Göttingen)[78]

荣誉

德国联邦邮政(英语:Deutsche Bundespost)发行的马克斯·玻恩与詹姆斯·弗兰克百年诞辰纪念邮票
德国联邦邮政英语Deutsche Bundespost发行的马克斯·玻恩与詹姆斯·弗兰克百年诞辰纪念邮票

著作

玻恩一生中写过许多科普及理论相关的书籍,其中有关原子物理和光学的书籍特别受欢迎,并成为了相应领域中的经典。下面列出一些玻恩的主要著作:

  • 《关于汤姆孙原子模型》(Über das Thomson'sche Atommodell):此特许任教资格论文于1909年10月23日在哥廷根大学完成[98]
  • 爱因斯坦之相对论及其物理基础德语Die Relativitätstheorie Einsteins》(Die Relativitätstheorie Einsteins und ihre physikalischen Grundlagen):1920年初版,以玻恩在弗兰克福大学的讲座内容为基础编集而成[99]。英文版名为《爱因斯坦之相对论》(Einstein's Theory Of Relativity),于1924年初版[100]
  • 《晶格动力学》(Dynamik der Kristallgitter):1915年初版。在本书出版后,阿诺德·索末菲请玻恩以其为基础为他的《数学百科全书》(Mathematical Encyclopedia)第五册撰写文章。不过玻恩的写作进度因为第一次世界大战而延迟,于1919年开始,至1922年方完成写作。这个版本的文章以《固态原子理论》(Atomic Theory of Solid States)之名出版[101]
  • 《原子力学讲座》(Vorlesungen über Atommechanik):1925年初版[102]。英文版名为《原子力学》(Mechanics of the Atom),由J·W·费舍尔(J. W. Fisher)翻译、道格拉斯·哈特里修订,1927年初版[103][104]
  • 《原子动力学的问题》(Problems of Atomic Dynamics):1926年初版,为矩阵力学描述在德国发展的滥觞,以玻恩自1925年底至1926年初约三个月期间在麻省理工学院的讲座内容为基础编集而成[105]
  • 《初级量子力学(原子力学讲座第二卷)》(Elementare Quantenmechanik (Zweiter Band der Vorlesungen über Atommechanik)):与帕斯夸尔·约尔旦共同撰写,1930年初版。本书原先预计成为一个两卷系列书籍中的第一卷,内容主要为玻恩和约尔旦在矩阵力学上的工作;第二卷的内容原定与埃尔温·薛定谔的波动力学工作相关,不过事实上玻恩根本没有写第二卷的打算,因为他以为他的好友兼同事赫尔曼·魏尔已经先把第二卷给写出来了[106]
  • 《光学:电磁光理论教科书》(Optik: Ein Lehrbuch der elektromagnetische Lichttheorie):1933年初版,此时期玻恩正由德国移往英国[102]
  • 《现代物理学》(Moderne Physik):1933年初版,以玻恩在柏林高等工业学院(今柏林工业大学)的七场讲座内容为基础编集而成[107]。英文版名为《原子物理》(Atomic Physics),由约翰·杜格尔英语John Dougall (mathematician)翻译及修订,1935年初版,至1969年八版[108]
  • 《永不停息的宇宙》(The Restless Universe):1935年初版,1951年后不再再版[109]。玻恩的侄子、柏林著名建筑师奥托·柯尼斯堡英语Otto Königsberger曾在受纳粹压迫而移往英国时被找来为此书绘图[107]
  • 《物理实验与理论》(Experiment and Theory in Physics):1943年初版[110]
  • 《因果之自然哲学》(Natural Philosophy of Cause and Chance):1949年初版,以玻恩于1948年在牛津大学莫德林学院的韦恩弗莱特讲座内容为基础编集而成[111]。1964年的版本新增了两章附录,一章名为“象征与现实”("Symbol and Reality"),另一章则是玻恩1964年在德国林道的诺贝尔奖得主会议上所做的演讲内容[102]。此演讲的音档现可于林道诺贝尔奖得主会议英语Lindau Nobel Laureate Meetings的官方网站上存取[112]
  • 《液体动力学概论》(A General Kinetic Theory of Liquids):与赫尔伯特·S·格林英语Herbert S. Green共同撰写,1949年初版。本书中的六篇论文经《皇家学会报告》方面许可转载。
  • 晶格动力学理论英语Dynamical Theory of Crystal Lattices》(Dynamical Theory of Crystal Lattices):与黄昆共同撰写,1954年初版。中文版本由葛惟锟和贾惟义翻译,1989年初版[113]。两者至今仍持续再版。
  • 《量子力学之统计诠释》(The statistical interpretation of quantum mechanics):玻恩的1954年诺贝尔奖演讲[42]
  • 《我这一代的物理》(Physik im Wandel meiner Zeit):1956年初版。英文版(Physics in my Generation)于1969年初版[114]
  • 《光学原理:光的传播、干涉和衍射之电磁理论》(Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light):与埃密尔·沃尔夫英语Emil Wolf共同撰写,1959年出版。本书并不是1933年《光学:电磁光理论教科书》的英文翻译版本,而是一本全新撰写的书籍;第二次世界大战后不久,玻恩接受一些科学家的建议,将他的工作成果和近年来光学领域的研究进展编集成书。沃尔夫担任他在著作上的私人助理[115]
  • 《物理与政治》(Physik und Politik):1960年初版[116]
  • 《证明矩阵力学的合理性》(Zur Begründung der Matrizenmechanik):与维尔纳·海森堡和帕斯夸尔·约尔旦共同撰写,1962年初版,庆祝玻恩80岁生日。本书重新印制了三人自1924年至1926年间在《物理学杂志英语Zeitschrift für Physik》第26、33和35期中刊登的矩阵力学相关论文[117]
  • 《科学家的责任》(Von der Verantwortung des Naturwissenschaftlers):1965年初版。《我的生活和我的看法:一位诺贝尔物理学奖得主撩人地以广泛的主题写作》(My Life and My Views: A Nobel Prize Winner in Physics Writes Provocatively on a Wide Range of Subjects,1968年初版)一书中的第二章内容自本书翻译[118]
  • 《自1916年至1955年之间的通讯,由马克斯·玻恩注释》(Briefwechsel 1916–1955, kommentiert von Max Born):与妻子海德薇和阿尔伯特·爱因斯坦共同撰写,1969年初版。英文版名为《玻恩-爱因斯坦信件:阿尔伯特·爱因斯坦及马克斯与海德薇·玻恩自1916年至1955年之间的通讯,由马克斯·玻恩注释》(The Born–Einstein Letters: Correspondence between Albert Einstein and Max and Hedwig Born from 1916 to 1955, with commentaries by Max Born),1971年初版[119]
  • 《我的一生:一位诺贝尔奖得主的回忆录》(Mein Leben: Die Erinnerungen des Nobelpreisträgers):玻恩的回忆录,1975年初版。英文版(My Life: Recollections of a Nobel Laureate)于1978年初版[120],目前已不再再版。

关于玻恩发表过的论文的完整列表,请参见HistCite的资料[121],专著作品的完整列表则请参见柏林-勃兰登堡科学与人文学院图书馆的资料[122]

注释

  1. ^ Born”在现代德语人名翻译中一般译作“博恩”,但在指马克斯·玻恩时约定俗成译作“玻恩”。
  2. ^ 玻恩因量子场论的相关研究与彭桓武共获此奖[83][86]

参见

参考资料

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外部链接

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马克斯·玻恩
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