Макс Борн

Макс Борн (нем. Max Born; 11 декабря 1882, Бреслау — 5 января 1970, Гёттинген) — немецкий и британский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1954) с формулировкой «за фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции». Член Лондонского королевского общества (1939) и многих других академий наук.

Биография

Ранние годы и образование

Макс Борн родился в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша) в еврейской семье. Его отец, Густав Борн, был профессором анатомии в Бреславльском университете, мать, Маргарет Кауфман, происходила из семьи текстильных фабрикантов. В 1901 году Борн поступил в Бреславльский университет, где изучал математику, физику и астрономию. Позже он продолжил обучение в Гейдельбергском, Цюрихском и Гёттингенском университетах. В Гёттингене он слушал лекции Давида Гильберта, Германа Минковского и Вольдемара Фогта. Докторскую диссертацию по теории решёток кристаллов защитил в 1906 году под руководством Карла Рунге.

Начало научной карьеры

После защиты диссертации Борн работал в Кембридже (1906—1907) вместе с Джозефом Лармором и Дж. Дж. Томсоном, а затем в Бреславле. В 1909 году он получил звание приват-доцента в Гёттингене, где начал сотрудничество с Теодором фон Карманом. В 1912 году Борн женился на Хедвиг Эренберг, дочери профессора права. В 1915 году он стал профессором теоретической физики в Берлинском университете, где сблизился с Альбертом Эйнштейном и Максом Планком. В 1919 году Борн занял должность профессора во Франкфуртском университете, а в 1921 году вернулся в Гёттинген, где возглавил кафедру теоретической физики.

Работа в Гёттингене (1921—1933)

Гёттингенский период стал вершиной научной карьеры Борна. Он создал одну из ведущих мировых школ теоретической физики. Среди его учеников и ассистентов были Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули, Паскуаль Йордан, Фридрих Хунд и другие. В 1925 году Борн совместно с Йорданом и Гейзенбергом разработал матричную механику — первую последовательную формулировку квантовой механики. В 1926 году он предложил статистическую интерпретацию волновой функции, за что впоследствии получил Нобелевскую премию.

Эмиграция и работа в Великобритании

После прихода к власти нацистов в 1933 году Борн, как еврей по происхождению, был уволен из Гёттингенского университета. Он эмигрировал в Великобританию, где в 1936 году получил должность профессора натурфилософии в Эдинбургском университете. В Эдинбурге он продолжал исследования в области квантовой механики и теории относительности. В 1939 году Борн принял британское подданство. Во время Второй мировой войны он занимался оборонными исследованиями, в частности, акустикой и распространением звука в атмосфере.

Возвращение в Германию и последние годы

После выхода на пенсию в 1953 году Борн вернулся в ФРГ и поселился в Бад-Пирмонте. Он активно выступал за мирное использование атомной энергии и против ядерного оружия, подписал Манифест Рассела — Эйнштейна (1955). Умер 5 января 1970 года в Гёттингене. Похоронен на городском кладбище Гёттингена.

Научные достижения

Статистическая интерпретация волновой функции

Главный вклад Борна в физику — вероятностная интерпретация квадрата модуля волновой функции. В 1926 году, анализируя уравнение Шрёдингера, Борн предложил рассматривать |ψ|² как плотность вероятности нахождения частицы в данной точке пространства. Эта интерпретация разрешила парадокс корпускулярно-волнового дуализма и стала основой копенгагенской интерпретации квантовой механики. За это открытие Борн был удостоен Нобелевской премии по физике 1954 года.

Матричная механика

В 1925 году Вернер Гейзенберг предложил идею матричной формулировки квантовой теории. Борн совместно с Паскуалем Йорданом и Гейзенбергом разработал математический аппарат матричной механики, опубликовав серию работ «О квантовой механике» (1925—1926). В этих работах физические величины (координаты, импульсы, энергия) представлялись матрицами, подчиняющимися некоммутативным правилам умножения.

Теория кристаллической решётки

Борн внёс фундаментальный вклад в физику твёрдого тела. Совместно с Теодором фон Карманом он разработал динамическую теорию кристаллической решётки (1912), впервые объяснив теплоёмкость твёрдых тел на основе квантовых представлений. Позже, совместно с Хуаном Куном, он создал теорию динамики ионных кристаллов (теория Борна — Куна). Его монография «Динамика кристаллической решётки» (1954) стала классическим трудом.

Приближение Борна — Оппенгеймера

В 1927 году совместно с Робертом Оппенгеймером Борн разработал адиабатическое приближение для расчёта молекулярных волновых функций. Приближение Борна — Оппенгеймера позволяет разделить движение ядер и электронов, что является основой квантовой химии.

Другие работы

Борн также внёс вклад в теорию относительности (электродинамика движущихся сред), оптику (теория аберраций), акустику и философию науки. Он является автором нескольких учебников, в том числе «Оптика» (1933) и «Атомная физика» (1935).

Педагогическая деятельность

Борн воспитал плеяду выдающихся физиков. В Гёттингене под его руководством защитили докторские диссертации 11 будущих нобелевских лауреатов, включая Вернера Гейзенберга, Вольфганга Паули и Юджина Вигнера. Его семинары и лекции привлекали студентов со всего мира. Борн известен также как автор учебников, отличающихся ясностью и систематичностью изложения.

Общественная и политическая позиция

Борн был убеждённым пацифистом. После Второй мировой войны он активно участвовал в движении за запрещение ядерного оружия. В 1955 году подписал Манифест Рассела — Эйнштейна, призывающий к мирному разрешению международных конфликтов. В 1957 году выступил одним из инициаторов «Гёттингенского манифеста» 18 немецких учёных, протестовавших против оснащения бундесвера ядерным оружием. Борн критиковал позитивизм и выступал за реалистическую интерпретацию квантовой механики.

Признание и награды

• Нобелевская премия по физике (1954)
• Медаль Макса Планка (1948)
• Член Лондонского королевского общества (1939)
• Иностранный член Академии наук СССР (1934)
• Член Национальной академии наук США (1955)
• Премия имени Макса Борна (учреждена в 1982 году, вручается Оптическим обществом)
• Именем Макса Борна назван кратер на Луне и астероид (13954 Born)

Интересные факты

• Борн был дедом британского музыканта и актёра Оливии Ньютон-Джон (по материнской линии).
• В 1912 году Борн и фон Карман впервые применили квантовые представления к теории твёрдого тела.
• Борн вёл многолетнюю переписку с Альбертом Эйнштейном, опубликованную в виде книги «Переписка Альберта Эйнштейна и Макса Борна» (1971).
• В честь Борна названа премия Немецкого физического общества за лучшую диссертацию в области теоретической физики.

Источники

• Born, Max. My Life: Recollections of a Nobel Laureate. — Taylor & Francis, 1978.
• Max Born. Physics in My Generation. — Pergamon Press, 1969.
• Нобелевская лекция Макса Борна (1954) «Статистическая интерпретация квантовой механики».
• Born, Max; Jordan, Pascual. Elementare Quantenmechanik. — Springer, 1930.
• Born, Max; Huang, Kun. Dynamical Theory of Crystal Lattices. — Oxford University Press, 1954.
• Pais, Abraham. Niels Bohr’s Times, in Physics, Philosophy, and Polity. — Oxford University Press, 1991.