Макс Борн

( Born Max) (11.12.1882-5.01.1970)

Макс Борн - німецький фізик, лауреат Нобелівської премії з фізики за 1954 "за фундаментальні дослідження з квантової механіки, особливо за його статистичну інтерпретацію хвильової функції "(спільно з Вальтером Боте). Ця інтерпретація з'явилася базою безлічі робіт з фізики ядра і частинок, основою нового погляду на квантову механіку.

Вивчаючи роботи за спеціальною (приватної) теорії відносності Альберта Ейнштейна і викладок Маньківського, запропонував більш простий метод обчислення маси електрона.

Вивчав кристали - розробив точну теорію залежності теплоємності від температури (ця теорія використовується і зараз), спільно з Фріцем Габер встановив зв'язок між фізичними властивостями кристалів і хімічної енергією складових їх компонент (цикл Борна-Габера).

Детальний біографія

Макс Борн народився в Бреслау (нині Вроцлав, Польща) 11 грудня 1882.

Його батько, Густав Борн, був професором анатомії Університету Бреслау, його мати, Маргарет Борн (дівоче прізвище Кауфман), була талановитою піаністкою, що вийшла з відомої родини сілезьких промисловців. Він був старшим з двох дітей.

Максу було чотири роки, коли померла його мати. Через чотири роки його батько одружився на Берті Ліпштейн, яка народила йому сина. Оскільки його родина була пов'язана з провідними інтелектуальними та артистичними колами Бреслау, Борн ріс у атмосфері, сприятливому для її розвитку.

Початкове освіту здобув у гімназії кайзера Вільгельма в Бреслау.

Після смерті свого батька (але за його бажанням) в 1901 році Макс Борн вступив на курси в Університеті Бреслау, хоча раніше збирався стати інженером. Там він вивчав багато предметів, однак незабаром захопився математикою і фізикою. Два літніх семестру він провів в університетах Гейдельберга і Цюріха.

В 1904 р. він вступив до Геттінгенського університету, де займався під керівництвом відомих математиків - Давида Гільберта і Фелікса Клейна, а також Германа Маньківського. Гільберт, оцінивши інтелектуальні здібності Борна, зробив його своїм асистентом в 1905 році. Макс Борн, крім того, вивчав в Геттінгені астрономію. До часу отримання ступеня доктора в 1907 році за дисертацію з теорії стійкості пружних тіл його інтереси перемістилися в область електродинаміки і теорії відносності.

За закінченні університету Борн був призваний на рік на військову службу в кавалерійський полк в Берліні, але незабаром, через кілька місяців, був демобілізований з-за астми. Цей короткий досвід військової служби зміцнив в ньому неприязнь до війни і мілітаризму, яка збереглася у нього на все життя.

Наступні шість місяців Борн займався в Кембріджському університеті, де відвідував лекції Дж. Дж. Томсона. Повернувшись в Бреслау, він почав проводити експериментальні дослідження, а потім приступив до теоретичної роботи з теорії відносності, розвиненою Альбертом Ейнштейном в 1905 році. Об'єднавши ідеї Ейнштейна з математичним підходом Маньківського, Борн відкрив новий спрощений метод обчислення маси електрона. Оцінивши цю роботу, Мінковський запросив Макса Борн повернутися в Геттінген і стати його асистентом. Однак Борн пропрацював з нею всього лише кілька тижнів внаслідок раптової смерті Маньківського, що сталася на початку 1909 року.

В Того ж року, закінчивши теоретичне вивчення теорії відносності у Кембриджі, Борн став читати лектором в Геттінгені. Тут він досліджував властивості кристалів в залежності від розташування атомів. Разом з Теодором фон Карманов Макс Борн розробив точну теорію залежності теплоємності від температури -- теорію, яка до цих пір лежить в основі вивчення кристалів. Кристалічна структура залишалася головною областю досліджень Борна аж до середини 20-х років.

В 1913 Борн одружився на Хедвіга Еренберг, дочки Геттінгенського професора права. У них були син, який став главою фармакологічного факультету в Кембриджі, і дві дочки.

В 1915 Борн став асистент-професором теоретичної фізики у Макса Планка в Берлінському університеті. Під час першої світової війни, незважаючи на свою відразу до війни, Борн проводив військові дослідження з звукометріі і давав оцінку новим винаходів у галузі артилерії. Саме під час війни почалася його дружба з Ейнштейном. Крім фізики, цих двох людей об'єднувала любов до музики, і вони з задоволенням виконували разом сонати - Ейнштейн на скрипці, а Борн на фортепіано.

Після війни Макс Борн продовжував дослідження з теорії кристалів, працюючи разом з Фріцем Габер над встановленням зв'язку між фізичними властивостями кристалів та хімічної енергією складових їх компонент. В результаті зусиль двох вчених була створена аналітична техніка - цикл Борна-Габера.

Коли Макс фон Лауе висловив бажання працювати з Планком, Борн погодився помінятися з ним тимчасово постами і відправився в 1919 році під Франкфуртський університет, щоб зайняти місце професора фізики та директора Інституту теоретичної фізики. Повернувшись через два роки в Геттінген, він став директором університетського Фізичного інституту, поставивши умову, щоб його старий приятель і колега Джеймс Франк був призначений в цей же інститут керувати експериментальної роботою. Під керівництвом Макса Борна Фізичний інститут став провідним центром теоретичної фізики і математики.

Спочатку Борн продовжив свої дослідження з теорії кристалів в Геттінгені, але незабаром він став розробляти математичні основи квантової теорії. Хоча його робота з кристалами була вкрай важливою і допомогла закласти основи сучасної фізики твердого тіла, саме внесок Борна в квантову теорію приніс йому Нобелівську премію.

Квантова теорія, яка має справу з поведінкою атомних і субатомних систем, сягає припущенням, висунутому Максом Планком в 1900 році, про те, що енергія вагається систем, що взаємодіють з випромінюванням, може приймати лише дискретні значення. Ейнштейн, узагальнюючи цю ідею, описав світло як потік часток, які він назвав квантами. Пізніше Нільс Бор використовував квантову теорію, щоб пролити світло на будову атома і пояснити спектри деяких елементів. До 20-х років більшість фізиків було переконане, що будь-яка енергія квантів, однак первісна квантова теорія залишала невирішеними безліч проблем. Макс Борн хотів створити загальну теорію, яка охоплювала б всі квантові ефекти.

В 1925 асистент Борна Вернер Гейзенберг зробив важливий крок у вирішенні цієї завдання, припустивши, що в основі всіх атомних явищ лежать певні математичні принципи. Хоча сам Гейзенберг не зміг розібратися в математичних підставах знайдених ним співвідношень, Борн зрозумів, що той користувався матричними операціями (математичні перетворення, що здійснюються за певними правилами над таблицями чисел або змінних). З одним із студентів, Паскуалем Йордану, Макс Борн формалізував підхід Гейзенберга і опублікував результати в цьому ж році в статті під заголовком "Про квантової механіки "(" Zur Quantenmechanik "). Термін квантова механіка, введений Борном, мав позначати нову високоматематізірованную квантову теорію, розвинуту в кінці 20-х років.

Взимку 1925/26 року Макс Борн був запрошеним лектором в Массачусетському технологічному інституті.

В 1926 Ервін Шредінгер розвинув хвильову механіку, яка містить формулювання, здавалося б, альтернативні формулювань матричної квантової механіки. Тим не менше, обидві теорії, як ним же і було доведено, виявилися повністю еквівалентні.

Дотримуючись Луї де Бройля, хвильова механіка трактує частинки як хвилі, що описуються хвильової функції (розвиток поняття хвиль де Бройля). Застосовуючи принципи хвильової механіки і матричної механіки в теорії атомного розсіювання (відхилення однієї частинки під впливом іншого при зіткненні або проходження її на близькому відстані), Борн зробив висновок, що квадрат хвильової функції, обчислений в певній точці простору, виражає ймовірність того, що відповідна частка знаходиться саме в цьому місці. З цієї причини, стверджував він, квантова механіка дає лише розподіл усіх опис положення частинки. Борнівське опис розсіювання частинок, яке стало відомим як Борнівське наближення, виявилося вкрай важливим для обчислень у фізиці високих енергій. Невдовзі після опублікування Борнівське наближення Гейзенберг оприлюднив свій знаменитий принцип невизначеності, який стверджує, що не можна одночасно визначити точне положення і імпульс частинки. Знову тут можливо лише статистичне прогноз.

Статистична інтерпретація квантової механіки розвивалася далі Борном, Гейзенбергом і Бором; оскільки Бор, який жив у Копенгагені, виконав велику роботу з цієї інтерпретації, вона стала відома як Копенгагенська інтерпретація. Хоча ряд засновників квантової теорії, включаючи Планка, Ейнштейна і Шредінгера, не погоджувалися з таким підходом, оскільки він відкидає причинність, більшість фізиків взяло копенгагенську інтерпретацію як найбільш плідну. Борн і Ейнштейн вели тривалу полеміку в листах з цього питання, хоча фундаментальне наукове розбіжність ніколи не затьмарювало їх дружби. Популярність Макса Борна як реформатора квантової механіки, що лягла в основу нової картини будови атома та подальшого розвитку фізики і хімії, залучила багатьох обдарованих молодих фізиків до нього в Геттінген.

В 1928 Борн був запрошений на фізичну конференцію в Ленінграді, але стан його здоров'я погіршився (позначилися фізичні навантаження), і йому довелося провести рік в санаторії. Тут він написав підручник з оптики. Пізніше в Німеччині нацисти його заборонили, але він широко використовувався в англомовних країнах.

Взагалі він написав кілька підручників і популярних праць з різних загальним фізичним питань.

В 1932 Макс Борн став деканом наукового факультету в Геттінгені, однак після приходу до влади гітлерівців та видання антисемітських цивільних законів, був вигнаний зі свого поста. Йому довелося виїхати з Німеччини. Він перебрався в Великобританію і протягом наступних трьох років був лектором у Кембриджі.

Шість місяців він працював з індійським фізиком Венкат Романом в Індійському фізичному інституті в Бангалорі, потім в 1936 році зайняв посаду професора натурфілософії в Едінбурзькому університеті. Тут він викладав і проводив дослідження аж до свого відходу у відставку в 1953 році, коли він став почесним професором у відставку в Единбурзі.

В 1936 Борн був нагороджений Стоуксской медаллю Кембріджського університету.

В 1948 Макс Борн отримав медаль Макса Планка Німецького фізичного суспільства.

В 1950 Борн був нагороджений медаллю Хьюза Лондонського королівського суспільства.

В 1954 році, Максу Борну, нарешті, присуджено Нобелівську премію з фізики "за фундаментальні дослідження з квантової механіки, особливо за його статистичну інтерпретацію хвильової функції ". Він розділив премію з Вальтером Боте, який був нагороджений за експериментальну роботу по елементарних частинок. У нобелівської лекції Борн описав витоки квантової механіки та її статистичної інтерпретації, вказав, що відповідь на питання: "Чи можна щось, з чим не можна асоціювати звичним чином поняття положення і рух, називати предметом або часткою? "- зауважив: "Відповідь на це питання належить вже не фізики, а філософії".

Незабаром після своєї відставки Борн з дружиною оселився в Бад-Пирмонт, невеликому містечку поблизу Геттінгена, їх пенсійні права і конфіскована власність були відновлені післявоєнним урядом. Тут Макс Борн продовжував свою наукову роботу, готував нові видання своїх публікацій, писав і виступав з лекціями про соціальну відповідальність вчених, особливо у зв'язку із застосуванням ядерної зброї. У 1955 році він був одним із шістнадцяти нобелівських лауреатів, які зібралися на острові Майнау, розташованому на озері Констанс в Швейцарії, щоб виробити заяву, що засуджує подальшу розробку і використання ядерної зброї. Врешті-решт цю декларацію підписав п'ятдесят один нобелівський лауреат.

Два року через вісімнадцять геттінгенцев (включаючи Борна - все з групи провідних західнонімецьких фізиків) поклялися не брати участі у розробці та виробництві ядерної зброї, брали участь у кампанії проти ядерного озброєння Західній Німеччині.

Макс Борн помер у Геттінгенському госпіталі 5 січня 1970.

Хоча Борна найбільше пам'ятають у зв'язку з його роботами в галузі квантової механіки, його дослідження і праці відіграли важливу роль у всіх тих областях, яких вони стосувалися. "Мені ніколи не подобалося бути вузьким фахівцем, - написав він у своїй автобіографії. - Я не дуже підійшов би до сучасної манері проводити наукові дослідження великими групами фахівців. Філософське підставу науки - ось що завжди цікавило мене більше, ніж конкретні результати ".

Макс Борн отримав дев'ять почесних докторських ступенів і був членом багатьох наукових товариств і академій, в тому числі Лондонського королівського товариства і американської Національної академії наук.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://erudite.nm.ru