玻恩:遲到的諾貝爾獎

玻恩:遲到的諾貝爾獎

姓名:馬克斯·玻恩

簡介:馬克斯·玻恩(1882~1970),德國猶太裔理論物理學家,量子力學奠基人之一。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,獲得1954年的諾貝爾物理學獎。

名言:粒子運動遵循概率定律,而概率本身按照因果律傳播。

在量子力學理論的發展歷程中,我們不能忽略三個人物:玻爾、索末菲和玻恩,他們各自領導了量子理論研究的頂尖學派,即玻爾的根本哈根學派、索末菲的慕尼黑學派和玻恩的哥廷根學派。今天,讓我們走近哥廷根學派的靈魂人物——玻恩。

1882年12月11日,玻恩出生於普魯士佈雷斯勞一個猶太知識分子家庭,父親是佈雷斯勞大學的解剖學和胚胎學教授。小時候玻恩受父親影響,喜歡擺弄儀器和參加科學討論。

1905年,玻恩進入哥廷根大學,師從數學、物理學大師希爾伯特、閔可夫斯基,在哥廷根大學取得哲學博士學位後,就留在哥廷根大學擔任無薪教師。1921年,玻恩成為哥廷根大學物理系主任。在玻恩領導下,哥廷根物理界群星薈萃,形成了一個可以和哥本哈根學派媲美的新學派。玻恩善於賞識人才,並能調動他們學習的積極性。他把普朗克這樣優秀的理論物理學家請來擔任編外教授,並經常與普朗克組織學術活動,每週一次的“物理結構討論班”吸引了大批學生參加。討論班的形式是輕鬆活潑的,每個人都不拘禮節,允許爭論。這個討論班對量子力學的發展有決定性的作用。先後參加過討論班的成員有泡利、海森堡、奧本海默、康普頓、約爾丹、狄拉克、鮑林等。

玻恩:遲到的諾貝爾獎

玻恩在研究中

海森堡是玻恩最為賞識的學生之一,他稱讚海森堡為最敏銳和最有能力的人。1925年6月初,海森堡因患花粉過敏症到荒蕪人煙的赫爾蘭島療養,閒來無事,就思考量子力學的問題,突然靈光一現,研究出用“某種新的乘法規則”,導出量子定態的能量。療養歸來,海森堡完成了量子力學史上具有劃時代意義的論文——《關於運動學與力學關係的量子論轉譯》(著名的 “一人論文”),交給了導師玻恩,然後到英國卡迪文許實驗室訪問演講去了。玻恩慧眼識珠,意識到這篇論文意義重大,馬上推薦到《物理雜誌》發表。

之後,玻恩仔細思索了海森堡的論文,與精通數學的助手約爾丹合作,重建了一種量子力學的新的對易關係:pq-qp=(h/2πi)I,並完成《論量子力學》的論文(著名的 “二人論文”)。論文發表後,玻恩把副本寄給海森堡,約定進一步合作完善矩陣力學體系。後來,玻恩、海森堡、約爾丹合作寫了一篇論文《量子力學Ⅱ》(著名的“三人論文”),發表在1926年初的《物理雜誌》上。至此,一個嶄新的“矩陣力學”王國宣告成立。

矩陣力學問世後,海森堡聲名赫赫,立即受邀到美國、日本等多個國家訪問和演講,傳播自己關於量子力學的最新研究成果,知名度在國際上大大的提高。而建立矩陣力學的功勞似乎成了他一個人的,連玻恩建立的公式“pq-qp=(h/2πi)I”也被稱為“海森堡非對易關係”。玻恩默默無語,而海森堡也不予置評。

玻恩:遲到的諾貝爾獎

眾多物理巨擘合影

1933年,海森堡獲得諾貝爾物理學獎,曾經的導師——玻恩卻榜上無名,因此,玻恩整個人變得鬱鬱寡歡。不過,玻恩還是忍住心中的煩悶,寫信祝賀海森堡。收到玻恩的信後,海森堡良心發現,在回信中寫到:當初這項工作是你、約爾丹和我三人共同完成的,現在唯有我接受了諾貝爾獎金,我感到羞愧。

玻恩做出一生中最大的貢獻就是量子力學的幾率詮釋。當時,大多數物理學家都接受他的觀點,但不乏愛因斯坦、普朗克和薛定諤等物理學界泰斗對此抱有懷疑,直到二十多年後,玻恩的量子力學的幾率詮釋觀點被認定是正確的,才被授予諾貝爾物理學獎,此時玻恩已經72歲。

獲獎後,愛因斯坦發來賀信,信中提到這一個遲來的獎項。玻恩在回信中說當年未能和海森堡一起被授於諾貝爾物理學獎,一直深深地傷害著他。

1970年1月5日,馬克斯·玻恩去世。臨終前,他吩咐把曾被稱為“海森堡非對易關係”的公式:pq-qp=(h/2πi)I永遠銘刻在自己的墓碑上。


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