《马克斯·玻恩——人回味的大师.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《马克斯·玻恩——人回味的大师.doc（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、麦克斯玻恩令人回味的大师摘 要：介绍了玻恩的生平和卓越贡献，探讨了他获得成功的原因，从而展示了对后人的启示关键词：矩阵，统计诠释，微扰论 物理学家麦克斯玻恩（Max Born）1882年12月11日生于德国的布雷斯劳（该地现属波兰），1970年1月5日逝世于哥廷根2000年是他逝世30周年，现谨以此文表达对其无限的敬意1生平简介 玻恩同爱因斯坦一样也是犹太人，父亲曾在布雷斯劳大学教授解剖学玻恩很小时就常和姐姐到父亲的实验室里去，后来还被允许去听父亲和朋友们的讨论这些无疑为玻恩的成长提供了良好的科学氛围 1901年玻恩进入布雷斯劳大学，开始学习拉丁文、希腊文和数学，但他更爱读荷马史诗遵父嘱不立刻
2、确定专业而听不同学科的演讲，听科学课、哲学课和艺术史课等等最初最感兴趣的是天文学但由于学校天文台的设备少得可怜不久就厌倦了继而集中精力钻研数学，打下了扎实的数学基础，从罗桑斯教授那里学到了矩阵理论利用假期到苏黎士，从数学家胡尔威兹那里，了解了数学的现代分析精神 1905年，玻恩去哥廷根“朝圣”在哥廷根，他主要师从希尔伯特和闵可夫斯基不久，即成为希尔伯特的私人助理，有更多的机会同数学大师交流，不仅学习了包括物理学的数学，还学到了大师对社会和国家的传统制度的批判态度玻恩不喜欢克莱因的演讲，因此两人关系不大愉快因此玻恩不敢冒险学习克莱因的几何学而又转学天文学，师从天文学教授卡尔施瓦尔兹茨奇尔德，在他
3、的帮助下，1907年获博士学位 在哥廷根，值得一提的是玻恩听了理论物理学家沃尔德玛福格特的光学演讲，并选了他的光学实验方面的高等课程这为玻恩后来从事光学研究并撰写几部著作打下了基础 毕业后，玻恩必须服一年兵役由于身患严重的气喘而短期即退役在服兵役期间，晚上在马厩值勤时，他就以马背做书桌，在艰苦的环境下仍勤奋钻研 之后，为了更多地学习物理，玻恩去英国剑桥大学六个月，在其他方面收获甚微，但JJ汤姆孙的实验给了他极深的印象 从英国归来，玻恩回到家乡母校布雷斯劳大学，试图提高自己的实验技巧，但没能达到目的因此又转而研究理论问题这时他接触到了爱因斯坦的狭义相对论玻恩把爱因斯坦的思想和闵可夫斯基的数学方法
4、相结合，发现了个新的直接计算电子的电磁能的方法他把文稿送给了闵可夫斯基，闽可夫斯基立即邀请他去哥廷根共同做相对论方面的研究工作 1908年12月，玻恩到了哥廷根但1909年元月闵可夫斯基即去世了正当玻恩一筹莫展之际，福格特教授向他提供了一个讲师的职位从此，他与奥多尔冯卡曼住在同一幢房子里，两人经常讨论物理问题，在讨论中接触了爱因斯坦的固体热容量理论，两个人合作发表了著名论文“关于空间点阵的振动” 1909年，在萨尔茨堡会议上，玻恩结识了爱因斯坦，从此两人开始通信1969年，慕尼黑出版了由玻恩编辑并注释且有海森伯和罗素撰序的爱因斯坦和玻恩夫妇通信集，全书117封信函凝结了两人的终生友谊 1914
5、年，柏林大学为玻恩提供了一个教授职位，以分担普朗克的一部分工作1915年春，他迁往柏林工作，但很快由于战争而被迫参军，在一个炮兵研究机构声学测位部门工作，一有时间，仍从事纯科学研究在马德隆的帮助下，和兰德成功地完成了离子性晶体内能的测定工作；与化学家哈伯一起，设计了玻恩一哈伯循环过程，从而能根据纯物理数据测定化学反应热 当时，劳厄在法兰克福任教为了方便与其老师普朗克接近，他建议同玻恩对调因此，1919年玻恩到法兰克福任教授，继续从事点阵能量及其化学结论方面的研究，并和学生卜勒尔特斯合作，在实验上证实了分子的电偶极子的力学效应1921年，玻恩被提议接德拜的班，出任母校哥廷根大学物理系主任在母校，
6、他从1921年一直工作到1933年在这期间，哥廷根不仅是世界数学研究中心，而且被玻恩建设成为物理学研究中心之一，与柏林（普朗克和爱因斯坦）、慕尼黑（索末菲）和哥本哈根（玻尔）并列，形成哥廷根学派，许多物理学家均受益于此，如泡利、海森伯、约当、狄拉克、维格纳、罗森菲和加莫夫等等 1933年纳粹上台，玻恩被迫离开德国1933一1936年，在英国剑桥大学任教在这之后，玻恩到印度工作了半年再之后，接替CG达尔文任英国爱丁堡大学教授，直到1953年退休退休后不顾爱因斯坦等朋友的不满回到他钟爱的德国定居，继续从事科学和写作活动，主要研究物理学的哲学含意，直至逝世 玻恩终生未曾到过中国，但玻恩在书中曾特别谈
7、到他有四个有才华的中国学生，并指出了黄昆的名字，还提到了与黄昆合作著书一事本文作者曾通过中国科学院吴水清老师间接向黄老请教另外三个人的名字黄老百忙之中回函告知另外三人是彭桓武、程开甲和杨立铭先生，都是有成就的物理学家2玻恩的研究工作大略 玻恩一生取得了丰硕的学术成就，发表论文300余篇，出版著作近30部主要著作有固体的原子理论（1923年）太原子动力学问题（192年）。爱因斯坦的相对论（1926年）、物理学实验与理论（1943年）、因果性和机遇的自然哲学（1949年）、晶格动力学（1954年与黄昆合著）、我们这一代物理学（1956年）、光学原理（1959年）、物理学与政治学（196年），等等
8、玻恩主要的研究领域是点阵动力学和量子力学在点阵动力学领域，他以微观点阵动力学观点来阐明晶体的热学、介电及光学性质，创立了独树一帜的玻恩学派在该领域，以其名字命名的理论或方法有：玻恩一冯卡曼理论被恩一哈伯理论、玻恩一奥本海默法、玻恩一奥本海默近似法、玻恩一梅耶方程等玻恩在这一领域的研究始于1912年而几乎贯穿其一生，其功至伟 在另一领域，玻恩是量子力学的奠基人之一量子力学的矩阵理论也被称为哥廷根矩阵力学但关于矩阵力学的形成过程，不同文献的叙述大有出入本文作者经大量比较分析认为，曾师从海森伯的王福山先生的表述是详尽和令人信服的：1923年10月，海森伯在玻恩那里开始他新的工作1924年复活节（4月
9、），他第一次去哥本哈根，但不久就回到了哥廷根1924年7月28日，海森伯用“关于量子论的形式规律在反常塞曼效应问题上的更改”一文晋升讲师同年9月他作为研究伙伴到哥本哈根去了一个学期回925年夏季学期，他又回到哥廷根，继续从事量子论的研究1925年5月底，生了枯草热病，他特向玻恩告假去赫尔兰岛治疗一个多星期即返回哥廷根，途经汉堡时他把他新产生的思想告诉了泡利（会见仅数小时，当时泡利在汉堡工作）泡利给了他许多鼓舞7月回回日将论文“关于运动学和力学关系的量子论解释”交给玻恩，7月28日由玻恩送交物理纪事发表 玻恩后来回忆说：“当时海森伯的乘法规则使我不安，经过八天的冥思苦想，我回忆起在布雷斯劳大学时
10、从师罗桑斯教授学到过的代数理论”这就是当是已创立70多年的矩阵理论为了对海森伯论文所运用的数学方法给以严密的论证，玻恩希望泡利同他合作但被誉为“物理学心脏”和“上帝的鞭子”的泡利拒绝了玻恩泡利认为用繁琐的数学只会损害海森伯杰出的思想玻恩没有放弃，1925年暑假，他从哥廷根去汉诺威，在火车上他遇到了约当 在玻恩的提议下，约当表示愿意协助玻恩工作9月他们就完成了长篇论文“关于量子力学”在该文中，他们不仅采用海森伯的方法把坐标q用矩阵表示，而且进一步把动量产也用矩阵表示，从量子化条件出发，利用对应原理，得出了对应关系： ，（I为单位矩阵） 1925年10月底，玻恩和约当继续研究，并且靠 通信同海森伯
11、合作，以“玻恩、海森伯、约当”三人名 义完成题为“关于量子力学11”的论文该文最早结 出了量子力学在解决实际问题时实用的微扰论，奠定了以矩阵形式表示的现代量子力学基本原理 19251926年的冬天，玻恩赴美国麻省理 工学 院讲学，同诺伯特维纳这位后来的控制论之父合作，把算符引进到量子力学，证明了哈密顿算符与全同。1926年，玻恩发表“散射过程的量子力学”一文，认为薛定愕波动力学的数学形式不仅适用于分立定态，也能胜任对散射过程的描写在用平面波描写人射的粒子束，用球面波写出散射粒子的渐近行为之后，玻恩提出，如果用粒子的语言表述，球面波项的散射振幅因于表示人射的粒子以不同方向射出的几率所以“我们得出
12、的不是对碰撞后的状态是什么这一问题，而只是对碰撞后的一种指定结果有多大可能的问题的答案”稍后，玻恩更加准确地提出：代表测量到粒子的几率的，是波函数的绝对值平方，而不是同散射振幅相对应的波函数本身由于有了玻恩的统计解释，薛定愕的波动力学才被普遍接受，成为与矩阵力学相并列的量子力学的另一数学表达形式玻恩也因提出波函数的统计解释而荣获1954年诺贝尔物理奖就玻恩的一生工作，本文作者也曾希望黄昆前辈给个权威评价黄老说：“对玻恩这样国际上的大师是不宜随便评价的”黄老的不随便评价，本身就是一种极高的评价就对物理的贡献而言，玻恩同玻尔、海森伯、狄拉克以及薛定愕等相比，毫无逊色之处，是20世纪物理界举足轻重的
13、一流大师试想，没有玻恩的贡献，不谈其他，量子力学还剩下些什么？3成功的启示 玻恩的一生是极其成功的，在其成功的后面，有许多能给予后人启迪的东西31为人谦逊诚实 玻恩是一个非常谦逊而有平常心的人请听他的话：“生活中的成就和胜利，在很大程度上依赖于好运气就我的双亲，我的妻子，我的孩子，我的老师，我的学生和我的合作者来说，我是幸运的”不仅如此，他还说过：“我从来不愿当一个专家，因而始终是半瓶醋，甚至在被认为是我自己的专业方面也是这样”。很难想象还有哪位大师会如此评价自己 玻恩不仅谦逊而且诚实薛定愕波动力学提出后，包括他本人在内，都没能给出波函数合理的解释玻恩又一次拨云见日地给出了统计诠释但他却公开表
14、白：“爱因斯坦的观点又一次引导了我他曾经把光波振幅解释为光子出现的几率密度，从而使粒子（光量子或光子）和波的二象性成为可以理解的这个观点马上可以推广到一函数上：必须是电子（或其他粒子）的几率密度” 显然，玻恩是一个自己不为自己制造却不断从自己头上摘脱光环的人他不像有的人，精心包装自己，使自己神秘起来，变成高深莫测的、有地位的、引人注意的权威因此，他才没有任何负担，能够更加专业、更加快乐地沉醉于科研，成为硕果累累的丰收者32醉心研究境界高远 爱因斯坦曾将科学家依其从事科学研究的目的分为四类第一类人爱好科学，是因为科学给他们以超乎常人的智力上的快感，科学是他们自己的特殊娱乐，他们在这种娱乐中寻求生
15、动活泼的经验和雄心壮志的满足；第二类人之所以把他们的脑力产物奉献在祭坛上，为的是纯粹功利的目的席三类人研究科学为的是逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷，是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏；第四类人投身科学目的是以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像 一个科学家对科学的强烈兴趣，很大程度上可以决定他的成功，而境界则能决定他的成就的层次 谈到研究工作，玻恩说：“我一开始就觉得研究工作是很大的乐事，直到今天，仍然是一种享受这种乐趣有点像解决十字谜的人所体会到的那种乐趣然而它比那还要有趣得多也许，除艺术外，它甚至比在其他职业方面创造性的工作更有乐趣这种乐趣就在于体会到洞察世界的奥秘，发现创造的秘密，并为这个混乱的世界的某一部分带来某种情理和秩序它是一种哲学上的乐事叫“玻恩非常重视哲学，他曾说：“科学的哲学背景始终比科学的特殊成果更使我感兴趣”切身的体验使他认识到：“每一个现代科学家，特别是每一个理论物理学家，都深刻地意识到自己的工作是同哲学思维错综地交织在一起的，要是对哲学文献没有充分的知
