БОРН МАКС (1882 г. – 1970 г.)

БОРН МАКС

(1882 г. – 1970 г.)

Выдающийся немецкий физик-теоретик Макс Борн родился 11 декабря 1882 года в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша) в семье Густава Борна и Маргарет (Кауфман) Борн.

Отец Борна, известный анатом и эмбриолог, работал профессором анатомии в университете Бреслау. Мать будущего ученого была талантливой пианисткой, происходившей из семьи силезских промышленников. Дед Макса по отцовской линии, Маркус Борн, первым из евреев получил от прусского правительства официальную должность районного врача.

Макс рос старшим сыном в семье, у него была младшая сестра Кэти. Когда мальчику исполнилось четыре года, умерла его мать, а спустя четыре года его отец женился на Берте Липштейн, которая родила ему сына Вольфганга.

С самого детства Макс рос в интеллектуальной атмосфере. Благодаря отцу мальчик познакомился со многими выдающимися учеными, благодаря матери он научился любить и ценить искусство.

Начальное образование Макс получил в городской гимназии имени кайзера Вильгельма, где он изучал классическую программу: латынь, греческий язык, математику, историю, современные иностранные языки и физику. Учился Макс Борн средне, не было у него особенных успехов ни в физике, ни в математике.

После окончания гимназии Макс решил было стать инженером, но отец порекомендовал ему перед принятием окончательного решения посетить лекции по различным предметам. В результате выбор Борна пал на математику и астрономию.

Вскоре после смерти отца в 1901 году Макс поступил в местный университет в Бреслау. Уже на первом курсе будущий ученый заинтересовался физикой и математикой. По существующей тогда традиции во время летних семинаров студенты меняли места учебы. Свои летние семинары Борн провел в университетах Гейдельберга и Цюриха.

В 1904 году Борн поступил в Геттингенский университет. Еще будучи студентом, он познакомился с выдающимися математиками: Давидом Гильбертом, Феликсом Клейном, Германом Минковским. В те времена, на заре современной физики, математический аппарат не приобрел еще того большого значения, как сегодня, и студенты-физики зачастую не имели понятия о матрицах, о теории групп, о собственных функциях и т. д. Однако молодой Борн кроме физики очень активно изучал в Геттингене высшую математику. Он посещал все лекции Гильберта и тщательно записывал каждое слово великого математика.

Общение с Минковским и Гильбертом оказало огромное влияние на математическую точность его дальнейшего научного творчества.

В 1905 году Макс Борн стал приватным (неоплачиваемым) ассистентом у «гения математики» Давида Гильберта. В этом же году Гильберт и Минковский организовали семинар по электродинамике движущихся тел. Руководители семинара были математиками, поэтому Гильберт часто пошучивал: «Физика слишком трудна для физиков, необходимо, чтобы за дело взялись математики». Макс Борн принял активное участие в семинаре – он планировал выбрать тему докторской диссертации из круга поднятых на семинаре.

В это же время Феликс Клейн организовал параллельно другой семинар по теоретической физике, на котором рассматривались вопросы, касающиеся проблем теории упругости. Борн принял участие и в этом семинаре и даже был удостоен премии за свою работу, но для получения докторской степени решил все-таки сдавать экзамен по астрономии.

Свою докторскую работу ученый писал под руководством Гильберта. К этому времени Борн вновь заинтересовался электродинамикой и теорией относительности. В 1907 году он успешно защитил диссертацию по теории устойчивости упругих тел.

После окончания университета Борн был призван на военную службу в Берлинский кавалерийский полк, но вскоре был демобилизован из-за астмы. Эта кратковременная служба на всю жизнь вызвала у него резкое неприятие всего, что было связано с войной и службой в армии.

После военной службы Борн продолжил обучение. Он переехал в Англию, где работал ассистентом Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Молодой ученый посещал лекции Дж. Лармора и Дж. Дж. Томсона, он активно изучал электродинамику и планировал в дальнейшем проводить исследования в области теории относительности.

Проучившись полгода в Кембридже, Борн вернулся в Бреслау. В это время он начал работать над анализом знаменитой работы Эйнштейна по теории относительности, представленной знаменитым ученым в 1905 году.

Борн написал письмо Минковскому, к которому приложил рукопись, посвященную проблеме электромагнитной массы. Через некоторое время он получил от Минковского приглашение переехать в Геттинген и принял его. В Геттингене Борн стал приват-доцентом, а также работал ассистентом Минковского. В своих работах этого периода Борн объединил идеи Эйнштейна и математический подход Минковского. Хотя Эйнштейн и не считал, что Минковский что-то внес в созданную им теорию, но с Борном у него завязались дружеские отношения. Через некоторое время Борн открыл новый упрощенный метод вычисления массы электрона.

По приглашению своего учителя Борн побывал в Кельне, где 21 сентября 1908 года прослушал знаменитый доклад Г. Минковского «Пространство и время».

12 января 1909 года Минковский умер в расцвете сил из-за неудачно проведенной операции. Борн потерял не только друга и наставника, но и перспективы, связанные с дальнейшей научной деятельностью. В том же году Борн успешно прочитал конкурсную лекцию, посвященную томсоновской атомной модели, и получил право преподавания теоретической физики в Геттингенском университете.

Несмотря на то что большую часть времени ученый тратил на чтение лекций, он параллельно провел серию исследований свойств кристаллов в зависимости от расположения их атомов. Совместно с Теодором фон Карманом Борн вывел зависимость теплоемкости от температуры, которая и на сегодняшний день лежит в основе теории кристаллов.

По приглашению Альберта Майкельсона, первого американского лауреата Нобелевской премии по физике (1907 год), Борн переезжает в Чикаго и целый год читает лекции по теории относительности в Чикагском университете.

В 1912 году Борну предложили должность приват-доцента в Геттингенском университете, и он согласился. После того как в 1914 году образовалась вакансия в Берлинском университете, он перешел туда и стал ассистент-профессором теоретической физики у Макса Планка.

Однако Первая мировая война изменила все планы ученого – его вскоре призвали на военную службу. В обязанности Борна входило проведение военных исследований по звукометрии и оценивание артиллерийских изобретений.

В период с 1913 по 1915 год Борн разработал совместно с Максом фон Лауэ динамическую теорию кристаллических решеток. Несмотря на нехватку времени, ему все-таки удалось написать и издать свою первую книгу по физике твердого тела – «Динамика кристаллической решетки».

Кристаллическими структурами Борн интересовался вплоть до середины 1920-х годов. Вместе с Фрицем Габером он продолжал исследовать кристаллы и установил связь между физическими свойствами кристаллов и химической энергией составляющих их компонентов. В результате совместной работы двух ученых была создана аналитическая техника, известная под названием цикла Борна – Габера.

В 1919 году по обоюдному желанию ученых Борн обменялся постами с Максом фон Лауэ, который очень хотел работать вместе с Планком, и отправился во Франкфурт-на-Майне. Там он занял место профессора физики и директора Института теоретической физики. В этом же году великий ученый определил важное термодинамическое понятие энергии решетки, на основе которого вычислил ряд физико-химических постоянных.

В 1921 году Борна снова пригласили в Геттинген, где он стал директором Физического института Геттингенского университета. Одним из условий Борна было назначение гениального ученого и его друга Джеймса Франка руководителем экспериментальной работой в институте. Благодаря плодотворной работе этих ученых Физический институт стал одним из центров теоретической физики и математики.

В Геттингене ученый проработал около двенадцати лет. Он основал знаменитую Геттингенскую школу теоретической физики, среди представителей которой можно выделить Вернера Гейзенберга, Вольфганга Паули, Паскуаля Иордана, Роберта Оппенгеймера, Эдварда Теллера.

Первые два года пребывания в Физическом институте Борн занимался исследованиями в области твердых тел, но вскоре заинтересовался квантовой теорией и стал одним из первых разработчиков математического аппарата квантовой теории.

В 1925 году Вернер Гейзенберг, ассистент Борна, сделал предположение, что в основе всех атомных явлений лежат определенные математические принципы. Он открыл новый подход к матричному исчислению, введенному еще в XIX веке французским математиком Шарлем Эрмитом. Поскольку Гейзенберг не смог до конца разобраться в математических основаниях своей работы, Борн совместно со своим студентом Паскуалем Иорданом усовершенствовали его разработки. В сентябре 1925 года Борн опубликовал статью «О квантовой механике», в которой представил результаты их исследований. Именно Борн ввел термин «квантовая механика», под которым подразумевал высокоматематизированную квантовую теорию.

Учившийся в те годы в Геттингене «отец кибернетики» Норберт Винер писал, что честь создания квантовой механики как самостоятельного раздела науки принадлежит Гейзенбергу, но кто знает, как бы развивались события, если бы Гейзенберг не был аспирантом Макса Борна.

В 1926 году Эрвин Шрёдингер развил идеи волновой механики. В этой области Борн показал, что законы физики микромира являются статичными и что волновая функция должна толковаться как комплексная величина, квадрат которой выражает вероятность того, что соответствующая частица находится именно в той или иной точке пространства. Он сформулировал интерпретацию функции плотности вероятности в квантово-механическом уравнении Шрёдингера, которая позже была названа Копенгагенской интерпретацией. За обоснование статистической трактовки квантовой механики спустя 30 (!) лет ученый получит Нобелевскую премию по физике.

В 1932 году Борна назначили деканом научного факультета в Геттингене. Однако весной 1933 года после прихода к власти фашистов ученый был отстранен от работы из-за своего еврейского происхождения (хоть и был лютеранином) и вынужден был покинуть Германию.

Борн в срочном порядке выехал в Англию. Следующей ступенью в его научной карьере стал Кембридж, где он работал лектором в течение трех лет. В Кембридже совместно с Леопольдом Инфельдом Борн занимался построением нелинейного обобщения уравнений электродинамики. Ученые планировали разработать теорию, в которой не было бы бесконечно больших некорректных выражений для физических величин. Параллельно Борн готовил к изданию учебник «Атомная физика».

После того как ученый провел шесть месяцев в Индийском физическом институте в Бангалоре, он в октябре 1936 года принял предложение занять пост профессора натуральной философии Эдинбургского университета. В Эдинбурге знаменитый ученый проработал последующие 17 лет. За это время он получил британское гражданство и в 1939 году был избран членом Лондонского королевского общества.

Знаменитый ученый был участником многочисленных научных конференций, читал публичные лекции, опубликовал множество статей по теоретической физике и вопросам философии. В 1953 году Борн ушел в отставку и стал почетным профессором Эдинбургского университета в отставке.

За время, проведенное в Шотландии, Борн стал известен как убежденный пацифист и антифашист, а также как общественный деятель.

В 1953 году в возрасте семидесяти лет Борн переехал с семьей в ФРГ в небольшой курортный городок Бад-Пирмонт вблизи Геттингена, где прожил немногим более семнадцати лет. Все права и конфискованная собственность семейства Борнов были восстановлены новым правительством.

В 1954 году, за месяц до его 72-летия, знаменитый ученый, один из основателей квантовой теории, был удостоен Нобелевской премии по физике «за фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за его статистическую интерпретацию волновой функции». Ученый разделил премию с Вальтером Боте.

В своей нобелевской лекции «Статистическая трактовка квантовой механики», прочитанной 11 декабря 1954 года, ученый описал историю процесса разработки квантовой механики и ее статистической интерпретации.

После получения Нобелевской премии Борн продолжал свои научные исследования, писал новые книги и научные статьи, но большую часть времени он уделял вопросам мира на планете. Он принимал участие в первых заседаниях Пагуошских конференций. В 1955 году Борн был одним из организаторов собрания шестнадцати нобелевских лауреатов на острове Майнау в Швейцарии, созванного с целью подписания манифеста против дальнейшей разработки и использования ядерного оружия. Два года спустя Борн стал одним из восемнадцати геттингенских ученых, которые отказались от участия в атомных исследованиях, преследующих военные цели.

Кроме того, Борн часто выступал в печати с критикой курса внешней политики ФРГ и введения чрезвычайных законов в ФРГ (1968).

В 1913 году ученый женился на Хедвиге Еренберг, дочери геттингенского профессора права. Брак выдался счастливым, супруги имели трех детей – сына и двух дочерей.

Лучшим другом Борна был Альберт Эйнштейн. Они вместе решали физические проблемы, а в свободное время часто исполняли вместе сонаты – Борн на фортепиано, а Эйнштейн на скрипке. Именно в письме Борну в 1926 году Эйнштейн сформулировал свое знаменитое изречение: «Бог не играет в кости со Вселенной».

Своими работами Борн еще при жизни заслужил славу одного из великих теоретиков XX века. В своей автобиографии он написал: «Мне никогда не нравилось быть узким специалистом… Философское основание науки – вот что всегда интересовало меня больше, чем конкретные результаты».

Кроме знаменитых работ Борна в области квантовой механики его труды повлияли на развитие многих областей науки – атомной физики, оптики, электродинамики, кристаллофизики, физики твердого тела, философии естествознания.

За свою долгую жизнь Борн опубликовал около 350 работ, в том числе 20 научных и научно-популярных книг. Его книга по оптике, написанная ученым в санатории, считается одним из лучших учебников в мире. Особо популярны его книги «Неутомимая Вселенная», «Современная физика», «Атомная механика», «Теория относительности Эйнштейна», «Натуральная философия. Причины и случаи».

Кроме Нобелевской премии знаменитый ученый был награжден различными премиями и наградами, среди которых можно выделить: медаль Стокса Кембриджского университета (1936), медаль имени Макса Планка Германского физического общества (1948), медаль Хьюза Лондонского королевского общества (1950).

Макс Борн состоял членом различных научных обществ, среди которых следует выделить Лондонское королевское общество и американскую Национальную академию наук. Кроме того, ученый получил множество почетных докторских степеней. В 1924 году он стал иностранным членом РАН, а в 1934 году – почетным членом АН СССР.

5 января 1970 года Борн скончался в геттингенском госпитале.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.