Борн Макс — Биография

Макс Борн (нем. Max Born; 11 декабря 1882, Бреслау — 5 января 1970, Гёттинген) — немецкий и британский физик-теоретик и математик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1954). Член ряда научных обществ мира, в том числе иностранный член Академии наук СССР (1934).

Борн является автором фундаментальных результатов в квантовой теории: он стал одним из основоположников матричной механики, предложил вероятностную интерпретацию волновой функции Шрёдингера, внёс существенный вклад в квантовую теорию рассеяния (борновское приближение) и так далее. Занимался проблемами динамики кристаллических решёток, термодинамикой и кинетической теорией твёрдых тел, жидкостей и газов, теорией относительности, теорией упругости. Применял идеи квантовой механики к вопросам из различных разделов науки (строение атомов и молекул, физика твёрдого тела и другие), предпринял попытку построения нелинейной электродинамики (теория Борна — Инфельда). В Гёттингене и Эдинбурге Борн создал крупные научные школы, выступал с публикациями по философским и социальным проблемам науки. После Второй мировой войны стал одним из основателей и активных участников движения учёных за мир.

Происхождение и образование (1882—1907)

Макс Борн родился в прусском городе Бреслау (ныне польский Вроцлав) в семье известного эмбриолога еврейского происхождения Густава Борна (англ. Gustav Jacob Born; 1850—1900), профессора анатомии Бреславльского университета. Предки Макса по отцовской линии носили фамилию Буттермилх (Buttermilch), пока в 1842 году не сменили её на менее заметную — Борн. Среди них были бизнесмен Давид Борн (David Born, 1817—1879), известный деятель рабочего движения Штефан Борн (англ. Stephan Born; 1824—1898) и врач Маркус Борн (Marcus Born, 1819—1874), дед будущего физика. Мать Макса, Маргарет Кауфман (Margarete Kaufmann, 1856—1886), была дочерью успешного силезского предпринимателя-текстильщика Саломона Кауфмана (Salomon Kaufmann, 1824—1900). Кауфманы увлекались музыкой, среди посетителей их дома были такие композиторы как Ференц Лист и Иоганнес Брамс.

После смерти матери, которая страдала от желчнокаменной болезни, Макс и его младшая сестра Кете (Käthe, 1884—1953) воспитывались гувернанткой, пока в 1892 году отец, Густав Борн, не женился вторично — на Берте Липштейн (Bertha Lipstein, 1866—1937), которая родила ему сына Вольфганга (Wolfgang Born, 1893—1949). Хотя между мачехой и приёмными детьми не возникло настоящей близости, домашняя атмосфера способствовала всестороннему развитию личности и способностей Макса; среди постоянных посетителей дома Борнов были изобретатель химиотерапии Пауль Эрлих и бактериолог Альберт Нейссер. Юный Макс не относился к лучшим ученикам гимназии кайзера Вильгельма, где преподавались главным образом традиционные гуманитарные дисциплины, однако его учителю физики доктору Машке (Maschke) удалось увлечь юного Борна своим предметом.

После окончания школы, следуя совету незадолго до этого скончавшегося отца, в 1901—1902 годах Макс Борн посещал в Бреславльском университете лекции по самым различным предметам (физика, химия, зоология, философия, логика, математика, астрономия) и в итоге остановил свой выбор на последних двух, решив стать астрономом. Однако вскоре он был разочарован низким уровнем университетского астрономического оборудования и необходимостью проводить большое количество однообразных вычислений. Следуя тогдашней традиции, Борн не оставался постоянно в Бреслау: летний семестр 1902 года он провёл в Гейдельбергском университете, где подружился с Джеймсом Франком, а летний семестр следующего года — в Цюрихском политехникуме, где слушал лекции известного математика Адольфа Гурвица. Узнав от своих университетских товарищей Отто Тёплица и Эрнста Хеллингера (англ. Ernst Hellinger) о гёттингенской математической школе, Борн отправился в этот город, где посещал лекции Давида Гильберта, Германа Минковского и Вольдемара Фойгта. Вскоре Гильберт избрал нового студента своим ассистентом с обязанностью вести записи лекций профессора. Однако гораздо более ценной для Борна оказалась возможность участвовать в дискуссиях Гильберта и Минковского, проходивших во время их прогулок по Гёттингену и окрестностям. Будущий учёный также принимал участие в работе нескольких семинаров. Один из них, семинар по электродинамике движущихся тел, привлёк его внимание к тематике специальной теории относительности (имя Эйнштейна тогда ещё не было известно). Работа над проблемами теории упругости, которые обсуждались на семинаре под руководством Феликса Клейна и Карла Рунге, оказалась столь плодотворной, что, по совету Клейна, Борн представил свои результаты на университетский конкурс и завоевал премию. Эта работа, посвящённая устойчивости упругой деформации, легла в основу докторской диссертации молодого физика. Впрочем, отношения с Клейном не были идеальными, поскольку Борн хотел заниматься теорией относительности и поначалу отказывался писать диссертацию по теории упругости. По этой причине в качестве устного экзамена на соискание степени он не рискнул выбрать геометрию, а предпочёл ей астрономию: его экзаменатором в этом случае становился директор Гёттингенской обсерватории Карл Шварцшильд, семинар которого по астрофизике он также посещал. Экзамен прошёл успешно в январе 1907 года.

Гёттинген — Берлин — Франкфурт (1907—1921)

После получения докторской степени Борн был обязан отправиться на годичную военную службу, однако выявленная у него астма позволила уменьшить этот срок. После этого он отправился на полгода в Кембридж, где слушал лекции известных физиков Дж. Дж. Томсона и Джозефа Лармора. После возвращения в Бреслау Борн некоторое время работал под руководством экспериментаторов Отто Люммера и Эрнста Прингсгейма, однако вскоре, открыв для себя работы Эйнштейна, увлёкся теорией относительности. Эта деятельность вновь привела его в Гёттинген, куда он был приглашён в качестве сотрудника Минковского (декабрь 1908 года). Но уже в январе 1909 года Минковский скоропостижно скончался после неудачной операции по удалению аппендикса, за чем последовал новый период неопределённости. Рунге и Гильберт поддержали дальнейшую работу молодого физика по теории относительности, и вскоре по представлению Фойгта Борн получил должность приват-доцента. К этому времени относится начало плодотворного сотрудничества с университетским коллегой Теодором фон Карманом по вопросам теории кристаллических решёток.

В 1912 году, по приглашению Альберта Майкельсона, Макс Борн в первый раз посетил США, прочитав лекции по теории относительности в Чикагском университете. Весной 1914 года он переехал в Берлин на должность экстраординарного профессора, которая была учреждена, чтобы снять с Макса Планка часть его преподавательской нагрузки. Вскоре, в связи с началом Первой мировой войны, Борн оказался вовлечён в военные работы: служил радиооператором военно-воздушных сил, занимался исследованиями распространения звука для нужд артиллерии. Целью работы, в которой принимали участие также Альфред Ланде и Эрвин Маделунг, было определение местоположения вражеского орудия по измерению времени регистрации звука выстрела в нескольких разнесённых пунктах. В берлинский период укрепилась дружба Борна с Альбертом Эйнштейном, с которым они ранее были знакомы лишь по научной переписке. После окончания войны Макс фон Лауэ, работавший в университете Франкфурта-на-Майне и желавший перебраться поближе к своему учителю Максу Планку, предложил Борну обменяться профессорскими позициями. Последний согласился и в апреле 1919 года занял пост ординарного профессора и директора Института теоретической физики во Франкфурте. В институте имелись также некоторые экспериментальные возможности, которыми распоряжался Отто Штерн, ставший ассистентом Борна и вскоре осуществивший знаменитый опыт Штерна — Герлаха.

Вновь Гёттинген (1921—1933)

В 1921 году Борн сменил Петера Дебая на посту директора Физического института Гёттингенского университета. По настоянию нового профессора теоретической физики экспериментальные работы в университете возглавил его друг Джеймс Франк. В Гёттингене Макс Борн продолжал свои исследования по динамике кристаллических решёток, однако вскоре его внимание переключилось на квантовую теорию. Плодотворной работе в этом направлении способствовало сотрудничество с талантливыми сотрудниками Вольфгангом Паули, Вернером Гейзенбергом и Паскуалем Йорданом. Результатами этой деятельности стали разработка в 1925 году формализма матричной механики и выдвижение в 1926 году вероятностной интерпретации шрёдингеровской волновой функции. Напряжённая научная и административная работа, а также поездки в США (зима 1925/26) и СССР (1928) подорвали здоровье Борна и привели к нервному расстройству. Он был вынужден сделать годичный перерыв в исследовательской и преподавательской деятельности, в течение которого, впрочем, написал свою известную монографию по оптике. Тем не менее, как признавался сам учёный, в последующие годы ему так и не удалось вернуть былую работоспособность. Характеризуя свой метод работы и свой интерес к принципиальным вопросам естествознания, он писал:

О соотношении математики и физики в творчестве Борна писал советский физик Юрий Румер, несколько лет проработавший в Гёттингене:

Макс Борн в своём творчестве всегда опирался на математический аппарат, которым он владеет в совершенстве. Он часто в шутку говорил своим ученикам: «Сперва начать считать, потом думать»… Он не любил «соображать на пальцах», как это умели делать многие из его великих современников, и математика всегда была та via regia , которая вела его к раскрытию тайн природы. Вместе с тем Борн никогда не одобрял и не читал работ, в которых гипертрофированный математический аппарат отрывался от живой физики, не верил в возможность при помощи «жонглирования индексами» или «групповой чумы» вырвать у природы её тайны.

— Ю. Б. Румер. Макс Борн (К 80-летию со дня рождения) // УФН. — 1962. — Т. 78. — С. 696.

Эмиграция и возвращение (1933—1970)

В начале 1933 года к власти в Германии пришла нацистская партия, инициировавшая установление антиеврейских законов. В мае 1933 года Борн был отстранён от работы и принял решение покинуть страну, выехав с семьёй на отдых в итальянский Южный Тироль. В июне, во время конференции в Цюрихе, он получил приглашение от Патрика Блэкетта перебраться в Кембридж. Здесь Борн занял временную должность стоксовского лектора (Stokes Lectureship), а также получил почётную степень магистра искусств и принят в члены колледжей Киза (Caius College) и Святого Джона (St John’s College). По окончании срока пребывания на посту стоксовского лектора он по приглашению Ч. В. Рамана провёл полгода в Индийском институте науки (Indian Institute of Science) в Бангалоре. После возвращения из Индии учёный получил от Петра Капицы предложение переехать в Москву, однако как раз в это время Чарльз Галтон Дарвин покинул место профессора натуральной философии (Tait Professor of Natural Philosophy) Эдинбургского университета, и в октябре 1936 года Борн занял эту вакантную должность. В Британии физик и его супруга, вступившая в общество квакеров, активно участвовали в организации помощи эмигрантам из континентальной Европы. К началу Второй мировой войны Борн и члены его семьи приняли британское гражданство, что уберегло их от интернирования как представителей вражеского государства в сентябре 1939 года.

В Эдинбурге Борн создал научную школу, привлекавшую многочисленных аспирантов и молодых учёных со всего мира; он получил возможность посещать научные конференции в разных странах, выступать с лекциями, в течение одного семестра преподавал в Египте, в июне 1945 года посетил юбилейные торжества Академии наук СССР в Москве и Ленинграде. В годы Второй мировой войны Борн не принимал участия в проведении каких-либо военных работ. В 1953 году, по достижении предельного возраста, учёный оставил свой пост и вместе с семьёй переселился в курортный городок Бад-Пирмонт близ Гёттингена; он получил компенсацию за убытки, понесённые в годы нацистского режима, и полную пенсию, которая не могла быть ему обеспечена в Англии. В последующие годы Борн продолжал активно интересоваться наукой, издал несколько книг, уделял много внимания философским аспектам науки и роли учёных в жизни общества. В последние годы его здоровье начало слабеть, он скончался в гёттингенской больнице 5 января 1970 года. На его надгробном камне на кладбище в Гёттингене выбито одно из его главных достижений — фундаментальное перестановочное соотношение .

Личная жизнь и увлечения

Летом 1913 года Борн женился на Хедвиг (Хеди) Эренберг (Hedwig Ehrenberg, 1891—1972), дочери профессора права Лейпцигского университета Виктора Эренберга (нем. Victor Ehrenberg; 1851—1929). Список предков Хедвиг, последовательность которых можно проследить на несколько веков, включает знаменитого реформатора церкви Мартина Лютера и известного юриста Рудольфа фон Иеринга. У Макса и Хеди было трое детей: Ирен (Irene, 1914—2003) вышла замуж за филолога Бринли Ньютон-Джона (Brinley Newton-John) и уехала в Австралию; Гритли (Gritli, 1915—2000) вышла замуж за ученика отца Мориса Прайса (Maurice Pryce); Густав (Gustav Victor Rudolf, род. 1921) стал биологом, почётным профессором фармакологии Королевского колледжа в Лондоне. Племянник знаменитого физика, Отто Кёнигсбергер (Otto Königsberger, 1908—1999), стал известным архитектором. Следует также упомянуть о внуках Макса Борна: Оливия Ньютон-Джон — известная австралийская певица и актриса; Сильвия Прайс (Sylvia Pryce) — медик, директор отдела безопасности и здоровья города Нью-Йорка (Citywide Office of Occupational Safety and Health); Георгина Борн (Georgina Born) — музыкант и учёный, профессор социологии, антропологии и музыки в Кембридже.

Поскольку для иудеев существовали трудности карьерного роста, а также под давлением своих родственников-христиан уже в зрелом возрасте учёный перешёл в лютеранство. Впрочем, в дальнейшем он никогда не скрывал своего происхождения. На протяжении всей жизни Борн испытывал большую любовь к музыке. Он играл на рояле, и во время пребывания в Берлине они с Эйнштейном часто исполняли скрипичные сонаты; в Гёттингене его партнёром по музыкальным занятиям был его ученик Вернер Гейзенберг. В юности Борн был знаком с известным скрипачом Йозефом Иоахимом, в зрелые годы поддерживал дружбу с Артуром Шнабелем и Альбертом Швейцером. Борн хорошо разбирался в немецкой и английской литературах, писал стихи и занимался переводом поэзии с немецкого на английский, увлекался трудами по истории и другим гуманитарным наукам. Наконец, для характеристики личности учёного имеет смысл привести слова его кембриджского сотрудника Леопольда Инфельда:

Было что-то детское и притягательное в борновском стремлении быстро продвигаться вперёд, в его неугомонности и его настроениях, которые внезапно менялись от сильного энтузиазма до глубокой депрессии. Иногда, если я приходил к нему с новой идеей, он мог бы грубо сказать: «Я думаю, это чушь», — но он никогда не возражал, если я применял ту же фразу к некоторым из его идей. Однако великий, прославленный Борн был счастлив и доволен, как юный студент, словами похвалы и ободрения. В его восторженном отношении, в блеске его ума, импульсивности, с которой он усваивал и отвергал идеи, заключается его большое обаяние.

Оригинальный текст (англ.)

There was something childish and attractive in Born’s eagerness to go ahead quickly, in his restlessness and his moods, which changed suddenly from high enthusiasm to deep depression. Sometimes when I would come with a new idea he would say rudely, “I think it is rubbish”, but ne never minded if I applied the same phrase to some of his ideas. But the great, the celebrated Born was as happy and as pleased as a young student at words of praise and encouragement. In his enthusiastic attitude, in the vividness of his mind, the impulsiveness with which he grasped and rejected ideas, lay his great charm.

— Цит. по E. Wolf. Recollections of Max Born // Astrophysics and Space Science. — 1995. — Vol. 227. — P. 289.