Макс Борн

Макс Борн
Макс Борн
Лични подаци
Датум рођења	(1882-12-11)11. децембар 1882.
Место рођења	Бреслау, Немачко царство
Датум смрти	5. јануар 1970.(1970-01-05) (87 год.)
Место смрти	Гетинген, Западна Немачка
Образовање	Универзитет у Гетингену
Научни рад
Поље	физика
Награде	Нобелова награда за физику (1954)

Макс Борн (нем. Max Born; 11. децембар 1882 — 5. јануар 1970) био је немачки физичар. Дао дела из теорије релативности, теорије кванта, атомске структуре, и др. С Валтером Ботеом добио је Нобелову награду 1954. за статичко објашњење основа квантне механике и таласне функције и разне примене. Његова унука је позната певачица и глумица Оливија Њутон-Џон.

Макс је радио је на универзитетима у Берлину, Франкфурту на Мајни, Гетингену, Единбургу. Познат по радовима с подручја квантне механике, теорије релативности и теорије кристала. Квантномеханичким таласним функцијама дао је статистичку (пробабилистичку) интерпретацију (1926). Његова примена рачуна сметње на проблеме распршења позната је као Борнова апроксимација, а с Робертом Опенхајмером развио је теорију молекула. Уз објашњење природе хемијског афинитета, знатно је придонео развоју кристалографије и кинетичке теорије течности. Борн-Хаберовим кружним процесом израчунава се енергија кристалне решетке. Метода се темељи на термодинамичком начелу према којем при прелазу некога хемијскога система из једног стања у друго укупна ослобођена (или апсорбована) енергија не зависи од пута реакције. За темељна истраживања у квантној механици, посебно за статистичку интерпретацију таласне функције, добио је Нобелову награду за физику је 1954. Исте је године награђен и Валтер Боте. Био је члан Краљевског друштва (енг. Royal Society) од 1939, Националне академије наука САД (од 1955), немачке Националне академије наука Леополдина (од 1958) и Америчке академије уметности и наука (од 1959). По њем су названи кратер на Месецу (Борнов кратер) и планетоид (13954 Борн).

Животопис

Млади Борн.

Водоникове атомске орбитале на различитим енергетским нивоима. Светлија подручја показују места где се електрон највероватније може наћи.

Таласне функције атома водоника, које показују вероватноћу проналаска електрона у простору око атомског језгре. Свако стационарно стање одређује специфични енергијски ниво атома.

Приказ таласа материје при дифракцији електрона.

Дифракција електрона је показала да се електрони понашају и као честице и као таласи (дуализам).

Рани живот и образовање

Born je rođen kao jedno od dvoje dece u židovskoj породици. Otac mu je bio Gustav Born, istaknuti anatom i embriolog, a majka Margarete Kauffmann, kći dobrostojećeg industrijalca. Imao je sestru Käthe, i polubrata Wolfganga iz drugog braka njegova oca sa Berthim Lipstein. Njegova majka umrla je kada je on imao samo 4 godine. Prvo obrazovanje stekao je u gimnaziji kralja Wilhelma, a onda je nastavio studirati na sveučilištima u gradovima Breslau, Heidelberg, Zürich, Göttingen i Cambridge. Za vrijeme studija u Göttingenu upoznao je mnoge znanstvenike i matematičare kao što su Klein, Hilbert, Minkowski, Runge, Schwarzschild i Voigt.

Born se 1913. ženi Hedwigom, prije Ehrenberg. Brak je imao troje djece, od kojih je jedno, njihov sin Gustav Victor Rudolf Born. Njegova unuka je britansko-australska glumica i pjevačica Olivia Newton-John.

Каријера

Од 1915. до 1918. Борн је, осим кратког периода служења војсци, предавао теоријску физику на Берлинском универзитету, где је изградио доживотно пријатељство с Албертом Ајнштајном. Место професора на франкфуртском универзитету добио је 1919, а на геттингеншком универзитету 1921. У том преиоду формулирао је данас стандардну интерпретацију функције вероватноће густине за ψ*ψ у Шредингеровој једначини квантне механике, за шта је 1954. добио Нобелову награду за физику.

Године 1925. Борн и Werner Heisenberg formulirali su matriks mehanike koji predstavlja kvantnu mehaniku. Heisenberg je Bornu, 9. srpnja da papire da ih pregleda i predloži za tiskanje. U papirima Heisenberg je formulirao kvantnu teoriju obilazeći koncentriranu, ali neprimjetnu reprezentaciju elektronskih orbita koristeći parametre kao tranzicijske mogućnosti kvantnih skokova, što zahtijeva korištenjem dva indeksa (ili kazala) odgovarajuća inicijalnim i završnim stanjima. Kada je Born pročitao papire, prepoznao je formulaciju kao jedno koja se može prepisati tako da dostigne sistematični jezik matrice, koji je naučio dok ga je podučavao David Hilbert. Hilbertov prostor je osnovno matematičko sredstvo u matriksnoj formulaciji kvantne teorije. Born je uz pomoć svog učenika Pascuala Jordana, odmah počeo transkripciju i proširenje, i svoje su rezultate predložili za tiskanje. Dodatni papiri predloženi su za tiskanje iste godine od sva tri autora. Tako se može reći da je Nobelova nagrada dodijeljena Heisenbergu 1932. trebala biti dodijeljena i njemu, ali i Bornu tako da su je trebali dijeliti.

Born 1933. emigrira iz Njemačke. Imao je snažne javne pacifističke zamisli, a iako je bio luteranac, nacistički vjerski zakoni svrstavali su ga kao židova, te je s tim bio izložen antisemitizmu. U engleskoj je prihvatio mjesto profesora na Cambridgeu. Od 1936. do 1953. bio je profesor nacionalne filozofije u Edinburghu. Britanski državljanin i član Royal Societya postao je 1939.

U pismu Bornu 1926., Albert Einstein dao je svoje poznato zapažanje o kvantnoj mehanici, koje je često parafrazirano kao: “Bog se ne kocka sa svemirom.“.

Max i Hedwig Born umirovili su se 1954. i otišli u njemački Bad Pyrmont.

Born je bio jedan od 11 potpisivača na Russel-Einstenovom manifestu.

Born je pokopan u Göttingenu, na istom groblju kao i Walther Nernst, Wilhelm Eduard Weber, Max von Laue, Max Planck i David Hilbert.

Статистичка интерпретација у квантној механици

Главни чланак: Таласи материје

E. Schrödinger je pokušao tumačiti elektron kao oblak električnog naboja. Međutim, ovo shvaćanje valova materije nailazi na velike teškoće. S jedne strane, u električnom oblaku došlo bi do međusobnog odbijanja istoimenih naboja, a to međusobno odbijanje kontinuirano razdijeljenog elektriciteta morali bismo pribrojiti potencijalnog energiji. Kad bi se električni oblak širio, on bi umanjivao svoju energiju, a kad bi se stezao, povećao bi je. Međutim, takva potencijalna energija ne smije se dodati Schrödingerovoj jednadžbi. Proračunali smo ispravne energije elektrona uzevši u obzir samo vanjski električni potencijal, koji dolazi od atomske jezgre ili drugog električki nabijenog tijela. Pored toga, neosporno je da elektron zaprema vrlo mali prostor. Superpozicijom različitih rješenja možemo, doduše, postići da u jedan trenutak val titra snažno (intenzivno) samo u ograničenom malom prostoru. No odmah poslije toga, kako pokazuje račun, val materije se širi. Valni paket se raspršuje. Ako samo dosta dugo čekamo, val materije će se proširiti po povoljno velikom prostoru. Naravno, ne možemo zamisliti da se dimenzije elektrona tako naglo povećavaju. Valovi materije moraju, dakle, značiti nešto drugo.

Na sličan paradoks dolazimo kad val materije bacimo na jedan potencijalni bedem, koji je niži od energije elektrona. Kako smo prije vidjeli, val materije će se na njemu djelomično reflektirati, a djelomično će se širiti u početnom smjeru. No, zamislimo da nam taj val ne predočuje katodne zrake, nego jedan elektron. Možemo li pretpostaviti da se jedan dio našeg elektrona gibao dalje u prvobitnom smjeru, a da se drugi dio reflektirao? Očito je to nemoguće. Elektron se reflektirao natrag ili je odjurio dalje. No to znači onda istodobno refleksija i lom valova na potencijalnom brijegu?

Izlaz iz tih teškoća našao je M. Born. On je zadržao staru sliku elektrona kao točkastog naboja. Po Bornu treba kvadrat amplitude vala materije tumačiti kao vjerojatnost da na nekom mjestu nađemo elektron. U valnoj mehanici imali bismo, dakle, valove vjerojatnosti. Iako samo elektroni ostaju i dalje čestice, njihova gibanja u prostoru određena su valnom funkcijom. Time valovi materije gube očigledno značenje koje su im pripisali L. de Broglie i E. Schrödinger, i preostaju samo "valovi vjerojatnosti".

Литература

• Bernstein, Jeremy (2005). „Max Born and the Quantum Theory”. American Journal of Physics. 73 (11): 999—1008. Bibcode:2005AmJPh..73..999B. doi:10.1119/1.2060717.  Reprinted as chapter 7 in Bernstein, Jeremy (2014). A Chorus of Bells and Other Scientific Inquiries.
• Born, M.; Heisenberg, W.; Jordan, P. (1925). „Zur Quantenmechanik II”. Zeitschrift für Physik. 35 (557–615): 557. Bibcode:1926ZPhy...35..557B. S2CID 186237037. doi:10.1007/BF01379806. 
• Born, M.; Jordan, P. (1925). „Zur Quantenmechanik” (PDF). Zeitschrift für Physik. 34 (1): 858—888. Bibcode:1925ZPhy...34..858B. S2CID 186114542. doi:10.1007/BF01328531. Архивирано из оригинала (PDF) 4. 10. 2013. г. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Born, M. (1926). „Zur Quantenmechanik der Stoßvorgänge”. Zeitschrift für Physik. 37 (12): 863—867. Bibcode:1926ZPhy...37..863B. S2CID 119896026. doi:10.1007/BF01397477. 
• Born, Max (1969). Physics in my Generation. New York: Springer-Verlag. OCLC 53116. 
• Born, M.; Born, M. E. H.; Einstein, A. (1971). The Born–Einstein Letters: Correspondence between Albert Einstein and Max and Hedwig Born from 1916 to 1955, with commentaries by Max Born. I. Born, trans. London, UK: Macmillan. ISBN 978-0-8027-0326-2. 
• Born, G. V. R. (мај 2002). „The Wide-Ranging Family History of Max Born”. Notes and Records of the Royal Society of London. 56 (2): 219—262. JSTOR 3557669. S2CID 72026412. doi:10.1098/rsnr.2002.0180. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Greenspan, Nancy Thorndike (2005). The End of the Certain World: The Life and Science of Max Born. New York: Basic Books. ISBN 978-0-7382-0693-6. OCLC 56534998.  Also published in Germany: Max Born – Baumeister der Quantenwelt. Eine Biographie Spektrum Akademischer Verlag, 2005, ISBN 3-8274-1640-X.
• Heisenberg, W. (1925). „Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen”. Zeitschrift für Physik. 33 (1): 879—893. Bibcode:1925ZPhy...33..879H. S2CID 186238950. doi:10.1007/BF01328377. 
• Jammer, Max (1966). The Conceptual Development of Quantum Mechanics. New York: McGraw–Hill. OCLC 534562. 
• Jungnickel, Christa; McCormmach, Russell (1986). Intellectual Mastery of Nature. Theoretical Physics from Ohm to Einstein, Volume 2: The Now Mighty Theoretical Physics, 1870 to 1925. Chicago: University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-41585-7. OCLC 489992471. 
• Kemmer, N.; Schlapp, R. (1971). „Max Born 1882–1970”. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 17: 17—52. S2CID 73330505. doi:10.1098/rsbm.1971.0002. 
• Pais, Abraham (1991). Niels Bohr's Times, In Physics, Philosophy and Polity. Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-852049-8. 
• Segrè, Emilio (1980). From X-Rays to Quarks: Modern Physicists and their Discoveries. San Francisco: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-1147-6. OCLC 5946636. 
• Recollections of Max Born, by Emil Wolf, in Astrophysics and Space Science, Volume 227, Numbers 1–2. (Biographical tribute)

Спољашње везе

• American Institute of Physics History Search: Max Born
• Encyclopædia Britannica, Max Born – full article
• Annotated bibliography for Max Born from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues
• Freeview video of Gustav Born (son of Max) with conversation and film on Gustav's memories of his father by the Vega Science Trust
• Max Born information from Nobel Winners site
• Макс Борн на сајту Nobelprize.org including his Nobel Lecture, 11 December 1954 The Statistical Interpretations of Quantum Mechanics
• Papers of Professor Max Born (1882–1970) Held at the Edinburgh University Library, Special Collections Division
• Kuhn, Thomas S., John L. Heilbron, Paul Forman, and Lini Allen Sources for History of Quantum Physics (American Philosophical Society, 1967)
• Oral History interview transcript with Max Born June 1960, 17 & 18 October 1962, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives
• „Video – Max Born (1959) : Optical Problems (German presentation)”. Lindau Nobel Laureate Meetings. Приступљено 19. 12. 2014. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• „Professor Max Born”. Nature (на језику: енглески). 225 (5233): 669—671. 14. 2. 1970. Bibcode:1970Natur.225..669.. ISSN 1476-4687. S2CID 4224915. doi:10.1038/225669a0 . CS1 одржавање: Формат датума (веза)