Останнім часом багато говорять про квантової криптографії. Багато говорять і про Великому адронному колайдері, якого бояться обивателі і якого з нетерпінням чекає наукова громадськість. Однак навряд чи б це все зараз було можливим, якби не квантова механіка, до створення і розвитку якої доклав чимало зусиль Макс Борн.
Народився Макс Борн 11 грудня 1882 року в польському місті Бреслау, який нині називається Вроцлавом. Батьками майбутнього нобелівського лауреата були анатом і ембріолог Густав Борн і піаністка Маргарет Борн. Втім, Маргарет не змогла побачити тріумфу свого сина: вона померла, коли тому було чотири роки.
Почалося освіту Макса в гімназії кайзера Вільгельма в рідному Бреслау. Але на ній воно, звичайно ж, не закінчилося, тому що в противному випадку у Борна навряд чи з'явилася б можливість досягти таких висот у фізиці. У 1901 році він вступає до університету, розташований також в своєму рідному місті, а в 1904 - до Геттінгенського університету. До цього часу вже давно зрозуміло, що Борну судилося стати математиком або фізиком, і тому талановитим юнаком цікавляться такі наукові світила, як Давид Гільберт, Фелікс Клейн, Герман Мінковський. Інтерес цей в результаті вилився в те, що Борн в 1905-му став асистентом Гільберта, під керівництвом якого до 1907 му він пише дисертацію з теорії стійкості пружних тіл і, успішно захистивши її, стає доктором. Втім, до цього Борн встиг ще побувати в армії, де служив в кавалерійському полку - туди він був покликаний відразу після закінчення університету. Через кілька місяців служби він був демобілізований через астму, проте, незважаючи на стислість досвіду військової служби, вона залишила про себе стільки негативних спогадів, так що глибока неприязнь до армії і мілітаризму збереглася у Борна до кінця життя.
Втім, докторський ступінь, що стала для багатьох з його колег межею мрій і вершиною кар'єри, для Борна була тільки початком шляху до справжніх висот. Наступним його досягненням став новий метод обчислення маси електрона, заснований на об'єднанні математичного підходу, розробленого Мінковським, з теорією відносності Ейнштейна. Також спільно з Теодором фон Карманом Борн розробив оригінальну теорію залежності теплоємності від температури, яка до сих пір активно використовується при розрахунку фізичних властивостей кристалів.
У 1909 році Макс Борн став читати лекції в Геттінгенському університеті, а в 1912-му вже переїхав до Чикаго, де також зайняв посаду лектора в місцевому університеті. Однак там він затримався ненадовго, і вже в 1915 році Борн стає асистентом Макса Планка в Берлінському університеті. У 1913-му вчений одружився на Хедвізі Еренберг, дочки Геттінгенського професора права. Під час Першої світової основним заняттям Борна була оцінка нових винаходів в області артилерії, яку він проводив незважаючи на свою відразу до війни і військовим. У ті ж роки Борн зблизився з Ейнштейном, з яким його поєднувала не тільки наука, але й любов до музики.
Після війни Борн на деякий час перейшов до Франкфуртського університету, проте незабаром повертається в Геттінген, де стає директором Фізичного інституту при університеті. Талановитий фізик виявився не менш талановитим адміністратором: з приходом Макса Борна інститут вступив в свою "золоту епоху". Сам же Борн продовжує розробляти математичну теорію кристалів. Роботи Борна по цій темі стали важливою віхою в розвитку сучасної фізики твердого тіла, проте Макс Борн незабаром переключився на тему, яка принесла йому згодом всесвітню популярність - новим напрямком діяльності вченого стала квантова механіка.
До речі, сам термін "квантова механіка" був придуманий саме Максом Борном - адже це саме він опублікував в 1925 році статтю під заголовком "Про квантову механіку", де вперше використав цей став потім таким поширеним термін. Стаття базувалася на результатах досліджень молодого асистента Борна Вернера Гейзенберга, який спробував відшукати математичний вираз принципів, що лежать в основі всіх атомних процесів. Втім, сам Гейзенберг в результаті заплутався у власних розрахунках, проте Борн, оцінивши дуже високо запропонований своїм асистентом матричний метод, припустив, що на його основі можна побудувати строгу, з математичної точки зору, теорію.
Втім, тут Борна і Гейзенберга, як відомо, випередив Ервін Шредінгер, який запропонував в 1926 році своє бачення квантової теорії, що його їм хвильової механікою. На відміну від підходу Гейзенберга, він використав не матричні, а добре відомі завдяки хвильової оптики методи розрахунку мікрочастинок, які трактувалися як особливий вид хвиль і описувалися спеціальними хвильовими функціями. Борн, втім, також зробив внесок у створену Шредінгер хвильову теорію, визначивши, що введена чисто формально хвильова функція насправді має глибокий фізичний зміст: її квадрат висловлює ймовірність знаходження частинки в певній точці простору. Завдяки цьому стало зрозуміло, що квантова механіка є за своєю природою статистичною теорією, що дозволяє описати стан частинки лише з певною часткою ймовірності. Незабаром після цього Борн опублікував результати своїх досліджень, в яких він застосував хвильову механіку для розрахунку атомного розсіювання - розрахунки, відомі як борнове наближення розсіювання, активно використовується у фізиці високоенергетичних частинок. Трохи згодом Гейзенберг опублікував свій знаменитий принцип невизначеності, який додав квантовій механіці ще більш досконалий вид.
Подальша розробка імовірнісної інтерпретації, в якій, крім Борна і Гейзенберга, взяв найактивнішу участь Нільс Бор (завдяки якому, до речі, ця інтерпретація названа копенгагенської - по імені міста, в якому жив і працював цей великий фізик). Давній друг Макса Борна Альберт Ейнштейн був не згоден з такою інтерпретацією квантової механіки, оскільки, на його думку, вона порушувала принцип причинності. У листі Борну творець теорії відносності одного разу навіть написав, що "Бог не грає в кості зі Всесвітом". Фраза ця стала широко відомою і активно використовується і до цього дня противниками копенгагенської квантової школи.
Макс Борн тим часом, звичайно, не молодшав. Після відвідин в 1928 році міжнародної конференції в Ленінграді у великого вченого виникли серйозні проблеми зі здоров'ям, і він змушений був відправитися в санаторій, в якому провів цілий рік. Втім, цей час він використав з користю, написавши підручник з оптики.
У 1932 році Борн стає деканом наукового університету в який став йому другою домівкою Геттінгенському університеті, проте, на жаль, на цій посаді він пробув недовго. Коли до влади прийшли нацисти , Борн, будучи за національністю євреєм, був змушений залишити свій високий пост, а потім і зовсім переїхати з Німеччини до Великобританії. Пропрацювавши три роки в Кембриджському університеті, а потім ще півроку в Індійському фізичному інституті (який, до речі, розташовувався в місті-побратимі Мінська Бангалорі), Макс Борн, нарешті, влаштувався надовго в Единбурзі. Там він і працював до самого свого виходу у відставку - сталося це в 1953 році.
А рік потому Макса Борна нарешті була вручена Нобелівська премія з фізики. Головним досягненням ученого, на думку Нобелівського комітету, стала амплітуда ймовірності, яка визначила подальший розвиток всієї квантової механіки. Премію Макс Борн розділив з Вальтером Боте, який удостоївся її за свої експерименти з елементарними частинками. "Чи можемо ми щось, з чим не можна асоціювати звичним чином поняття" положення "і" рух ", називати предметом або часткою?" - запитав слухачів своїй Нобелівської лекції Борн. І тут же відповів, що "відповідь на це питання належить вже не фізики, а філософії".
Незабаром Борн переїхав зі своєю дружиною назад в Німеччину, де повоєнний уряд відновив їх право на власність і пенсію. Тут Борн зайнявся активними протестами проти розробки ядерної зброї, і в 1955-му році був одним з перших в рядах нобелівських лауреатів, які підписали заяву, що засуджує розробку ядерної зброї.
Помер Макс Борн 5 січня 1970 року в Геттінгенському госпіталі. Пам'ять про нього, проте, живе до сих, як і його наукові досягнення. Хоча найвідоміше з них відноситься до галузі квантової фізики, сам Борн завжди говорив, що йому не подобалося бути вузьким фахівцем, і філософське підставу науки завжди цікавило його куди більше, ніж практичні результати.
Вадим СТАНКЕВИЧ
Найвидніші досягнення Макса Борна:
- імовірнісна інтерпретація хвильової функції, що поклала початок копенгагенської школи квантової механіки;
- точна теорія залежності теплоємності тіл від їх температури (спільно з Теодором фон Карманом);
- винахід терміна "квантова механіка" стосовно до теорії поведінки атомних і субатомних систем;
- створення Борновскі наближення в описі розсіювання частинок, що використовується у фізиці частинок з високими енергіями;
- написання ряду чудових підручників з фізики, які перекладені багатьма мовами і досі активно використовуються викладачами і студентами безлічі університетів в усьому світі.
