1932年,瑞典皇家科学院把诺贝尔物理学奖金授予量子力学的创始人之一海森 堡(W.Heisenberg, 1901-1976),这是谁都预料到的事。但是,使人吃惊的是 海森堡的老师和合作者、波函数统计解释的创始人玻恩却意外地落选,没有分享这 一荣誉。就连一向谦虚持重的玻恩也觉得突然,这件意外的事给他感情上造成了巨 大的创伤。
在一件科学大事发生所引起的轰动和议论尚未平息时,过早地报导和匆忙做结 论是危险的。特别是有知名的权威反对时,这种危险就更大了。诺贝尔奖金委员会 的每一个成员都深知这种问题的严重程度。因此,为了维护诺贝尔奖金这一科学界 “最高奖赏”本身的荣誉,往往把一项重大科学成果的授奖时间推延若干年。在没 有把握评定有争议的项目正确与否时,诺贝尔奖金委员会宁愿冒保守主义之名而不 敢担敢做敢为的风险。在诺贝尔奖金遴选委员会采取的一条“旨在减少授奖中的错 误而不是减少不授奖中的错误”的原则下,玻恩直到1954年才“由于量子力学的基 础研究工作,特别是对波函数的统计解释”而与玻特(W.Bothe,1891-1957)分 享该年度诺贝尔物理学奖金。这是在玻恩提出波函数统计解释的28年之后,此时他 已经是一位72岁的退休老人。
从现象上看,玻恩这么晚才获奖,似乎是诺贝尔奖金委员会谨小慎微所造成的 结果,实际上,问题的原因并非如此简单。
马克斯.玻恩是著名的物理学家, 1882年1月11日生于德国布雷斯劳的犹太人 家庭,先后在海德堡、苏黎士、哥廷根和英国剑桥等地求学。他在哥廷根大学学习 时曾做过大数学家希尔伯特(D.Hilbert,1862-1943)的“私人助理”,1907年 获博士学位,毕业后在柏林骑兵团服役一年;接着去英国冈维尔和凯恩斯学院当研 究生;1908年在哥廷根随大数学物理学家闵可夫斯基(H.Minkowski,1864-1909) 搞相对论; 1915年任柏林大学教授,替普朗克(M.Planck,1858-1947)分担讲 课任务; 1919年与劳厄(V.Laue,1879-1960)对调,到法兰克福大学做研究工 作;1921年接替德拜(P.Debye,1884-1966)任哥廷根大学物理系主任,理论物 理学教授;1933年希特勒上台后,玻恩赴英国侨居,在剑桥大学和爱丁堡大学任教, 1939年加入英国国籍;1953年退休回德国,1970年1月5日在哥廷根逝世。
玻恩思想活跃、学识渊博,在很多领域都有较深造诣,是勤奋高产的科学家。 他一生共发表300多篇论文和20多本书, 取得的成就是多方面的,特别是对量子力 学发展的卓越贡献,在整个物理学界具有极大影响,享有很高声誉。如今,在所有 关于量子力学及其理论解释的书刊中,几乎都要提到玻恩及其贡献。据《科学引文 索引》统计,玻恩是1961-1972年间被引用最多的50位作者之一。在一本十几万字 的《量子史话》中,竟几十次提到玻恩的名字,足见他的影响之大。
玻恩还是优秀的导师,他在哥廷根大学一直主持理论物理研究工作,在玻恩等 人的领导下,哥廷根大学成为世界理论物理的一个重要研究中心。许多青年学者都 向往到此深造,他的周围聚集了强大的理论物理学队伍,在量子力学的创立和发展 中,一直起着主导作用,是量子力学正统学派的一支主力。玻恩擅长演讲,对学生 态度亲切而不拘小节,一些著名的物理学家曾是他的学生、助手和合作乾,如诺贝 尔奖金获得者海森堡、 泡利(W.Pauli, 1900-1958)、梅耶夫人(M.Mayer, 1906-1972),斯特恩(W.Stern,1871-1938),还有量子化学的重要创始人伦 教(F.London,1900-1954)和“原子弹之父”奥本海默(J.R.Oppenhe-imer, 1904-1967)等。
提出背离经典力学的波函数统计解释
1926年1月,几乎在玻恩等人创立矩阵力学的同时,奥地利物理学家薛定谔(E .Schrodinger,1887-1961)建立了波动力学的基本方程,即著名的薛定谔方程。 方程中的未知量Ψ被称为波函数。从此,波函数Ψ做为一个重要的新概念登上量子 力学舞台。薛定谔的新理论提出不久,就取得了非凡的成功,应用薛定谔方程,从 Ψ中做出了大量有用的运算结果。但是Ψ函数本身的物理意义却模糊不清,使许多 物理学家感到迷惑不解,大伤脑筋,明显地影响了量子力学的发展和传播。几个月 之后, 薛定谔把Ψ函数解释为电子形成的波,并且用|Ψ|2来量度电子电荷分散开 的程度。然而,这种解释与电子真实行为完全不一致,很快就被否定了。
就在薛定谔的论文(第四篇通信)投到《物理学年鉴》后的第四天,另一家杂 志《物理学时代》收到了玻恩的一篇论文,题目是“碰撞过程的量子力学”,发表 在1926年6月25日出版的《物理学时代》第37卷上。在这篇不足5页的简短论文中, 玻恩首次提出波函数的几率解释。