玻恩与量子力学

 在量子理论的发展历程中，有3个关键人物：索末菲、玻尔和玻恩。尽管他们对量子力学的贡献有大小的不同，但在某种意义上他们都是领袖型科学家，各自领导了量子理论研究的3个不同学派，即索末菲的慕尼黑学派、玻尔的根本哈根学派和玻恩的哥廷根学派。

 索末菲与玻恩、玻尔研究量子力学的纲领、目标和方法和风格截然不同。索末菲属于古典主义派，他是旧量子论纲领（即经典力学与量子假设的混合物）的维护者，认为旧量子论的基本假设中的矛盾只是一种有待解决的暂时困难，认为只要精心地做出特设性的假设（例如采取电子椭圆轨道模型代替玻尔的正圆轨道）就可以对付种种反常现象；相反，玻恩则属于量子的革命派，是旧量子理论的摧毁者，认为旧量子论本身内在矛盾是根本性的，为公理化的方法所不容，构造特性架设的办法只是权宜之计，新量子论必须另起炉灶，用公理化方法从根本上解决问题。索末菲的目标首先是解决实际问题，解决光谱学上的一个又一个悬而未决的难题能给他带来无穷的乐趣。他本人具备原子光谱类型的丰富知识，他更关心量子理论的实用价值，他有一种不把事情搞个水落石出绝不罢休的天性。相比之下，哥廷根的数学精神和玻尔的科学直觉支配着他们的整个理论物理研究工作。玻恩的目标在于追求普遍性，他的基本特征是使用高度抽象的公理化方法，不怎么强调典型案例的作用，较少考虑具体物理意义。玻尔的理论比较模糊，但是其中包含着丰富的内容，给后来的物理学家提供了很大的发展空间。量子理论的发展历程中，索末菲被称为是量子工程师，玻恩是量子数学家，而玻尔则是量子哲学家。

 玻恩1882年12月11日生于普鲁士布雷斯劳一个犹太知识分子家庭。小时受父亲（医学教授）影响喜欢摆弄仪器和参加科学讨论。1905年慕名进入哥廷根大学以便听希尔伯特(D.Hilbert，1862－1943)、闵可夫斯基（H.Minkowski，1864－1909）等数学、物理学大师讲学，于1907年获博士学位。1912年受聘为哥廷根大学讲师，1921年玻恩成为哥廷根大学物理系主任和正式教授。在玻恩领导下，哥廷根物理界群星荟萃，形成了一个可以和哥本哈根学派媲美的新学派。作为科学学派的领导人，玻恩的主导作用通过学术本身（包括教学与科研）和组织工作两方面体现出来。玻恩有三个方面的研究课题：晶格动力学、分子结构与玻尔的量子理论。玻恩善于赏识人才，充分调动他们的积极性。他把弗朗克这样优秀的理论物理学家请来担任编外教授。玻恩与弗朗克经常组织学术活动，每周活动一次的“物理结构讨论班”吸引了大批学生。讨论班的形式是活泼的，不拘礼节，允许争论。20年代先后参加讨论班的主要成员有泡利、海森堡、奥本海默、康普顿、约尔丹、狄拉克、鲍林等。这个讨论班对来量子力学的发展有决定性的作用。玻恩吸引学生的一个重要原因是他的亲切。他经常和学生打成一片，一起参加散步、野餐、讨论各类问题。玻恩和妻子都能弹奏钢琴，常常邀请喜欢音乐的学参加他的家庭音乐会。

 为了繁荣哥廷根的学术环境，1922年6月他把玻尔邀请来访问讲学，做了一系列有关量子论和原子结构的演讲，哥廷根把这次访问的日期称为玻尔节。这一次，德国乃至欧洲的原子物理学家都在这里聚会，玻尔的学生、玻恩的学生和索末菲的学生也在这里听讲。玻恩的学生从玻尔那里学到了依赖于物理直觉、灵感和洞察力的思维特点，为他们注重数理分析的思维方式增加了自觉与想象的翅膀。自由争论的学术气氛是学派健康成长和学术繁荣的必要条件。

 量子理论发展史的另两个关键性人物是海森堡和泡利。海森堡原来在慕尼黑学习，是索末菲的得意门生，后来在哥廷根的玻恩那里取得博士学位，1924～1926年又和玻尔一起工作，因此可以说是三个学派的共同学生和代表人物。他兼容并蓄了慕尼黑、哥廷根和哥本哈根三个不同的科学共同体的长处。在索末菲那里他获得理论研究的最基本的训练，1925年他提出矩阵力学得益于哥廷根学派的数学知识和对物理科学的公理化描述的追求精神，1927年他提出著名的测不准原理则无疑受到玻尔的哲学思想的影响。由于在量子力学方面做出的贡献，1932年海森堡获得诺贝尔物理学奖。泡利1921年从慕尼黑大学毕业，毕业后到哥廷根大学担任玻恩的助手，获得博士学位后在哥本哈根大学担任玻尔的助手，因此同样可以把泡利看成是索末菲、玻恩和玻尔3人的学生。泡利是大家公认的最出色的、最敏锐的批评家，在量子理论对旧理论的否定中表现出激进的革命态度。1924年泡利在研究反塞曼效应时发现了不相容原理，1930年在解决β衰变的一个问题时提出了中微子假设，这个中微子在1953年被发现。泡利因为提出不相容原理获得了1945年的诺贝尔物理学奖。不过，玻恩似乎没有他的学生幸运，他对量子力学的几率解释受到了包括爱因斯坦、普朗克等很多伟大的科学家的反对，直到1954年才获奖。