中外科学家发明家丛书:玻恩-第4章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
我们，下面的签名者，是不同国家、不同种族和宗教、不同政治见解的
自然科学家，只有诺贝尔奖金把我们联系在一起，我们有幸获得这种奖金。
我们愉快地贡献我们的一生为科学服务。我们相信：科学是通向人类幸
福生活之路。但是，我们怀着惊恐的心情看到：也正是这个科学在向人类提
供自杀的手段。
军事上利用现有的武器可导致放射性物质的扩散，这种扩散将成为整个
民族死亡的原因。这种死亡不仅威胁着交战国家的人民，同样威胁中立国家
的人民。
… Page 20…
如果在大国之间爆发战争，那么谁能担保战争不会转变为殊死的搏斗。
冒昧发动总体战争的国家将加速其本身的灭亡，并将给整个世界造成威胁。
我们不否认这样的看法，即正是面临着这种致命武器的恐惧心显然有助
于今天保卫和平的局面。然而，我们认为：各国政府所说的相信面临武器的
恐惧心将帮助他们长期避免战争的话，只不过是自欺欺人之谈；恐惧心和紧
张局势引起战争的情况是太频繁了。在我们看来，那种相信小冲突在未来仍
将是使用常规武器加以解决的言论，也同样是自欺欺人之谈。在极端危险的
情况下，任何国家都不会放弃利用科学技术产生的任何武器。
所有国家都应当自动放弃使用武力来作为政治中的极端手段。如果他们
做不到这一点，他们就将停止生存。
玻恩是其中的一位宣言者。1955年，玻恩还在“罗素—爱因斯坦”反战
宣言上签名。1957年，玻恩是发表反对西德原子武装呼吁书的18位戈丁根
人之一，并且在“戈丁根宣言”上签了名。他1957年参加发起了帕格沃什会
议，1961年又参加发起奥斯陆反核会议。他是美国“科学社会责任协会”会
员，也是1963年秋罗素发起的和平基金会成员。
玻恩还通过各种新闻媒介呼吁和平。他用物理学家的眼光审视世界，对
许多社会问题作了极有见地的分析，将余生献给人类的和平事业。有人比较
了玻恩和玻尔，认为玻尔采取的是同政府合作的方法，用自己的思想去影响
政府，而玻恩则是以写作、演讲，通过公共舆论来影响社会。
1970年1月5日，麦克斯·玻恩在戈丁根医院去世，享年88岁，他的
奠碑上刻着他发现的著名公式
h
q
… Page 21…
九、玻恩对自然科学的贡献
玻恩一生发表了280多篇科学论文，涉及相对论、量子论、晶格动力学、
液体理论、超导理论、光学理论等等领域。他还编撰了20多本科学著作，其
中有科学的经典著作，如《原子物理学》、《晶格动力学理论》等；有科学
哲学的论著《关于因果和机遇的自然哲学》；有面向广大读者的，《我这一
代的物理学》和 《物理学与政治》这两个文集主要包括认识论、科学史和政
治方面的论文和报告；有自传性的回忆。《我的一生和我的观点》和《我的
生活》他为培养青年一代物理学家作出了重要贡献，他的助手，后来成为大
物理学家的有海森堡、泡利、施特恩、洪德等。他的博士生有奥本海默、梅
耶夫人、约尔丹等，因而，玻恩对人类的贡献是多方面的，这些贡献使他成
为现代物理学的一代宗师，博得了科学界特别是30年代、40年代学习物理
学的那一代人的特殊尊敬。玻恩对科学的贡献主要是如下两大方面：
一、晶格动力学之父
玻恩一生涉足的领域非常广泛，但研究时间最长、论文最多、最能代表
他个性的是在晶格动力学方面的工作，仅收于玻恩自选文集中属于这一领域
的论文就有33篇。玻恩在晶格动力学领域的贡献主要有：
1．比热理论
固体比热的杜隆—泊蒂定律存在许多例外，这被列为19世纪末晶体学悬
而未决的谜之一。1906年，爱因斯坦对比热问题的解决提供了一个极其简单
而成功的例子：考虑到麦克斯·普朗克量子假说，固体比热可以用固体中粒
子的振动来解释，但固体中粒子振动的物理图像还不清楚。
1912年，玻恩在戈丁根大学任讲师，他与后来成为空气动力学创始人之
一的特奥多尔·冯·卡曼住在同一幢房屋里，他们俩人天天一起讨论物理学。
在讨论中，他们谈到了爱因斯坦比热理论与实验的小小脱节。他们坚信晶格
是物理实体，力图给出晶体作为动力学体系的图像。玻恩和卡曼合作的论文，
奠定了晶格动力学的基础，引入了这一领域的几乎所有基本概念。后来，卡
曼专注于流体理论，而玻恩和他的许多助手、学生，一直继续在这一领域工
作。他们发展了基于晶格动力学的固体的热学、光学、力学理论。因此，玻
恩被科学界称为“晶格动力学之父”。
当时从事改进爱因斯坦比热理论的还有P·德拜，他的工作比玻恩和卡
曼早几个星期，但德拜简单地把固体视作一种连续媒质，因而忽略了其原子
性的内部结构，而玻恩和卡曼的理论则是以较完善而严格的原子动力学原理
为基础。就晶格研究的理论意义来说，玻恩和卡曼的结果更为重要。这一工
作的另一重要结果，是玻恩认识到普朗克的作用量子h不可能像普朗克本人
所希望的那样可以同牛顿或麦克斯韦的理论结合在一起，原子领域需要一种
更基本的新力学，因为固体的振动不再是单个粒子或粒子群的经典振动，而
是一种新的模式振动。
… Page 22…
2．离子晶体
离子晶体，特别是卤化碱，在固体物理学发展中起着十分重要的作用。
它们容易产生、单纯，适于作精确和重复的实验研究。1918年，玻恩和他的
学生A·朗德研究了离子晶体，他们所用模型的最简单情况是：晶格位置被
球对称的离子所占据，它们所具有的电荷与它们的正常化学价相对应。这些
离子与邻近的位置只是稍为重叠，彼此通过向心力作用。每个离子按玻尔理
论都是轮模型 （核被平面电子轨道围绕）。由此，玻恩假说，和排斥力相当
的相互作用能的形式是：
b
Er
… Page 23…
在1954年出版的《晶格动力学理论》，至今仍然是这个学科的主要方面的权
威著作。”
二、量子力学的先驱
玻恩通过在固体比热和离子晶体方面的工作，感到需要用更基本的新理
论来代替玻尔的量子理论。1922年玻尔到戈丁根讲学后，玻恩便把注意力集
中于此。他和詹姆斯·弗兰克及罗伯特·玻尔一起举办物质结构讨论班，他
们一起寻找波兰半经典理论的弱点和矛盾。海森堡曾对比玻恩的戈丁根学派
和索末菲的慕尼黑学派，当玻恩的戈丁根学派对波兰理论的正确性表示怀疑
时，索末菲学派还相信；只要附加普朗克、玻尔和索末菲所提出的量子条件，
牛顿力学还可以解决原子领域的问题。海森堡认为，玻恩甚至比玻尔更加坚
信有一套完整的、数学上统一的量子理论；而不是在牛顿力学、量子条件和
光量子假设之间徘徊，试图去调和它们。
玻恩和其助手泡利深入讨论了把微扰理论用于原子理论，并同海森堡合
作对氦原子进行了研究。玻恩还和约尔丹一起研究多周期体系，他们发现：
量子的“跃迁量”总对应于经典理论中振幅的平方，由此能恰当地构成“跃
迁振幅”的概念，这符合玻尔的对应原理。玻恩对此非常重视。
海森堡于1925年发展了玻恩的设想。他在一篇论文中沿着H·克拉曼包
散工作的方向，把注意力从定态能量转向跃迁几率。他抛弃了旧量子论中电
子的位置、速度、轨道等经典概念，主张代之以原子光谱的频率、波长、强
度等可观测量。他认为只有可观测量在物理理论中才是有意义的。他推广了
玻尔的对应原理，并把它从数学上精确化。海森堡让玻恩决定他是否应当发
表该文，他说他已无法再推进一步。玻恩立即看出了海森堡思想的重要性。
海森堡的论文发表后，玻恩发现：海森堡的不同寻常的演算实际上不过是矩
阵演算，海森堡对量子条件所作的新表述，表示了矩阵方程的对角线元素
h
pq
… Page 24…
讲授晶体理论和量子力学。晶体理论10讲；量子力学20讲，所用标题为“原
子动力学问题”。玻恩第一个把新的量子理论带到美国，吸引了许多听众。
他的讲稿于1926年由麻省理工学院出版，同年出版了德文本，这是关于量子
力学的第一本专著。在麻省理工学院讲学期间，玻恩还和维纳合作，用算符
理论对矩阵力学进行了推广。
由于德布罗意和薛定谔等人的工作，1926年在同一领域又出现了不同于
矩阵力学，但同样有效的波动力学。薛定谔对矩阵力学很反感，海森堡对波
动力学也同样反对，物理学家们以针锋相对的论战来辨别两套理论的优劣。
玻恩1926年的工作对统一物理学家的思想，澄清对此问题的讨论起了关键作
用，使这两种截然不同的思想得到某种综合，在新的高度上达到了一定的统
一。他用薛定谔的方法处理碰撞问题，讨论了入射粒子功能远远大于散射中
心相互作用势能的情况，得到了著名的玻恩近似，即电子波函数的几率诠释。
这项工作从物理上统一了波动力学和矩阵力学。几率诠释使物质的波粒二象
性更加明确，在此基础上，海森堡提出了测不准关系，玻尔提出了互补原理。
玻恩的几率诠释对量子理论的发展，对人们思维方式的影响很大。他和
哥本哈根学派坚持认为几率是量子理论的内在性质。著名科学史学家A·派
斯甚至认为：“在量子力学的这种意义上引入几率——也就是说，几率是物
理基本定律的内在特征——很可能是迄今仍具影响的20世纪最根本的科学
变革。同时，它的出现标志一次科学革命——这是常用而很少定义的术语—
—的结束而不是开始。”统计观念在玻恩自己的思想中也占有重要位置，形
成了他哲学思想的一部分。
… Page 25…
十、玻恩的哲学观点
玻恩知识渊博，多才多艺，除物理学外，他还喜欢文学、诗歌、音乐、
历史、哲学等。他有相当高的文学修养，熟悉许多德国和英国的文学作品和
诗歌，他还把一首十分流行的德文诗歌译成了英文。他还非常熟悉法国、意
大利、俄国及其它国家的作家。他也十分热爱音乐，年青的时候钢琴弹得很
好，完全可以参加室内乐的演奏，甚至和管弦乐队一起演奏。他读过许多关
于历史以及当时社会经济和政治方面的书籍。至于哲学，他读的书也很多，
对从古希腊直到现代的主要哲学流派都很熟悉。
玻恩本人高度重视哲学思维在自然科学基础理论研究中的作用。在他看
来，“每一个现代科学家，特别是每一个理论物理学家，都应深刻地意识到，
自己的工作是同哲学思维错综地交织在一起的，要是对哲学文献没有充分的
认识，他的工作就会是无效的。在我的一生中，这是一个最重要的思想。”
玻恩早年受实证主义哲学的影响很深，他在 《物理学中实在性的概念》
这篇论文中写道，“就最严格的意义而言，实证主义应当否定客观的、外在
世界的实在性，或者至少否定任何论述客观的、外在世界的可能性。应当想
到，这类看法是任何一个物理学家都不能同意的。然而，这类看法存在着，
甚至被当作时髦货。几乎在每个理论家发表的文章中都有实证主义的说教。”
他鼓吹“实证主义在科学中是一股生气勃勃的力量”，是“和科学的进展齐
步前进的”现代哲学体系，是“20世纪科学的哲学”。直到晚年，他仍然强
调，由于互补原理的确立和量子力学只能作出概率性的预言，使人类对微客
体的认识丧失了客观性，“主观性的倾向被重新引进了物理学，而且消除不
掉。”这表明，他的哲学思想的基调始终没有变，只是到晚年时他已不再直
言不讳地宣扬实证主义了，而代之以自然科学家比较容易接受的实在主义哲
学。
玻恩的哲学观点与辩证唯物主义有许多共同之处，他在其哲学论文中同
几位苏联科学家进行了对话。他就与莫斯科的同行谢尔盖·苏沃罗夫的通信
一事中写到：“我应当承认，我感到高兴的是，我同一位科学家——共产主
义者直接地、友好地交换意见；在这个领域内谈论的问题相当简单和明确，
至少是如果把这些问题同经济学、社会学和政治诸问题比较起来的话，前者
是相当简单和明确的。”
玻恩的哲学思想，同量子力学哥本哈根学派的主要代表人物玻尔的哲学
思想，实质上是完全一致的。他对玻尔提出的互补原理推崇备至。他也认为，
互补原理是一个普遍适用的哲学原理，不仅可以应用于量子力学，而且可以
应用于自然科学的其他许多领域，甚至可以应用于意识形态领域和社会政治
领域，使资本主义和共产主义这两种对立的思想体系和社会制度相互补充。
这当然是错误的。
玻恩的哲学思想很复杂，充满了矛盾，他的思想既有辩证唯物主义色彩，
… Page 26…
又否认马克思主义哲学对自然科学的指导作用。他坚持物理学理论和实验紧
密联系的思想，反对对物理学理论的发展采取教条主义和经验主义的态度。
他在戈丁根时期的一篇论文中说道：“物理学家力求研究自然中的事物，实
验和理论仅为他达到目的服务，当他意识到他在每项实验中遇到的所发生的
一切具有无限的复杂性时，他就会反对把某种理论看作为终极理论的任何企
图。因此，他憎恨 ‘公理’这个词，因为在一般的用词中，这个词含有终极
真理的意思。他之所以憎恨这个词，还因为他清醒地感觉到教条主义是自然
科学最凶恶的敌人。他承认在我们主观之外存在着“物理实际”，这种实际
以其各种变体的形式反映在物理理论中。他认为自然界中存在着新型的因果
关系，任何理论都是在不断发展的。但是，他又把这些观点和唯物主义对立
起来，认为这些观点是现代物理学在分析新发现 （相对论、量子物理学）的
基础上独立形成的，是经典的唯物主义不可能预见的。因此，他公开否认马
克思主义哲学对自然科学的指导作用。他说：“很难期望大约在一百年前发
展起来的马克思的观点能够给现代科学的发展带来指路明灯。”他的这种论
调在一定范围内颇有些代表性�
