正文 第22章 玻恩(2)(1 / 3)

90年代,他們在柏林完成了黑體輻射的測量,這些測量促進了普朗克發現基本作用量子,玻恩想在這兩位物理學教授的指導下提高實驗技巧。由於疏忽大意,玻恩的實驗室內泡了水,之後,實驗的嚐試也就中止了,玻恩又轉而研究起理論問題來。不久,他發現了愛因斯坦1905年發表的關於相對論的論文,立刻就被它吸引住了。玻恩把愛因斯坦關於相對性原理的思想和閔可夫斯基的數學方法結合起來,發現了一個直接計算電子電磁(質量)的新方法,並據此寫了一篇電子運動相對論的論文。他把這篇論文的手稿寄給了閔可夫斯基。令他驚訝的是,閔可夫斯基回信邀請他回戈丁根大學,幫助他做相對論方麵的研究工作。

1908年底,玻恩又回到了戈丁根,他和閔可夫斯基愉快地工作了幾個星期。不幸的是,1909年1月,閔可夫斯基得了闌尾炎,做了闌尾炎手術之後就去世了,年僅44歲。閔可夫斯基的去世,使玻恩的全部希望都破滅了。這時候,玻恩被閔可夫斯基邀請來研討的那篇關於電子運動相對性的論文在數學會上的演講很成功,因而於1909年獲得了教授理論物理學的權利。在取得講師職務的競選報告中,他分析研究了湯姆森提出的原子模型。這樣,玻恩就得以在戈丁根定居下來。

1909年,在薩爾斯堡舉行的科學會議上,玻恩第一次見到了愛因斯坦。

此後這兩位科學家經常通信,主要是討論相對論。在這次科學大會上,愛因斯坦提出了光的量子假說。他的這篇論文引進了光量子或光子的概念,並對光電效應和其他現象作了革命性解釋。愛因斯坦在把量子理論重新應用於固體的熱性質時,用了一個單振子的模型來描述晶體中的振動。這造成了理論和實驗之間小小的脫節。因此,玻恩和卡曼試圖借助於考慮點陣振動的全部光譜來消除這些脫節,這個實驗同時證明了X射線的波動性質和晶體的點陣結構。

這項工作結束以後,卡曼離開玻恩,開始專門研究流體動力學和空氣動力學,並在這兩方麵都享有盛名。而玻恩仍舊研究物理,固體比熱的工作為他以後的研究開辟了兩條主要路線:點陣動力學和量子理論。從此,玻恩將自己的專業固定在物理學領域,開始了一個物理學家的研究工作。

和愛因斯坦的友情

1912年,玻恩著手按一個龐大計劃進行研究:從點陣假設出發,來導出一切晶體的性質,晶體的粒子在內力作用下可以移動。主要結果是說明了對彈性常數間的科希關係的偏離;證明了振動光譜由兩種不同類型的譜帶,也就是光帶和聲帶組成,並且把P·埃瓦爾德關於晶體中的電磁波的絕妙理論並入了點陣動力學。

正當玻恩著手寫一部係統論述晶體運動問題的專著《晶格動力學》的時候,1914年,第一次世界大戰爆發了。這時,柏林大學根據麥克斯·普朗克的建議聘請他這個才華出眾的青年物理學家擔任柏林大學物理係理論物理學副教授職務。普朗克在陳述這一聘請理由時強調:玻恩博士是一位思維清晰、學識淵博、全心全意忠於科學和科學進步的理論物理學家,他具備講課和聯絡學生所必需的一切品德。他品學兼優,符合對一位新的副教授的個性所提出的全部要求,因而在這種情況下,本係十分樂意為不久前建立的教研室作出第一個任命,並提出這唯一的候選人。

1915年春,玻恩前往柏林。他剛開始講課不久,很快就被迫去參軍。在空軍無線電部門服役一個短期後,應他的朋友魯道夫·拉登堡的請求,玻恩被調到一個炮兵研究機構的“聲學測位”部門——通過在不同地點測定炮聲傳到的時間來尋找大炮的位置。許多物理學家都在這裏工作,玻恩在這個崗位上有可能從事自己的科學研究。他和蘭德繼續研究,試圖測定離子性晶體的內能,而且因馬德隆的幫助獲得了成功。馬德隆發展了一種計算點陣中庫侖力能量的方法(馬德隆常數)。根據這些結果,玻恩得到了簡單的異極分子的形成熱。這是根據純物理學數據測定化學反應熱的第一個例子。在這項工作中,玻恩還得到了化學家弗裏茨·哈伯的幫助,因此,這項工作被稱為玻恩—哈伯理論。

1915—1919年在柏林的這段期間,玻恩與愛因斯坦經常相會。在戰爭的黑暗時期,與愛因斯坦的友誼成為玻恩最大的安慰。玻恩多才多藝,鋼琴彈得很好,而愛因斯坦則喜愛拉小提琴,因而他們經常在一起彈琴消遣。在戰爭即將結束前,有許多知識分子,如曆史學家德爾布留克、經濟學家布倫坦諾、物理學家愛因斯坦等人,組織了一種集會,並邀請外交部的高級官員參加,討論科學問題、政治形勢和軍事形勢,玻恩也經常參加這種集會。這些知識分子強烈反對德國政府無限製地擴充潛水艇的軍事行動和政治目的,並且確信它們會導致災難。