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在克莱因的课堂上缺席,这引起克莱因教授的不快。在克莱因和应用数学教
授卡尔·龙格共同主持的一个关于弹性问题的研究班上,由于一个同学生病,
玻恩被提名临时提出一个关于弹性问题的报告。因为没有时间作准备,玻恩
只好临场发挥,谁知这个报告给克莱因的印象很深,以致他建议,这个报告
可参加大学的年度比赛,并要求玻恩提交一篇论文。因为参加有奖比赛的论
文必须匿名提出,玻恩不能征求教授们的意见。这样,玻恩开始了第一次独
立地做科学研究工作。玻恩的论文题为《在各种边界条件下平面上和空间内
弹性线稳定性的研究》,他在学生宿舍用自制的简单仪器完成了这项研究的
实验部分。在这篇论文的写作和实验中,玻恩第一次感觉到了理论和测量的
一致所带来的满足和喜悦。这篇论文很成功,获得了戈丁根大学的比赛奖金。
麦克斯·玻恩由于在弹性理论领域内的工作而于1907年获得了哲学博士
学位,费里克斯·克莱因提请授予了该项工作大学哲学系的奖金。
玻恩对天文学的爱好在戈丁根也吸收了新的养料。当时,卡尔·施瓦茨
西德领导着戈丁根天文台,高斯也曾在此天文台工作过数十年。施瓦茨西德
30岁时曾是大学最年轻的教授之一,后来他作为波茨坦天体物理观测台的领
导人而闻名,现在耶拿迈郊陶廷堡天文台就是以他的名字命名的。玻恩在施
瓦茨西德那里参加了他的天体物理学讨论会,并第一次研究现代天文学问
题,他们还在一起讨论行星和大气问题。在这一时期,玻恩系统地学习了气
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体动力学理论,并作过关于因摆脱重力而发生扩散及进而向星际空间漏气的
报告。
卡尔·施瓦茨西德的研究工作并不局限于天体物理专业,他还写下了几
何光学方面的经典著作,年轻的玻恩向施瓦茨西德学会了许多天文学、物理
学、光学方面的新知识。后来,施瓦茨西德在第一次世界大战期间去世了,
爱因斯坦发表了激动的演说悼念他。玻恩也总是怀着激动的心情回忆这位良
师。
正像父亲古斯塔夫·玻恩去世前教诲的那样,玻恩在求学时期,没有固
定自己的专业,而是汲取多方面的知识养料。戈丁根又是全德国科学研究的
圣地,这里汇聚了许多知名的学者、教授,有着浓厚而自由的学术气氛,使
玻恩得以在浩瀚的知识海洋中自由自在地遨游。在这里,玻恩不仅学到了许
多知识,打下了扎实的基础,而且形成了他自己独特的世界观。他一直认为,
科学的哲学背景始终比科学的特殊成果更为重要,这一观点贯穿于他一生的
研究工作,其结果之一,就是使他没有卷进核裂变及其应用于原子弹。这使
他能从公正的和客观的观点出发来考虑与之相关的伦理问题和政治问题。
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二、成为物理学家
1907年1月,玻恩获得戈丁根大学哲学博士学位后,先去服了一段时间
的兵役,由于严重的气喘病而退役。该年春,为了多学习一些物理学的基本
知识,玻恩去了英国的剑桥。在那里,他成了冈维尔和凯厄斯学院的研究生,
参加实验和听课。在约瑟夫·约翰·汤姆森的实验室,原子研究大师汤姆森
以其绝妙的、令人激动的实验示范对玻恩产生了很大影响。但拉莫尔对电磁
学的介绍却都是玻恩从闵可夫斯基那里学过的。因此,玻恩在剑桥只呆了6
个月,就回到了德国。但英国人民的亲切和好客,学生生活以及学院和乡村
的秀丽风光,都给玻恩留下了很好的印象。
1907年秋,玻恩回到了故乡布雷斯劳。在布雷斯劳大学,有两名物理学
教授奥托·卢麦尔和恩斯特·普林斯汤姆,他们在黑体辐射方面已很有研究。
90年代,他们在柏林完成了黑体辐射的测量,这些测量促进了普朗克发现基
本作用量子,玻恩想在这两位物理学教授的指导下提高实验技巧。由于疏忽
大意,玻恩的实验室内跑了水,之后,实验的尝试也就中止了,玻恩又转而
研究起理论问题来。不久,他发现了爱因斯坦1905年发表的关于相对论的论
文,立刻就被它吸引住了。玻恩把爱恩斯坦关于相对性原理的思想和闵可夫
斯基的数学方法结合起来,发现了一个直接计算电子电磁(质量)的新方法,
并据此写了一篇电子运动相对论的论文。他把这篇论文的手稿寄给了闵可夫
斯基。令他惊讶的是,闵可夫斯基回信邀请他回戈丁根大学,帮助他做相对
论方面的研究工作。
1908年底,玻恩又回到了戈丁根,他和闵可夫斯基愉快地工作了几个星
期。不幸的是,1909年1月,闵可夫斯基得了阑尾炎,做了阑尾炎手术之后
就去世了,年仅44岁。闵可夫斯基的去世,使玻恩的全部希望都破灭了。这
时候,玻恩被闵可夫斯基邀请来研讨的那篇关于电子运动相对性的论文在数
学会上的演讲很成功,因而于1909年获得了教授理论物理学的权利。在取得
讲师职务的竞选报告中,他分析研究了汤姆森提出的原子模型。这样,玻恩
就得以在戈丁根定居下来。
1909年,在萨尔斯堡举行的科学会议上,玻恩第一次见到了爱因斯坦,
此后这两位科学家经常通信,主要是讨论相对论。在这次科学大会上,爱因
斯坦提出了光的量子假说。他的这篇论文引进了光量子或光子的概念,并对
光电效应和其它现象作了革命性解释。爱因斯坦在把量子理论重新应用于固
体的热性质时,用了一个单振子的模型来描述晶体中的振动。这造成了理论
和实验之间小小的脱节。因此,玻恩和卡曼试图借助于考虑点阵振动的全部
光谱来消除这些脱节,这个实验同时证明了X射线的波动性质和晶体的点阵
结构。
这项工作结束以后,卡曼离开玻恩,开始专门研究流体动力学和空气动
力学,并在这两方面都享有盛名。而玻恩仍旧研究物理,固体比热的工作为
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他以后的研究开辟了两条主要路线:点阵动力学和量子理论。从此,玻恩将
自己的专业固定在物理学领域,开始了一个物理学家的研究工作。
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三、与爱因斯坦的友谊
1912年,玻恩开始按一个庞大计划进行研究:从点阵假设出发,来导出
一切晶体的性质,晶体的粒子在内力作用下可以移动。主要结果是说明了对
弹性常数间的科希关系的偏离;证明了振动光谱由两种不同类型的谱带,即
光带和声带组成,并且把P·埃瓦尔德关于晶体中的电磁波的绝妙理论并入
了点阵动力学。
正当玻恩着手写一部系统论述晶体运动问题的专著《晶格动力学》的时
候,1914年,第一次世界大战爆发了。这时,柏林大学根据麦克斯·普朗克
的建议聘请他这个才华出众的青年物理学家担任柏林大学物理系理论物理学
副教授职务。普朗克在陈述这一聘请理由时强调:玻恩博士是一位思维清晰、
学识渊博、全心全意忠于科学和科学进步的理论物理学家,他具备讲课和联
络学生所必需的一切品德。他品学兼优,符合对一位新的副教授的个性所提
出的全部要求,因而在这种情况下,本系十分乐意为不久前建立的教研室作
出第一个任命,并提出这唯一的候选人。
1915年春,玻恩前往柏林,他刚开始讲课不久,很快就被迫去参军。在
空军无线电部门服役一个短期后,应他的朋友鲁道夫·拉登堡的请求,玻恩
被调到一个炮兵研究机构的“声学测位”部门——通过在不同地点测定炮声
传到的时间来寻找大炮的位置。许多物理学家都在这里工作,玻恩在这个岗
位上有可能从事自己的科学研究。他和兰德继续研究,试图测定离子性晶体
的内能,而且因马德隆的帮助获得了成功。马德隆发展了一种计算点阵中库
仑力能量的方法 (马德隆常数),根据这些结果,玻恩得到了简单的异极