玻恩(Max Born)是哥廷根物理学派的领袖、1954年诺贝尔物理学奖获得者之一,他在量子力学、晶格动力学等领域都做出过卓越贡献。玻恩为20世纪的物理界培养并影响了一大批优秀人才,其中包括几位后来大有作为的著名中国物理学家。2012年是玻恩诞辰130周年,谨以此文作为对这位大师的纪念。
据目前所知,中国物理界第一个直接受到玻恩较大影响的物理学子是王福山。
1929年4月,王福山到达哥廷根,先在这里选修物理实验课。一年后他因病休学。1932年复学后,他选修了玻恩的原子物理和电磁学两门课。原子物理课给他留下最深刻印象的是每周一小时的习题课。王福山认为玻恩的电磁学课对他的影响超过了原子物理学课。王福山很期待在玻恩的指导下完成学业,但纳粹上台后,作为犹太人的玻恩处境艰难,因此他准备离开德国,这让王福山难过。玻恩离开前为王福山做出了较妥当的安排。
1933年,玻恩离开德国,1937年才在英国的爱丁堡大学获得长期稳定的教授职位。玻恩在爱丁堡大学工作直到1953年退休,在此期间,他为中国物理界培养出了三名优秀的年轻博士,即彭桓武、程开甲和杨立铭。另外,他与才华横溢的黄昆合作,撰写了晶格动力学领域最权威的学术专著。这几位年轻人都给玻恩留下了上佳的深刻印象。
1944年7月15日,玻恩在致爱因斯坦的信中说:“我和我杰出的中国学生彭,在一起尝试改进量子场论,我相信我们的途径是正确的。”1944年10月10日,玻恩在写给爱因斯坦的信中说:“我现在主要工作是改进场理论的量子化。……我相信我们(即我的中国合作者彭与我)对它已经有了很大的改进,而且相当肯定地说,我们能够摒弃理论中所有令人不满意的东西(如发散积分等等)。
我确信它至少像任何值得尊敬的经典理论一样漂亮。”从玻恩给爱因斯坦的这两封信中提到的情况可以看出,玻恩对于他和彭桓武一起合作的工作是寄予很大期望并充满信心的。
彭桓武1938年到爱丁堡大学,1940年和1945年分别获得爱丁堡大学哲学博士与科学博士学位。他于1947年回国,先后在云南大学、清华大学和北京大学任教,并主持中国科学院原子能研究所理论物理研究,领导了我国核反应堆和核武器的理论设计。
他曾获得国家自然科学奖一等奖、国家科技进步特等奖、何梁何利基金科学与技术成就奖,1948年当选为爱尔兰皇家科学院院士,1955年当选为中国科学院学部委员(院士),是两弹一星元勋。
玻恩与彭桓武不仅一起合作开展研究工作,而且彼此之间相互交往甚密,可以谈论任何问题。1941年,彭桓武先生离开爱丁堡大学和玻恩去都柏林薛定谔处工作时,玻恩曾对彭桓武说,“薛定谔没有学生”。
彭桓武先生回忆说:“待我到都柏林后才逐渐理解其中道理。原来薛定谔深沉严密,对一个问题没想清楚前不向别人说,想清楚后再讲又是那样清楚,无从激发学生的创造性。”密切的交往使彭桓武先生对于玻恩有深刻的了解,他曾指出:作为一流的理论物理大师,“玻恩本人很懂实验,自己家中备有车床,他博士论文的演示仪器便是自己设计并加工的。”
1948年3月4日,玻恩提到:“我的一个中国学生正在研究超导,我想他的理论(它基于我的若干建议之上)要比海森伯的更好。”玻恩在这里提到的他的中国学生是程开甲。程开甲与玻恩合作在Nature等期刊发表了多篇关于超导的文章。超导领域的后续发展证明玻恩这里提到的程开甲与他的超导理论以及海森伯的超导理论都是不成功的。但玻恩曾经更看好程开甲的超导研究却是事实。
杨立铭1945年即到英国留学,辗转多地后在1946年(稍早于程开甲)投身于玻恩门下,1948年12月获得博士学位。杨立铭跟随玻恩学习几个月之后,就得到了玻恩的认可。玻恩从当时英国哈威尔原子能中心为杨立铭申请到了奖学金。关于在玻恩指导下的学习以及与玻恩的合作,杨立铭曾有如下回忆:“1949年,M. G. Mayer与J. H. D. Jensen首次从分析实验数据提出原子核中存在幻数。
玻恩教授以他对物理学的深刻理解与广泛联系,立刻觉察到原子核中存在着壳层结构以及可能的统计解释。他要我用Thomas Fermi模型对此进行分析。我在很短的时间内,在合理的核密度分布下,导出了这些幻数。这使他很高兴,我们共同在Nature上发表了这项工作。”
1950年9月3日,玻恩在致爱因斯坦的信中说:“目前我正在与一位中国合作者做完我一年前开始的关于晶格量子力学的书稿。
这一专题工作完全超越了我目前的驾驭能力,如果我能理解年轻人黄昆以我们两人的名义写的任何东西,那对我将是值得高兴的事。但是书中的很多观点需要回溯到我的年轻时代。”黄昆于1945年10月到达英国的布里斯托尔大学,师从后来获得诺贝尔物理学奖的莫特(Nevill Mott),1948年获博士学位。
他于1951年10月回国,1955年当选中国科学院学部委员(院士),1980年当选为瑞典科学院外籍院士,1985年当选为第三世界科学院院士,1977年出任中国科学院半导体研究所所长。他是中国固体物理学先驱和中国半导体技术奠基人。黄昆于2001年获得国家最高科学技术奖。
1954年在英国牛津出版的黄昆与玻恩合作撰写的《晶格动力学理论》(英文书名为:Dynamical Theory of Crystal Lattices)一书,是该领域最权威的经典著作。