Борн, Макс: биография
К работам, посвящённым применениям квантовой механики к теории молекул, относится классическая статья Борна и американского физика Роберта Оппенгеймера «О квантовой теории молекул» (Zur Quantentheorie der Molekeln), законченная в августе 1927 года. Переформулировав предложенную в предыдущих работах теорию возмущений в терминах волновой механики, им удалось установить соотношение между величинами энергии движения электронов, ядер и вращения молекулы как целого, что позволяет решать уравнение Шрёдингера по отдельности для электронов и ядер (приближение Борна — Оппенгеймера). В начале 1930-х годов Борн опубликовал ряд статей, посвящённых квантовой теории химической связи. Так, он показал, как с помощью метода слэтеровских детерминантов (а не теории групп) вычислить силу между двумя неодинаковыми атомами. В 1931 году учёный рассмотрел проблему «насыщения валентностей», то есть соотношения между числом связанных состояний и числом возможных конфигураций спинов. В том же году вышла большая обзорная статья Борна, посвящённая квантовомеханическому объяснению химической связи. Последняя работа Борна по теории молекул, написанная совместно с Зигфридом Флюгге (в ней анализировался один конкретный вопрос, касающийся двухатомных молекул), вышла в 1933 году; в дальнейшем он не обращался к данной тематике.
Прочие работы
Диссертационная работа Борна (1906) была посвящена проблеме устойчивости упругих тел (проволок и полос). К вопросам теории упругости учёный возвратился лишь однажды, уже в 1940 году, когда в Котбридже (Coatbridge) под Глазго произошло разрушение фабричной трубы. Поскольку возник целый клубок финансовых претензий, к расследованию этого случая был привлечён находившийся в Эдинбурге Борн. Его расчёты продемонстрировали, что взрывы, проводившиеся на некотором расстоянии от фабрики, не могли привести к падению трубы, что освободило фирму, проводившую эти взрывы, от иска. Результаты этой работы были опубликованы Институтом гражданских инженеров (Institution of Civil Engineers), который принял решение присудить авторам свою награду — медаль Телфорда (Telford Medal). Другой работой прикладного характера был предложенный в 1945 году вместе с Р. Фюртом (R. Frth) и Р. Принглом (R. W. Pringle) фотоэлектрический фурье-преобразователь, реализованный компанией Ferranti.
По признанию Борна, начало его научной деятельности в полном смысле этого слова положила работа о собственной энергии релятивистского электрона, получившая одобрение Минковского. Активность в этом направлении привела к дискуссии в научной литературе о понятии жёсткости тела в рамках теории относительности. Идеи Борна развивались впоследствии Густавом Герглотцем (англ. Gustav Herglotz) и Арнольдом Зоммерфельдом. В годы Первой мировой войны Борн много общался с Эйнштейном, который как раз в это время добился успеха в построении общей теории относительности. По признанию Борна, он «находился под таким впечатлением от величия его [Эйнштейна] идей, что решил никогда не работать в этой области».
Эксперименты с атомными пучками, проводившиеся Штерном и Герлахом в руководимом Борном институте во Франкфурте, привели к идее использовать эту технику для прямого измерения длины свободного пробега и прочих величин кинетической теории газов. Эти опыты были проведены Борном совместно с его ассистенткой Элизабет Борман (Elisabeth Bormann). Другой эксперимент, проведённый вместе с другим учеником П. Лертесом, был посвящён проверке теории подвижности ионов в воде. Эта теория Борна основывалась на идее взаимодействия ионов с молекулами воды, представляющими собой электрические диполи, и передачи между ними вращательного момента. Опыт состоял в демонстрации вращения шара, наполненного водой, во вращающемся электрическом поле.
В ряде публикаций Борна квантовая механика использовалась для рассмотрения адсорбционного катализа (с Джеймсом Франком, 1930, и Виктором Вайскопфом, 1931) и других вопросов. Написанная в 1929 году статья о распаде ядра является единственной работой Борна по ядерной физике. В 1934 году вместе с Леопольдом Инфельдом Борн предпринял модификацию уравнений для электромагнитного поля подобно тому, как это было сделано Густавом Ми (1913). В рамках такой нелинейной электродинамики удалось избавиться от проблем, связанных с бесконечно большой собственной энергией электрона, однако теорию не удалось согласовать с квантовой механикой, и, по словам самого Борна, «существенных результатов получено не было». Спустя несколько лет он выдвинул новый общий подход, основанный на так называемом «принципе взаимности» (reciprocity principle), согласно которому любой закон в обычном пространстве имеет аналог в импульсном пространстве. Возможности нового метода подробно исследовались учениками Борна, в частности Гербертом Грином. Сам Борн более десяти лет пытался построить на базе принципа взаимности единую теорию взаимодействий, из которой должны были следовать величина постоянной тонкой структуры и её связь с другими фундаментальными константами природы (в частности, с отношением масс протона и электрона). Однако цель не была достигнута, и к началу 1950-х годов он разочаровался в этом направлении своей деятельности, назвав эту работу лишь «тратой времени» и математическими спекуляциями.
