Max Born en de ontdekking van de Born Rule

Max Born (11 december 1882 - 5 januari 1970) was een Duitse natuurkundige die een belangrijke rol speelde in de ontwikkeling van de kwantummechanica. Hij staat bekend om de 'Born rule', die een statistische interpretatie gaf van kwantummechanica en stelde onderzoekers in het veld in staat resultaten specifiek te voorspellen kansen. Born won in 1954 de Nobelprijs voor natuurkunde voor zijn fundamentele bijdragen aan de kwantummechanica.

Snelle feiten: Max Born

Max Born werd geboren op 11 december 1882 in Breslau (nu Wroclaw), Polen. Zijn ouders waren Gustav Born, embryoloog aan de universiteit van Breslau, en Margarete (Gretchen) Kaufmann, wiens familie in de textiel werkte. Born had een jongere zus genaamd Käthe.

Born ging op jonge leeftijd naar school in het König Wilhelms Gymnasium in Breslau en studeerde Latijn, Grieks, Duits, geschiedenis, talen, wiskunde en natuurkunde. Daar werd Born mogelijk geïnspireerd door zijn wiskundeleraar, Dr. Maschke, die de studenten liet zien hoe draadloze telegrafie werkte.

De ouders van Born stierven op jonge leeftijd: zijn moeder toen Born 4 was en zijn vader kort voordat Born de school afmaakte aan het Gymnasium.

Nadien volgde Born cursussen aan verschillende wetenschappelijke, filosofische, logische en wiskundige vakken aan Breslau Universiteit van 1901–1902, op advies van zijn vader om zich niet te snel te specialiseren in een vak college. Hij studeerde ook aan de universiteiten van Heidelberg, Zürich en Göttingen.

Peers van de Breslau University hadden Born verteld over drie professoren wiskunde in Göttingen - Felix Klein, David Hilbert en Hermann Minkowski. Born raakte uit de gratie bij Klein vanwege zijn onregelmatige deelname aan lessen, hoewel hij daarna maakte indruk op Klein door tijdens een seminar een probleem over elastische stabiliteit op te lossen zonder de literatuur. Klein nodigde Born vervolgens uit om mee te doen aan een universiteitsprijscompetitie met hetzelfde probleem voor ogen. Born nam echter aanvankelijk niet deel en beledigde Klein opnieuw.

Born veranderde van gedachten en ging later naar binnen, en won de Faculteitsprijs van de Universiteit van Breslau voor hem werken aan elasticiteit en het behalen van een doctoraat in de wiskunde over het onderwerp in 1906 onder zijn doctoraal adviseur Carl Runge.

Born ging vervolgens ongeveer zes maanden naar Cambridge University, waar hij lezingen bijwoonde J. J. Thomson en Joseph Larmor. Hij ging terug naar Göttingen om samen te werken met de wiskundige Hermann Minkowski, die na een paar weken stierf als gevolg van een operatie voor blindedarmontsteking.

In 1915 werd Born aangeboden als hoogleraar aan de Universiteit van Berlijn. De gelegenheid viel echter samen met het begin van de Eerste Wereldoorlog. Born kwam bij de Duitse luchtmacht en werkte aan klankbereik. In 1919, na de Eerste Wereldoorlog, werd Born professor aan de Universiteit van Frankfurt-am-Main.

In 1921 keerde Born terug naar de universiteit van Göttingen als professor, een functie die hij 12 jaar bekleedde. Born werkte in Göttingen aan de thermodynamica van kristallen en raakte toen vooral geïnteresseerd in de kwantummechanica. Hij werkte samen met Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg en een aantal andere natuurkundigen die ook baanbrekende vorderingen zouden maken in de kwantummechanica. Deze bijdragen zouden helpen om de basis te leggen van de kwantummechanica, met name de wiskundige behandeling ervan.

Born zag dat een deel van Heisenbergs calculus equivalent was aan matrixalgebra, een formalisme dat tegenwoordig veel wordt gebruikt in de kwantummechanica. Verder overwoog Born de interpretatie van De golffunctie van Schrödinger, een belangrijke vergelijking voor de kwantummechanica, die in 1926 was ontdekt. Hoewel Schrödinger een manier had geboden om te beschrijven hoe de golffunctie die een systeem beschrijft in de loop van de tijd veranderde, was het onduidelijk waar de golffunctie precies mee correspondeerde.

Born concludeerde dat het kwadraat van de golffunctie kan worden geïnterpreteerd als een kansverdeling die het resultaat zou voorspellen dat een kwantummechanisch systeem geeft wanneer het wordt gemeten. Hoewel Born deze ontdekking, nu bekend als de Born-regel, voor het eerst toepaste om te helpen verklaren hoe golven zich verspreidden, werd het later toegepast op vele andere verschijnselen. Born ontving de Nobelprijs voor de natuurkunde van 1954 voor zijn werk aan de kwantummechanica, met bijzondere nadruk op de Born-regel.

In 1933 werd Born gedwongen te emigreren vanwege de opkomst van de nazi-partij, waardoor zijn hoogleraarschap werd opgeschort. Hij werd docent aan de universiteit van Cambridge, waar hij bij Infeld werkte aan elektrodynamica. Van 1935-1936 verbleef hij in Bangalore, India aan het Indian Institute of Science en werkte hij samen met Sir C.V. Raman, een onderzoeker die in 1930 de Nobelprijs voor natuurkunde won. In 1936 werd Born hoogleraar natuurfilosofie aan de Universiteit van Edinburgh en verbleef daar 17 jaar tot zijn pensionering in 1953.

Born heeft tijdens zijn leven een aantal prijzen gewonnen, waaronder:

• 1939 - Fellowship of the Royal Society
• 1945 - Gunning Victoria Jubilee Prize, van de Royal Society of Edinburgh
• 1948 - Max Planck-medaille, van de Duitse Fysische Vereniging
• 1950 - Hughes Medal, van de Royal Society of London
• 1954 - Nobelprijs voor natuurkunde
• 1959 - Grootkruis van Verdienste met Ster van de Order of Merit, uit de Duitse Bondsrepubliek

Born werd ook erelid van verschillende academies, waaronder de Russische, Indiase en Royal Irish academies.

Na de dood van Born creëerden de German Physical Society en het British Institute of Physics de Max Born Prize, die jaarlijks wordt uitgereikt.

Na zijn pensionering vestigde Born zich in Bad Pyrmont, een kuuroord bij Göttingen. Hij stierf op 5 januari 1970 in een ziekenhuis in Göttingen. Hij was 87 jaar oud.

Born's statistische interpretatie van de kwantummechanica was baanbrekend. Dankzij de ontdekking van Born kunnen onderzoekers het resultaat van een meting op een kwantummechanisch systeem voorspellen. Tegenwoordig wordt de Born-regel beschouwd als een van de belangrijkste principes van de kwantummechanica.

• Kemmer, N., en Schlapp, R. 'Max Born, 1882-1970.'
• Landsman, N.P. "De geboren regel en de interpretatie ervan."
• O'Connor, J.J. en Robertson, E.F. "Max Born."