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マックス・ボルンがGoogleトップロゴに!京大卒物理オタクが徹底解説します!

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2017年12月11日のGoogleトップロゴはマックス・ボルンです。本日が、生誕135年になります。

わたしは京大で物理をかじってきた人間なので、マックス・ボルンは知っていましたが、この機に調べてみましたので、ご紹介します。

 

マックス・ボルンとはどんな人

マックス・ボルンは1882年12月11日にドイツのブレスラウに生まれ、1970年1月5日に生涯を終えています。

1954年に量子力学、特に波動関数の確率解釈の提唱の功績で、ノーベル物理学賞を受賞しています。

ドイツ生まれのイギリスの理論物理学者。量子力学の初期における立役者の一人として有名です。

 

経歴

マックス・ボルンの経歴です。

1882年:ドイツ東部シュレージエン地方のブレスラウ(現・ポーランド領ヴロツワフ)にユダヤ系の家庭に生まれる。
1919年:ベルリン大学助教授となる。
1921年:ゲッティンゲン大学の教授となる。
1926年:量子力学の確率解釈(統計的解釈)を発表。
1933年:ドイツでナチス・ドイツが興隆し、ユダヤ人排斥運動を行ったため、教授職を解雇される。
1953年:ドイツへ帰国。
1954年:量子力学、特に波動関数の確率解釈の提唱によりノーベル物理学賞を受賞。

1921年にゲッティンゲン大学の教授になります。ゲッティンゲン大学は、当時、数学、物理学のメッカです。ゲッティンゲン大学には、世界を代表する3人のドイツ人数学者(フェリックス・クライン、ダフィット・ヒルベルト、ヘルマン・ミンコフスキー)がおり、マックス・ボルンは、ヒルベルトの弟子として、物理学を牽引していました。

マックス・ボルンの同僚や教え子にもノーベル物理学賞の受賞者が多かったんですね。ピーター・デバイは分子構造の研究で受賞、ヴォルフガング・パウリはパウリの排他律の発見で受賞、そして弟子としては、ヴェルナー・ハイゼンベルク(写真右)やフォン・ノイマンがいます。そうそうたるメンバーですね。

ベルリン大学時代には、アルベルト・アインシュタインと親交を厚くします。後にラッセル=アインシュタイン宣言にも名を連ねています。

 

 

功績

マックス・ボルンは、1905年のアインシュタインの特殊相対性理論の発表を受けて、数学者ヘルマン・ミンコフスキーと一緒に特殊相対性理論の研究を行っています。

次に、デンマークの量子力学の巨塔であるニールス・ボーア(写真下)に刺激を受け「量子力学」を研究するようになります。マックス・ボルンは原子内電子の振る舞いに量子論を展開し、数学的理論を築いていきます。1924年に、この量子論を量子力学という言葉で表現します。

1925年には、弟子のハイゼンベルクが電子の位置と運動量を関係づける規則を発見しましたが、マックス・ボルンはハイゼンベルク、P.ヨルダンと共同して行列力学を定式化して、量子力学の体系を築いていきます。

ハイゼンベルクの自叙伝『部分と全体』では、ハイゼンベルクがノーベル物理学賞受賞につながる、電子の位置と運動量の関係づけの規則発見が、当時を回顧しながら、なまなましく表現されており、物理好きにとってはたまらないです。『部分と全体』には、数々の巨人たちによって量子力学が構築されていった様子が記録されています。おすすめの本です。

さて、1926年にはシュレーディンガーが波動力学によって同じ理論を表現します。波動力学はまたたく間に量子力学の主役の座を奪いましたが、マックス・ボルンは波動力学を使って、ボルン近似の方法と波動関数の統計的解釈を与えます。

この発見によって1954年にノーベル物理学賞を受賞します。

 

量子コンピューター

さて、マックス・ボルンの貢献によってその基礎が築かれた量子力学ですが、一般相対性理論と同じく、現代物理学の根幹をなしています。

そして、量子力学は、現代の様々な科学技術で欠かすことができない分野になっています。

最近ホットな話題としては、量子コンピューターがあります。
2017年11月に米IBMが「量子ゲート方式」の量子コンピューターの試作機を発表し、大きな話題になっています。ITの常識が一変する時期が近づいていると言われています。

独フォルクスワーゲンはタクシー巡回ルートを最適化して、渋滞を緩和するところで量子コンピューターを使っています。すでに実用化されているんですね。

しかし、現在実用化されている量子アニーリング方式には限界があり、別方式が模索されています。その方式の一つがIBMが発表した量子ゲート方式なんですね。

量子コンピューターに関する最新の書籍を紹介します。

 

 

まとめ

今回は、マックス・ボルンについての記事でした。

マックス・ボルンの時代のヨーロッパは物理学の巨人たちが交流しあいながら、量子力学を築いていったロマンがある時代であると同時に、ユダヤ人迫害により、多くの優秀なユダヤ人が亡命することを余儀なくされています。マックス・ボルンはじめ、アインシュタイン、ニールス・ボーアなど平和活動を行っておられます。

どのような大変な環境の中でも真摯に物理学に向き合う姿からは、学ぶべきことが多くあるように思います。

 

 

 

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