Max Born: Der Physiker, der die Realität zur Wahrscheinlichkeit machte

Am 4. Dezember 1926 setzte sich Albert Einstein hin, um einem Freund über die seltsame neue Physik zu schreiben, die aus Göttingen kam. "Die Quantenmechanik ist sehr achtunggebietend", räumte er ein. "Aber eine innere Stimme sagt mir, dass das noch nicht der wahre Jakob ist... Ich jedenfalls bin überzeugt, dass Er nicht würfelt." Der Satz, der später zu dem berühmtesten Satz komprimiert wurde, den Einstein nie ganz so geschrieben hat, galt dem Mann, der die Würfel gerade ins Spiel gebracht hatte. Sein Name war Max Born, und fünf Monate zuvor hatte er die Idee veröffentlicht, dass die Wellenfunktion nicht verrät, wo sich ein Teilchen befindet – sondern nur, wie wahrscheinlich es ist, es dort zu finden.

Breslau und die Mathematiker von Göttingen

Born wurde am 11. Dezember 1882 in Breslau, damals im Deutschen Kaiserreich, heute Wrocław in Polen, in eine jüdische Familie mit einem starken wissenschaftlichen Einschlag geboren: sein Vater, Gustav Jacob Born, war Anatom und Professor für Embryologie an der Universität Breslau. Seine Mutter, Margarethe Kauffmann, stammte aus einer schlesischen Industriellenfamilie und starb, als er vier Jahre alt war.

Nach dem König-Wilhelm-Gymnasium ging er 1901 an die Universität Breslau, verbrachte 1902 einen Sommer in Heidelberg und 1903 einen weiteren in Zürich, bevor er im April 1904 nach Göttingen zog. Dieser Umzug entschied alles. In Göttingen studierte er bei Felix Klein, David Hilbert und Hermann Minkowski – der stärksten mathematischen Fakultät der Welt – und absorbierte eine Gewandtheit in abstrakter Algebra, die die meisten Physiker seiner Generation einfach nicht hatten. Seine Promotion von 1906 über die Stabilität elastischer Drähte gewann den Preis der Philosophischen Fakultät und ein magna cum laude.

Das Institut

Er habilitierte sich 1909 in Göttingen für theoretische Physik, wurde 1914 außerordentlicher Professor in Berlin, übernahm 1919 einen ordentlichen Lehrstuhl in Frankfurt und kehrte 1921 als Direktor des Instituts für Theoretische Physik nach Göttingen zurück. Für die nächsten zwölf Jahre war dieses Institut das Gravitationszentrum der Weltphysik.

Die Liste ist im Rückblick fast komisch. Zu Borns Doktoranden zählten Robert Oppenheimer (1927), Max Delbrück (1930), Maria Goeppert Mayer (1931) und Victor Weisskopf (1931); zwei von ihnen gewannen Nobelpreise und einer leitete Los Alamos. Zu seinen Assistenten zählten Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Enrico Fermi, Edward Teller, Eugene Wigner, Pascual Jordan, Friedrich Hund, Gerhard Herzberg und Léon Rosenfeld. Ein Gespräch mit dem Chemiker Fritz Haber darüber, was passiert, wenn Metalle mit Halogenen reagieren, führte 1918 zum Born-Haber-Kreisprozess. Spätere Arbeiten mit Oppenheimer ergaben die Born-Oppenheimer-Näherung, die noch immer das Standardwerkzeug zur Behandlung von Molekülen ist; die Bornsche Näherung bleibt ein Arbeitstier der Streutheorie.

Matrizenmechanik

Am 9. Juli 1925 überreichte Heisenberg Born ein Papier voller eigenartiger Zahlenfelder, deren Multiplikation von der Reihenfolge abhing. Born erkannte, was er vor sich hatte: Matrizen, die mathematische Sprache, die er zwanzig Jahre zuvor in Göttingen gemeistert hatte und die die meisten Physiker damals für eine obskure Spezialität hielten. Zusammen mit Pascual Jordan und später mit Heisenberg transkribierte und erweiterte er die Theorie zur ersten vollständigen Formulierung der Quantenmechanik und gelangte zur Vertauschungsrelation pq − qp = ih/2π — die Gleichung, die besagt, dass Ort und Impuls nicht gleichzeitig scharf sein können, niedergeschrieben, bevor jemand wusste, was sie bedeutete.

Die Bornsche Regel

Im Juli 1926 veröffentlichte er die Interpretation, die seinen Namen trägt. Erwin Schrödinger hatte eine Wellengleichung aufgestellt; niemand konnte sagen, woraus die Welle bestand. Born schlug vor, dass ψ*ψ eine Wahrscheinlichkeitsdichte ist – dass die Quantenmechanik nicht Ergebnisse, sondern die Gewinnchancen für Ergebnisse vorhersagt. Es war der Moment, in dem die Physik aufhörte, deterministisch zu sein. Alles, was darauf folgte, von der Bedeutung des Unschärfeprinzips über das Messproblem bis hin zum jahrhundertelangen Streit, der darauf folgte, läuft durch dieses eine Papier. Einstein hat es nie akzeptiert, und ihr Briefwechsel, der von 1916 bis 1955 dauerte, wurde zum berühmtesten Zerwürfnis der modernen Wissenschaft.

Borns eigene philosophische Position war konsistent mit seiner Physik. "Ich glaube, dass Ideen wie absolute Gewissheit, absolute Exaktheit, endgültige Wahrheit usw. Hirngespinste sind, die in keinem Wissenschaftsgebiet zulässig sein sollten", schrieb er.

Staatenlosigkeit

Im Januar 1933 übernahmen die Nationalsozialisten die Macht und Born, jüdischer Abstammung trotz einer 1914 erfolgten lutherischen Taufe, die teilweise zur Assimilation unternommen wurde, wurde von seinem Göttinger Lehrstuhl beurlaubt. Er ging an das St John's College in Cambridge (1933–35), dann an das Indian Institute of Science in Bangalore (1935–36), dann nach Edinburgh, wo er von 1936 bis 1952 den Tait-Lehrstuhl innehatte. Im November 1935 entzog ihm Deutschland die Staatsbürgerschaft, was ihn staatenlos machte; Göttingen annullierte daraufhin die Promotion, die ihm 1906 mit Auszeichnung verliehen worden war. Am 31. August 1939 – einen Tag vor dem deutschen Überfall auf Polen – wurde er britischer Staatsbürger.

Warum Max ein Genie genannt wird

Borns charakteristische Fähigkeit war die Übersetzung zwischen zwei Sprachen, die noch nicht eingeführt worden waren: reine Mathematik und physikalische Intuition. Als Heisenberg ihm eine Reihe unbekannter Matrizen brachte, war Born fast als Einziger in der Lage zu sehen, dass es sich um Matrizen handelte und dass die nicht-kommutative Multiplikation keine Peinlichkeit, sondern die Physik selbst war. Dann kam der schwierigere Teil, der eher interpretatorischer Mut als Technik war: Die Annahme, dass das Quadrat der Wellenfunktion eine Wahrscheinlichkeit ist, bedeutete, die seit Newton unangefochtene Annahme aufzugeben, dass eine vollständige Beschreibung eines Systems dessen Zukunft bestimmt. Er tat es allein, in einem Aufsatz. Das Nobelkomitee sagte dies schließlich und ehrte ihn 1954 "für seine grundlegenden Forschungen in der Quantenmechanik, insbesondere für seine statistische Interpretation der Wellenfunktion".

Das Gegenargument beginnt mit diesem Datum. Er wartete achtundzwanzig Jahre, während Heisenberg den Preis von 1932 allein für die Matrizenmechanik erhielt, die sie zusammen aufgebaut hatten — Heisenberg drückte später sein Bedauern darüber aus, die Anerkennung nicht geteilt zu haben — und während eine Generation seiner eigenen Schüler und Assistenten zuerst geehrt wurde. Ein Skeptiker kann argumentieren, dass Borns bedeutendste Leistung eine Interpretation der Gleichung eines anderen war, dass die Matrixarbeit Heisenbergs Einsicht in Borns Notation war und dass seine dauerhafteste Rolle eine institutionelle war: Er baute und leitete den Raum, in dem Quantenmechanik geschah. Aber das ist auch eine Beschreibung eines spezifischen und seltenen Talents — zu wissen, welche Mathematik eine neue Physik erfordert, und bereit zu sein zu sagen, was die Mathematik bedeutet, wenn alle anderen noch rechnen.

Vermächtnis

Er gewann außerdem 1948 die Max-Planck-Medaille und 1950 die Hughes-Medaille, wurde 1937 zum Fellow der Royal Society of Edinburgh und im März 1939 zum Fellow der Royal Society gewählt und teilte sich seinen Nobelpreis mit Walther Bothe. 1952 zog er sich nach Bad Pyrmont in Westdeutschland zurück, kehrte in das Land zurück, das ihn staatenlos gemacht hatte, und starb am 5. Januar 1970 im Alter von siebenundachtzig Jahren in Göttingen. Seine Nachfahren lieferten eine unwahrscheinliche Fußnote: Seine Enkelin, durch seine Tochter Irene, war die Sängerin und Schauspielerin Olivia Newton-John. Die Regel ist jedoch das Monument. Jede Berechnung in der modernen Quantentheorie endet bei ihr.