Max Born: Il fisico che ha reso la realtà una probabilità

Il 4 dicembre 1926, Albert Einstein si sedette a scrivere a un amico riguardo alla strana nuova fisica che usciva da Gottinga. "La meccanica quantistica è certamente imponente", ammise. "Ma una voce interiore mi dice che non è ancora la cosa reale... Io, ad ogni modo, sono convinto che Lui non gioca a dadi". La frase, in seguito compressa nella sentenza più famosa che Einstein non scrisse mai esattamente, era rivolta all'uomo che aveva appena introdotto i dadi. Il suo nome era Max Born, e cinque mesi prima aveva pubblicato l'idea che la funzione d'onda non ti dice dove si trova una particella, ma solo la probabilità di trovarla lì.

Breslavia e i matematici di Gottinga

Born nacque l'11 dicembre 1882 a Breslavia, allora nell'Impero tedesco, oggi Breslavia (Wrocław) in Polonia, in una famiglia ebraica con una forte vena scientifica: suo padre, Gustav Jacob Born, era anatomista e professore di embriologia all'Università di Breslavia. Sua madre, Margarethe Kauffmann, proveniva da una famiglia industriale della Slesia e morì quando lui aveva quattro anni.

Dopo il König-Wilhelm-Gymnasium andò all'Università di Breslavia nel 1901, trascorrendo un'estate a Heidelberg nel 1902 e un'altra a Zurigo nel 1903 prima di trasferirsi a Gottinga nell'aprile 1904. Quel trasferimento decise tutto. A Gottinga studiò sotto Felix Klein, David Hilbert e Hermann Minkowski — la più forte facoltà di matematica del mondo — e assorbì una fluidità nell'algebra astratta che la maggior parte dei fisici della sua generazione semplicemente non possedeva. Il suo dottorato del 1906, sulla stabilità del filo elastico, vinse il premio della Facoltà di Filosofia e una magna cum laude.

L'Istituto

Si abilitò in fisica teorica a Gottinga nel 1909, divenne professore straordinarius a Berlino nel 1914, ottenne una cattedra a Francoforte nel 1919 e nel 1921 tornò a Gottinga come direttore dell'Istituto di Fisica Teorica. Per i dodici anni successivi, quell'istituto fu il centro di gravità della fisica mondiale.

L'elenco dei nomi è quasi comico in retrospettiva. Tra i dottorandi di Born vi erano Robert Oppenheimer (1927), Max Delbrück (1930), Maria Goeppert Mayer (1931) e Victor Weisskopf (1931); due di loro avrebbero vinto il Premio Nobel e uno avrebbe diretto Los Alamos. I suoi assistenti includevano Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Enrico Fermi, Edward Teller, Eugene Wigner, Pascual Jordan, Friedrich Hund, Gerhard Herzberg e Léon Rosenfeld. Una conversazione con il chimico Fritz Haber su cosa succede quando i metalli reagiscono con gli alogeni produsse, nel 1918, il ciclo di Born-Haber. Lavori successivi con Oppenheimer produssero l'approssimazione di Born-Oppenheimer, ancora lo strumento standard per trattare le molecole; l'approssimazione di Born rimane un pilastro della teoria della diffusione.

Meccanica delle matrici

Il 9 luglio 1925, Heisenberg consegnò a Born un documento pieno di strani array di numeri la cui moltiplicazione dipendeva dall'ordine in cui la si eseguiva. Born riconobbe ciò che stava guardando: matrici, il linguaggio matematico che aveva padroneggiato a Gottinga vent'anni prima e che la maggior parte dei fisici di allora considerava una specialità oscura. Con Pascual Jordan, e poi con Heisenberg, trascrisse ed estese la teoria nella prima formulazione completa della meccanica quantistica, arrivando alla relazione di commutazione pq − qp = ih/2π — l'equazione che dice che posizione e momento non possono essere entrambi definiti contemporaneamente, scritta prima che chiunque sapesse cosa significasse.

La Regola di Born

Nel luglio 1926 pubblicò l'interpretazione che porta il suo nome. Erwin Schrödinger aveva prodotto un'equazione d'onda; nessuno sapeva di cosa fosse fatta l'onda. Born propose che ψ*ψ sia una densità di probabilità — che la meccanica quantistica non predice risultati, ma le probabilità dei risultati. Fu il momento in cui la fisica smise di essere deterministica. Tutto ciò che seguì, dal significato del principio di indeterminazione al problema della misurazione e al secolo di dibattiti che ne conseguì, passa attraverso quell'unico articolo. Einstein non lo accettò mai, e la loro corrispondenza, durata dal 1916 al 1955, divenne il disaccordo più famoso della scienza moderna.

La posizione filosofica di Born era coerente con la sua fisica. "Credo che idee come certezza assoluta, esattezza assoluta, verità finale, ecc. siano frutto dell'immaginazione che non dovrebbero essere ammissibili in alcun campo della scienza", scrisse.

Apolidia

Nel gennaio 1933 i nazisti presero il potere e Born, di nascita ebraica nonostante un battesimo luterano del 1914 intrapreso in parte per assimilarsi, fu sospeso dalla sua cattedra a Gottinga. Andò al St John's College, Cambridge (1933–35), poi all'Indian Institute of Science a Bangalore (1935–36), poi a Edimburgo, dove ricoprì la cattedra Tait dal 1936 al 1952. Nel novembre 1935 la Germania revocò la sua cittadinanza, rendendolo apolide; Gottinga cancellò quindi il dottorato che gli aveva conferito con distinzione nel 1906. Divenne suddito britannico naturalizzato il 31 agosto 1939 — un giorno prima che la Germania invadesse la Polonia.

Perché Max è chiamato un genio

La facoltà distintiva di Born era la traduzione tra due lingue che non erano ancora state introdotte: matematica pura e intuizione fisica. Quando Heisenberg gli portò una serie di array sconosciuti, Born era quasi unicamente attrezzato per vedere che si trattava di matrici e che la moltiplicazione non commutativa non era un errore, ma la fisica stessa. Poi venne l'atto più difficile, che era coraggio interpretativo piuttosto che tecnica: proporre che il quadrato della funzione d'onda fosse una probabilità significava abbandonare l'ipotesi, ininterrotta dai tempi di Newton, che una descrizione completa di un sistema ne determina il futuro. Lo fece da solo, in un solo articolo. Il comitato Nobel alla fine lo riconobbe, onorandolo nel 1954 "per le sue ricerche fondamentali in meccanica quantistica, specialmente per la sua interpretazione statistica della funzione d'onda".

Il controargomento inizia con quella data. Aspettò ventotto anni, mentre Heisenberg riceveva il premio del 1932 da solo per la meccanica delle matrici che avevano costruito insieme — Heisenberg in seguito espresse rammarico per non aver condiviso il merito — e mentre una generazione dei suoi stessi studenti e assistenti riceveva onorificenze prima di lui. Uno scettico può sostenere che il principale risultato di Born sia stata un'interpretazione dell'equazione di qualcun altro, che il lavoro sulle matrici fosse un'intuizione di Heisenberg nella notazione di Born e che il suo ruolo più duraturo fosse istituzionale: ha assemblato e gestito la stanza in cui è nata la meccanica quantistica. Ma questa è anche la descrizione di un talento specifico e raro — sapere quale matematica richiede una nuova fisica ed essere disposti a dire cosa significa la matematica quando tutti gli altri stanno ancora calcolando.

Eredità

Vinse anche la Medaglia Max Planck nel 1948 e la Medaglia Hughes nel 1950, fu eletto Fellow della Royal Society of Edinburgh nel 1937 e della Royal Society nel marzo 1939, e condivise il suo Nobel con Walther Bothe. Nel 1952 si ritirò a Bad Pyrmont nella Germania Ovest, tornando nel paese che lo aveva reso apolide, e morì a Gottinga il 5 gennaio 1970, all'età di ottantasette anni. I suoi discendenti fornirono una coda improbabile: sua nipote, attraverso sua figlia Irene, era la cantante e attrice Olivia Newton-John. La regola, tuttavia, è il monumento. Ogni calcolo nella moderna teoria quantistica finisce con essa.