Max Born in Neckargemünd

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1 Max Born in Neckargemünd Matthias Bartelmann Festrede zur Umbenennung des Gymnasiums Neckargemünd in Max-Born-Gymnasium Neckargemünd, Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Schülerinnen und Schüler, Sie haben sich dazu entschlossen, das Gymnasium Neckargemünd nach Max Born zu benennen. Mir fällt die ehrenhafte Aufgabe zu, zu diesem schönen Anlass an Max Born zu erinnern. Ich werde dies auf dreierlei Weise tun: Zunächst möchte ich den Lebensweg Max Borns skizzieren, dann kurz auf seine wissenschaftliche Leistung eingehen, und schließlich beschreiben, wie Max Born als Lehrer gewirkt hat. Seine politische Haltung möchte ich streifen. Sie war für sein Leben wohl nicht bestimmend, charakterisiert ihn aber als einen weit über die Physik hinaus engagierten und besorgten Menschen. Ich werde in einigen Zitaten Max Born selbst und seinen berühmten Assistenten Werner Heisenberg ausführlich zu Wort kommen lassen. Max Born war ein Physiker, genauer ein theoretischer Physiker. Er hat in den 1920er Jahren ganz wesentlich dazu beigetragen, der modernen Physik den Weg zu bereiten. In mehr als einer Hinsicht kann Max Born als einer der Väter der Quantenphysik gelten, die in ihren technischen Auswirkungen unseren gesamten heutigen Alltag durchzieht. Computer und Smartphones, Leuchtdioden und Laser, Festplatten und Internetkabel hätten ohne die Quantenphysik nicht entwickelt werden können und sind ohne sie nicht zu verstehen. Max Born hat der Quantenmechanik ihre moderne mathematische Gestalt verliehen. Er hat den mathematischen Formeln eine Deutung gegeben, die damals unerhört und revolutionär war. Diese Deutung wird heute weithin akzeptiert, aber sie gibt nach wie vor zu lebhaften Diskussionen unter Physikern und Philosophen Anlass. Max Born wurde am 11. Dezember 1882 in Breslau in eine deutsch-jüdische Familie geboren. 1

2 Sein Vater war Medizinprofessor an der Breslauer Universität. Max Born besuchte ein humanistisches Gymnasium und studierte ab 1901 in Breslau, Heidelberg, Zürich und Cambridge zunächst Rechtswissenschaften, dann Physik, Mathematik und Astronomie. Im Alter von 24 Jahren wurde ihm 1906 in Göttingen der Doktorgrad für eine Arbeit über den Aufbau der Kristalle verliehen, die er als physikalischer Assistent des berühmten Mathematikers David Hilbert angefertigt hatte. Für kurze Zeit kehrte Max Born nach Breslau zurück, um seine Ausbildung in Experimentalphysik zu vervollständigen. Dort kam er auch mit der Relativitätstheorie in Berührung, die Albert Einstein kurz zuvor veröffentlicht hatte. Sein Interesse daran führte Max Born nach Göttingen zurück, wo er 1909 Dozent an der Universität wurde. Sein späterer Assistent Werner Heisenberg schrieb über diese Zeit: Seine Dissertation brachte Born mit den Fragen der elastischen Schwingungen fester Körper in Verbindung, und 1912 veröffentlichte er, zusammen mit Theodor von Kármán, eine erste wissenschaftliche Arbeit von großer Tragweite; sie handelte von den Schwingungen der Kristallgitter. [...] Damit war eine wichtige Entwicklung eingeleitet, die man etwa durch den Satz aussprechen kann: Man hat von nun an die Gitterstruktur der Kristalle wirklich ernst genommen. 1 Kurz nach dem Ausbruch des Ersten Weltkriegs war Max Born zunächst außerordentlicher Professor an der Universität Frankfurt. Von dort wurde er 1915 ebenfalls als außerordentlicher Professor an die Universität Berlin berufen. Diese Zeit charakterisiert Werner Heisenberg mit den Worten: 1915 erhielt Born einen Ruf auf ein Extraordinariat in Berlin, wo er in enge Verbindung mit Planck und Einstein trat. Die vier Berliner Jahre begründeten vor allem die enge Freundschaft Max Borns und seiner Frau Hedwig mit Albert Einstein, die bis zu Einsteins Tode im Jahr 1955 in unverminderter Herzlichkeit angedauert hat. Wegen seines Asthmas blieb Max Born der Fronteinsatz im Ersten Weltkrieg erspart. Stattdessen diente er zusammen mit anderen Physikern und Technikern in einer Funkereinheit in der Nähe von Berlin. Später baute der Physiker Rudolf Ladenburg eine Gruppe auf, die sich mit der Schallortung gegnerischer Geschütze beschäftigen sollte, und berief als ersten seinen Freund Max Born dorthin. Über diese Zeit schreibt der Physikhistoriker Arne Schirrmacher 2 : Ganz nebenbei erlaubte ihnen die Beschäftigung nach geregelten Arbeitszeiten in Berlin, am noch fortbestehenden wissenschaftlichen Leben teilzunehmen und etwa in der Akademie Max 1 Aus: W. Heisenberg, Max Born zum Gedächtnis. Physikalische Blätter 26 (1970) 2, S. 49ff 2 Aus: A. Schirrmacher, Die Physik im Großen Krieg. Physik Journal 13 (2014) 7, S. 43ff 2

3 Planck oder Albert Einstein zu treffen. Max Planck, Jahrgang 1858, war damals bereits einer der Großen der theoretischen Physik. Er war um die Jahrhundertwende darauf gestoßen, dass Energie in kleinen Paketen ausgetauscht werden muss, die er Quanten nannte und die damals niemand zu deuten wusste. Albert Einstein, 1879 geboren und damit drei Jahre älter als Max Born, hatte 1905 drei Arbeiten veröffentlicht, die ihn mit einem Schlag weithin bekannt werden ließen. In einer dieser Arbeiten gab er ein neues, elegantes Argument für den Aufbau der Materie aus Atomen. In der zweiten begründete er, warum Licht aus Teilchen bestehen muss und führte damit das Photon ein, und die dritte enthält die spezielle Relativitätstheorie. Der konservative Planck und der unkonventionelle Einstein, die einander mit tiefem gegenseitigen Respekt begegneten, gaben die ersten Anstöße zur Entwicklung der Quantenphysik. In ihrem späteren Leben standen sie der Quantentheorie skeptisch bis ablehnend gegenüber. Die Begegnung mit beiden muss den gerade 33-jährigen Professor Max Born entscheidend geprägt haben. Von Berlin aus kehrte Max Born über Frankfurt am Main 1921 als ordentlicher Professor für theoretische Physik nach Göttingen zurück. Werner Heisenberg schreibt 3 : Nach einer kurzen Zwischenzeit als Professor an der Universität Frankfurt übernahm Born im Jahr 1921 das Ordinariat für theoretische Physik hier in Göttingen, und es gelang ihm, gleichzeitig die Berufung seines Freundes, des Experimentalphysikers James Franck, nach Göttingen durchzusetzen. Damit begann die entscheidende Phase im wissenschaftlichen Leben Borns, aber auch ein ganz neuer Abschnitt in der wissenschaftlichen Aktivität der mathematischnaturwissenschaftlichen Fakultät Göttingens. Diese Phase im Leben Max Borns endete 1933 mit der Machtergreifung durch die Nationalsozialisten. Wegen seiner jüdischen Abstammung verlor Max Born seine Professur und emigrierte nach England, zunächst nach Cambridge, dann nach Edinburgh, wo er von 1936 bis 1953 Professor war. Danach kehrte er nach Deutschland zurück und verbrachte die letzten 17 Jahre seines Lebens in Bad Pyrmont. Am 7. Januar 1970 starb er in Göttingen. Die Quantenphysik war das alles bestimmende Thema in der physikalischen Diskussion, als Max Born als Professor nach Göttingen kam. Sicher kannte er sie aus den Begegnungen mit Planck und Einstein in Berlin bereits gut. Aber Max Born war von seiner Ausbildung her in mathematischer Präzision geübt und muss von dem noch ganz unklaren Zustand dieser neuen phy- 3 W. Heisenberg, a.a.o. 3

4 sikalischen Vorstellungen recht befremdet gewesen sein. Es war eine Zeit tiefer Verunsicherung in der Physik. Eine zunehmende Fülle von Experimenten und Messungen zeigte auf immer deutlichere und schließlich unausweichliche Weise, dass die bis dahin bekannte und als klassisch bezeichnete Physik ganz ungeeignet war, die Welt der Atome zu verstehen. Eine neue Theorie war bestenfalls zu ahnen, war aber noch nicht in Sicht. In diese Zeit einer intensiven Suche nach einer neuen Form der physikalischen Gesetze, in diese Phase angespannter wissenschaftlicher Auseinandersetzungen fallen Max Borns erste Jahre als Professor in Göttingen. Einige kühne neue Ideen standen sich in dieser Zeit gegenüber, ohne dass bis dahin eine Entscheidung zwischen ihnen möglich gewesen wäre. Der dänische Physiker Niels Bohr hatte eine Denkweise begründet, nach der die alte und die neue Physik auf eine ganz pragmatische Weise miteinander verbunden wurden. Für die Bohrsche Idee gab es noch keine Begründung, aber sie stellte sich in vielen Anwendungen als fruchtbar heraus. Max Born selbst schrieb rückblickend dazu 4 : Von dieser Idee hat die theoretische Physik die nächsten zehn Jahre gelebt. [...] Diese Periode fand ein plötzliches Ende durch Heisenberg, der damals mein Assistent war. [...] Heisenberg, sehr von Heuschnupfen geplagt, nahm Urlaub zu einer Kur an der See und übergab mir seine Arbeit zur Veröffentlichung, falls ich mit der Sache etwas anzufangen wüsste. Mit dem Wagemut eines jungen Mannes hatte Werner Heisenberg alte Ideen über Bord geworfen und an ihre Stelle das Prinzip gesetzt, dass die Physik nur mit solchen Größen umgehen dürfe, die auch beobachtbar seien. Durch diese gedankliche Kühnheit bahnte sich zunächst auf mathematischer Ebene ein Durchbruch an. Max Born schreibt weiter 5 : Mir war die Bedeutung der Idee sofort klar, und ich schickte das Manuskript an die Zeitschrift für Physik. Heisenbergs Multiplikationsregel ließ mir keine Ruhe, und nach 8 Tagen intensiven Denkens und Probierens erinnerte ich mich plötzlich an eine algebraische Theorie, die ich von meinem Lehrer Professor Rosanes in Breslau gelernt hatte. [...] Ich wandte diese Regel auf Heisenbergs Quantenbedingung an und [...] sogleich stand vor mir die sonderbare Formel pq qp = h/2πi = i. 4 Aus: M. Born, Die statistische Deutung der Quantenmechanik. Nobel-Vortrag Physikalische Blätter 11 (1955) 5, S. 193ff 5 M. Born, a.a.o. 4

5 Dies Resultat bewegte mich etwa wie einen Seefahrer, der nach langer Irrfahrt von fern das ersehnte Land sieht, und ich bedauerte nur, dass Heisenberg nicht da war. Diese Aussagen sind in mehrfacher Hinsicht bemerkenswert. Der Assistent Heisenberg war zum genannten Zeitpunkt 23 Jahre alt und selbst schon auf dem Weg zum Nobelpreis, der ihm im Alter von 33 Jahren verliehen wurde. Heisenberg vertraut dem Lehrer Born ein Manuskript mit einer völlig neuen Idee an, das dieser intensiv durcharbeitet und mathematisch ausbaut. Der Lehrer erinnert sich dabei dankbar an mathematische Methoden, die er selbst lange vorher gelernt hat, ohne noch eine Anwendung zu sehen. Er findet eine Formel, deren Bedeutung er ahnt, ohne sie schon klar aussprechen zu können. Der Lehrer vermisst den Assistenten als Gegenüber bei dem Versuch, den Sinn der Formel zu entschlüsseln. Die Mathematik hat die Physik überholt. Auf dem Papier steht eine Gleichung, die richtig zu sein scheint, aber deren ganzen Sinn noch niemand erfasst. Nach einigen weiteren Wochen, die Max Born als hektische Zusammenarbeit mit dem verreisten Assistenten Werner Heisenberg und seinem anwesenden Assistenten Pascual Jordan beschreibt, steht fest, wiederum in Borns Worten 6 : Was aber dieser Formalismus bedeutete, war keineswegs klar. Die Mathematik war, wie es öfters vorkommt, klüger als das sinngebende Denken. [...] Es zeigte sich, dass nicht nur der Determinismus der klassischen Physik aufgegeben werden musste, sondern auch der naive Realitätsbegriff, der die Partikel der Atomphysik so auffasste, als wären sie äußerst kleine Sandkörnchen. Hier war nicht weniger als eine wissenschaftliche Revolution geschehen. Die Quantenphysik zwang den Physikern eine neue Denkweise auf. Sie sagt nicht mehr, was beispielsweise ein Elektron wirklich sei, sondern nur noch, mit welcher Wahrscheinlichkeit es bestimmte Eigenschaften zeigt. Diese Revolution fand nicht nur im Umfeld Max Borns in Göttingen statt, sondern annähernd gleichzeitig an verschiedenen Orten in Europa. Das gemeinschaftliche Ringen darum, die rätselhaften physikalischen Experimente zu verstehen, kam zu einem Abschluss, den verschiedene Forscher zunächst auf verschiedene mathematische Weisen formuliert hatten. Schnell stellte sich heraus, dass es sich dabei aber tatsächlich nur um verschiedene Formulierungen derselben Sachverhalte handelte. Rückblickend schrieb Max Born 1954, als ihm der Nobelpreis für Physik verliehen wurde, über diese entscheidende Phase in seinem wissenschaftlichem Leben 7 : 6 M. Born, a.a.o. 7 M. Born, a.a.o. 5

6 Die Arbeiten, für die mir die Ehre des Nobelpreises für das Jahr 1954 zuteil geworden ist, enthalten keine Entdeckung einer neuen Naturerscheinung, sondern die Begründung einer neuen Art, über Naturerscheinungen zu denken. [...] wenn ich sagte, die Physiker hätten die damals von uns entwickelte Denkweise angenommen, so war ich nicht ganz korrekt: es gibt ein paar sehr bemerkenswerte Ausnahmen, und zwar gerade unter den Männern, die am meisten zum Aufbau der Quantentheorie beigetragen haben. Planck selbst gehörte zu den Skeptikern bis zu seinem Tode. Einstein, de Broglie und Schrödinger haben nicht aufgehört, das Unbefriedigende der statistischen Interpretation der Quantenmechanik zu betonen [...]. Wie vorhin in dem Zitat von Werner Heisenberg bereits angeklungen war, hat die wissenschaftliche Meinungsverschiedenheit, die zwischen Max Born und Albert Einstein bis zu dessen Tod 1955 unaufgelöst bestand, die herzliche Freundschaft der beiden aus Berliner Tagen nie beeinträchtigt. Kommen wir nun zur Bedeutung Max Borns als Lehrer. Es gab damals so genannte Schulen der theoretischen Physik in Europa, die man sich vielleicht am besten als Gemeinschaften überragender und prägender Professoren mit begabten Studenten vorstellen darf. Max Born hat die Göttinger Schule der theoretischen Physik begründet. Werner Heisenberg schreibt darüber 8 : Max Born erwies sich als der geborene Lehrer. [...] Neben Kopenhagen, wo Niels Bohr die neue Atomtheorie begründete, und München, wo Sommerfeld mit seinem Werk über Atombau und Spektrallinien eine Schule für die neue Atomwissenschaft eröffnet hatte, wurde nun Göttingen zu einem Zentrum der neuentstehenden Disziplin. Heisenberg, der die großen Schulen der theoretischen Physik zu seiner Zeit aus eigener Erfahrung kannte, fährt fort 9 : Wenn ich in meiner Erinnerung die beiden Schulen in München und Göttingen vergleiche, an denen ich ausgebildet worden bin, und die Lehrer Sommerfeld und Born, die ihnen vorstanden, so würde ich sagen, dass Born seine jungen Mitarbeiter vor allem dadurch gefesselt hat, dass er sie noch skeptischer gegen den damaligen Zustand der Bohr-Sommerfeldschen Theorie des Atombaus machte, dass er in seinen Schülern das Gefühl zu wecken verstand, es sei hier noch wichtige Arbeit zu leisten. [...] Born verbreitete in seinen Seminaren ganz systematisch die Überzeugung, dass es sich letzten Endes nicht darum handeln könne, komplizierte Atom- oder Molekülmodelle nach der alten Mechanik durchzurechnen, sondern darum, eine neue Mechanik 8 W. Heisenberg, a.a.o. 9 W. Heisenberg, a.a.o. 6

7 zu schaffen. Max Born verlangte von seinen Schülern, skeptisch und kritisch zu sein! Zugleich hielt er sie dazu an, zunächst genau zu studieren und kennenzulernen, welchen Aussagen der Physik sie kritisch gegenüber treten sollten, und er ermutigte sie, nach neuen, besseren Erklärungen zu suchen. Die Gespräche und Diskussionen darüber fanden in Borns Seminaren statt, die Werner Heisenberg auf folgende Weise beschreibt 10 : Die Seminare fanden oft am Abend im kleinsten Kreis im Wohnzimmer der Bornschen Villa statt, in einer Atmosphäre von menschlicher Nähe, zu der auch Frau Born nicht unwesentlich beitrug. [...] Damals waren die meisten [der Teilnehmer] noch junge Studenten, nur wenige waren über 25 Jahre alt, und erst später wurden sie als Mitbegründer der neuen Wissenschaft bekannt, aber sie alle wurden an dieser Stelle für ihre spätere Aufgabe vorbereitet. Wenn von menschlicher Nähe die Rede ist, so sollte auch erwähnt werden, dass es in Borns Haus viel Geselligkeit für die Jugend gab und dass Musik eine große Rolle spielte. [...] In den Diskussionen dieses Seminars wurde zweifellos der Boden für die neue Atomphysik bereitet. Zu der Art, wie Born unterrichtete, schreibt Heisenberg weiter 11 : Es gelang Born, unter seinen jungen Mitarbeitern eine Spannung zu erzeugen, die bewirkte, dass auch in der Mensa oder auf den Skihängen im Harz mehr von Quantenbahnen und astronomischer Störungstheorie gesprochen wurde als von irgendwelchen Tagesereignissen. Wenn man die Schule Borns mit der Bohrs in Kopenhagen vergleicht, so wird man wahrscheinlich zu Gunsten der Göttinger Schule anführen dürfen, dass Born fester als Bohr davon überzeugt war, dass es am Ende eine in sich geschlossene, mathematisch streng formulierte Quantenmechanik geben müsse [...]. Spät in seinem Leben hat Max Born die Entwicklung atomarer Waffen mit zunehmender Sorge beobachtet. Aus dieser Sorge heraus trat er am 12. April 1957 zusammen mit 17 weiteren angesehenen Physikern mit der so genannten Göttinger Erklärung an die Öffentlichkeit. Unmittelbar zuvor hatte der damalige Bundeskanzler Adenauer erklärt, taktische Atomwaffen seien lediglich eine Weiterentwicklung der Artillerie und gefordert, auch die Bundeswehr müsse mit diesen beinahe normalen Waffen ausgerüstet werden. Darauf antworteten die Göttinger Achtzehn: Für die Entwicklungsmöglichkeit der lebensausrottenden Wirkung der strategischen Atomwaffen ist keine natürliche Grenze bekannt. [...] Wir wissen, wie schwer es ist, aus diesen Tatsa- 10 W. Heisenberg, a.a.o. 11 W. Heisenberg, a.a.o. 7

8 chen die politischen Konsequenzen zu ziehen. Uns als Nichtpolitikern wird man die Berechtigung dazu abstreiten wollen; unsere Tätigkeit, die der reinen Wissenschaft und ihrer Anwendung gilt und bei der wir viele junge Menschen unserem Gebiet zuführen, belädt uns aber mit einer Verantwortung für die möglichen Folgen dieser Tätigkeit. Deshalb können wir nicht zu allen politischen Fragen schweigen. Sie schlossen ihre Erklärung ab mit den Worten: Für ein kleines Land wie die Bundesrepublik glauben wir, daß es sich heute noch am besten schützt und den Weltfrieden noch am ehesten fördert, wenn es ausdrücklich und freiwillig auf den Besitz von Atomwaffen jeder Art verzichtet. Jedenfalls wäre keiner der Unterzeichnenden bereit, sich an der Herstellung, der Erprobung oder dem Einsatz von Atomwaffen in irgendeiner Weise zu beteiligen. Die Sorge um die Wirkung der Atomwaffen hat Born wohl sein Leben lang nicht mehr verlassen. In einem Interview sagte er : Man kann mehr oder weniger gefährliche Dinge herstellen, aber dass es wirklich saubere Bomben gibt, glaube ich nicht. Dagegen ein anderer Punkt von dem ich ausgegangen bin das ist der, dass die Tests [der Atomwaffen] jetzt nicht mehr nur als Vorbereitung für zukünftige Waffen gemacht werden, sondern als direkte politische Drohungen zur Einschüchterung. Das finde ich ein ganz besonders gefährliches Verfahren. Diese Aussage ist bis heute aktuell und wichtig geblieben. Ich komme zum Schluss. Aus wissenschaftlicher Sicht bestand die große Leistung Max Borns darin, dass er nicht nur die ersehnte mathematische Formulierung der neuen Quantentheorie fand, sondern dass er die abstrakten Formeln auch zu deuten vermochte. Werner Heisenberg charakterisiert seine Leistung so 13 : In den Jahren 1925 und 1926 ist dann aus der gemeinsamen Arbeit der Bornschen Schule die endgültige Form der neuen Atommechanik hervorgegangen. Born konnte mit seinen überragenden mathematischen Kenntnissen die Methoden der linearen Algebra, der Matrizenrechnung, der Transformationstheorie für die Darstellung der neuartigen physikalischen Zusammenhänge zur Verfügung stellen. [...] Der statistische Charakter der Naturgesetze ist dann lange Zeit der Stein des Anstoßes bei der Anerkennung der neuen Theorie gewesen; selbst Born und Einstein haben sich hier nicht einigen können was natürlich die alte Freundschaft nicht beeinträchtigt 12 Aus: E. E. Koch, Max Born zur Gegenwart. Physikalische Blätter 20 (1962) 12, S. 484ff 13 W. Heisenberg, a.a.o. 8

9 hat, aber die spätere Entwicklung hat Borns Ansichten recht gegeben. Viel wichtiger im Zusammenhang des heutigen Schulfests ist es aber, wie Max Born als Lehrer gewirkt hat. Wie er seine Schüler zur Skepsis angehalten hat, wie er solide Kenntnisse und mathematische Sicherheit erwartet hat, wie er seine Schüler zugleich zu neuen, umstürzenden Gedanken ermutigt hat, davon war schon die Rede. Eine weitere, ganz wichtige und überstrahlende Eigenschaft Max Borns sei nun am Ende noch erwähnt, wiederum in Werner Heisenbergs Worten 14 : Wie groß die Strahlkraft Borns und seiner Schule war, geht unter anderem auch daraus hervor, dass in jenen Jahren eine Reihe später führender Köpfe in der Physik [...] zum Göttinger Kreis gehört haben. [...] Im Gedächtnis seiner Mitarbeiter [bleibt] das Bild eines ungewöhnlich liebenswerten und gütigen Menschen, der nicht nur durch die Intensität seines wissenschaftlichen Einsatzes und durch sein eigenes Können seine Weggenossen für die Wissenschaft begeisterte, sondern der sich auch durch das menschliche Interesse für die ihn umgebende akademische Jugend die Herzen dieser Jugend gewann und der damit eine vorbildliche Grundlage schuf für die engste gemeinschaftliche Arbeit von Lehrer und Schülern an einer großen und erregenden Aufgabe. Was könnte ich einem Gymnasium schöneres wünschen als diesen Geist der vertrauten, gemeinsamen Anstrengung von Schülern und Lehrern um einer wichtigen Sache willen? Sie haben sich mit Max Born ein leuchtendes Vorbild gewählt. 14 W. Heisenberg, a.a.o. 9