Родился в семье, принадлежащей к старинном дворянскому роду, включавшему военных и учителей, врачей и учёных. Отец К. М. Поливанов был крупным учёным-электротехником. Дед по материнской линии — выдающийся русский философ Г. Г. Шпет. Младшая сестра — лингвист А. К. Поливанова.
Окончил физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (1954). После окончания поступил в аспирантуру к физику-теоретику Н. Н. Боголюбову. Кандидат физико-математических наук (1958); кандидатская диссертация посвящена дисперсионным соотношениям для рассеяния K-мезонов на нуклонах. Доктор физико-математических наук (1968); название докторской диссертации: «Причинная S-матрица и проблема описания взаимодействия в дисперсионном подходе».
С 1962 года — заведующий Отделом квантовой теории поля Математического института имени В. А. Стеклова (преобразован в Отдел теоретической физики в 2002 году). Ответственный секретарь, затем заместитель главного редактора журнала «Теоретическая и математическая физика».
Один из участников (под псевдонимом А. Б.) изданного А. И. Солженицыным за границей сборника «Из-под глыб». Автор воспоминаний о Н. Я. Мандельштам.
М. К. Поливанов был глубоко верующим православным христианином.
В первые годы научной работы занимался вопросами теории дисперсионных соотношений. Совместно с Н. Н. Боголюбовым и Б. В. Медведевым опубликовал книгу «Вопросы теории дисперсионных соотношений» (1958), в которой в частности был впервые приведён вывод дисперсионных соотношений для рассеяния -мезонов на нуклонах и установлены пределы применимости этого вывода. В кандидатской диссертации показал, что техника вывода дисперсионных соотношенй не обобщается непосредственно на другие случаи.
В дальнейшем работал над вопросами аксиоматической квантовой теории поля:
Впоследствии активно занимался вопросами теории интегрируемых систем. Развил теорию рассеяния на сингулярных потенциалах, на основе которой исследовал сингулярные решения уравнения Лиувилля. Работал над теорией (2+1)-мерных интегрируемых уравнений. Развил резольвентный подход к задачам многомерного рассеяния.
Книги
Избранные статьи