“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了

今天介紹的這位,路易·維克多·德布羅意(Louis Victor,Duc de Broglie,1892.08.15—1987.03.19)出生於迪耶普,法國理論物理學家,波動力學的創始人,物質波理論的創立者,量子力學的奠基人之一。不能算是真正的“二代”了,人家是家族第六代了,當德布羅意的長兄、實驗物理學家第六代德布羅意公爵莫里斯(Mauriee)死後,他在1960年就成為法國公爵兼德國親王。

這樣一位貴族,放在我們古時候那可不止是個普通八旗子弟,可得是個世子啊。就是這樣一位我們常人看起來從生下來應該享盡榮華的人物,最終把自己的一生獻給了物理,同時基於他對於量子力學的貢獻也獲得諾獎。

“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了

學了物理還有這麼多頭髮,我是羨慕加服氣的

這位的人生十分傳奇,從小就酷愛讀書。中學時代顯示出文學才華,從 18 歲開始在巴黎索邦大學學習歷史,並且於 1910 年獲得歷史學位。作為一名貴族有著這樣藝術類,文學類的愛好再正常不過。但是轉折來了,1911 年,他聽到作為第一屆索爾維物理討論會秘書的莫里斯談到關於光、輻射、量子性質等問題的討論後,激起了強烈興趣,特別是他讀了龐加萊的《科學的價值》等書,他轉向研究理論物理學。1913 年,他獲理學學士學位。

後來的第一次世界大戰中,他服役六年,在六年中也不斷汲取了有關無線電波的知識。退伍之後,他放棄了已決定的研究法國曆史的計劃,選擇了物理學的研究道路,並且希望通過物理學研究獲得博士學位。於是他開始跟隨朗之萬攻讀物理學博士學位。

網上一種誇張的說法是這樣的“德布羅意就靠著薄薄一頁多的博士生畢業論文震驚了世人,拿下了諾貝爾獎”這種說法為了突出人物的天才性把獲得諾獎的工作看的也太輕鬆了吧。德布羅意無疑是位天才,但是一切也得益於他所能接觸到的良好環境。他的兄長莫里斯是一位研究 X 射線的專家,德布羅意曾隨莫里斯一道研究 X 射線,兩人經常討論有關的理論問題。莫里斯曾在 1911 年第一屆索爾維會議上擔任秘書,負責整理文件。這次會議的主題是關於輻射和量子論。會議文件對德布羅意有很大啟發。莫里斯和另一位 X 射線專家亨利·布拉格聯繫密切。亨利·布拉格曾主張過 X 射線的粒子性。這個觀點對莫里斯很有影響,所以他經常跟弟弟討論波和粒子的關係。這些條件促使德布羅意伊深入思考波粒二象性的問題。

“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了第一屆索爾維會議的陣容還不算是頂峰,不過已經融匯了不少傳奇人物了,堪稱“巫師盛會”

“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了M.Brillouin,其子 萊昂.布里淵也是位優秀的物理學家

法國物理學家布里淵(M.Brillouin)在 1919 年——1922 年間發表過一系列論文,提出了一種能解釋玻爾定態軌道原子模型的理論。他設想原子核周圍的“以太”會因電子的運動激發一種波,這種波互相干涉,只有在電子軌道半徑適當時才能形成環繞原子核的駐波,因而軌道半徑是量子化的。這一見解被德布羅意吸收了,他把以太的概念去掉,把以太的波動性直接賦予電子本身,對原子理論進行深入探討。

1923 年 9 月至 10 月間,德布羅意連續在《法國科學院通報》上發表了三篇有關波和量子的論文。 第一篇題目是“輻射——波與量子”,提出實物粒子也有波粒二象性,認為與運動粒子相應的還有一正弦波,兩者總保持相同的位相。後來他把這種假想的非物質波稱為相波。他考慮一個靜質量為 m0 的運動粒子的相對論效應,把相應的內在能量m0c2 視為一種頻率為 v0 的簡單週期性現象。他把相波概念應用到以閉合軌道繞核運動的電子,推出了玻爾量子化條件。在第三篇題為“量子氣體運動理論以及費馬原理’的論文中,他進一步提出:“只有滿足位相波諧振,才是穩定的軌道。”在第二年的博士論文中,他更明確地寫下了:“諧振條件是l=nλ,即電子軌道的周長是位相波波長的整數倍。” 在第二篇題為“光學——光量子、衍射和干涉”的論文中,德布羅意提出如下設想:“在一定情形中,任一運動質點能夠被衍射。穿過一個相當小的開孔的電子群會表現出衍射現象。正是在這一方面,有可能尋得我們觀點的實驗驗證。” 德布羅意在這裡並沒有明確提出物質波這一概念,他只是用位相波或相波的概念,認為可以假想有一種非物質波。可是究竟是一種什麼波呢?在他的博士論文結尾處,他特別聲明:“我特意將相波和週期現象說得比較含糊,就象光量子的定義一樣,可以說只是一種解釋,因此最好將這一理論看成是物理內容尚未說清楚的一種表達方式,而不能看成是最後定論的學說。”物質波是在薛定諤方程建立以後,詮釋波函數的物理意義時才由薛定諤提出的。再有,德布羅意並沒有明確提出波長λ和動量 p 之間的關係式:λ=h/p(h 即普朗克常數),只是後來人們發覺這一關係在他的論文中已經隱含了,就把這一關係稱為德布羅意公式。

“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了 “情比金堅”薛定諤

德布羅意的博士論文得到了答辯委員會的高度評價,認為很有獨創精神,但是人們總認 為他的想法過於玄妙,沒有認真地加以對待。例如:在答辯會上,有人提問有沒有辦法驗證這一新的觀念。德布羅意答道:“通過電子在晶體上的衍射實驗,應當有可能觀察到這種假定的波動的效應。”在他兄長的實驗室中有一位實驗物理學家道威利爾(Dauvillier)曾試圖用陰極射線管做這樣的實驗,試了一試,沒有成功,就放棄了。後來分析,可能是電子的速度不夠大,當作靶子的雲母晶體吸收了空中游離的電荷,如果實驗者認真做下去,肯定會做出結果來的。 德布羅意的論文發表後,當時並沒有多大反應。後來引起人們注意是由於愛因斯坦的支持。朗之萬曾將德布羅意的論文寄了一份給愛因斯坦,愛因斯坦看到後非常高興。他沒有想到,自己創立的有關光的波粒二象性觀念,在德布羅意手裡發展成如此豐富的內容,竟擴展到了運動粒子。當時愛因斯坦正在撰寫有關量子統計的論文,於是就在其中加了一段介紹德布羅意工作的內容。他寫道:“一個物質粒子或物質粒子系可以怎樣用一個波場相對應,德布羅意先生已在一篇很值得注意的論文中指出了。”這樣一來,德布羅意的工作立即獲得大家的注意。 當 1926 年薛定諤發表他的波動力學論文時,曾明確表示:“這些考慮的靈感,主要歸因於路易·維克多·德布羅意先生的獨創性的論文。”1927 年,美國的戴維森和革末及英國的G.P.湯姆孫通過電子衍射實驗各自證實了電子確實具有波動性。至此,德布羅意的理論作為大膽假設而成功的例子獲得了普遍的讚賞,從而使他獲得了 1929 年諾貝爾物理學獎。

“二代”努力起來,連諾獎都坐不住了 諾獎實拍圖,大家見識一下

後來,德布羅意主要從事的仍是波動力學方面的研究,他在 1951 年以後著重研究了“雙重解理論”,想要在經典的時空概念的基礎上對波動力學的幾率和因果性作出解釋,但這種努力未獲得成功。德布羅意伊始終對現代物理學的哲學問題感興趣,喜歡將理論物理學、科學史和自然哲學結合起來考慮,寫過一些有關的論文。

德布羅意 1926 年起在巴黎大學任教,1933 年任巴黎大學理學院理論物理學教授,1933年被選為法國科學院院士,1943 年起任該院常任秘書,1962 年退休。 由於德布羅意的傑出貢獻,他獲得了很多的榮譽。1929 年獲法國科學院享利·彭加勒獎章,同年又獲諾貝爾物理學獎。1932 年,獲摩納哥阿爾伯特一世獎。 1933 年,德布羅意成為法國科學院的院士,也是科學院從 1942 年開始的永久秘書。於 1933 年 10 月 12 日,他榮膺法蘭西學術院第一席位的院士。那時正當第二次世界大戰,德國納粹佔領法國期間,很多院士或者過世,或被俘虜,學術院無法達到選舉所必需的最少二十位人數。但因這是特別時期,在參與的十七位院士都一致投贊成票的狀況之下,學術院接受了這選舉結果。已於 1934 年就被遴選為院士的哥哥摩里斯,在學術院歷史中,尚無前例地代表全院,歡迎他成為新院士。1942 年以後任數學科學常務秘書。 1938 年, 因為德布羅意在理論物理學的傑出貢獻,德國物理學會頒給他最高榮譽馬克斯·普朗克獎章。1952 年,由於德布羅意熱心教導民眾科學知識,聯合國教育、科學及文化組織授予他一級卡琳加獎 (Kalinga Prize) 。1953 年,當選為倫敦皇家學會的會員。1956年獲法國家科學研究中心的金質獎章。1961 年,又榮獲法國榮譽軍團大十字勳章。 他還是華沙大學、雅典大學等六所著名大學的榮譽博士,是歐、美、印度等 18 個科學院院士。

可見,有資源又有天賦的人努力起來,真是可怕啊,你我凡人還在消磨時間等什麼呢!

歡迎關注我噢,為大家帶來有趣有益的知識


分享到:


相關文章: