德布罗意和物质波理论的诞生

《德布罗意和物质波理论的诞生》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、德布罗意和物质波理论的诞生——纪念德布罗意高高诞辰110周年　　1924年11月，巴黎大学举行了一场不同寻常的博士考试．尽管应试的年轻人发表了令人难以接受的新见解，但考试委员会成员们被应试者的聪明和勇气所感动，为他的大胆假设—物质波理论打开了绿灯．众所周知，物质波就是德布罗意波，这位应试者的名字将永远和物质波紧紧联系在一起．　　1、出击之前　　路易斯·德布罗意（LouisdeBroglie，1892～1987）出生于法国迪埃普的公爵门庭，父亲曾担任法国首相等要职．他在德赛利中学读书时，就显示了出众的文学才华而引人注目

2、．18岁时获得巴黎大学历史学士学位，接着又学习法律．年青有为的德布罗意尚无一点迹象表明他日后会成为著名的物理学家．　　但在20世纪初物理学界一个又一个重大发现，首先吸引他的哥哥莫里斯·德布罗意（MauricedeBroglie）献身于实验物理学．在哥哥的影响下，他拜读了彭加勒、洛伦兹和朗之万等人的科学著作．后来他对普朗克、爱因斯坦和玻尔等人的工作发生了兴趣，逐步为之神往．大约20岁时，德布罗意放弃了关于18世纪初期法国内政问题的学位考试，转而学习理科．不出两年，即已成为理科学士（1913年）．　　特别要提到一件事情，

3、它对德布罗意坚定学习物理学的决心起着至关重要的作用．1911年秋，首届索尔维（Solvay）会议在布鲁塞尔召开，莫里斯是这次世界著名科学家盛会的秘书之一．该会的议题是“辐射理论和量子”，普朗克、爱因斯坦等一批物理学大师在会上作了精彩的报告，并进行了热烈的讨论．会后，莫里斯协助朗之万（PaulLargevin，1872～1946）把这些报告和讨论编辑成册，用法文出版．德布罗意得天独厚地享读了这些报告和讨论记录，特别是普朗克和爱因斯坦分别作的关于黑体辐射、固体比热的研究报告给他留下了难以忘怀的印象．40多年后，德布罗意仍

4、念念不忘地谈及这一点：“在我血气方刚的岁月里，非常热衷于那些曾被讨论的问题，决心尽我毕生精力去解开迷人的量子之谜．这量子之谜早在那10年之前就曾被普朗克引入到理论物理学中，然而，它的深刻内涵还没有被掌握”．　　大幕笼罩的物理世界，迷雾重重．道道难题，对勇敢的年轻人是多大的诱惑！德布罗意自度“有纯理论家的气质，而不是实验工作者和工程师的材料……”，他有志于探索物理学的纯概念王国，但是第一次世界大战的爆发，却把他从物理学的理论天地推向了技术舞台．大战期间，他在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站里服役了6年．这样，他的物理学的理

5、想与思考就不以他个人意志为转移地暂时中断了6年．　　战争结束后，德布罗意立即投身于物理学研究之中．在1920～1924年期间，他主要跟随朗之万攻读理论物理学博士学位，此外还抽出部分时间到哥哥的实验室从事X射线的实验研究这些实验工作为德布罗意的抽象思维提供了必要的实验基础．　　2、迈出重要的一步　　曾在第一次世界大战期间，德布罗意就同哥哥莫里斯一道参与了军用无线电的技术研究工作，掌握了较强的物理实验技能也是在这一时期，莫里斯受W·H·布拉格（W．H．Bragg，1862～1942）的影响，把其私人实验室的主攻方向定在X

6、射线的实验研究上．在战争末期，莫里斯因关于X射线的卓越实验研究业绩而蜚声物理学界．大战结束后，德布罗意经常抽出部分时间到哥哥的实验室从事X射线的研究．在X射线的实验方面德布罗意发表了一系列研究报告，为他在法国物理界赢得了一点名声．但更有意义的东西却在于，他和哥哥通过实验得出的不可避免的结论：X射线既是波又是粒子，即X射线具有波粒双重本质．　　X射线所表现出的双重本质深深地震动了德布罗意兄弟俩．为此他们进行了长期热烈的讨论．作为实验物理学家的莫里斯认为：X射线应当是波和粒子的一种“组合”（combination）．但具

7、有理论家气质的德布罗意认为哥哥的观点并不准确也不具体．他在回忆他们的讨论时说：“我哥哥认为X射线是波和粒子的一种组合，但是，作为一个非理论家，他对它没有特别清楚的认识．”“同我哥哥进行的这些长期讨论……对我非常有益，这些讨论使我深深考虑将波的观点和粒子的观点必须综合在一起的必要性．”1921年4月，第三届索尔维会议在布鲁塞尔召开，莫里斯应邀到会报告了他刚完成的X射线在重核上漫射实验研究，这个实验再次证实了辐射是按量子一份份地被吸收的．德布罗意也希望参加这次会议，但他未被邀请．这一次拒绝对他刺激较大，他发誓一定要用自己

8、的发现去争取以后会议的请贴．果然，在1927年召开的第五届索尔维会议上，他如愿以偿．　　为寻找一个综合波粒两方面的“辐射的综合理论”，德布罗意仔细研究了爱因斯坦的有关经典论文，并于1922年11月发表了一篇题为《黑体辐射与光量子》的论文，这是波相理论诞生的先声．这标志着德布罗意向前迈出重要的一步．值得庆幸的是，对量子论的兴趣引导他朝着将物质波动