路易·德布羅意 - 人物簡(jiǎn)介

中學(xué)時(shí)代顯示出文學(xué)才華，在大學(xué)里受的是文科教育，1910年獲巴黎大學(xué)文學(xué)學(xué)士學(xué)位。1911年，他聽到作為第一屆索爾維物理討論會(huì)秘書的莫里斯談到關(guān)于光、輻射、量子性質(zhì)等問題的討論后，激起了強(qiáng)烈興趣，特別是他讀了龐加萊的《科學(xué)的價(jià)值》等書，他轉(zhuǎn)向研究理論物理學(xué)。1913年，他獲理學(xué)碩士學(xué)位。第一次世界大戰(zhàn)期間，在埃菲爾鐵塔上的軍用無線電報(bào)站服役。他的哥哥是X射線方面的專家，戰(zhàn)后他一方面參與他哥哥的物理實(shí)驗(yàn)工作，一方面拜朗之萬為師，研究與量子有關(guān)的理論物理問題，攻讀博士學(xué)位。

路易·德布羅意 - 科學(xué)貢獻(xiàn)

德布羅意之前，人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，只局限于兩種基本的物質(zhì)類型：實(shí)物和場(chǎng)。前者由原子、電子等粒子構(gòu)成，光則屬于后者。但是，許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間出現(xiàn)了難以解釋的矛盾。物理學(xué)家們相信，這些表面上的矛盾，勢(shì)必有其深刻的根源。1923年，德布羅意最早想到了這個(gè)問題，并且大膽地設(shè)想，人們對(duì)于光子建立起來的兩個(gè)關(guān)系式會(huì)不會(huì)也適用于實(shí)物粒子。如果成立的話，實(shí)物粒子也同樣具有波動(dòng)性。為了證實(shí)這一設(shè)想，1923年，德布羅意又提出了作電子衍射實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。1924年，又提出用電子在晶體上作衍射實(shí)驗(yàn)的想法。1927年，戴維孫和革末用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子具有波動(dòng)性，不久，G.P.湯姆孫與戴維孫完成了電子在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)。此后，人們相繼證實(shí)了原子、分子、中子等都具有波動(dòng)性。德布羅意的設(shè)想最終都得到了完全的證實(shí)。這些實(shí)物所具有的波動(dòng)稱為德布羅意波，即物質(zhì)波。

路易·德布羅意 - 科學(xué)榮譽(yù)

由于德布羅意的杰出貢獻(xiàn)，他獲得了很多的榮譽(yù)。1929年獲法國科學(xué)院享利。彭加勒獎(jiǎng)?wù)�，同年又獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1932年，獲摩納哥阿爾伯特一世獎(jiǎng)，1952年聯(lián)合國教科文組織授予他一級(jí)卡琳加獎(jiǎng)，1956年獲法國家科學(xué)研究中心的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)�。德布羅意于1933年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士，1942年以后任數(shù)學(xué)科學(xué)常務(wù)秘書。他還是華沙大學(xué)、雅典大學(xué)等六所著名大學(xué)的榮譽(yù)博士，是歐、美、印度等18個(gè)科學(xué)院院士。

路易·德布羅意 - 生平簡(jiǎn)介

1892年8月15日出于下塞納，1910年獲巴黎大學(xué)文學(xué)學(xué)士學(xué)位，1913年又獲理學(xué)士學(xué)位，1924年獲巴黎大學(xué)博士學(xué)位，在博士論文中首次提出了"物質(zhì)波"概念。1929年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1932年任巴黎大學(xué)理論物理學(xué)教授，1933年被選為法國科學(xué)院院士。1987年逝世。��

路易·德布羅意 - 科學(xué)生涯

德布羅意1892年8月15日出生于法國塞納河畔的蒂厄浦，是法國一貴族家庭的次子。德布羅意家族自17世紀(jì)以來在法國軍隊(duì)、政治、外交方面頗具盛名。祖父J。V。A德布羅意（1821～1901）是法國著名政治家和國務(wù)活動(dòng)家，1871年當(dāng)選為法國國民議會(huì)下院議員，同年擔(dān)任法國駐英國大使，后來還擔(dān)任過法國總理和外交部長(zhǎng)等職務(wù)。

德布羅意從18歲開始在巴黎大學(xué)學(xué)習(xí)理論物理，但是因?yàn)榇蛩阊仄浼易鍌鹘y(tǒng)，以后從事外交活動(dòng)，他也學(xué)習(xí)歷史，并且于1909年獲得歷史學(xué)位。由于他哥哥（M。德布羅意）是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，擁有設(shè)備精良的私人實(shí)驗(yàn)室，從事物理實(shí)驗(yàn)研究。因而德布羅意在學(xué)習(xí)歷史的二象性。

人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)由淺入深、由片面到全面、由現(xiàn)象到本質(zhì)不斷深化。對(duì)光本性的認(rèn)識(shí)同時(shí)，受到他哥哥的影響，參與一些物理研究工作。從他哥哥那里德布羅意了解到普朗克和愛因斯坦關(guān)于量子方面的工作，這些引起了他對(duì)物理學(xué)的極大興趣。經(jīng)過一翻思想斗爭(zhēng)之后，德布羅意終于放棄了已決定的研究法國歷史的計(jì)劃，選擇了物理學(xué)的研究道路，并且希望通過物理學(xué)研究獲得博士學(xué)位。第一次世界大戰(zhàn)期間，德布羅意在軍隊(duì)服役，被分配到無線電臺(tái)工作，中斷了他的理論物理研究。1919年，德布羅意重新回到他哥哥的實(shí)驗(yàn)室研究X射線，在這里，他不僅獲得了許多原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)，而且接觸到X射線時(shí)而象波、時(shí)而象粒子的奇特性質(zhì)。德布羅意曾經(jīng)與其兄就X射線的性質(zhì)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的討論，他對(duì)其兄及其同事們的實(shí)驗(yàn)工作發(fā)生了濃厚的興趣。為了對(duì)這些現(xiàn)象做出理論解釋，1920年，德布羅意重新開始研究理論物理，特別是關(guān)于量子問題，他的研究終于取得了可喜成果。1923年9月和10月，德布羅意發(fā)表了三篇關(guān)于物質(zhì)波的論文，創(chuàng)立了物質(zhì)波理論。之后，他投人博士論文的寫作，1924年11月他以題為《量子理論的研究》的論文通過博士論文答辯，獲得博士學(xué)位。在這篇論文中，包括了德布羅意近兩年取得的一系列重要研究成果，全面論述了物質(zhì)波理論及其應(yīng)用。

德布羅意獲得博士學(xué)位后，繼續(xù)留在巴黎大學(xué)，他又發(fā)表了有關(guān)波動(dòng)力學(xué)的有創(chuàng)造性的研究成果，同時(shí)擔(dān)任教學(xué)任務(wù)。德布羅意在神也是沿著這個(gè)認(rèn)識(shí)規(guī)律發(fā)展的。在認(rèn)識(shí)發(fā)展中，物質(zhì)生產(chǎn)水平、實(shí)驗(yàn)條件起了決定性的作用，同時(shí)促進(jìn)人類認(rèn)識(shí)水平的不斷提高。學(xué)院擔(dān)任了兩年義務(wù)講座后，1928年被聘為新建立的巴黎大學(xué)享利·彭加勒學(xué)院理論物理教授，他擔(dān)任這一職務(wù)從事教學(xué)工作一直到1962年退休。1945年以后，他還擔(dān)任法國原子能委員會(huì)顧問。1930年到1950年間，德布羅意的研究工作主要是波動(dòng)力學(xué)的推廣，他的研究取得了許多成果，發(fā)表了大量評(píng)論和論文。1951年以后的一段時(shí)間，德布羅意研究粒子和波之間的關(guān)系，目的是通過研究用經(jīng)典的空間和時(shí)間概念對(duì)波動(dòng)力學(xué)作出因果解釋。此時(shí)重新研究他于1927年提出的引導(dǎo)波理論，但不久他就放棄這方面的工作，回到了以前的研究領(lǐng)域，探索微觀現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和決定論的科學(xué)哲學(xué)觀點(diǎn)，用波動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)探討熱力學(xué)和分子生物學(xué)。德布羅意一生的研究成果頗豐，他的著作就達(dá)25本之多。由于德布羅意的杰出貢獻(xiàn)，他獲得了很多的榮譽(yù)。1929年獲法國科學(xué)院享利。彭加勒獎(jiǎng)?wù)拢�同年又獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1932年，獲摩納哥阿爾伯特一世獎(jiǎng)，1952年聯(lián)合國教科文組織授予他一級(jí)卡琳加獎(jiǎng)，1956年獲法國家科學(xué)研究中心的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)�。德布羅意于1933年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士，1942年以后任數(shù)學(xué)科學(xué)常務(wù)秘書。他還是華沙大學(xué)、雅典大學(xué)等六所著名大學(xué)的榮譽(yù)博士，是歐、美、印度等18個(gè)科學(xué)院院士。

路易·德布羅意 - 物質(zhì)波理論

理論形成

德布羅意開始研究物理學(xué)時(shí)，適逢現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)生深刻革命的時(shí)期。1900年，普朗克研究黑體輻射時(shí)假定諧振子取分立的能量，提出量子的概念，由此出發(fā)，他推導(dǎo)出能夠描述黑體輻射規(guī)律的普朗克黑體輻射公式。但是，人們并沒有認(rèn)識(shí)能量子的重要性，只把能量子看作僅僅是在支配物質(zhì)和輻射相互作用過程中是合適的，頻率為V的物質(zhì)振子僅僅以hV的倍數(shù)發(fā)射或吸收能量。直到1905年，量子概念才發(fā)生了重要發(fā)展。1905年，愛因斯坦發(fā)表了題為《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》的論文，文中通過對(duì)黑體輻射的研究和論證，得到并提出了光量子的概念，并用它成功地解釋了光電效應(yīng)。這一工作的意義之一在于，光量子的概念是在分析和研究黑體輻射基礎(chǔ)上得到的，表明量子概念具有比較普遍的意義。愛因斯坦認(rèn)為：密度小的單色輻射，從其熱現(xiàn)象方面的行為看，仿佛是由一些獨(dú)立的能量所組成。本世紀(jì)初期，人們通過對(duì)X射線的研究認(rèn)識(shí)到，X射線具有時(shí)而象波、時(shí)而象粒子的奇特性質(zhì)。1913年，玻爾提出原子中的電子運(yùn)動(dòng)的量子化條件，原子中的電子只有可能進(jìn)行某些運(yùn)動(dòng)，成功地解釋了氫原子光譜。玻爾的量子化條件沒有理論基礎(chǔ)，是人為規(guī)定的。1919－1922年，法國物理學(xué)家布里淵提出了一個(gè)解釋玻爾基于化條件的理論。布里淵把電子和波作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，設(shè)想在原子核周圍存在著一層以太，電子在其中運(yùn)動(dòng)掀起波，這些波相互干涉在原子核周圍形成駐波。這些研究成果，尤其是布里淵的理論對(duì)德布羅意提出物質(zhì)被思想產(chǎn)生巨大影響。

德布羅意重新開始研究理論物理，物理學(xué)面臨著的主要困難是：對(duì)于光需要有微粒說和波動(dòng)說兩種理論；確定原子中電子的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)涉及到整數(shù)，這些都是當(dāng)時(shí)人們無法理解的事實(shí)。德布羅意首先考察光量子理論和玻爾的量子化條件。確定光微粒能量的表達(dá)式是W＝hv，這個(gè)公式中包含著頻率v，而純粹的粒子理論不包含頻率的因素；確定原子中電子的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)涉及到整數(shù)，而物理學(xué)中涉及到整數(shù)的只是干涉現(xiàn)象和本征振動(dòng)現(xiàn)象。這些結(jié)果使德布羅意想到，對(duì)于光需要同時(shí)引進(jìn)粒子的概念和周期的概念；對(duì)于電子不能簡(jiǎn)單地用微粒來描述電子本身，還必須賦予它們周期的概念。于是，德布羅意形成了指導(dǎo)他進(jìn)行研究的全部概念：在所有情況下，都必須假設(shè)微粒伴隨著波而存在，他的首要目的就是建立微粒的運(yùn)動(dòng)和締合波的傳播之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1923年夏末，德布羅意已開始形成他的相波（后來他稱為相位波）概念，9月10日，他發(fā)表了關(guān)于物質(zhì)波理論的第一篇論文——《波和量子》，文中提出的思想可以被看作是波動(dòng)力學(xué)理論的開端。兩個(gè)星期后，德布羅意又發(fā)表了《光量子、衍射和干涉》的論文，明確提出相干波的概念。文中明確指出：要描述一個(gè)動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，觀察者必須將這一運(yùn)動(dòng)與一個(gè)非物質(zhì)的、在同一方向上傳播的正弦波聯(lián)系起來。在觀察者看來，這一波的頻率等于上述動(dòng)點(diǎn)的總能量除以普朗克常量h。同年10月8日，德布羅意發(fā)表關(guān)于物質(zhì)波理論的第三篇論文《量子、氣體運(yùn)動(dòng)理論以及費(fèi)馬原理》。文中闡述了波與粒子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，他假定與任何粒子相聯(lián)系的相波，在空間任何點(diǎn)與粒子同相位。相波的頻率與速度由粒子的能量和速度所決定。

德布羅意的這三篇論文是物質(zhì)波理論奠基工作的開端。繼這三篇論文之后，德布羅意著手撰寫他的博士論文《量子理論的研究》。1924年11月，德布羅意通過論文答辯，獲博士學(xué)位。他的博士論文包括了近兩年研究的一些成果，比較系統(tǒng)地論述了物質(zhì)波理論，得到物質(zhì)波的一些重要結(jié)果。德布羅意認(rèn)為，任何運(yùn)動(dòng)著的物體都伴隨著一種波動(dòng)，而且不可能將物體的運(yùn)動(dòng)和波的傳播分開，這種波稱為相位波。存在相位波是物體的能量和動(dòng)量同時(shí)滿足量子條件和相對(duì)論關(guān)系的必然結(jié)果。德布羅意考慮靜止質(zhì)量為外、相對(duì)于靜止觀察者的速度為的粒子，他假設(shè)粒子是周期性內(nèi)在現(xiàn)象的活動(dòng)中心，它的頻率，是普朗克常數(shù)，是粒子的內(nèi)在能量。以狹義相對(duì)論原理和嚴(yán)格的量子關(guān)系式為基礎(chǔ)，L。德布羅意通過嚴(yán)格論征得到：相位波的波長(zhǎng)是，是普朗克常數(shù)，是相對(duì)論動(dòng)量，這就是著名的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系。此外，德布羅意把相位波的相速度和群速度（能量傳遞的速度）聯(lián)系起來，證明了波的群速度等于粒子速度，確定了群速度與粒子速度的等同性。他的這些研究成果形成了比較完整的物質(zhì)波理論。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

德布羅意撰寫論文時(shí)，他的哥哥（M.德布羅意）建議他的論文應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)部分，可是他沒有采納這個(gè)建議。他的物質(zhì)波理論是在沒有得到任何已知事實(shí)支持的情況下提出來的，這就使得答辯委員會(huì)對(duì)物質(zhì)波的真實(shí)性存在疑慮，答辯委員會(huì)主席佩蘭就提出了物質(zhì)波如何用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)的問題。對(duì)佩蘭的提問，德布羅意回答：用晶體對(duì)電子的衍射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)波的存在是可能的。他的這個(gè)思想是早已形成的，他曾在1923年9月24日《光量子、衍射和干涉》一文中指出：從很小的孔穿過的電子束，可能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，這也許會(huì)成為在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證物質(zhì)具有波粒二象性的方法。他還曾向他哥哥的同事道維里葉提出做電子的衍射實(shí)驗(yàn)，后者因忙于電視實(shí)驗(yàn)而將其擱置。

物理學(xué)的發(fā)展需要理論的和實(shí)驗(yàn)的兩只腳向前邁進(jìn)，現(xiàn)在理論這只腳已經(jīng)先向前邁進(jìn)了一步，這就給實(shí)驗(yàn)提出了研究課題。物質(zhì)波理論提出后，如何從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)物質(zhì)波存在就成了人們關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。

按照德布羅意理論，經(jīng)過幾千伏加速電壓的電子束，其波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)為10-10米，這與X射線的波長(zhǎng)是同一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而可以用晶體對(duì)電子的衍射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)波。德布羅意的理論一傳到美國，就在紐約開始了顯示電子衍射的實(shí)驗(yàn)。盡管這個(gè)實(shí)驗(yàn)開始并不是為驗(yàn)證波動(dòng)理論而做的，但是到了1926年，這項(xiàng)工作的目的已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)轵?yàn)證物質(zhì)波理論。1927年初，戴維森和革末通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在鎳晶體對(duì)電子的衍射實(shí)驗(yàn)中，有19個(gè)事例可以用來驗(yàn)證波長(zhǎng)和動(dòng)量之間的關(guān)系，而且每次都在測(cè)量精確度范圍內(nèi)證明了德布羅意公式的正確性。戴維森實(shí)驗(yàn)所用電子束的電子能量很低，僅有50－600電子伏特。同年G.P.湯姆遜用較高能量的電子做了晶體對(duì)電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，他讓電子能量為1000－8000電子伏特的電子束垂直射入賽瑪哈、金、鉑或鋁等薄膜上，觀測(cè)產(chǎn)生的衍射圖樣。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和由德布羅意理論得到的結(jié)果非常一致，這充分證明了電子具有波動(dòng)性，再一次用無可辨駁的事實(shí)向人們展示了德布羅意理論是正確的。以后，人們通過實(shí)驗(yàn)又觀察到原子、分子……等微觀粒子都具有波動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)證明了物質(zhì)具有波粒二象性，不僅使人們認(rèn)識(shí)到德布羅意的物質(zhì)波理論是正確的，而且為物質(zhì)波理論奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

路易·德布羅意 - 主要著作

《波動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論》（1929）

《物質(zhì)和光：新物理學(xué)》（1939）

《物理學(xué)中的革命》（1953）

《海森伯不確定關(guān)系和波動(dòng)力學(xué)的概率詮釋》（1982）等。