国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

低調(diào)的物質(zhì)波理論創(chuàng)立者:德布羅意

2019-08-08 09:04王江山
知識就是力量 2019年8期
關(guān)鍵詞:物理學(xué)量子粒子

王江山

論出身,他是聲名顯赫的貴族,繼承著兩個爵位;

論學(xué)業(yè),他因?yàn)樽约涸诋厴I(yè)論文里提出的理論而獲得諾貝爾物理學(xué)獎;

論事業(yè),他人生絕大部分時(shí)間從事物理學(xué)研究,但同時(shí)又是一位文學(xué)和歷史學(xué)者。

——這就是量子力學(xué)的奠基人之一路易·維克多·德布羅意(Louis Victor de Broglie)。他雖出身貴族,卻一生簡樸,平易近人,將畢生奉獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)。最令人驚訝的是,這位譽(yù)滿全球的物理學(xué)家,曾經(jīng)是一位“文科生”,他是怎樣完成人生轉(zhuǎn)變的呢?

出身貴族,鐘愛科學(xué)

1892年,路易·維克多·德布羅意出生于法國塞納河沿岸的一個顯赫貴族家庭,是第五公爵維克多的小兒子。他的哥哥莫里斯是一位科學(xué)愛好者,這深刻影響了少年時(shí)的德布羅意。但當(dāng)時(shí)的上流社會非常傳統(tǒng)保守,很多貴族認(rèn)為科學(xué)只是一種游樂活動,所以公爵家還是按照政治家的標(biāo)準(zhǔn)來培養(yǎng)他們兄弟。在德布羅意才幾歲時(shí),家中就請虔誠的基督徒教師為他講授神學(xué)和法學(xué),德布羅意有過目不忘的天賦,時(shí)常能大段背誦自己看過的文章。父親對德布羅意寄予厚望,希望他能繼承自己的職位步入政壇。

德布羅意就在這樣的環(huán)境中長大,大家都以為他會不負(fù)家族的期望成為一名政治家或歷史學(xué)家,可他卻在初次接觸數(shù)學(xué)和哲學(xué)后,深深被吸引,他如饑似渴地閱讀各類科學(xué)書籍。1911年10月,國際著名的索爾維物理學(xué)會議在布魯塞爾舉行,這次會議的主題是“輻射與量子論”。普朗克、愛因斯坦、居里夫人、朗之萬……當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的大佬們齊聚一堂,討論最前沿的科學(xué)問題,而德布羅意的哥哥莫里斯正是這次大會的學(xué)術(shù)秘書和編輯,他因此得到了該次會議的全部文獻(xiàn),并帶回家和弟弟一起閱讀,這更加激發(fā)了德布羅意對科學(xué)的興趣。但他還是堅(jiān)持完成了歷史學(xué)的本科教育,之后不久,他轉(zhuǎn)入巴黎大學(xué)理學(xué)院自然系學(xué)物理,從一個“文科生”變成了“理科生”。

風(fēng)華正茂,一鳴驚人

第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,德布羅意開始在著名物理學(xué)家朗之萬門下攻讀理論物理博士學(xué)位。從此,他正式步入了物理的殿堂。

德布羅意在物理學(xué)方面有著天然的優(yōu)勢—他的哥哥莫里斯有自己的實(shí)驗(yàn)室,他可以和哥哥經(jīng)常在那里從事X射線研究。有一次,在做X射線的衍射實(shí)驗(yàn)時(shí),他們驚訝地發(fā)現(xiàn),X射線看起來既是波又是粒子,具有波、粒雙重性質(zhì)。德布羅意敏銳地意識到,這不僅僅是雙重屬性那么簡單,這可能意味著輻射也具有波動性。

長久以來,人們一直認(rèn)為像電子這樣的粒子擁有粒子性是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?,而對它波動的性質(zhì)卻知之甚少。貫穿于科學(xué)發(fā)展始終的,還有一個著名的爭論:光到底是波還是粒子?

這時(shí)候,德布羅意曾經(jīng)的研究經(jīng)驗(yàn)派上了用場:他決心梳理一下前人的研究,看看能否找到規(guī)律。1900年,普朗克在研究黑體輻射時(shí)提出“量子化”概念;1905年,愛因斯坦提出“光量子”概念;1918年,丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾又提出軌道量子化的說法(這成功地解釋了氫原子光譜)……理論越來越多,真相卻越發(fā)撲朔迷離。而此時(shí),德布羅意注意到法國科學(xué)家布里淵的一個設(shè)想:原子核周圍存在著一層以太,電子在其中運(yùn)動,激發(fā)一種波,這種波相互干涉,在電子軌道半徑適當(dāng)時(shí),在原子核周圍形成駐波。

德布羅意閱讀了大量文獻(xiàn),并開始反向思考:如果光量子也具有波動性,那么又會怎么樣?接著,他又將目光轉(zhuǎn)向力學(xué),提出了一個獨(dú)特的設(shè)想:物質(zhì)的波動方面與粒子方面應(yīng)該是統(tǒng)一的。他在回憶時(shí)寫道:“……對于物質(zhì)和輻射,尤其是光,需要同時(shí)引進(jìn)微粒概念和波動概念!”1922年,德布羅意借助于熱力學(xué)、氣體動力學(xué)和電子理論的方法,采用光的量子假說,導(dǎo)出了維恩位移定律。1923年,在不到一個月的時(shí)間里,他就在《法國科學(xué)院通報(bào)》上連續(xù)發(fā)表了3篇論文:《輻射—波和量子》《光學(xué)—光量子、衍射和干涉》和《物理學(xué)—量子、氣體運(yùn)動理論和費(fèi)馬原理》,這3篇文章奠定了德布羅意波的雛形。德布羅意還闡述了自己的“新力學(xué)”和以往的“舊理論”(包括牛頓和愛因斯坦的動力學(xué))之間的關(guān)系。但那時(shí)他無法想象,自己的設(shè)想會掀起怎樣的狂瀾。

一篇畢業(yè)論文,一個諾貝爾獎

1924年,德布羅意終于要博士畢業(yè)了。他將自己的研究整理成文,作為答辯論文,還將文章給愛因斯坦寄去,沒想到得到了如此評價(jià):“他揭開了自然界巨大面罩的一角”“天才的一筆”。

德布羅意在博士論文中正式提出了在量子領(lǐng)域中所有實(shí)物粒子都具有波動性的假設(shè),他將這種波稱為相位波(現(xiàn)稱為德布羅意波):“任何運(yùn)動著的物體都伴隨著一種波動,而且不可能將物體的運(yùn)動和波的傳播分開。存在相位波是物體的能量和動量同時(shí)滿足量子條件和相對論關(guān)系的必然結(jié)果?!薄拔艺J(rèn)為幾何光學(xué)和動力學(xué)的這兩個重要原理之間的深刻關(guān)系的這個思想,可以作為將波和量子綜合起來的重要指南?!?p>

這篇論文的見解雖然非常大膽新奇,但還是獲得了一致通過,并被傳播到了歐洲各個大學(xué)的物理系,以至于深刻影響了另一位物理學(xué)大家薛定諤。后來薛定諤在德布羅意的理論的啟發(fā)下創(chuàng)立了波動力學(xué),使量子理論研究有了新進(jìn)展。

1927年,美國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家克林頓·約瑟夫·戴維孫和雷斯特·革末重新做了鎳對電子的散射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電子被散射后出現(xiàn)類似光的干涉、衍射圖樣;幾乎就在同時(shí),英國物理學(xué)家喬治·佩杰特·湯姆生在觀察電子束通過薄金箔時(shí)也觀察到圓環(huán)條紋……這些實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了德布羅意“電子具有波動性”的假設(shè)。1929年,德布羅意因畢業(yè)論文中的“電子具有波動性”理論而獲得諾貝爾物理學(xué)獎,他的理論被視為波動力學(xué)一般理論的基礎(chǔ),改變了人們從原子層面認(rèn)識物理現(xiàn)象的歷史。曾經(jīng)的“文科生”德布羅意,就這樣走上了物理學(xué)的巔峰。

簡樸一生,默默耕耘

年少成名之后,德布羅意并沒有驕傲自滿,而是開始了教學(xué)工作。自1932年起,他開始擔(dān)任巴黎大學(xué)理學(xué)院理論物理系主任,并且每年都在巴黎大學(xué)的亨利·龐加萊研究所開設(shè)一門不同學(xué)科的課程,培養(yǎng)了很多位博士,許多法國和外國的學(xué)生都參與過他的研究。

從1930年到1950年,德布羅意主要致力于波動力學(xué)的各種擴(kuò)展研究:狄拉克的電子理論、新的光理論、粒子的自旋的一般理論、波動力學(xué)在核物理中的應(yīng)用等。他在這方面發(fā)表了數(shù)篇筆記和論文,并在他特別感興趣的領(lǐng)域出版了超過25本的著作。德布羅意在物理領(lǐng)域的默默耕耘使他獲得諸多榮譽(yù):1933年,當(dāng)選為法國科學(xué)院院士;1952年,被聯(lián)合國教科文組織授予首屆卡林加獎;1956年,獲得法國國家科學(xué)研究中心金質(zhì)獎?wù)?,以表彰他向非專業(yè)人員普及現(xiàn)代物理學(xué)所作出的不懈努力。1987年,他安詳離世,享年95歲。

德布羅意是高貴的親王,卻連私人汽車都不愿購買;他賣掉世襲的豪宅,居住于平民小屋,過著深居簡出的日子……這位最初鉆研“文史”的學(xué)生,卻因興趣最終成為一位物理學(xué)大師。雖然如今這樣的成功已經(jīng)很難復(fù)制,但他的故事卻啟迪我們:真正的熱愛可以激發(fā)起多么強(qiáng)大的潛能。

(責(zé)任編輯/江盼? 美術(shù)編輯/胡美巖)

猜你喜歡
物理學(xué)量子粒子
2022年諾貝爾物理學(xué)獎 從量子糾纏到量子通信
決定未來的量子計(jì)算
美食物理學(xué)
物理學(xué)中的“瞬時(shí)美”
物理學(xué)中的“瞬時(shí)美”
新量子通信線路保障網(wǎng)絡(luò)安全
基于粒子群優(yōu)化的橋式起重機(jī)模糊PID控制
定積分在幾何、物理學(xué)中的簡單應(yīng)用
基于粒子群優(yōu)化極點(diǎn)配置的空燃比輸出反饋控制
一種簡便的超聲分散法制備碳量子點(diǎn)及表征
西林县| 普安县| 长子县| 肥城市| 手机| 安宁市| 惠水县| 鄂尔多斯市| 承德县| 义乌市| 扶绥县| 依安县| 武夷山市| 天水市| 屏南县| 邵东县| 雷山县| 图木舒克市| 乌兰浩特市| 开平市| 永州市| 崇阳县| 淮北市| 晋中市| 克拉玛依市| 汉源县| 永州市| 大同市| 怀化市| 青河县| 福建省| 康马县| 富锦市| 观塘区| 新民市| 社旗县| 金阳县| 卓尼县| 越西县| 辰溪县| 沂南县|