德布羅意與物質(zhì)波理論

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1、德布羅意與物質(zhì)波理論路易斯一維克多·德布羅意（Louls－VictordeBroglie1892－1987）是法國著名理論物理學(xué)家，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者．德布羅意主要從事理論物理、尤其是關(guān)于量子問題的研究，他在該領(lǐng)域取得的重大研究成果為現(xiàn)代物理的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)．1924年11月，德布羅意在博士論文中闡述了著名的物質(zhì)波理論，并指出電子的波動性．這一理論為建立波動力學(xué)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)．由于這一劃時代的研究成果，使他獲得1929年的諾貝爾物理學(xué)獎，同時也使他成為第一個以學(xué)位論文獲得諾貝爾獎金的學(xué)者．本文就德

2、布羅意的科學(xué)生涯以及他關(guān)于物質(zhì)波的理論作一探討．一、德布羅意的科學(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)活動家，1871年當(dāng)選為法國國民議會下院議員，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，他也學(xué)習(xí)歷史，并且于1

3、909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．人類對自然的認(rèn)識由淺入深、由片面到全面、由現(xiàn)象到本質(zhì)不斷深化．對光本性的認(rèn)識同時，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，這些引起了他對物理學(xué)的極大興趣．經(jīng)過一翻思想斗爭之后，德布羅意終于放棄了已決定的研究法國歷史的計劃，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，

4、德布羅意在軍隊(duì)服役，被分配到無線電臺工作，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，而且接觸到X射線時而象波、時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)行了長時間的討論，他對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，

5、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)波動力學(xué)的有創(chuàng)造性的研究成果，同時擔(dān)任教學(xué)任務(wù)．德布羅意在神也是沿著這個認(rèn)識規(guī)律發(fā)展的．在認(rèn)識發(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，同時促進(jìn)人類認(rèn)識水平的不斷提高．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

6、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顧問．1930年到1950年間，德布羅意的研究工作主要是波動力學(xué)的推廣，他的研究取得了許多成果，發(fā)表了大量評論和論文．1951年以后的一段時間，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)典的空間和時間概念對波動力學(xué)作出因果解釋．此時重新研究他于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)，用波動力學(xué)的觀點(diǎn)探討熱力學(xué)和分子生物

7、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?wù)拢暧肢@諾貝爾物理學(xué)獎．1932年，獲摩納哥阿爾伯特一世獎，1952年聯(lián)合國教科文組織授予他一級卡琳加獎，1956年獲法國家科學(xué)研究中心的金質(zhì)獎?wù)拢虏剂_意于1933年當(dāng)選為法國科學(xué)院院土，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個科學(xué)院院士．二、物質(zhì)波理論的形成???德布羅意開始研究物理學(xué)時，適逢現(xiàn)代

8、物理學(xué)發(fā)生深刻革命的時期．1900年，普朗克研究黑體輻射時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)化的一個啟發(fā)性觀點(diǎn)》的論文，文中通過對黑體輻射的研