路易·維克多·德布羅意（法國理論物理學(xué)家）

路易·維克多·德布羅意（Louis Victor·Duc de Broglie，1892年8月15日-1987年3月19日），男，出生于法國迪耶普，法國理論物理學(xué)家，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者，量子力學(xué)的奠基人之一。

1929年 ，獲諾貝爾物理學(xué)獎。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。

人物經(jīng)歷

家世背景

路易·維克多·德布羅意出生在法國一貴族家庭，是家中次子。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，數(shù)百年來在戰(zhàn)場上和外交上為法國各朝國王服務(wù)，1740年被路易十五封為德布羅意公爵，封號由一家之長承襲，第一代公爵的兒子曾在七年戰(zhàn)爭中為哈布斯堡家族出力作戰(zhàn)，獲得神圣羅馬帝國親王封號，賜予家族中每一個成員。德布羅意家族祖父J·V·A·德布羅意（1821-1901年）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)。當(dāng)?shù)虏剂_意的長兄、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家第六代德布羅意公爵莫里斯（Mauriee）死后，他在1960年就成為法國公爵兼德國親王，但一生生活簡樸，平易近人，把畢生獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)。

求學(xué)生涯

德布羅意父母早逝。他從小就酷愛讀書，中學(xué)時代顯示出文學(xué)才華，18歲開始在巴黎索邦大學(xué)學(xué)習(xí)歷史，1910年獲文學(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，激起了對物理學(xué)的強(qiáng)烈興趣，特別是他讀了龐加萊的《科學(xué)的價值》等書后，轉(zhuǎn)向研究理論物理學(xué)。1913年，又獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

第一次世界大戰(zhàn)期間，他在埃菲爾鐵塔上的軍用無線電報站服役六年，熟悉了有關(guān)無線電波的知識。他的哥哥M·德布羅意是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，從哥哥那里他了解到普朗克和愛因斯坦關(guān)于量子方面的工作，進(jìn)一步引起對物理學(xué)的極大興趣。經(jīng)過一番思想斗爭之后，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。1924年，獲巴黎大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，在博士論文中首次提出了“物質(zhì)波”概念。

教學(xué)經(jīng)歷

1926年，開始在巴黎大學(xué)任教。

1932年，任巴黎大學(xué)理學(xué)院理論物理學(xué)教授。1933年，當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。1943年起，任該院常任秘書。1962年，德布羅意退休。

個人生活

1960年，路易的哥哥摩里斯逝世，路易成為第七代德布羅意公爵 (7th duc de Broglie)。路易從未結(jié)婚，一輩子單身，有兩位忠心耿耿的隨從。他喜歡過平俗簡樸的生活，賣掉了貴族世襲的豪華巨宅，選擇住在平民小屋。他深居簡出，從來不放假，是個標(biāo)準(zhǔn)的工作狂。上班通勤，他喜歡步行，或搭巴士，不曾擁有私人汽車。對人彬彬有禮，他絕不發(fā)脾氣，是一位貴族紳士。

1987年3月19日，德布羅意逝世，享年九十五歲。

主要成果

物質(zhì)波研究

第一次世界大戰(zhàn)期間，德布羅意在埃菲爾鐵塔上的軍用無線電報站服役。平時愛讀科學(xué)著作，特別是龐加萊、洛倫茲和朗之萬的著作。后來對普朗克、愛因斯坦和玻爾的工作發(fā)生了興趣，轉(zhuǎn)而研究物理學(xué)。退伍后跟隨朗之萬攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。他的兄長莫里斯·德布羅意是一位研究X射線的專家，路易斯·維克多·德布羅意曾隨莫里斯一道研究X射線，兩人經(jīng)常討論有關(guān)的理論問題。莫里斯曾在1911年第一屆索爾威會議上擔(dān)任秘書，負(fù)責(zé)整理文件。這次會議的主題是關(guān)于輻射和量子論。會議文件對路易·維克多·德布羅意有很大啟發(fā)。莫里斯和另一位X射線專家亨利·布拉格聯(lián)系密切。亨利·布拉格曾主張過X射線的粒子性。這個觀點(diǎn)對莫里斯很有影響，所以他經(jīng)常跟弟弟討論波和粒子的關(guān)系。這些條件促使路易·維克多·德布羅意伊深入思考波粒二象性的問題。

法國物理學(xué)家布里淵（M.Brillouin）在1919年——1922年間發(fā)表過一系列論文，提出了一種能解釋玻爾定態(tài)軌道原子模型的理論。他設(shè)想原子核周圍的“以太”會因電子的運(yùn)動激發(fā)一種波，這種波互相干涉，只有在電子軌道半徑適當(dāng)時才能形成環(huán)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(jìn)行深入探討。

1923年9月至10月間，路易·維克多·德布羅意連續(xù)在《法國科學(xué)院通報》上發(fā)表了三篇有關(guān)波和量子的論文。 第一篇題目是“輻射——波與量子”，提出實(shí)物粒子也有波粒二象性，認(rèn)為與運(yùn)動粒子相應(yīng)的還有一正弦波，兩者總保持相同的位相。后來他把這種假想的非物質(zhì)波稱為相波。他考慮一個靜質(zhì)量為m0的運(yùn)動粒子的相對論效應(yīng)，把相應(yīng)的內(nèi)在能量m0c2視為一種頻率為v0的簡單周期性現(xiàn)象。他把相波概念應(yīng)用到以閉合軌道繞核運(yùn)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(yùn)動理論以及費(fèi)馬原理’的論文中，他進(jìn)一步提出：“只有滿足位相波諧振，才是穩(wěn)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(shù)倍。”

在第二篇題為“光學(xué)——光量子、衍射和干涉”的論文中，德布羅意提出如下設(shè)想：“在一定情形中，任一運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)能夠被衍射。穿過一個相當(dāng)小的開孔的電子群會表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象。正是在這一方面，有可能尋得我們觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。”

德布羅意在這里并沒有明確提出物質(zhì)波這一概念，他只是用位相波或相波的概念，認(rèn)為可以假想有一種非物質(zhì)波。可是究竟是一種什么波呢？在他的博士論文結(jié)尾處，他特別聲明：“我特意將相波和周期現(xiàn)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(nèi)容尚未說清楚的一種表達(dá)方式，而不能看成是最后定論的學(xué)說。”物質(zhì)波是在薛定諤方程建立以后，詮釋波函數(shù)的物理意義時才由薛定諤提出的。再有，德布羅意并沒有明確提出波長λ和動量p之間的關(guān)系式：λ=h/p（h即普朗克常數(shù)），只是后來人們發(fā)覺這一關(guān)系在他的論文中已經(jīng)隱含了，就把這一關(guān)系稱為德布羅意公式。

德布羅意的博士論文得到了答辯委員會的高度評價，認(rèn)為很有獨(dú)創(chuàng)精神，但是人們總認(rèn)為他的想法過于玄妙，沒有認(rèn)真地加以對待。例如：在答辯會上，有人提問有沒有辦法驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)有可能觀察到這種假定的波動的效應(yīng)。”在他兄長的實(shí)驗(yàn)室中有一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家道威利爾（Dauvillier）曾試圖用陰極射線管做這樣的實(shí)驗(yàn)，試了一試，沒有成功，就放棄了。后來分析，可能是電子的速度不夠大，當(dāng)作靶子的云母晶體吸收了空中游離的電荷，如果實(shí)驗(yàn)者認(rèn)真做下去，肯定會做出結(jié)果來的。

德布羅意的論文發(fā)表后，當(dāng)時并沒有多大反應(yīng)。后來引起人們注意是由于愛因斯坦的支持。朗之萬曾將德布羅意的論文寄了一份給愛因斯坦，愛因斯坦看到后非常高興。他沒有想到，自己創(chuàng)立的有關(guān)光的波粒二象性觀念，在德布羅意手里發(fā)展成如此豐富的內(nèi)容，竟擴(kuò)展到了運(yùn)動粒子。當(dāng)時愛因斯坦正在撰寫有關(guān)量子統(tǒng)計的論文，于是就在其中加了一段介紹德布羅意工作的內(nèi)容。他寫道：“一個物質(zhì)粒子或物質(zhì)粒子系可以怎樣用一個波場相對應(yīng)，德布羅意先生已經(jīng)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(dāng)1926年薛定諤發(fā)表他的波動力學(xué)論文時，曾明確表示：“這些考慮的靈感，主要?dú)w因于路易·維克多·德布羅意先生的獨(dú)創(chuàng)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(shí)驗(yàn)各自證實(shí)了電子確實(shí)具有波動性。至此，德布羅意的理論作為大膽假設(shè)而成功的例子獲得了普遍的贊賞，從而使他獲得了1929年諾貝爾物理學(xué)獎。

后來，德布羅意主要從事的仍是波動力學(xué)方面的研究，他在1951年以后著重研究了“雙重解理論”，想要在經(jīng)典的時空概念的基礎(chǔ)上對波動力學(xué)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(xiàn)代物理學(xué)的哲學(xué)問題感興趣，喜歡將理論物理學(xué)、科學(xué)史和自然哲學(xué)結(jié)合起來考慮，寫過一些有關(guān)的論文。

榮譽(yù)獎項(xiàng)

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)院亨利·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。

1933 年，德布羅意成為法國科學(xué)院的院士，也是科學(xué)院從1942 年開始的永久秘書。

1933年10月12日，他榮膺法蘭西學(xué)術(shù)院第一席位的院士。那時正當(dāng)?shù)诙问澜绱髴?zhàn)，德國納粹占領(lǐng)法國期間，很多院士或者過世，或被俘虜，學(xué)術(shù)院無法達(dá)到選舉所必需的最少二十位人數(shù)。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(xué)術(shù)院接受了這選舉結(jié)果。

1934年就被遴選為院士的哥哥摩里斯，在學(xué)術(shù)院歷史中，尚無前例地代表全院，歡迎路易成為新院士。

1942年以后任數(shù)學(xué)科學(xué)常務(wù)秘書。

1938年， 因?yàn)榈虏剂_意在理論物理學(xué)的杰出貢獻(xiàn)，德國物理學(xué)會頒給他最高榮譽(yù)馬克斯·普朗克獎?wù)隆?/p>

1952年，由于德布羅意熱心教導(dǎo)民眾科學(xué)知識，聯(lián)合國教育、科學(xué)及文化組織授予他一級卡琳加獎 (Kalinga Prize) 。

1953年，當(dāng)選為倫敦皇家學(xué)會的會員。1956年獲法國家科學(xué)研究中心的金質(zhì)獎?wù)隆?/p>

1961年，榮獲法國榮譽(yù)軍團(tuán)大十字勛章。

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。

主要著作

《波動力學(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)系和波動力學(xué)的概率詮釋》（1982）等。