De Broglie, Louis

Louis de Broglie
fr.  Louis de Broglie
Navn ved fødslen fr.  Louis Victor Pierre Ramon de Broglie
Fødselsdato 15. august 1892( 15-08-1892 ) [1] [2] [3] […]
Fødselssted Dieppe ( Frankrig )
Dødsdato 19. marts 1987( 1987-03-19 ) [1] [2] [3] […] (94 år)
Et dødssted Louveciennes (Frankrig)
Land
Videnskabelig sfære teoretisk fysik
Arbejdsplads Sorbonne
Alma Mater Sorbonne
Akademisk grad PhD [4] ( 1924 )
videnskabelig rådgiver Maurice de Broglie
Paul Langevin
Studerende Vigier, Jean-Pierre
Kendt som en af ​​grundlæggerne af kvantemekanikken
Priser og præmier

Nobel pris Nobelprisen i fysik (1929)

Ridder Storkors af Æreslegionens Orden Kommandør af Ordenen af ​​Akademiske Palmer
Autograf
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Louis Victor Pierre Raymond, 7. hertug af Broglie , bedre kendt som Louis de Broglie ( fr.  Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7ème duc de Broglie, Louis de Broglie ; 15. august 1892 , Dieppe  - 19. marts 1987 , Louveciennes ) - Fransk teoretisk fysiker , en af ​​grundlæggerne af kvantemekanikken , Nobelprisen i fysik for 1929, medlem af det franske videnskabsakademi (siden 1933) og dets uundværlige sekretær (siden 1942), medlem af det franske akademi (siden 1944).

Louis de Broglie er forfatter til værker om kvanteteoriens grundlæggende problemer . Han ejer en hypotese om materialepartiklernes bølgeegenskaber ( de Broglie- bølger eller stofbølger), som markerede begyndelsen på udviklingen af ​​bølgemekanik . Han foreslog en original fortolkning af kvantemekanikken ( pilotbølgeteori , dobbeltløsningsteori ), udviklede den relativistiske teori om partikler med vilkårligt spin , især fotoner (neutrino-teori om lys), beskæftigede sig med radiofysik , klassiske og kvantefeltteorier , termodynamik og andre grene af fysikken.

Biografi

Oprindelse og uddannelse

Louis de Broglie tilhørte den velkendte aristokratiske familie Broglie , hvis repræsentanter besatte vigtige militære og politiske poster i Frankrig i flere århundreder. Faderen til den kommende fysiker, Louis-Alphonse-Victor ( fr.  Victor de Broglie ; 1846-1906), 5. hertug de Broglie , var gift med Pauline d'Armaille ( Pauline d'Armaille ), barnebarn af Napoleons general Philippe Paul de Segur . De fik fem børn; foruden Louis er disse: Albertina (1872-1946), senere Marquise de Luppé ( Marquise de Luppé ); Maurice (1875-1960), senere en kendt eksperimentel fysiker; Philippe (1881-1890), der døde to år før fødslen af ​​Louis, og Pauline, Comtesse de Pange ( fransk  Comtesse de Pange ; 1888-1972), senere en kendt forfatter [5] . Som det yngste barn i familien voksede Louis op i relativ afsondrethed, læste meget, var glad for historie, især politisk. Fra den tidlige barndom havde han en god hukommelse og kunne umiskendeligt læse et uddrag af en teaterforestilling eller nævne en komplet liste over ministre i Den Tredje Republik . Han blev spået en stor fremtid i den offentlige arena [6] . De Broglies boede i deres villa i Dieppe eller på deres godser i Normandiet og Anjou [5] . I 1901 flyttede familien endelig til Paris, hvor hans far blev medlem af nationalforsamlingen [7] .

Den unge Louis de Broglie blev uddannet hjemme under vejledning af private lærere-præster - først Fader Dupuis ( Dupuis ), og derefter Fader Chanet ( Chanet ). Efter familiens overhoveds død i 1906 tog den ældre bror Maurice, som blev den nye hertug de Broglie, sig af den yngres uddannelse og sendte ham til det prestigefyldte Lycée Janson de Sayy . Her studerede Louis, der arvede titlen som prins ( prins ) af Det Hellige Romerske Rige , i tre år og modtog i 1909 bachelorgrader ( Baccalauréat ) i filosofi og matematik. Han studerede godt i fag som fransk, historie, fysik, filosofi, viste gennemsnitlige resultater i matematik, kemi og geografi, havde en dårlig beherskelse af tegning og fremmedsprog. I en alder af atten kom Louis de Broglie ind på universitetet i Paris , hvor han oprindeligt studerede historie og jura, men blev hurtigt desillusioneret over disse discipliner og deres undervisningsmetoder. Samtidig var han ikke tiltrukket af den militære eller diplomatiske karriere, der var almindelig i hans familie. Ifølge Maurice de Broglies erindringer viste hans brors tanker sig under denne krise at være rettet mod uløste problemer med teoretisk fysik, tæt forbundet med videnskabsfilosofien. Dette blev lettet ved at deltage i kurser om "særlig matematik", læse værker af Henri Poincaré og studere materialerne fra den første Solvay-kongres (1911), hvis sekretærer var Maurice [6] . Som et resultat af at læse optegnelserne om de diskussioner, der fandt sted på denne konference, som Louis de Broglie selv skrev mange år senere, "besluttede han at bruge al sin styrke på at belyse den sande natur af den mystiske kvanta , der blev introduceret ti år tidligere i teoretisk fysik af Max Planck , hvis dybe mening stadig ikke er nok , hvem der forstod" [8] . Han vendte sig fuldt ud mod fysikstudiet og dimitterede fra universitetet i 1913 med en grad i naturvidenskab ( licens ès sciences ) [6] . Passion for videnskab havde dybt indflydelse på Louis de Broglies karakter. Som grevinden de Pange skrev i sine erindringer,

Den venlige og charmerende lille prins, jeg kendte gennem min barndom, er væk for altid. Med beslutsomhed og fantastisk mod forvandlede han sig gradvist hver måned til en streng lærd, der førte et klosterliv.

Originaltekst  (engelsk)[ Visskjule] Den elskværdige lille prins og charmetrold, som jeg havde kendt gennem hele min barndom, var forsvundet for altid. Med en beslutsomhed og et beundringsværdigt mod forvandlede han sig selv lidt efter lidt hver måned til en streng videnskabsmand, der førte et klosterliv. — Citat. af MJ Nye. Aristokratisk kultur og jagten på videnskab: De Broglies i det moderne Frankrig  // Isis. - 1997. - Vol. 88. - S. 406.

Militærtjeneste. Videnskabelig og pædagogisk karriere

Efter at have afsluttet sine studier sluttede Louis de Broglie sig som en simpel sapper til ingeniørtropperne til obligatorisk tjeneste. Det begyndte ved Fort Mont Valérien , men snart, på initiativ af sin bror, blev han udstationeret til den trådløse kommunikationstjeneste og arbejdede på Eiffeltårnet , hvor radiosenderen var placeret. Louis de Broglie forblev i militærtjeneste under hele Første Verdenskrig og beskæftigede sig med rent tekniske spørgsmål. Især deltog han sammen med Leon Brillouin og bror Maurice i etableringen af ​​trådløs kommunikation med ubåde. Prins Louis blev demobiliseret i august 1919 med rang af underofficer ( adjudant ). Efterfølgende talte videnskabsmanden med beklagelse om de seks år af hans liv, der var gået isoleret fra videnskabens grundlæggende problemer, der interesserede ham [6] [9] .

Efter demobilisering fortsatte Louis de Broglie sine studier på Det Eksakte Naturvidenskabelige Fakultet med det formål at opnå en doktorgrad . Her deltog han i Paul Langevins forelæsninger om relativitetsteorien , som gjorde stort indtryk på ham [10] . Det er også kendt, at den unge videnskabsmand jævnligt kom til Skolen for Fysik og Kemi for at diskutere sine resultater og tanker med Langevin og Léon Brillouin [7] . Samtidig begyndte prins Louis forskning i sin bror Maurices private laboratorium . Sidstnævntes videnskabelige interesser var i røntgenstrålernes egenskaber og den fotoelektriske effekt ; de første værker af Louis, skrevet sammen med hans bror eller på egen hånd, var også viet til dette emne. I 1923 udtrykte den yngre de Broglie sin berømte idé om materialepartiklers bølgeegenskaber, hvilket gav anledning til udviklingen af ​​bølgemekanik . Efter at have skabt denne teoris formalisme tog videnskabsmanden aktivt del i diskussionen om dens fortolkning og tilbød sin egen version. I de efterfølgende år fortsatte han med at udvikle forskellige spørgsmål om kvanteteori [6] . Hans elev og nærmeste samarbejdspartner Georges Lochak beskrev de Broglies måde at tænke på :

Louis de Broglie er kendetegnet ved intuitiv tænkning gennem enkle konkrete og realistiske billeder, der ligger i det tredimensionelle fysiske rum. <...> ... er han bevidst om styrken og stringens ved abstrakt ræsonnement, er han samtidig overbevist om, at hele pointen stadig er i konkrete billeder, altid uklare og ustabile, uendeligt gennemgået og oftest afvist som mere eller mindre falsk. <...> ... det forekommer mig, at der var to nøgler i de Broglies værk. Den første af disse er åbenbart Historie. Han studerede det så meget, at han, som han engang fortalte mig, nok læste flere bøger om historie end om fysik ... Disse studier var ikke for ham en slags nysgerrighed eller hobby for et kulturelt menneske, de var på samme tid hans ånds drivkraft og nærende jord til hans tanker... Den anden nøgle i hans arbejde var synlighed... For de Broglie betyder at forstå at visualisere.

- J. Loshak. Udvikling af Louis de Broglies ideer vedrørende fortolkningen af ​​bølgemekanik // L. de Broglie. Heisenberg usikkerhedsforhold og sandsynlighedsfortolkning af bølgemekanik (med forfatterens kritiske bemærkninger). - M .: Mir, 1986. - S. 16, 21, 26 .

I 1928 begyndte Louis de Broglie sin lærerkarriere ved det naturvidenskabelige fakultet ved universitetet i Paris, og i 1933 overtog han stolen for teoretisk fysik ved Institut Henri Poincaré . Han overvågede det ugentlige seminar og det videnskabelige arbejde for kandidatstuderende, selvom der i årenes løb, efterhånden som han bevægede sig mere og mere væk fra hovedstrømmen af ​​videnskabelig udvikling, blev der færre og færre studerende. I mange år (indtil han gik på pension i 1962 ) gav de Broglie forelæsningskurser om bølgemekanik, dens forskellige aspekter og anvendelser; mange af disse kurser er udgivet i bogform [6] . Den berømte fysiker Anatole Abraham bemærkede de fremragende kvaliteter ved disse bøger, men skrev, at

...som foredragsholder blandt publikum var han kedelig. Han startede lige til tiden og læste med sin høje stemme og lidt monotont fra store ark dækket med stenografi. Han stoppede altid nøjagtigt i slutningen af ​​timen [af foredraget] og gik straks. Hvis nogen ville stille et spørgsmål, bad han om et møde, som altid blev sørget for, og hvorunder han [de Broglie], må man sige, gjorde sig store anstrengelser for at opklare det uforståelige. Men få mennesker tog dette skridt, og efter et stykke tid, i stedet for at deltage i forelæsninger, blev der givet fortrinsret til at studere hans smukt skrevne bøger.

Originaltekst  (engelsk)[ Visskjule] (...som foredragsholder i et klasseværelse var han uinspirerende. Han startede omhyggeligt til tiden, læste med sin høje stemme og i noget ensformig tone fra en bunke store ark skrevet i hånden. Han stoppede altid skarpt ved slutningen af ​​timen og rejste straks.Vilde man stille et Spørgsmaal, anmodede man om en Tid, altid bevilget, hvor det maa siges, at han gjorde sig meget umage med at forklare en Vanskelighed, at studere sine smukt skrevne Bøger. — A. Abraham. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie // Biogr. Mems faldt. Roy. soc. - 1988. - Bd. 34. - S. 37.

I 1933 blev Louis de Broglie næsten enstemmigt (bortset fra kun to stemmer) valgt til medlem af det franske videnskabsakademi . I 1942 blev han dets uundværlige sekretær ( Secrétaire Perpétuel ) og beklædte denne stilling indtil 1975 , hvor han trak sig. Særligt for ham blev stillingen som æres uundværlig sekretær ( Secrétaire Perpétuel d'Honneur ) oprettet [6] . Den 12. oktober 1944 blev de Broglie valgt til medlem af det franske akademi (hans forgænger var matematikeren Émile Picard ) og den 31. maj 1945 blev han højtideligt optaget til de fyrre "udødelige" af sin egen bror Maurice [11] . I 1945 blev han udnævnt til rådgiver for den franske atomenergikommission. For hans populærvidenskabelige værker tildelte UNESCO ham den første Kalinga-pris (1952) [9] . I 1973 blev Fondation Louis de Broglie grundlagt for at støtte forskning i fundamentale problemer i fysik [12] .

Louis de Broglie giftede sig aldrig og rejste sjældent til udlandet. Efter sin mors død i 1928 blev det store familiepalads i Paris solgt, og Louis slog sig ned i et lille hus på Rue Perronet i Neuilly-sur-Seine , hvor han levede i afsondrethed resten af ​​sit liv. Han ejede aldrig en bil, foretrak at rejse til fods eller med metro, tog aldrig på ferie og tilbragte hver sommer i Paris. I 1960 , efter Maurices død, der ingen børn havde, arvede Louis de Broglie hertugtitlen. Som Abraham vidner om, var de Broglie en genert person, hævede aldrig stemmen og var høflig over for alle. Han var fåmælt, men fra hans pen kom en lang række videnskabelige og populærvidenskabelige skrifter. Videnskabsmanden døde i Louveciennes den 19. marts 1987 i en alder af 95 [ 6] .

Videnskabelig aktivitet

Fysik af røntgenstråler og den fotoelektriske effekt

Det første arbejde af Louis de Broglie (begyndelsen af ​​1920'erne) blev udført i laboratoriet af hans ældre bror Maurice og beskæftigede sig med de særlige kendetegn ved den fotoelektriske effekt og egenskaberne ved røntgenstråler . Disse publikationer overvejede absorption af røntgenstråler og indeholdt en beskrivelse af dette fænomen ved hjælp af Bohr-teorien , anvendte kvanteprincipper til fortolkningen af ​​fotoelektronernes spektre og gav en systematisk klassificering af røntgenspektre [6] . Undersøgelser af røntgenspektre var af stor betydning for at belyse strukturen af ​​atomernes indre elektronskaller (optiske spektre bestemmes af de ydre skaller). Så resultaterne af eksperimenter udført sammen med Alexandre Dauvillier ( Alexandre Dauvillier ) gjorde det muligt at afsløre manglerne ved de eksisterende skemaer for fordeling af elektroner i atomer; disse vanskeligheder blev elimineret i Edmund Stoners arbejde [13] . Et andet resultat var belysningen af ​​Sommerfeld-formlens utilstrækkelighed til at bestemme linjers position i røntgenspektre; denne uoverensstemmelse blev elimineret efter opdagelsen af ​​elektronspin [14] . I 1925 og 1926 nominerede Leningrad-professoren Orest Khvolson brødrene de Broglie til Nobelprisen for deres arbejde med røntgenstrålens fysik [5] .

Matter Waves

At studere røntgenstrålernes natur og diskutere deres egenskaber med bror Maurice, som anså disse stråler for at være en kombination af bølger og partikler, bidrog til Louis de Broglies erkendelse af behovet for at opbygge en teori, der forbinder korpuskulære og bølgerepræsentationer. Derudover var han bekendt med arbejdet (1919-1922) af Marcel Brillouin , som foreslog en hydrodynamisk model af atomet og forsøgte at forbinde den med resultaterne af Bohrs teori. Udgangspunktet i Louis de Broglies arbejde var A. Einsteins idé om lyskvanter . I sin første artikel om dette emne, udgivet i 1922 , betragtede den franske videnskabsmand strålingen af ​​et sort legeme som en gas af lyskvanter og udledte ved hjælp af klassisk statistisk mekanik Wien-strålingsloven inden for rammerne af en sådan repræsentation . I sin næste publikation forsøgte han at forene begrebet lyskvanter med fænomenerne interferens og diffraktion og kom til den konklusion, at det er nødvendigt at forbinde en vis periodicitet med kvanter [15] . Samtidig blev lyskvanter fortolket af ham som relativistiske partikler med meget lille masse [7] .

Det var tilbage at udvide bølgeovervejelser til at omfatte eventuelle massive partikler, og i sommeren 1923 skete et afgørende gennembrud. De Broglie skitserede sine ideer i en kort note "Waves and quanta" ( Ondes et quanta , præsenteret på et møde i Paris Academy of Sciences den 10. september 1923), som markerede begyndelsen på skabelsen af ​​bølgemekanik . I dette arbejde foreslog videnskabsmanden, at en partikel i bevægelse med energi og hastighed er karakteriseret ved en intern periodisk proces med en frekvens , hvor  er Plancks konstant . For at forene disse overvejelser, baseret på kvanteprincippet, med ideerne om speciel relativitet , blev de Broglie tvunget til at forbinde med en bevægende krop en "fiktiv bølge", der forplanter sig med en hastighed på . En sådan bølge, senere kaldet fase eller de Broglie-bølger , forbliver fase-matchet med den interne periodiske proces under kroppens bevægelse. Efter at have overvejet bevægelsen af ​​en elektron i et lukket kredsløb, viste videnskabsmanden, at kravet om fasetilpasning fører direkte til Bohr-Sommerfeld kvantetilstand, det vil sige til kvantisering af vinkelmomentum . I de næste to notater (rapporteret på møderne henholdsvis 24. september og 8. oktober) kom de Broglie til den konklusion, at partikelhastigheden er lig med fasebølgernes gruppehastighed, og partiklen bevæger sig langs normalen til overflader af lige fase. I det generelle tilfælde kan en partikels bane bestemmes ved hjælp af Fermats princip (for bølger) eller princippet om mindste handling (for partikler), som angiver sammenhængen mellem geometrisk optik og klassisk mekanik [16] .

I en artikel, der kombinerer resultaterne af tre noter, skrev Louis de Broglie, at "måske er enhver bevægelig krop ledsaget af en bølge, og at adskillelsen af ​​kroppens bevægelse og udbredelsen af ​​bølgen er umulig" [17] . Efter disse overvejelser var videnskabsmanden enig i fænomenerne diffraktion og interferens med hypotesen om lyskvanter. Diffraktion opstår således, når en partikel af lys passerer gennem et hul, hvis størrelse er sammenlignelig med længden af ​​fasebølgerne. Desuden skulle disse overvejelser ifølge de Broglie også være gældende for materialepartikler, for eksempel elektroner , hvilket skulle være en eksperimentel bekræftelse af hele konceptet [16] . Beviser for elektrondiffraktion blev opdaget i 1927, primært på grund af eksperimenterne af Clinton Davisson og Lester Germer i USA og George Paget Thomson i England [18] .

Men i 1924 var Louis de Broglies ideer om partiklernes bølgeegenskaber kun en hypotese. Han præsenterede sine resultater i en udvidet form i sin doktorafhandling "Research on the Theory of Quantum", som blev forsvaret ved Sorbonne den 25. november 1924. Eksamensudvalget, som omfattede fire kendte videnskabsmænd - fysikerne Jean Perrin , Charles-Victor Moguin ( fr.  Charles Victor Mauguin ), Paul Langevin og matematikeren Elie Cartan , satte pris på resultaternes originalitet, men kunne næppe forstå al ​​deres betydning. Undtagelsen var Langevin, som rapporterede om de Broglies arbejde på Solvay-kongressen i april 1924. Efter hans forslag blev en kopi af afhandlingen sendt til Albert Einstein . Sidstnævntes reaktion i et brev til Langevin var opmuntrende: "Han løftede hjørnet af det store gardin ( tysk:  Er hat einen Zipfel der grossen Schleiers gelüftet )" . Interessen for dette arbejde af Einstein, som brugte det til at underbygge sine overvejelser i kvantestatistikker , tiltrak sig førende fysikeres opmærksomhed på de Broglies hypotese, men få mennesker på det tidspunkt tog det alvorligt. Det næste skridt blev taget af Erwin Schrödinger , som ud fra den franske fysikers ideer udviklede bølgemekanikkens matematiske formalisme i begyndelsen af ​​1926 [16] [6] . Succesen med Schrödingers teori og den eksperimentelle opdagelse af elektrondiffraktion førte til bred anerkendelse af Louis de Broglies fordele, som det fremgår af tildelingen af ​​Nobelprisen i fysik for 1929 til ham med formuleringen "for opdagelsen af ​​bølgen". elektronens natur" [19] .

Fortolkning af bølgemekanik. Tidligt arbejde

Efter udgivelsen af ​​grundlæggende værker om teorien om stofbølger udgav Louis de Broglie en række små artikler, hvori han udviklede og forfinede sine ideer. Disse præciseringer vedrørte spørgsmål som den relativistiske formulering af forholdet mellem en partikels energi og frekvensen af ​​en bølge, forklaringen af ​​fænomenerne interferens og absorption af stråling fra atomer på grund af udbredelsen af ​​fasebølger og andre. I sit speciale anvendte han også sin teori på beskrivelsen af ​​Compton-effekten og den statistiske ligevægt af gasser og på beregningen af ​​relativistiske korrektioner for brintatomet . Imidlertid forblev den fysiske betydning af fasebølger stort set uklar [7] . Efter fremkomsten i begyndelsen af ​​1926 af Schrödingers arbejde med bølgemekanik, blev problemet med at fortolke den nye teori særligt akut. I slutningen af ​​1927 blev den såkaldte københavnerfortolkning formuleret i generelle vendinger , baseret på Born-sandsynlighedsfortolkningen af ​​bølgefunktionen , Heisenbergs usikkerhedsrelationer og Bohrs komplementaritetsprincip . Louis de Broglie, der selvstændigt udviklede sine ideer om bølger forbundet med partikler, kom til en anden fortolkning, som blev kaldt teorien om dobbeltløsning .

For første gang blev teorien om dobbeltløsning præsenteret i artiklen "Wave mechanics and the atomic structure of matter and radiation", offentliggjort i Journal de Physique i maj 1927 . I dette arbejde blev partikler præsenteret som "bevægelige singulariteter " af et bølgefelt beskrevet af en relativistisk ligning af Klein-Gordon- typen . Singularitetens hastighed er lig med partiklens hastighed, og fasen bestemmes af handlingen . Yderligere ved at bruge analogien mellem klassisk mekanik og geometrisk optik (identiteten af ​​princippet om mindste handling og Fermats princip), viste forfatteren, at singularitetshastigheden i tilfælde af en fri partikel bør rettes langs fasegradienten . De kontinuerlige løsninger af bølgeligningen er ifølge de Broglie forbundet med tilfældet af et ensemble af partikler og har den sædvanlige statistiske betydning (ensemblets tæthed ved hvert punkt). Sådanne løsninger kan også fortolkes som tætheden af ​​et ensemble af mulige løsninger bestemt af et sæt begyndelsesbetingelser, således at kvadratet på amplituden af ​​en sådan bølge vil bestemme sandsynligheden for at finde en partikel i et givet volumenelement (sandsynlighed i den klassiske forstand, som bevis på uvidenhed om det fulde billede). Næste trin var det såkaldte "princip for dobbeltløsning", ifølge hvilket faserne af enkeltstående og kontinuerte løsninger altid er lige store. Dette postulat "antager eksistensen af ​​to sinusformede løsninger af [bølge]-ligningen, der har den samme fasekoefficient, og den ene løsning er en punktsingularitet, og den anden har tværtimod en kontinuerlig amplitude" . Således vil partikel-singulariteten bevæge sig langs fasegradienten (normalt på overflader med lige faser) af en kontinuerlig sandsynlighedsbølge [20] [21] .

Efter at have overvejet problemet med partikelbevægelse i et eksternt potentiale og gået videre til den ikke-relativistiske grænse, kom de Broglie til den konklusion, at tilstedeværelsen af ​​en kontinuert bølge er forbundet med tilstedeværelsen af ​​et yderligere led i partiklens lagrangian , som kan tolkes som en lille tilføjelse til den potentielle energi . Denne tilføjelse falder sammen med det såkaldte "kvantepotentiale", som blev introduceret af David Bohm i 1951 . Med hensyn til tilfældet med et system med mange partikler i den ikke-relativistiske tilnærmelse stillede de Broglie spørgsmålet, hvad er meningen med Schrödinger-ligningen , og gav følgende svar på den: fasen af ​​løsningen af ​​Schrödinger-ligningen i konfigurationsrummet , hvis antal dimensioner er bestemt af antallet af partikler, sætter bevægelsen af ​​hver partikel-singularitet i det sædvanlige tredimensionelle rum. Løsningens amplitude karakteriserer som før sandsynlighedstætheden for at finde systemet på et givet sted i konfigurationsrummet. Endelig foreslog de Broglie i det sidste afsnit af sin artikel et andet syn på de opnåede resultater: I stedet for "dobbeltbeslutningsprincippet", som er svært at retfærdiggøre, kan man postulere eksistensen af ​​to objekter af forskellig fysisk karakter - en materialepartikel og en kontinuerlig bølge, hvor sidstnævnte styrer bevægelsen af ​​den første. Sådan en bølge blev kaldt "pilotbølge" ( l'onde pilote ). Men ifølge videnskabsmanden kunne en sådan fortolkning kun være en foreløbig foranstaltning [22] .

Samlet set tiltrak de Broglies arbejde ikke megen opmærksomhed fra det videnskabelige samfund. Den københavnske skole anså det for umuligt at løse de grundlæggende vanskeligheder ved at vende tilbage til den klassiske mekaniks determinisme [23] . Ikke desto mindre satte Wolfgang Pauli stor pris på originaliteten af ​​den franske videnskabsmands ideer. Så i et brev til Niels Bohr dateret den 6. august 1927 skrev han: "... selv om denne artikel i de Broglie savner målet (og det håber jeg virkelig er), er den stadig meget rig på ideer, meget klar og skrevet på meget højere niveau end de barnlige artikler af Schrödinger, som selv i dag stadig mener, at han kan ... afskaffe materielle pointer" [21] . De Broglie formåede ikke at overbevise sine kolleger om gyldigheden af ​​hans ideer under den femte Solvay-kongres (oktober 1927), hvor han lavede en rapport om sin foreløbige teori om pilotbølgen , kun kort berørte ideen om en dobbeltløsning. Baseret på kravet om overensstemmelse med klassisk mekanik i den passende grænse, postulerede han den grundlæggende bevægelsesligning i form af proportionalitet af partikelhastigheden til fasegradienten af ​​den probabilistiske pilotbølge beskrevet af Schrödinger-ligningen. Derefter overvejede han en række specifikke problemer, herunder tilfældet med et system af mange partikler [24] .

Fortolkning af bølgemekanik. Senere værker

Den kausale pilotbølgeteori mødte en kølig modtagelse fra Solvay-kongressen, blandt andet på grund af dens foreløbige karakter, hvilket de Broglie selv understregede. Flertallet foretrak en enklere rent sandsynlighedsfortolkning, og denne ugunstige reaktion var ifølge de Broglie en af ​​grundene til ikke at udvikle hans originale ideer [25] . Derudover var han ude af stand til at besvare nogle vigtige spørgsmål, især for at løse problemerne med måling og "virkeligheden" af bølgefunktionen [26] [27] . Han befandt sig i en blindgyde, og som følge af en vanskelig intern kamp skiftede han til sine modstanderes synspunkt [28] . I mange år holdt videnskabsmanden sig i sine forelæsninger og skrifter til den københavnske standardfortolkning. En ny grund til at genoverveje synspunkter opstod i 1951 med fremkomsten af ​​den amerikanske fysiker David Bohms arbejde , som indeholdt et nyt forsøg på at konstruere en kvanteteori med "skjulte parametre" . Bohms teori reproducerer i det væsentlige ideerne fra pilotbølgeteorien i en lidt anden formulering (for eksempel er partikeldynamikligningen skrevet i accelerationssproget snarere end hastigheden, således at det tilsvarende "kvantepotentiale" introduceres i den newtonske ligning ) . Bohm formåede at komme meget længere end de Broglie i at underbygge disse synspunkter, især ved at konstruere en teori om målinger. Pilotbølgeteorien, som siden ofte er blevet kaldt de Broglie-Bohm-teorien , ser ud til at tillade en konsekvent at opnå alle resultaterne af standard ikke-relativistisk kvantemekanik. Det er i overensstemmelse med Bells uligheder og henviser til ikke- lokale teorier med skjulte variabler. Det bliver nu ofte betragtet som en alternativ (om end sjældent brugt) formulering af kvanteteori [29] .

Bohms arbejde fik de Broglie til at vende tilbage til sine ideer for et kvart århundrede siden, men genstanden for hans undersøgelse var ikke den "foreløbige" teori om pilotbølgen, men den dybere, efter hans mening, teori om dobbeltløsningen ( Jean-Pierre Vigier tiltrak sig hans opmærksomhed ). De Broglie så ikke, hvordan bølgefunktionens egenskaber kunne forenes med Bohms antagelse om virkeligheden af ​​den fysiske bølge, som denne funktion beskriver. Han mente, at denne modsigelse kan løses ved hjælp af princippet om dobbeltløsning, som kan give bølgen en objektiv betydning, det vil sige gøre den til et element af den fysiske virkelighed [30] . "I teorien om dobbeltløsning erstattes den uacceptable idé om en partikel, som "piloteres" af en vis sandsynlighedsfordeling for forekomsten af ​​begivenheder, af ideen om en singularitet, som er en med en fysisk bølge, som på en måde "føler" det omgivende rum og transmitterer den tilsvarende informationssingularitet og dirigerer dets bevægelse" [31] . Hastigheden af ​​en partikel styret af en bølge i denne tilgang er en skjult parameter, som ikke kan måles. På trods af den store indsats, som videnskabsmænd har gjort for at udvikle denne teori, er der stadig mange uløste vanskeligheder i den. Især Einstein-Podolsky-Rosen-paradokset forblev uløst [30] .

De Broglie og hans elever brugte deres ideer til at udvikle problemerne med bevægelsen af ​​singulariteter og ikke-deformerbare bølgepakker ( soliton - løsninger af ikke-lineære ligninger), kvantemålingsteori, dynamikken af ​​partikler med variabel selvmasse og relativistisk termodynamik. Den ikke-linearitet, der blev introduceret i bølgeligningen, var beregnet til at forklare ikke kun lokaliseringen af ​​partikelenergi på en forlænget bølge, men også arten af ​​kvanteovergange . I begyndelsen af ​​1960'erne formulerede de Broglie konceptet om skjult termodynamik af isolerede partikler, ifølge hvilket et tilfældigt element introduceres i en individuel partikels bevægelse på grund af dets interaktion med det skjulte "subkvantemedium". Således ligner en kvantepartikel en kolloid partikel, der udviser Brownsk bevægelse på grund af kollisioner med usynlige molekyler i mediet. Dette tillader, ifølge videnskabsmanden, at anvende de klassiske metoder fra fluktuationsteorien på bevægelsen af ​​en enkelt partikel [6] [28] .

Bølgemekanik af fotonen og andre værker

I begyndelsen af ​​1930'erne gjorde Louis de Broglie et forsøg på at finde en relativistisk bølgeligning for fotonen , svarende i betydningen til ligningen udledt af Paul Dirac for elektronen . Hvis man antager, at en foton med spin 1 kan repræsenteres som et par partikler med spin 1/2, opnåede den franske videnskabsmand, ud fra Dirac-ligningen, den tilsvarende fotonbølgeligning. Bølgefunktionen af ​​en sådan vektorfoton viste sig at være analog med den Maxwellske elektromagnetiske bølge . Samtidig introducerede de Broglie igen antagelsen om, at fotonmassen er endelig. Således lykkedes det ham i 1934 at opnå en bølgeligning for en partikel med spin 1 og en vilkårlig masse, som uafhængigt blev udledt i 1936 af den rumænske fysiker Alexandru Proca og kaldes Proca-ligningen . Selvom forsøget på at kvantisere teorien viste sig at være mislykket ( den holder op med at være måleinvariant ved overgang til anden kvantisering ), var det den første ligning, der beskrev vektormesoners adfærd [ 6] . Teorien udviklet af de Broglie kaldes undertiden "neutrino-teorien om lys", da neutrinoen optrådte som en kandidat til rollen som Dirac-partiklerne, der udgør fotonen [28] .

I løbet af en række efterfølgende år var Louis de Broglie sammen med sine elever engageret i at generalisere teorien til partikler med et vilkårligt spin, som blev præsenteret som komplekse systemer bestående af det nødvendige antal elementarpartikler med spin 1/ 2 [32] . Mange publikationer af videnskabsmanden er afsat til specifikke spørgsmål fra forskellige grene af fysikken. Så efter udbruddet af Anden Verdenskrig blev de Broglie betroet indsamling og behandling af ny information om radiofysik ( radiobølgeudbredelse , bølgeledere , hornantenner og så videre). Efter den anden Compiegne-våbenstilstand havde franske militæringeniører ikke længere brug for denne information, så i 1941 udgav de Broglie den resulterende anmeldelse i bogform. Siden 1946 har videnskabsmanden viet en række publikationer og forelæsningskurser til problemerne med elektronoptik , termodynamik (herunder relativistisk), teorien om atomkernen , kvantefeltteori (forsøg på at eliminere uendeligheden af ​​elektronens egen energi ved at indføre interaktion med et eller flere mesonfelter ) [28] [33] .

Priser og medlemskaber

Kompositioner

Bøger og brochurer Vigtigste videnskabelige artikler Nogle værker i russisk oversættelse

Noter

  1. 1 2 MacTutor History of Mathematics Archive
  2. 1 2 Louis-Victor de Broglie // Gran Enciclopèdia Catalana  (kat.) - Grup Enciclopedia Catalana , 1968.
  3. 1 2 Louis De Broglie // GeneaStar
  4. http://www.sudoc.fr/026169460
  5. 1 2 3 M. J. Nye. Aristokratisk kultur og jagten på videnskab: De Broglies i det moderne Frankrig  // Isis. - 1997. - Vol. 88.—S. 397–421.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A. Abraham . Louis Victor Pierre Raymond de Broglie  // Biografiske erindringer fra Fellows of the Royal Society. - 1988. - Bd. 34. - S. 22-41.
  7. 1 2 3 4 J. Mehra. Louis de Broglie og fasebølgerne forbundet med stof // J. Mehra. Den teoretiske fysiks guldalder. - World Scientific, 2001. - S. 546-570.
  8. L. de Broglie. Gennemgang af mine videnskabelige værker // L. de Broglie. Ad videnskabens veje. — M .: Izd-vo inostr. litteratur, 1962. - S. 347 .
  9. 1 2 J. Lacki. Louis de Broglie  // New Dictionary of Scientific Biography. - Detroit: Charles Scribners sønner, 2008. - Vol. 1. - S. 409-415.
  10. Jammer, 1985 , s. 236.
  11. Louis de Broglie  (fransk) . Académie francaise. - Information på det franske akademis hjemmeside. Hentet 12. august 2011. Arkiveret fra originalen 22. januar 2012.
  12. Fondation Louis de Broglie  (fransk) . — Hjemmeside for Louis de Broglie Foundation. Dato for adgang: 19. september 2011. Arkiveret fra originalen 22. januar 2012.
  13. Jammer, 1985 , s. 144-145.
  14. L. de Broglie. Gennemgang af mine videnskabelige værker. - S. 348 .
  15. Jammer, 1985 , s. 235-239.
  16. 1 2 3 Jammer, 1985 , s. 239-244.
  17. L. de Broglie. Et forsøg på at konstruere en teori om lyskvanter  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 1977. - T. 122 . - S. 565 .
  18. Jammer, 1985 , s. 245-249.
  19. Nobelprisen i fysik  1929 . nobelprize.org. - Information fra Nobelkomiteens hjemmeside. Hentet 12. august 2011. Arkiveret fra originalen 22. januar 2012.
  20. Jammer, 1985 , s. 284-286.
  21. 1 2 Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 61-66.
  22. Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 66-72.
  23. Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 72.
  24. Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 74-84.
  25. Jammer, 1985 , s. 345-346.
  26. Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 254.
  27. T. Bonk. Hvorfor er de Broglies teori blevet forkastet?  // Studier i historie og videnskabsfilosofi del A. - 1994. - Vol. 25. - S. 375-396.
  28. 1 2 3 4 Zh. Loshak. Udvikling af Louis de Broglies ideer vedrørende fortolkningen af ​​bølgemekanik // L. de Broglie. Heisenberg usikkerhedsforhold og sandsynlighedsfortolkning af bølgemekanik (med forfatterens kritiske bemærkninger). - M .: Mir, 1986. - S. 9-29 .
  29. Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 248-250.
  30. 1 2 Zh. Loshak. Kommentar // L. de Broglie. Usikkerhedsforhold .. - S. 220 .
  31. Zh. Loshak. Kommentar // L. de Broglie. Usikkerhedsforhold .. - S. 253 .
  32. L. de Broglie. Gennemgang af mine videnskabelige værker. - S. 362-364 .
  33. L. de Broglie. Gennemgang af mine videnskabelige værker. - S. 365-370 .

Litteratur

Bøger

Artikler

Links