De Broglie, Louis

Louis de Broglie
fr.  Louis de Broglie
Namn vid födseln fr.  Louis Victor Pierre Ramon de Broglie
Födelsedatum 15 augusti 1892( 1892-08-15 ) [1] [2] [3] […]
Födelseort Dieppe ( Frankrike )
Dödsdatum 19 mars 1987( 1987-03-19 ) [1] [2] [3] […] (94 år)
En plats för döden Louveciennes (Frankrike)
Land
Vetenskaplig sfär teoretisk fysik
Arbetsplats Sorbonne
Alma mater Sorbonne
Akademisk examen PhD [4] ( 1924 )
vetenskaplig rådgivare Maurice de Broglie
Paul Langevin
Studenter Vigier, Jean-Pierre
Känd som en av grundarna av kvantmekaniken
Utmärkelser och priser

Nobelpriset Nobelpriset i fysik (1929)

Riddare Storkorset av Hederslegionens Orden Befälhavare av Order of Academic Palms
Autograf
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Louis Victor Pierre Raymond, 7:e hertig av Broglie , mer känd som Louis de Broglie ( fr.  Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7ème duc de Broglie, Louis de Broglie ; 15 augusti 1892 , Dieppe  - 19 mars 1987 , Louveciennes ) - Fransk teoretisk fysiker , en av grundarna av kvantmekaniken , Nobelpriset i fysik 1929, medlem av Franska Vetenskapsakademien (sedan 1933) och dess oumbärliga sekreterare (sedan 1942), ledamot av Franska Akademien (sedan 1944).

Louis de Broglie är författare till verk om grundläggande problem inom kvantteorin . Han äger en hypotes om vågegenskaperna hos materialpartiklar ( de Broglie- vågor eller materiavågor), som markerade början på utvecklingen av vågmekaniken . Han föreslog en originell tolkning av kvantmekaniken ( pilotvågsteori , dubbellösningsteori ), utvecklade den relativistiska teorin om partiklar med godtyckligt spinn , i synnerhet fotoner (neutrinoteori om ljus), behandlade radiofysik , klassiska och kvantfältteorier , termodynamik och andra grenar av fysiken.

Biografi

Ursprung och utbildning

Louis de Broglie tillhörde den välkända aristokratiska familjen Broglie , vars representanter ockuperade viktiga militära och politiska poster i Frankrike under flera århundraden. Den blivande fysikerns far, Louis-Alphonse-Victor ( fr.  Victor de Broglie ; 1846-1906), 5:e hertig de Broglie , var gift med Pauline d'Armaille ( Pauline d'Armaille ), barnbarn till Napoleons general Philippe Paul de Segur . De fick fem barn; förutom Louis är dessa: Albertina (1872-1946), sedermera Marquise de Luppé ( Marquise de Luppé ); Maurice (1875-1960), senare en välkänd experimentell fysiker; Philippe (1881-1890), som dog två år före Ludvigs födelse, och Pauline, Comtesse de Pange ( franska  Comtesse de Pange ; 1888-1972), senare en välkänd författare [5] . Som det yngsta barnet i familjen växte Louis upp i relativt avskildhet, läste mycket, var förtjust i historia, särskilt politisk. Från tidig barndom hade han ett gott minne och kunde omisskännligt läsa ett utdrag ur en teateruppsättning eller namnge en komplett lista över ministrar i den tredje republiken . Han förutspåddes en stor framtid på den offentliga arenan [6] . De Broglies bodde i sin villa i Dieppe eller på sina gods i Normandie och Anjou [5] . År 1901 flyttade familjen slutligen till Paris, där hans far blev medlem av nationalförsamlingen [7] .

Den unge Louis de Broglie utbildades hemma under ledning av privata lärare-präster - först Fader Dupuis ( Dupuis ), och sedan Fader Chanet ( Chanet ). Efter familjeöverhuvudets död 1906 tog den äldre brodern Maurice, som blev den nye hertigen de Broglie, hand om utbildningen av den yngre och skickade honom till det prestigefyllda Lycée Janson de Sayy . Här studerade Ludvig, som ärvde titeln prins ( prins ) av det heliga romerska riket , i tre år och fick 1909 kandidatexamen ( Baccalauréat ) i filosofi och matematik. Han studerade bra i ämnen som franska, historia, fysik, filosofi, visade medelvärde i matematik, kemi och geografi, hade dåliga kunskaper i teckning och främmande språk. Vid arton års ålder gick Louis de Broglie in på universitetet i Paris , där han först studerade historia och juridik, men blev snart desillusionerad av dessa discipliner och deras undervisningsmetoder. Samtidigt lockades han inte av den militära eller diplomatiska karriären som var vanliga i hans familj. Enligt Maurice de Broglies memoarer visade sig hans brors tankar under denna kris vara riktade mot olösta problem inom teoretisk fysik, nära besläktade med vetenskapsfilosofin. Detta underlättades genom att delta i kurser om "speciell matematik", läsa verk av Henri Poincaré och studera materialet från den första Solvay-kongressen (1911), vars sekreterare var Maurice [6] . Som ett resultat av att läsa protokollen från diskussionerna som ägde rum vid denna konferens, som Louis de Broglie själv skrev många år senare, "beslutade han att ägna all sin kraft åt att klargöra den sanna naturen hos den mystiska kvanta som introducerades tio år tidigare i teoretiska fysik av Max Planck , vars djupa innebörd fortfarande inte räcker till vem som förstod" [8] . Helt vända sig till studier av fysik, tog han examen från universitetet 1913 med en examen i vetenskaper ( licens ès sciences ) [6] . Passion för vetenskap påverkade djupt Louis de Broglies karaktär. Som grevinnan de Pange skrev i sina memoarer,

Den vänliga och charmiga lilla prins som jag kände under hela min barndom är borta för alltid. Med beslutsamhet och fantastiskt mod förvandlade han sig gradvis, för varje månad, till en strikt lärd, som ledde ett klosterliv.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Den älskvärda småprinsen och charmören som jag känt under hela min barndom hade försvunnit för alltid. Med en beslutsamhet och ett beundransvärt mod förvandlade han sig själv lite i taget varje månad till en stram vetenskapsman som ledde ett klosterliv. — Citat. av MJ Nye. Aristokratisk kultur och jakten på vetenskap: De Broglies i det moderna Frankrike  // Isis. - 1997. - Vol. 88. - S. 406.

Militärtjänst. Vetenskaplig och lärarkarriär

Efter avslutade studier anslöt sig Louis de Broglie, som en enkel sapper, till ingenjörstrupperna för obligatorisk tjänst. Det började vid Fort Mont Valérien , men snart, på initiativ av sin bror, utstationerades han till Wireless Communications Service och arbetade på Eiffeltornet , där radiosändaren fanns. Louis de Broglie förblev i militärtjänst under hela första världskriget , och ägnade sig åt rent tekniska frågor. I synnerhet, tillsammans med Leon Brillouin och bror Maurice, deltog han i upprättandet av trådlös kommunikation med ubåtar. Prins Louis demobiliserades i augusti 1919 med graden av underofficer ( adjudant ). Därefter talade vetenskapsmannen med ånger om de sex åren av hans liv som hade passerat isolerat från vetenskapens grundläggande problem som intresserade honom [6] [9] .

Efter demobiliseringen fortsatte Louis de Broglie sina studier vid fakulteten för exakta vetenskaper i syfte att ta doktorsexamen . Här deltog han i Paul Langevins föreläsningar om relativitetsteorin , vilket gjorde ett stort intryck på honom [10] . Det är också känt att den unge vetenskapsmannen regelbundet kom till skolan för fysik och kemi för att diskutera sina resultat och tankar med Langevin och Léon Brillouin [7] . Samtidigt började prins Louis forskning i sin bror Maurices privata laboratorium . De senares vetenskapliga intressen låg i egenskaperna hos röntgenstrålar och den fotoelektriska effekten ; de första verken av Louis, skrivna med sin bror eller på egen hand, ägnades också åt detta ämne. 1923 uttryckte den yngre de Broglie sin berömda idé om materialpartiklars vågegenskaper, vilket gav upphov till utvecklingen av vågmekanik . Efter att ha skapat formalismen i denna teori, deltog forskaren aktivt i diskussionen om dess tolkning och erbjöd sin egen version. Under de följande åren fortsatte han att utveckla olika frågor om kvantteorin [6] . Hans elev och närmaste medarbetare Georges Lochak beskrev de Broglies sätt att tänka :

Louis de Broglie kännetecknas av intuitivt tänkande genom enkla konkreta och realistiska bilder inneboende i det tredimensionella fysiska rummet. <...> ... medveten om styrkan och rigoriteten i abstrakta resonemang är han samtidigt övertygad om att hela poängen fortfarande finns i konkreta bilder, alltid oklara och instabila, oändligt granskade och oftast avvisade som mer eller mindre falskt. <...> ... det förefaller mig som om det fanns två nycklar i de Broglies verk. Den första av dessa är uppenbarligen Historia. Han studerade det så mycket att han, som han en gång sa till mig, förmodligen läste fler böcker om historia än om fysik ... Dessa studier var inte för honom ett slags nyfikenhet eller hobby för en kulturperson, de var samtidigt hans andes drivkraft och näringsrika jordmån för hans tankar... Den andra nyckeln i hans arbete var synlighet... För de Broglie betyder att förstå att visualisera.

- J. Loshak. Utveckling av Louis de Broglies idéer angående tolkningen av vågmekanik // L. de Broglie. Heisenbergs osäkerhetsrelationer och probabilistisk tolkning av vågmekanik (med författarens kritiska anteckningar). - M .: Mir, 1986. - S. 16, 21, 26 .

1928 började Louis de Broglie sin lärarkarriär vid fakulteten för naturvetenskap vid universitetet i Paris, och 1933 tog han över ordförandeskapet för teoretisk fysik vid Institut Henri Poincaré . Han övervakade det veckovisa seminariet och det vetenskapliga arbetet för doktorander, även om det under åren, när han flyttade sig mer och mer bort från huvudfåran av vetenskaplig utveckling, blev det färre och färre studenter. Under många år (tills han gick i pension 1962 ) gav de Broglie föreläsningskurser om vågmekanik, dess olika aspekter och tillämpningar; många av dessa kurser har publicerats i bokform [6] . Den berömda fysikern Anatole Abraham noterade de utmärkta egenskaperna hos dessa böcker , men skrev att

...som föreläsare i publiken var han tråkig. Han började rätt i tid och läste med sin höga röst och något monotont från stora ark täckta med stenografi. Han stannade alltid exakt i slutet av timmen [för föreläsningen] och gick omedelbart. Om någon ville ställa en fråga bad han om ett möte, som alltid tillhandahölls och under vilket, det måste sägas, han [de Broglie] gjorde stora ansträngningar för att klargöra det obegripliga. Men få människor tog det här steget, och efter ett tag, istället för att gå på föreläsningar, gavs företräde åt att studera hans vackert skrivna böcker.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] (...som föreläsare i ett klassrum var han oinspirerande. Han började noggrant i tid, läste med sin höga röst och i något monotont tonfall från en bunt av stora ark skrivna med lång hand. Han stannade alltid skarpt i slutet av timmen och begav sig genast, Ville man ställa en fråga, begärde man en tid, alltid beviljad, där det måste sägas att han ansträngde sig mycket för att förklara en svårighet, att studera sina vackert skrivna böcker. — A. Abraham. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie // Biogr. Mems föll. Roy. soc. - 1988. - Vol. 34. - S. 37.

År 1933 valdes Louis de Broglie nästan enhälligt (förutom endast två röster) till ledamot av den franska vetenskapsakademin . 1942 blev han dess oumbärliga sekreterare ( Secrétaire Perpétuel ) och hade denna position fram till 1975 , då han avgick. Speciellt för honom inrättades posten som oumbärlig hederssekreterare ( Secrétaire Perpétuel d'Honneur ) [6] . Den 12 oktober 1944 valdes de Broglie till ledamot av Franska Akademien (hans föregångare var matematikern Émile Picard ) och den 31 maj 1945 släpptes han högtidligt till de fyrtio "odödliga" av sin egen bror Maurice [11] . 1945 utnämndes han till rådgivare för den franska atomenergikommissionen. För hans populärvetenskapliga arbeten tilldelade UNESCO honom det första Kalingapriset (1952) [9] . 1973 grundades Fondation Louis de Broglie för att stödja forskning om grundläggande problem inom fysiken [12] .

Louis de Broglie gifte sig aldrig och reste sällan utomlands. Efter sin mors död 1928 såldes det stora familjepalatset i Paris och Louis bosatte sig i ett litet hus på Rue Perronet i Neuilly-sur-Seine , där han levde i avskildhet resten av sitt liv. Han ägde aldrig en bil, föredrar att resa till fots eller med tunnelbana, åkte aldrig på semester och tillbringade varje sommar i Paris. 1960 , efter Maurices död, som inte hade några barn, ärvde Louis de Broglie hertigtiteln. Som Abraham vittnar om var de Broglie en blyg person, höjde aldrig rösten och var artig mot alla. Han var tystlåten, men från hans penna kom ett stort antal vetenskapliga och populärvetenskapliga skrifter. Forskaren dog i Louveciennes den 19 mars 1987 vid en ålder av 95 [ 6] .

Vetenskaplig verksamhet

Fysik av röntgenstrålar och den fotoelektriska effekten

Det första arbetet av Louis de Broglie (tidigt 1920-tal) utfördes i laboratoriet av hans äldre bror Maurice och behandlade särdragen hos den fotoelektriska effekten och egenskaperna hos röntgenstrålar . Dessa publikationer övervägde absorptionen av röntgenstrålar och innehöll en beskrivning av detta fenomen med hjälp av Bohr-teorin , tillämpade kvantprinciper på tolkningen av fotoelektronernas spektra och gav en systematisk klassificering av röntgenspektra [6] . Undersökningar av röntgenspektra var av stor betydelse för att belysa strukturen hos atomernas inre elektronskal (optiska spektra bestäms av de yttre skalen). Så, resultaten av experiment som utfördes tillsammans med Alexandre Dauvillier ( Alexandre Dauvillier ), gjorde det möjligt att avslöja bristerna i de befintliga systemen för distribution av elektroner i atomer; dessa svårigheter eliminerades i Edmund Stoners arbete [13] . Ett annat resultat var klarläggandet av otillräckligheten av Sommerfeld-formeln för att bestämma positionen för linjer i röntgenspektra; denna diskrepans eliminerades efter upptäckten av elektronsnurret [ 14] . 1925 och 1926 nominerade Leningradprofessorn Orest Khvolson bröderna de Broglie till Nobelpriset för deras arbete med röntgenfysik [5] .

Matter Waves

Att studera röntgenstrålningens natur och diskutera deras egenskaper med bror Maurice, som ansåg att dessa strålar var en kombination av vågor och partiklar, bidrog till Louis de Broglies insikt om behovet av att bygga en teori som kopplar samman korpuskulära och vågrepresentationer. Dessutom var han bekant med arbetet (1919-1922) av Marcel Brillouin , som föreslog en hydrodynamisk modell av atomen och försökte koppla den till resultaten av Bohrs teori. Utgångspunkten i Louis de Broglies arbete var A. Einsteins idé om ljuskvanta . I sin första artikel om detta ämne, publicerad 1922 , betraktade den franska vetenskapsmannen strålningen av en svart kropp som en gas av ljuskvanta och, med hjälp av klassisk statistisk mekanik , härledde Wienstrålningslagen inom ramen för en sådan representation . I sin nästa publikation försökte han förena begreppet ljuskvanta med fenomenen interferens och diffraktion och kom till slutsatsen att det är nödvändigt att associera viss periodicitet med kvanta [15] . Samtidigt tolkades ljuskvanter av honom som relativistiska partiklar med mycket liten massa [7] .

Det återstod att utvidga vågöverväganden till eventuella massiva partiklar, och sommaren 1923 inträffade ett avgörande genombrott. De Broglie beskrev sina idéer i en kort anteckning "Vågor och kvanta" ( Ondes et quanta , presenterad vid ett möte i Paris vetenskapsakademi den 10 september 1923), som markerade början på skapandet av vågmekanik . I detta arbete föreslog forskaren att en rörlig partikel med energi och hastighet kännetecknas av någon intern periodisk process med en frekvens , där  är Plancks konstant . För att förena dessa överväganden, baserade på kvantprincipen, med idéerna om speciell relativitet , var de Broglie tvungen att associera med en rörlig kropp en "fiktiv våg" som fortplantar sig med en hastighet av . En sådan våg, senare kallad fas, eller de Broglie-vågor , förblir fasmatchad med den inre periodiska processen under kroppens rörelse. Efter att ha övervägt en elektrons rörelse i en sluten omloppsbana, visade forskaren att kravet på fasmatchning leder direkt till Bohr-Sommerfelds kvanttillstånd, det vill säga till kvantiseringen av rörelsemängd . I de följande två anteckningarna (rapporterade vid mötena den 24 september respektive 8 oktober) kom de Broglie till slutsatsen att partikelhastigheten är lika med fasvågornas grupphastighet och att partikeln rör sig längs normalen till ytor av lika fas. I det allmänna fallet kan en partikels bana bestämmas med hjälp av Fermats princip (för vågor) eller principen om minsta verkan (för partiklar), vilket indikerar sambandet mellan geometrisk optik och klassisk mekanik [16] .

I en artikel som kombinerar resultaten av tre anteckningar, skrev Louis de Broglie att "kanske varje rörlig kropp åtföljs av en våg och att separationen av kroppens rörelse och utbredningen av vågen är omöjlig" [17] . Efter dessa överväganden höll forskaren med om fenomenen diffraktion och interferens med hypotesen om ljuskvanta. Således uppstår diffraktion när en ljuspartikel passerar genom ett hål vars storlek är jämförbar med fasvågornas längd. Dessutom borde dessa överväganden, enligt de Broglie, också vara giltiga för materialpartiklar, till exempel elektroner , vilket var tänkt att vara en experimentell bekräftelse av hela konceptet [16] . Bevis på elektrondiffraktion upptäcktes 1927, främst på grund av experimenten av Clinton Davisson och Lester Germer i USA och George Paget Thomson i England [18] .

Men 1924 var Louis de Broglies idéer om partiklars vågegenskaper bara en hypotes. Han presenterade sina resultat i utökad form i sin doktorsavhandling "Research on the Theory of Quantum", som försvarades vid Sorbonne den 25 november 1924. Granskningskommittén, som omfattade fyra välkända vetenskapsmän - fysikerna Jean Perrin , Charles-Victor Moguin ( fr.  Charles Victor Mauguin ), Paul Langevin och matematikern Elie Cartan , uppskattade originaliteten i resultaten, men kunde knappast förstå all deras betydelse. Undantaget var Langevin, som rapporterade om de Broglies arbete vid Solvay-kongressen i april 1924. På hans förslag skickades en kopia av avhandlingen till Albert Einstein . Den senares reaktion i ett brev till Langevin var uppmuntrande: "Han lyfte upp hörnet av den stora ridån ( tyska:  Er hat einen Zipfel der grossen Schleiers gelüftet )" . Intresset för detta arbete av Einstein, som använde det för att underbygga sina överväganden i kvantstatistik , uppmärksammade ledande fysiker på de Broglies hypotes, men få människor vid den tiden tog den på allvar. Nästa steg togs av Erwin Schrödinger , som, med utgångspunkt från den franske fysikerns idéer, utvecklade vågmekanikens matematiska formalism i början av 1926 [16] [6] . Framgången för Schrödingers teori och den experimentella upptäckten av elektrondiffraktion ledde till ett brett erkännande av Louis de Broglies förtjänster, vilket framgår av tilldelningen av Nobelpriset i fysik för 1929 till honom med formuleringen "för upptäckten av vågen elektronens natur" [19] .

Tolkning av vågmekanik. Tidigt arbete

Efter publiceringen av grundläggande verk om teorin om materiavågor publicerade Louis de Broglie ett antal små artiklar där han utvecklade och förfinade sina idéer. Dessa förtydliganden gällde sådana frågor som den relativistiska formuleringen av förhållandet mellan en partikels energi och en vågs frekvens, förklaringen av fenomenen interferens och absorption av strålning från atomer på grund av fasvågornas utbredning, och andra. I sin avhandling tillämpade han också sin teori på beskrivningen av Compton-effekten och den statistiska jämvikten hos gaser, och på beräkningen av relativistiska korrigeringar för väteatomen . Den fysiska betydelsen av fasvågor förblev dock i stort sett oklar [7] . Efter uppkomsten i början av 1926 av Schrödingers arbete om vågmekanik blev problemet med att tolka den nya teorin särskilt akut. I slutet av 1927 formulerades den så kallade Köpenhamnstolkningen i allmänna termer , baserad på Born probabilistic tolkning av vågfunktionen , Heisenbergs osäkerhetsrelationer och Bohrs komplementaritetsprincip . Louis de Broglie, som självständigt utvecklade sina idéer om vågor associerade med partiklar, kom till en annan tolkning, som kallades teorin om dubbellösning .

För första gången presenterades teorin om dubbellösning i artikeln "Wave mechanics and the atomic structure of matter and radiation", publicerad i Journal de Physique i maj 1927 . I detta arbete presenterades partiklar som "rörliga singulariteter " av ett vågfält som beskrivs av en relativistisk ekvation av Klein-Gordon- typ . Singularitetens hastighet är lika med partikelns hastighet, och fasen bestäms av verkan . Vidare, genom att använda analogin mellan klassisk mekanik och geometrisk optik (identiteten för principen om minsta verkan och Fermats princip), visade författaren att singularitetshastigheten i fallet med en fri partikel bör riktas längs fasgradienten . De kontinuerliga lösningarna av vågekvationen, enligt de Broglie, är associerade med fallet med en ensemble av partiklar och har den vanliga statistiska betydelsen (ensemblens täthet vid varje punkt). Sådana lösningar kan också tolkas som tätheten av en ensemble av möjliga lösningar som bestäms av en uppsättning initiala villkor, så att kvadraten på amplituden för en sådan våg kommer att bestämma sannolikheten för att hitta en partikel i ett givet volymelement (sannolikhet i klassisk mening, som bevis på okunnighet om hela bilden). Nästa steg var den så kallade "dubbellösningsprincipen", enligt vilken faserna för singulära och kontinuerliga lösningar alltid är lika. Detta postulat "förutsätter att det finns två sinusformade lösningar av [våg]-ekvationen, som har samma faskoefficient, och en lösning är en punktsingularitet, och den andra har tvärtom en kontinuerlig amplitud" . Således kommer partikelsingulariteten att röra sig längs fasgradienten (normalt mot ytor med lika faser) av en kontinuerlig sannolikhetsvåg [20] [21] .

Efter att ha övervägt problemet med partikelrörelse i en extern potential och gått vidare till den icke-relativistiska gränsen, kom de Broglie till slutsatsen att närvaron av en kontinuerlig våg är associerad med uppkomsten av en ytterligare term i partikelns lagrangian , som kan tolkas som ett litet tillägg till den potentiella energin . Detta tillägg sammanfaller med den så kallade "kvantpotentialen" som introducerades av David Bohm 1951 . När vi tittade på fallet med ett system med många partiklar i den icke-relativistiska approximationen, ställde de Broglie frågan, vad är meningen med Schrödinger-ekvationen , och gav följande svar på den: fasen av lösningen av Schrödinger-ekvationen i konfigurationsutrymmet , vars antal dimensioner bestäms av antalet partiklar, sätter rörelsen för varje partikelsingularitet i det vanliga tredimensionella utrymmet. Lösningens amplitud karaktäriserar liksom tidigare sannolikhetstätheten för att hitta systemet på en given plats i konfigurationsutrymmet. Slutligen, i det sista avsnittet av sin artikel, föreslog de Broglie en annan syn på de erhållna resultaten: istället för "dubbelbeslutsprincipen", som är svår att motivera, kan man postulera existensen av två objekt av olika fysisk natur - en materialpartikel och en kontinuerlig våg, varvid den senare styr den förstas rörelse. En sådan våg kallades "pilotvåg" ( l'onde pilote ). Men enligt vetenskapsmannen kan en sådan tolkning endast vara en preliminär åtgärd [22] .

Sammantaget väckte de Broglies arbete inte mycket uppmärksamhet från det vetenskapliga samfundet. Köpenhamnsskolan ansåg det omöjligt att lösa de grundläggande svårigheterna genom att återvända till den klassiska mekanikens determinism [23] . Icke desto mindre uppskattade Wolfgang Pauli mycket originaliteten i den franska vetenskapsmannens idéer. Så, i ett brev till Niels Bohr daterat den 6 augusti 1927, skrev han: "... även om den här artikeln i de Broglie missar målet (och det hoppas jag verkligen är), är den fortfarande mycket rik på idéer, mycket tydlig och skrivna på mycket högre nivå än de barnsliga artiklarna av Schrödinger, som än idag fortfarande tror att han kan ... avskaffa materiella poäng" [21] . De Broglie misslyckades med att övertyga sina kollegor om giltigheten av hans idéer under den femte Solvay-kongressen (oktober 1927), där han gjorde en rapport om sin preliminära teori om pilotvågen , bara kort berörde idén om en dubbellösning. Baserat på kravet på överensstämmelse med klassisk mekanik i lämplig gräns, postulerade han den grundläggande rörelseekvationen i form av proportionalitet av partikelhastigheten till fasgradienten för den probabilistiska pilotvågen som beskrivs av Schrödinger-ekvationen. Sedan övervägde han ett antal specifika problem, inklusive fallet med ett system med många partiklar [24] .

Tolkning av vågmekanik. Senare verk

Den kausala pilotvågsteorin fick ett svalt mottagande från Solvay-kongressen, delvis på grund av dess trevande karaktär, vilket de Broglie själv betonade. Majoriteten föredrog en enklare rent probabilistisk tolkning, och denna ogynnsamma reaktion, enligt de Broglie, var en av anledningarna till att han inte utvecklade sina ursprungliga idéer [25] . Dessutom kunde han inte svara på några viktiga frågor, i synnerhet för att lösa problemen med mätning och "verkligheten" av vågfunktionen [26] [27] . Han befann sig i ett återvändsgränd och, som ett resultat av en svår inre kamp, ​​bytte han till sina motståndares synvinkel [28] . Under många år höll sig vetenskapsmannen i sina föreläsningar och skrifter till den vanliga Köpenhamnstolkningen. En ny anledning till att ompröva åsikter uppstod 1951 med uppkomsten av den amerikanske fysikern David Bohms arbete , som innehöll ett nytt försök att konstruera en kvantteori med "dolda parametrar" . Bohms teori återger i huvudsak idéerna från pilotvågsteorin i en något annorlunda formulering (till exempel är partikeldynamikekvationen skriven på accelerationsspråk snarare än hastighet, så att motsvarande "kvantpotential" introduceras i den newtonska ekvationen ) . Bohm lyckades gå mycket längre än de Broglie när det gällde att underbygga dessa åsikter, i synnerhet genom att konstruera en mätteori. Pilotvågsteorin, som sedan ofta har kallats de Broglie-Bohm-teorin , tycks tillåta en att konsekvent få alla resultat av standard icke-relativistisk kvantmekanik. Det överensstämmer med Bells ojämlikheter och hänvisar till icke -lokala teorier med dolda variabler. Det betraktas nu ofta som en alternativ (men sällan använd) formulering av kvantteorin [29] .

Bohms arbete fick de Broglie att återvända till sina idéer för ett kvarts sekel sedan, men föremålet för hans studie var inte den "preliminära" teorin om pilotvågen, utan den djupare, enligt hans åsikt, teorin om dubbellösningen ( Jean-Pierre Vigier uppmärksammade det ). De Broglie såg inte hur egenskaperna hos vågfunktionen kunde förenas med Bohms antagande om verkligheten av den fysiska våg som denna funktion beskriver. Han trodde att denna motsägelse kan lösas med hjälp av principen om dubbellösning, vilket kan ge vågen en objektiv mening, det vill säga göra den till ett element i den fysiska verkligheten [30] . Sålunda, i teorin om dubbellösning, ersätts den oacceptabla idén om en partikel, som "styrs" av en viss sannolikhetsfördelning av förekomsten av händelser, av idén om en singularitet, som är en med en fysisk våg, som på sätt och vis "känner" det omgivande rummet och överför motsvarande informationssingularitet och styr dess rörelse" [31] . Hastigheten hos en partikel som styrs av en våg i detta tillvägagångssätt är en dold parameter som inte kan mätas. Trots de stora ansträngningar som gjorts av forskare för att utveckla denna teori, finns många olösta svårigheter kvar i den. I synnerhet förblev Einstein-Podolsky-Rosen-paradoxen olöst [30] .

De Broglie och hans elever använde sina idéer för att utveckla problemen med rörelsen av singulariteter och icke-deformerbara vågpaket ( solitonlösningar av olinjära ekvationer), kvantmätningsteori, dynamiken hos partiklar med variabel självmassa och relativistisk termodynamik. Den olinjäritet som infördes i vågekvationen var avsedd att förklara inte bara lokaliseringen av partikelenergi på en förlängd våg, utan också karaktären av kvantövergångar . I början av 1960-talet formulerade de Broglie konceptet med gömd termodynamik hos isolerade partiklar, enligt vilket ett slumpmässigt element introduceras i en individuell partikels rörelse, på grund av dess interaktion med det dolda "subkvantmediet". Således liknar en kvantpartikel en kolloidal partikel, som uppvisar Brownsk rörelse på grund av kollisioner med osynliga molekyler i mediet. Detta tillåter, enligt vetenskapsmannen, att tillämpa de klassiska metoderna för fluktuationsteorin på rörelsen av en enda partikel [6] [28] .

Vågmekanik för fotonen och andra verk

I början av 1930-talet gjorde Louis de Broglie ett försök att hitta en relativistisk vågekvation för fotonen , liknande i betydelse den ekvation som Paul Dirac härledde för elektronen . Om man antar att en foton med spin 1 kan representeras som ett par partiklar med spin 1/2, fick den franska vetenskapsmannen, utgående från Dirac-ekvationen, motsvarande fotonvågsekvation. Vågfunktionen hos en sådan vektorfoton visade sig vara analog med den Maxwellska elektromagnetiska vågen . Samtidigt introducerade de Broglie återigen antagandet att fotonmassan är ändlig. Sålunda lyckades han 1934 få fram en vågekvation för en partikel med spin 1 och en godtycklig massa, som självständigt härleddes 1936 av den rumänske fysikern Alexandru Proca och kallas Proca-ekvationen . Även om försöket att kvantisera teorin visade sig vara misslyckat ( den upphör att vara mätinvariant vid övergång till andra kvantisering ), var det den första ekvationen som beskrev beteendet hos vektormesoner [6] . Teorin som utvecklats av de Broglie kallas ibland "neutrino-teorin om ljus", eftersom neutrinon dök upp som en kandidat för rollen som Dirac-partiklarna som utgör fotonen [28] .

Under loppet av ett antal efterföljande år var Louis de Broglie, tillsammans med sina elever, engagerad i att generalisera teorin till partiklar med ett godtyckligt spinn, vilka presenterades som komplexa system bestående av det erforderliga antalet elementarpartiklar med spin 1/ 2 [32] . Många publikationer av forskaren ägnas åt specifika frågor från olika grenar av fysiken. Så efter andra världskrigets utbrott fick de Broglie förtroendet att samla in och bearbeta ny information om radiofysik ( radiovågsutbredning , vågledare , hornantenner och så vidare). Efter det andra vapenstilleståndet i Compiegne behövde franska militäringenjörer inte längre denna information, så 1941 publicerade de Broglie den resulterande recensionen i bokform. Sedan 1946 har vetenskapsmannen ägnat ett antal publikationer och föreläsningskurser åt problemen med elektronoptik , termodynamik (inklusive relativistisk), teorin om atomkärnan , kvantfältteori (försök att eliminera oändligheten av elektronens egen energi genom att introducera interaktion med ett eller flera mesonfält ) [28] [33] .

Utmärkelser och medlemskap

Kompositioner

Böcker och broschyrer Huvudsakliga vetenskapliga artiklar Några verk i rysk översättning

Anteckningar

  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 och jakten på vetenskap: De Broglies i det moderna Frankrike  // 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  // Biografiska memoarer av Fellows of the Royal Society. - 1988. - Vol. 34. - S. 22-41.
  7. ↑ 1 2 3 4 J. Mehra. Louis de Broglie och fasvågorna förknippade med materia // J. Mehra. Den teoretiska fysikens guldålder. - World Scientific, 2001. - S. 546-570.
  8. ↑ L. de Broglie. Recension av mina vetenskapliga arbeten // L. de Broglie. Längs vetenskapens vägar. — M .: Izd-vo inostr. litteratur, 1962. - S. 347 .
  9. ↑ 1 2 J. Lacki. Louis de Broglie  // New Dictionary of Scientific Biography. - Detroit: Charles Scribner's Sons, 2008. - Vol. 1. - P. 409-415.
  10. ↑ Jammer, 1985 , sid. 236.
  11. ↑ Louis de Broglie  (franska) . Académie francaise. - Information på den franska akademins webbplats. Hämtad 12 augusti 2011. Arkiverad från originalet 22 januari 2012.
  12. ↑ Fondation Louis de Broglie  (franska) . — Webbplats för Louis de Broglie Foundation. Datum för åtkomst: 19 september 2011. Arkiverad från originalet den 22 januari 2012.
  13. ↑ Jammer, 1985 , sid. 144-145.
  14. ↑ L. de Broglie. Recension av mina vetenskapliga arbeten. - S. 348 .
  15. ↑ Jammer, 1985 , sid. 235-239.
  16. ↑ 1 2 3 Jammer, 1985 , sid. 239-244.
  17. ↑ L. de Broglie. Ett försök att konstruera en teori om ljuskvanta  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 1977. - T. 122 . - S. 565 .
  18. ↑ Jammer, 1985 , sid. 245-249.
  19. ↑ Nobelpriset i fysik  1929 . nobelprize.org. - Information från Nobelkommitténs hemsida. Hämtad 12 augusti 2011. Arkiverad från originalet 22 januari 2012.
  20. ↑ Jammer, 1985 , sid. 284-286.
  21. ↑ 1 2 Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 61-66.
  22. ↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 66-72.
  23. ↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , sid. 72.
  24. ↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 74-84.
  25. ↑ Jammer, 1985 , sid. 345-346.
  26. ↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , sid. 254.
  27. ↑ T. Bonk. Varför har de Broglies teori förkastats?  // Studies in History and Philosophy of Science Part A. - 1994. - Vol. 25. - s. 375-396.
  28. ↑ 1 2 3 4 Zh. Loshak. Utveckling av Louis de Broglies idéer angående tolkningen av vågmekanik // L. de Broglie. Heisenbergs osäkerhetsrelationer och probabilistisk tolkning av vågmekanik (med författarens kritiska anteckningar). - M .: Mir, 1986. - S. 9-29 .
  29. ↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , s. 248-250.
  30. ↑ 1 2 Zh. Loshak. Kommentar // L. de Broglie. Osäkerhetsförhållanden .. - S. 220 .
  31. ↑ Zh. Loshak. Kommentar // L. de Broglie. Osäkerhetsförhållanden .. - S. 253 .
  32. ↑ L. de Broglie. Recension av mina vetenskapliga arbeten. - S. 362-364 .
  33. ↑ L. de Broglie. Recension av mina vetenskapliga arbeten. - S. 365-370 .

Litteratur

Böcker

Artiklar

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol