Луи де Бройль, французский физик-теоретик

Де Бройль Луи

Луи де Бройль, французский физик-теоретик

  • ● Де Бройль Л. Избранные научные труды. Том 1. Становление квантовой физики: работы 1921-1934 годов. [Djv- 4.9M] Луи де Бройль. Научное издание. Оформление И.В. Кравченко.(Москва: Издательская группа «Логос», 2010)Скан: AAW, OCR, обработка, формат Djv: accepts, 2015
    • СОДЕРЖАНИЕ:Предисловие. Жорж Лошак (7).Раздел I. Жорж Лошак. ПРИНЦ В НАУКЕВведение (11).Глава 1. История рода. Детство (16).Глава 2. Наука — смысл жизни (33).Глава 3. Война. Эйфелева башня. Улица лорда Байрона. Первые работы (49).Глава 4. Работы 1923 года. Диссертация. Волновая механика (60).Глава 5. Первые победы. Первые соперничества. Река удаляется от источника (76).Глава 6. Триумф индетерминизма. Переворот на Сольвеевском конгрессе. Де Бройль отступает перед лагерем противников (87).Глава 7. Годы славы (103).Глава 8. Война, опять война. Де Бройль возвращается к своим первым идеям (120).Глава 9. Разворот (137).Глава 10. Работать для будущего (151).Библиография (174).Раздел II. Луи де Бройль. СТАТЬИ 1921-1927 ГОДОВОб уменьшении частоты кванта в последовательных превращениях излучения высокой частоты (181).Излучение абсолютно черного тела и кванты света (184).Об интерференции и теории квантов света (190).Волны и кванты (193).Кванты света. Дифракция и интерференция (196).Кванты, кинетическая теория газов и принцип Ферма (198).О динамике квантов света и интерференции (201).О собственной частоте электрона (203).Об аналогии между динамикой материальной точки и геометрической оптикой (206).Корпускулярная структура вещества и излучения и волновая механика (215).ПЯТИМЕРНАЯ ВСЕЛЕННАЯ И ВОЛНОВАЯ МЕХАНИКА (217).I. Введение (217).II. Точка зрения неволновой механики (218).III. Точка зрения волновой механики (224).ВОЛНОВАЯ МЕХАНИКА И КОРПУСКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ИЗЛУЧЕНИЯ (228).I. Введение (228).II. Непрерывные волны и динамика материальной точки (229).III. Переход от старых механик к новой (242).IV. Случай движения системы материальных точек (244).Заключение и замечания (248).Раздел III. Луи де Бройль. ТРУДЫ ПЕРИОДА СТАНОВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИИССЛЕДОВАНИЯ ПО ТЕОРИИ КВАНТОВ. ДОКТОРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ (253).Резюме (253).Исторический обзор (254).Глава I. Фазовая волна (259).Глава II. Принцип Мопертюи и принцип Ферма (268).Глава III. Квантовые условия устойчивости траекторий (280).Глава IV. Квантование одновременных движений двух электрических центров (284).Глава V. Кванты света (290).Глава VI. Рассеяние X- и y-лучей (300).Глава VII. Статистическая механика и кванты (308).Приложение к главе V (321).Выводы и заключения (323).МАГНИТНЫЙ ЭЛЕКТРОН: ТЕОРИЯ ДИРАКА (325).От редакции (325).Предисловие (326).Часть первая. Успехи и неудачи квантовой теории и волновой механики в ее первоначальной форме (327).Глава I. Атомный спектр водорода. Теории Бора и Зоммерфельда (327).Глава II. Общие понятия о дублетных оптических спектрах и их интерпретация (338).Глава III. Спектры рентгеновских лучей и теории Бора и Зоммерфельда (344).Глава IV. Магнитные аномалии и гипотеза о вращающемся электроне (356).Глава V Краткое изложение принципов волновой механики (367).Глава VI. Краткое изложение принципов волновой механики (продолжение) (378).Глава VII. Релятивистская форма волновой механики с одной волновой функцией (388).Глава VIII. Успехи и неудачи волновой механики с одной волновой функцией (395).Часть вторая. Теория вращающегося магнитного электрона Дирака. Общие принципы (408).Глава IX. Теория Паули (408).Глава X. Теория Дирака (417).Глава XI. Релятивистская инвариантность уравнений Дирака (426).Глава XII. Плотности заряда и тока в теории Дирака. Плоские волны (435).Глава XIII. Собственный магнетизм электрона (442).Глава XIV Тензор «плотности электрического и магнитного моментов» (451).Глава XV Матрицы и первые интегралы в теории Дирака. Собственный угловой момент электрона (460).Глава XVI. Систематическое резюме полученных результатов (471).Часть третья. Применения теории Дирака. Критические замечания и различные дополнения (486).Глава XVII. Объяснение тонкой структуры при помощи теории Дирака (486).Глава XVIII. Вывод формулы Ланде (502).Глава XIX. Собственный и орбитальный угловые моменты. Поляризация электронных волн (511).Глава XX. Состояния с отрицательной энергией в теории Дирака (518).Глава XXI. Шредингеровское «дрожание» (527).Глава XXII. Несколько замечаний о теории относительности и новой механике (534).НОБЕЛЕВСКАЯ ЛЕКЦИЯ, ПРОЧИТАННАЯ В СТОКГОЛЬМЕ 12 ДЕКАБРЯ 1929 Г. ЛУИ ДЕ БРОЙЛЕМ. О ВОЛНОВОЙ ПРИРОДЕ ЭЛЕКТРОНА (541).

Аннотация издательства: Публикуются основополагающие научные труды выдающегося французского ученого, одного из создателей квантовой механики Луи де Бройля Часть работ ученого выходит на русском языке впервые.

В этот том вошли биография Луи де Бройля «Принц в науке», написанная его другом и единомышленником Ж. Лошаком, статьи 1921-1927 годов, книга «Магнитный электрон (теория Дирака)», диссертация Луи де Бройля и его Нобелевская лекция, по сей день представляющие большой интерес.

Для ученых-физиков, представителей других естественных и точных наук, философов и науковедов.

Источник: http://publ.lib.ru/ARCHIVES/D/DE_BROYL%27_Lui/_De_Broyl%27_L..html

Бройль Луи — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Луи де Бройль, французский физик-теоретик

Бройль (де Брольи) (de Broglie) Луи (1892-1987), иностранный член АН СССР (1958), один из создателей квантовой механики, выдвинул (1924) идею о волновых свойствах материи. Труды по строению атомного ядра, распространению электромагнитных волн в волноводах, истории и методологии физики. Нобелевская премия (1929).

Бройль (де Брольи) (de Broglie) Луи де (полное имя Луи Виктор Пьер Раймон) (15 августа 1892, Дьеп — 19 марта 1987, Париж), герцог, французский физик-теоретик, один из создателей волновой механики, член Парижской академии наук (1933), ее непременный секретарь (1942-1975), лауреат Нобелевской премии (1929), член многих зарубежных академий и научных обществ, иностранный член АН СССР (1958).

Луи де Бройль, потомок старинной французской аристократической фамилии, герцог. Под влиянием старшего брата, известного физика, члена Парижской академии наук Мориса де Бройля, окончив Парижский университет (1913), после возвращения из армии, он обратился к теоретической физике.

К 1924 опубликовал три кратких заметки, а затем и защитил докторскую диссертацию, выдвинув идею об универсальном корпускулярно-волновом дуализме.

В классической физике материя имела двойственную природу: дискретные материальные точки — «механическая материя» — и непрерывное, занимающее большие области в пространстве, не имеющее никаких черт дискретности электромагнитное поле, в том числе электромагнитные волны — «лучистая материя». Вслед за тем как после работ М.

Планка, Эйнштейна, Комптона и других выдающихся физиков выяснилось, что излучению также присущи черты дискретности, после того, как было обнаружено наличие у него квантовых свойств, могло показаться, что непрерывность вообще устранена из физических представлений о материи, и двойственная физическая картина мира уступила место единой дискретной картине. Это единство опять было утрачено после появление теории атома Бора: хотя в ней электроны по-прежнему выглядели как материальные точки, движущиеся по орбитам, но самому этому движению приписывались (при помощи условий квантования) черты дискретности.

Опять двойственная картина: квантованное движение электронов и классическая электродинамика при описании излучения. По-видимому тогда, в начале двадцатых годов, после впечатляющих успехов теории Бора, эта двойственность мало кого волновала. Ярчайшим исключением на этом фоне стал тридцатилетний французский теоретик Луи де Бройль.

Занимаясь исследованием рентгеновских лучей, он все больше стал склоняться к мысли, что …нужно найти общее синтезирующее понятие, которое позволило бы объединить точку зрения волновой теории с точкой зрения корпускулярной».

В трех докладах, представленных Парижской академии наук, де Бройль изложил то, что теперь называют идеей корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой идее, и корпускулярные, и волновые черты присущи всем видам материи без исключения.

В соответствии с этой идеей де Бройль предположил, что установленные прежде только для фотонов соотношения между такими «типично волновыми» величинами как частота ω и длина волны λ и «корпускулярными» величинами — энергией E и импульсом p.

E = hω и p= h/λ

нужно рассматривать как универсальные: приложимые к любым объектам.

О том, как физики восприняли гипотезу де Бройля, достаточно красноречиво свидетельствует, например, письмо Эйнштейна к Максу Борну, в котором, в частности, говорится о диссертации де Бройля: «Прочтите ее! Хотя и кажется, что ее писал сумасшедший, написана она солидно».

Однако, верховный арбитр в науке — эксперимент — уже в 1927 подтвердил обоснованность идеи о корпускулярно-волновой природе электронов. Американские физики К. Дэвиссон и Джермер и, независимо от них, английский физик Дж. П. Томсон открыли дифракцию электронов на монокристаллах. Что же касается макроскопических, т. е.

имеющих большие массы тел, то их волновые свойства не обнаруживаются по простой причине: в природе не существует подходящих «решеток», т. е. объектов с пространственными неоднородностями достаточно малых размеров. Благодаря де Бройлю, в физику вошло принципиально новое представление о двуединой корпускулярно-волновой природе материи.

Появился даже новый термин «волночастица», призванный подчеркнуть эту двуединость.Обнаружение волновых свойств у электронов (а затем и других видов материи) породило мнение, что вся материя имеет чисто-волновую природу. Наиболее полно эта идея проявилась в работах австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, именем которого названо основное уравнение квантовой (волновой!) механики.

Он полагал, что любая материя существует в виде волн, подобных классическим электромагнитным, хотя и несколько отличающихся от них.

То, что волны де Бройля неправильно толковать как классические, было выяснено в напряженных дискуссиях с физиками «копенгагенской школы» во главе с Бором, и было выдвинуто принципально новое, вероятностное (иначе — статистическое) толкование.

Волновое уравнение Шредингера, согласно этому толкованию, относится к комплексной (ненаблюдаемой) величине — амплитуде вероятностей. Квадрат модуля этой величины дает картину распределения вероятностей обнаружить частицу в различных точках пространства. Так, если частица — свободная, то эта вероятность (в отличие от амплитуды!) вообще не зависит от координат и от времени, т. е.

одинаково вероятно обнаружить частицу в любой точке. Но это вовсе не означает, что частица «равномерно размазана» по всему пространству: можно говорить лишь о вероятности ее обнаружения. Таким образом, описание материи приобретает принципиально новые черты, оно становится статистическим, т. е. вероятностным.

Вероятностное описание не было новостью для физиков.

В классической (доквантовой) теории оно привлекалось (например, в молекулярной теории) когда объект исследования был настолько сложным, что полное однозначное (детерминистическое) предсказание его эволюции становилось невозможным из-за действия неконтролируемых случайных факторов. В квантовой теории, т. е.

в физике микромира, положение было иным: утверждалось, что даже например, в каждом единичном акте рассеяния электрона на кристалле, принципиально невозможно предсказать, на каком месте экрана он обнаружится, а можно лишь предсказать вероятности этого.

Надо сказать, что такая вероятностная интерпретация квантовой теории принималась не всеми.

Имея в виду вывод о принципиальной непредсказуемости результатов измерений, Эйнштейн писал: «Господь Бог не играет в кости!», да и сам де Бройль до конца дней пытался найти пути к спасению детерминистической физики. И то, что эти попытки не могли увенчаться успехом, не умаляет заслуги перед наукой этого великого ученого.

  • М. Борн. Размышления и воспоминания физика. М.: Наука, 1977.
  • М. Борн. Физика в жизни моего поколения. М., 1963.
  • Ю. А. Храмов. Физики: Биографический справочник. М.: Наука, 1983.

Источник: https://megabook.ru/article/%D0%91%D1%80%D0%BE%D0%B9%D0%BB%D1%8C%20%D0%9B%D1%83%D0%B8

Бройль Луи де

Луи де Бройль, французский физик-теоретик

«Результат эксперимента никогдане имеет  характера простого факта. В изложении этого факта всегда содержится некоторая доля истолкования, следовательно, к факту всегда примешаны 

теоретические представления»

Луи де Бройль, Тропам науки

Французский герцог (по происхождению), физик, один из основоположников квантовой механики.

Лауреат Нобелевской премии 1929 года по физике за гипотезу волновой природы электрона, после её экспериментально подтверждения в 1927 году в экспериментах по дифракции электронов в кристаллах.

«Могу привести ещё пример, о котором мне рассказал известный физик Дебай. Дебай в то время был преподавателем, профессором в Цюрихе. У него был ученик, тоже преподаватель, Шредингер, тогда ещё мало известный молодой учёный.

Дебай познакомился с работой де Бройля, в которой де Бройль, выдвинувший, как Вы знаете, гипотезу о существовании волновой структуры электрона, показал, что при известных условиях интерференции можно заменить движение электрона волновым движением.

Идея эквивалентности волнового движения и квантовых процессов, волнового движения и корпускулярного движения была воспринята целым рядом физиков весьма отрицательно. Отрицательно отнесся к ней и Шрёдингер. Когда Дебай попросил его рассказать молодёжи о работе де Бройля, Шрёдингер сначала отказался.

Потом, когда Дебай, пользуясь своим положением профессора, снова предложил ему это сделать, Шрёдингер согласился, и он начал искать, как можно было бы объяснить идеи де Бройля в наиболее полной и точной математической форме.

И когда он рассказал о работах де Бройля в том представлении, какое он считал наиболее точным. Дебай ему сказал: «Послушайте, ведь Вы же нашли новый замечательный вид уравнения, который является фундаментальным в современной физике».

Капица П.Л. , Эксперимент. Теория. Практика, М., «Наука», 1987 г., с. 256.

«Основная мысль Мейерсона очень хорошо выражена де Бройлем в предисловии к посмертному изданию Essais французского философа: Е. Meyerson. Essais. Paris, Vrin, 1936, Preface, p. VI-IX.

  Де Бройль говорит, что рациональное постижение мира становится возможным потому, что мы находим объекты, настолько близкие, что становится возможным ввести общие понятия — по выражению Мейерсона, «волокна (fibres) реальности». Они позволяют науке существовать, несмотря на недостижимость её идеала.

Де Бройль приводит фразу Поля Валери, навеянную, по его мнению, работами Мейерсона: «Человеческий дух безумен, потому что он ищет, он велик, потому что находит».

«Но поскольку, — продолжает де Бройль, — Вселенная не может в конце концов свестись к пустой тавтологии, мы должны включить в описание природы «иррациональные» элементы, которые сопротивляются нашим попыткам отождествления…».

Кузнецов Б.Г., Разум и бытие. Этюды о классическом рационализме и неклассической науке, М., «Наука», 1972 г., с. 163.

«Люди, которые сами не занимаются наукой, довольно часто полагают, что науки всегда дают абсолютно достоверные положения; эти люди считают, что научные работники делают свои выводы на основе неоспоримых фактов и безупречных рассуждений и, следовательно, уверенно шагают вперед, причём исключена возможность ошибки или возврата назад. Однако состояние современной науки, так же как и история наук в прошлом, доказывает, что дело обстоит совершенно не так…».

Луи де Бройль, Тропами науки, М., «Издательство иностранной литературы», 1962 г.,  с. 292-293.

«Де Бройльне давал своим ученикам тем диссертаций, поскольку считал, что если молодой исследователь не может найти для себя тему, он не в состоянии написать диссертацию. Это не означает, что после выбора темы он не помогал своим ученикам…».

Жорж Лошак, Наука и тень, Москва-Ижевск, «Регулярная и хаотическая динамика», 2009 г., с. 209.

«У Луи де Бройля был свой семинар (хотелось бы позволить себе в шутку написать своя «семинария» из-за истовости, которая там царствовала). Юные и не столь юные теоретики излагали там свои соображения. Прерывать и задавать вопросы до конца изложения было не принято. После выступлений были краткие и безжизненные прения.

Я вынужден со скорбью признать, что ученики, которые собирались вокруг де Бройля, не отличались высоким интеллектуальным уровнем, а некоторые из них даже и порядочностью.

Одним из признаков того была атмосфера восхищения, чтобы не сказать низкопоклонства, которой они окружали его.

Например, не принято было говорить о «квантовой механике», а только о «волновой механике», ибо именно последняя была связана с дебройлевскими волнами.

Было также общепринято, что волновая механика — это очень отвлечённая и трудная область науки, предназначенная для избранных, а не (как это было в то время в других странах) просто рабочий инструмент в руках физика. Возможно, что сам де Бройль и не поощрял такого поведения, но (может быть, по мягкости характера) он никогда не реагировал достаточно твёрдо, чтобы положить этому конец раз и навсегда. […]

История де Бройля поднимает непростой вопрос о гении, который делает великое, даже величайшее открытие, но только одно и после этого должен жить с этим всю свою, иногда долгую жизнь (для де Бройля это 60 лет).

Эта проблема замечательно отражена в юмористическом рисунке, который я видел много лет тому назад. Первобытный человек сидит на камне в позе «Мыслителя» Родена, погружённый в глубокое раздумье.

Рядом стоят двое его сородичей, и один шепчет другому: «Ладно, пусть он и открыл огонь, но что он сделал с тех пор?»

Де Бройль открыл огонь и был первым. Наверное, это открытие сделали бы другие, если бы он этого не сделал, но сделал это он. Ну, а что потом? Ни жизнь, ни квантовая механика не остановились, медленно, но победно двигаются вперед соперники: Шрёдингер, Гейзенберг, Дирак, Паули, Борн, Йордан, Крамерс

Но вторая великая мысль к гению так и не приходит и не придёт, и физика, которому это невыносимо, сосредоточенного на отчаянной и бесплодной погоне за ней, мало-помалу окружают льстецы, бездарности, чудаки и шарлатаны.

В результате проваливается в подвал французская теоретическая физика…».

Абрагам А.И., Время вспять, или физик, где ты был, М., «Наука», 1991 г., с. 64-65.

Источник: https://vikent.ru/author/554/

Нобелевские лауреаты: Луи де Бройль. Никаких «или»

Луи де Бройль, французский физик-теоретик

18 ноября 2017 в 21:19ФизикаПремия за корпускулярно-волновой дуализм

О том, как наука превратила светского льва в «монаха», о докторской диссертации, принесшей Нобелевскую премию, и о великих братьях-физиках повествует наш сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Вероятнее всего, наш нынешний герой — самый знатный Нобелевский лауреат в области естественных наук за всю историю. Еще бы, князь, герцог… Кроме того, этот аристократ прослужил на фронтах Первой мировой войны простым радистом и сапером, слыл отвратительным лектором и прочитал гораздо больше книг по истории, чем по физике. Но обо всем по порядку.

Луи Виктор Пьер Рамон, Седьмой Герцог Брольи

Родился 15 августа 1892 года, Дьеп, Франция

Умер 19 марта 1987 года, Лувесьен, Франция

Нобелевская премия по физике 1929 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие волновой природы электронов» (for his discovery of the wave nature of electrons).

Историю старинного французского аристократического рода Брольи можно проследить до XIII века, до некоего пьемонтца Умберто Броглиа.

Десять поколений спустя генерал Франсуа-Мари, участник Тридцатилетней войны, переселился во Францию и посмертно получил титул маршала Франции.

Его внук, тоже Франсуа-Мари, тоже стал маршалом Франции, при Людовике XV, а заодно и получил герцогский титул (1742). С тех пор старший в доме Брольи считается «номерным» герцогом. Сейчас в семействе «правит» всего лишь 9-й герцог Брольи.

В семье Брольи знаменитостей и ключевых деятелей истории страны было немало.

Так, 1-й и 2-й герцоги Брольи занимали пост маршала Франции (второй еще и генералом-фельдмаршалом у Павла I побыл), 3-й и 4-й, помимо множественных министерских постов, были премьер-министрами… Поэтому неудивительно, что дети 5-го герцога Брольи, дипломата, ставшие потом поочередно 6-м и 7-м герцогами Брольи, тоже стали знаменитостями, «бессмертными» академиками, знаменитыми физиками, а 7-й еще и лауреатом Нобелевской премии.

Отцом будущего физика стал 5-й герцог Брольи, Луи-Альфонс-Виктор, а матерью — Полина д'Армай, внучка наполеоновского генерала Филиппа Поля де Сегюра. В их семье было пятеро детей и Луи был самым младшим. На момент рождения он стал вторым мальчиком в семье: средний сын де Бройлей, Филипп, прожил всего девять лет и умер до рождения Луи.

Как это водилось у высшей аристократии, первое образование Луи получил дома. Его учителями стали священники: отец Дюпуи и отец Шане. Среди общих успехов в учебе у Луи того времени можно отметить безупречную память. Говорили, что он мог на память назвать список всех министров Третьей Республики, что не каждому было дано, а еще меньшему количеству людей важно.

Родители надеялись, что хотя бы Луи оправдает их надежды и пойдет по государственной линии: родившийся в 1875 году Морис достаточно быстро ушел в физику, а отец в 1901 году уже стал членом Национальной ассамблеи. Когда Морису был 31 год, в 1906 году, умер Луи-Альфонс-Виктор, их с Луи отец.

Морис стал 6-м герцогом Брольи и постарался направить судьбу младшего брата, за которого он отвечал, в нужное русло.

В итоге Луи, ставший князем Священной Римской империи, отправился на три года в очень престижный лицей Жансон-де-Сайи, где получил степени бакалавра по философии и (дань Морису) математике.

Как было положено юноше тех кругов, осьмнадцати лет де Бройль поступил в Парижский университет, где… полностью разочаровался в таких предметах, как право, и вообще в дипломатической и государственной карьере.

В конце обучения де Бройль размышлял. О философии, о науке и о модной в то время квантовой физике. Благо наряду с трудами Анри Пуанкаре были и вести с самого переднего края: Морис работал одним из секретарей самого первого Сольвеевского конгресса и предоставлял брату все материалы.

Впрочем, по окончании университета Луи пошел продолжать свои размышления… в армию. Простым сапером. Когда началась Первая мировая, он работал на нужды фронта, связистом, обеспечивает беспроводную связь с подводными лодками. По словам самого де Бройля, это были шесть бесполезных лет, отнятых у физики.

Зато за это время наш герой понял, что теоретическая физика — это его. В августе 1919 года он демобилизовался в унтер-офицерском чине (князь и будущий герцог) и снова отправился в университет, уже на факультет точных наук.

Учился у Поля Ланжевена, беседуя с ним на равных, и работал в лаборатории брата, которую тот сам организовал на свои деньги (мог себе позволить!).

Решимость стать ученым настолько изменила его, что светские дамы уже не узнавали его.

«Дружелюбный и очаровательный маленький князь, которого я знала на протяжении всего детства, навсегда исчез. С решимостью и поразительной смелостью он постепенно, с каждым месяцем превращал себя в строгого ученого, ведущего монашескую жизнь», — писала, например, графиня де Панж.

Теперь нужно сделать одно отступление, чтобы рассказать об обсуждении одной проблемы в физике, которую поднял Эйнштейн. Странному всклокоченному служащему патентного бюро было мало специальной теории относительности, и он покусился на святое — на старые добрые электромагнитные волны.

Он заявил, что лучи света представляют собой и электромагнитные волны, и частицы. Одновременно. Еще до открытия фотона, которое де-факто совершил в своих экспериментах Артур Комптон, молодой де Бройль решил сделать следующий шаг.

Раз волна обладает свойством частицы, то и материальные объекты, частицы, например электроны, должны обладать волновым свойством. Короткая заметка «Волны и кванты» была представлена на заседании Парижской академии наук 10 сентября 1923 года.

В следующем году обобщение выводов де Бройля было представлено в его докторской диссертации, защита которой состоялась в Сорбонне 25 ноября 1924 года. В экзаменационной комиссии царило замешательство: три из четырех ее членов не поняли, что это было.

Зато понял Поль Ланжевен, который предложил своим нерешительным коллегам отправить диссертацию Эйнштейну, который немедленно ответил, что «де Бройль приподнял краешек великого занавеса». Доложил о результатах де Бройля Ланжевен и на очередном Сольвеевском конгрессе.

И дело пошло: в 1926 году любитель котов Эрвин Шредингер разработал математический аппарат волновой механики, а годом позже пришло экспериментальное подтверждение: сначала Лестер Джермер и Клинтон Дэвиссон показали волновые свойства низкоэнергетичных электронов (что привело Дэвиссона к Нобелевской премии, а мир — к созданию электронного микроскопа), а затем Джордж Паджет Томсон, сын первооткрывателя электрона, сделал то же самое и для высокоэнергетичных электронов (не минула «Нобелевка» и Томсона-младшего).И уже в 1929 году князь де Бройль встал на ступеньку выше своего брата, получив Нобелевскую премию по физике.

Впереди будут 58 лет долгой и бурной научной жизни, полвека скучных лекций, которые де Бройль читал «по часам», а для того, чтобы задать вопрос, приходилось записываться на прием, взлеты, падения, перемены мнений, членство в Академии (в число 40 «бессмертных» его ввел старший брат), герцогский титул и почти вековая жизнь в сумме. Но это уже другая история.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: , ВКонтакте, , Telegram, .

Источник: https://indicator.ru/physics/de-brojl.htm

Сказка о герцоге де Бройле, который открыл самые странные волны в мире • Библиотека

Луи де Бройль, французский физик-теоретик

Другие научные сказки Ник. Горькавого см. в «Науке и жизни» №11, 2010, №12, 2010, №1, 2011, №2, 2011, №3, 2011, №4, 2011, №5, 2011, №6, 2011, №9, 2011, №11, 2011, №6, 2012, №7, 2012, №8, 2012, №9, 2012, №10, 2012, №12, 2012, №1, 2013, №11, 2013, №1, 2014, №2, 2014, №3, 2014, №7, 2014, №8, 2014, №10, 2014, №12, 2014, №1, 2015, №4, 2015, №5, 2015, №6, 2015, №7, 2015, №9, 2015, №1, 2016.

«Космические сыщики» — новая книга писателя, доктора физико-математических наук Николая Николаевича Горькавого. Её герои знакомы читателям по научно-фантастической трилогии «Астровитянка» и научным сказкам, опубликованным в журнале в 2010–2014 гг. и в №№ 1, 4–7, 9 2015 г.; № 1 2016 г.

Укладывая детей спать, Дзинтара, как обычно, открыла книгу и прочитала:

— Что вы думаете, принц, о квантах господина Планка?

— Я решил посвятить все свои силы выяснению их истинной природы, ведь глубокий смысл квантов ещё мало кто понимает.

— Это смелый шаг, принц!

Галатея вытаращила глаза:

— Ты что читаешь? Разве принцы обсуждали квантовые проблемы?

— Да, по крайней мере один из них — Луи де Бройль из династии французских герцогов. Семья была богата и влиятельна, и Луи, младшему из пяти детей, прочили большое политическое будущее.

После смерти отца в 1906 году он унаследовал титул князя (prince) Священной Римской империи, три года учился в престижном лицее Жансон-де-Сайи. В 18 лет талантливый юноша поступил в Парижский университет, где поначалу изучал историю и право.

Но молодого принца не привлекала военная или дипломатическая карьера, которой посвящали себя мужчины его рода. Луи стал посещать курсы по «специальной математике», изучать материалы первого Сольвеевского конгресса, прошедшего в Брюсселе в 1911 году.

На конгрессе обсуждались кванты, открытые за десять лет до этого и введённые в теоретическую физику Максом Планком. Прочитав о них, де Бройль твёрдо решил посвятить себя теоретической квантовой физике.

— Видимо, он посчитал это достаточно аристократическим занятием! — прокомментировал Андрей.

— Сестра Луи де Бройля, графиня де Панж, писала в своих мемуарах о превращении принца в учёного: «Дружелюбный и очаровательный маленький князь, которого я знала на протяжении всего детства, навсегда исчез. С решимостью и поразительной смелостью он постепенно, с каждым месяцем превращал себя в строгого учёного, ведущего монашескую жизнь».

Луи закончил университет в 1913 году, но его занятия физикой вскоре прервала Первая мировая война. Он прослужил в армии шесть лет и только потом вернулся к своей любимой науке.

В 1924 году де Бройль написал диссертацию «Исследование теории квантов», где высказал поразительную по смелости идею.

Основываясь на том, что свет обладает не только характеристиками волны, но и свойствами частиц, или квантовыми свойствами, де Бройль предположил, что и материальные частицы, например электроны, тоже обладают не только свойствами частиц, но и свойствами волн.

— Частица со свойствами волны? — не поверила услышанному Галатея.

— Да, причём любая. Учёный доказал, что, чем больше энергия частицы, тем больше частота её волны, а значит, длина волны меньше. Только волна эта не похожа на обычную электромагнитную. Её нередко называют «волной вероятности», поскольку она описывает вероятность нахождения частицы в той или иной точке пространства.

— И я тоже обладаю волновыми свойствами? — удивился Андрей.

— Да, и ты тоже. Но волна, соответствующая такому большому телу, как твоё, очень короткая и не может быть измерена обычными методами. Зато волновые свойства электрона обнаружить возможно.

— Я полагаю, что моя волна гораздо больше, чем волна Андрея, — заявила Галатея.

— Конечно, ведь твоя масса меньше, — согласился брат.

Дзинтара продолжила чтение:

— Жорж Лошак — ученик и сотрудник де Бройля, писал, что для него «характерно интуитивное мышление посредством простых конкретных и реалистических образов, присущих трёхмерному физическому пространству… Для де Бройля понимать — значит наглядно представлять».

Действительно, в начале 20-х годов прошлого века диссертация де Бройля выделялась из общего ряда: минимум математики в сочетании с гениальным пониманием сути процесса, с наглядным представлением о нём.

Это было время, когда теоретическая физика обогатилась сложными математическими теориями вроде общей теории относительности.

В середине 1920-х годов квантовой механикой занялись такие выдающиеся физики-теоретики, как австриец Эрвин Шрёдингер, который воспользовался выдвинутой де Бройлем идеей для развития волновой теории электрона, англичанин Поль Дирак, немец Вернер Гейзенберг и многие другие.

Они применяли самые разнообразные и очень сложные математические методы. А диссертация де Бройля была, пожалуй, последней научной работой в области теоретической физики, в которой удалось сделать важнейшие научные выводы, опираясь на весьма скромный математический аппарат в сочетании со смелым научным мышлением.

Альберт Эйнштейн рекомендовал немецкому физику Максу Борну диссертацию де Бройля в таких выражениях: «Прочтите её! Хотя и кажется, что её писал сумасшедший, написана она солидно».

В своей книге «Революция в физике» де Бройль писал: «…если осторожность — мать безопасности, то судьба улыбается лишь отважным». Действительно, в научной смелости французскому учёному не откажешь.

Научная смелость де Бройля была в какой-то степени обоснована его финансовой независимостью.

Кто-то из учёных начала XXI века сказал, что, жил бы де Бройль на гранты, чёрта с два он сказал бы, что частица — это волна!

Раз, как предположил де Бройль, электрон — это волна, то он должен быть подвержен дифракции*, типичной для световых волн.

Его вывод о волновых свойствах частиц в 1926 году подтвердили в эксперименте американские физики Клинтон Джозеф Дэвиссон и Лестер Хэлберт Джермер.

Они показали, что тонкий пучок электронов, падая на кристаллическую решётку никеля, отражается от неё точно так же, как рентгеновское излучение с той же длиной волн.

— Это значит, что длина волны у электрона такая же заметная, как и у рентгеновского излучения? — спросил Андрей.

— Да! Сейчас уже известно немало примеров проявления волновых свойств электронов и других частиц. Волны де Бройля истолковывают как «волны вероятности», которые описывают распределение частицы, например электрона в пространстве. Но пока никто в мире не может утверждать, что это последнее слово в квантовой механике.

Часть учёных продолжает думать вслед за Эйнштейном, что должна существовать и другая — детерминистическая — теория движения электрона, избавленная от принципиальной случайности. Эйнштейн полагал, что случайность присутствует в квантовой механике только из-за непонимания глубинных механизмов динамики квантовых систем.

— Что такое детерни… детерминистическая теория? — спросила Галатея.

— Это такая теория, которая позволяет точно вычислить будущее положение тел и их скорость. Например, небесная механика — детерминистическая теория, она даёт возможность с большой точностью рассчитать, где будут располагаться планеты Солнечной системы через сто или двести лет.

Трудно сказать, кто окажется прав в этом споре.

Вполне возможно, что квантовые случайности сохранятся и на следующем витке понимания квантовой теории, но зато мы лучше поймём, что такое «волна вероятности», в каком виде существует в ней частица и почему она с такой лёгкостью и скоростью может выныривать в любой точке волны де Бройля, словно дельфин из морской волны. Может быть, чтобы ответить на эти вопросы, должен появиться новый де Бройль — учёный, который будет способен не только на математические выкладки, но и на более глубокое и наглядное проникновение в суть физического процесса.

— Может быть… — мечтательно ответила Галатея, и в её горящих глазах совсем не было сна.

* Дифракция — огибание препятствия волнами. Благодаря дифракции свет проникает в зоны тени, куда идеальный прямой луч проникнуть не может.

Источник: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433088/Skazka_o_gertsoge_de_Broyle_kotoryy_otkryl_samye_strannye_volny_v_mire

Booksm
Добавить комментарий