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　　1992年8月15日是法國物理學家德布羅意（Louis—Victor Pierre Raymond de Broglie）誕辰100周年紀念日，德布羅意一生愛好廣泛，成果累累，著述頗豐，但他最突出的功績是1924年對經(jīng)典力學和幾何光學的大膽類比中提出的物質波理論，其后三年內(nèi)得到了理論和實驗的證明，為揭示微觀世界奧秘和量子力學的建立，作出了不朽貢獻，為此他榮獲1929年諾貝爾物理學獎金。

　　德布羅意家族數(shù)百年來在戰(zhàn)場上和外交上為法國各朝國王服務。1740年路易十四封德布羅意家族為世襲公爵，封號由一家之長承襲，第一代公爵的兒子曾在七年戰(zhàn)爭中為奧地利王族出力作戰(zhàn)，獲得王子封號，賜于家族中每一個成員。當?shù)虏剂_意的長兄、實驗物理學家莫里斯（Mauriee）死后，他在1960年就成為法國公爵兼德國王子，但他一生中生活簡樸，平易近人，把畢生獻給了科學事業(yè)。

　　德布羅意上中學時顯示出了出眾的文學才華，17歲獲巴黎文學院歷史學士學位，由于受長兄影響，開始了解普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck 1858—1947）和愛因斯坦（Albert Einstein 1879—1955）等人的工作，1911年他放棄了關于18世紀初法國內(nèi)政問題的學位考試，轉而學理，1913年成為理科學士。第一次世界大戰(zhàn)期間，他在埃菲爾鐵塔上的軍用無線電臺服務六年，熟悉了有關無線電波的知識。

　　19世紀末20世紀初關于絕對黑體輻射、康普頓效應和光電效應問題的研究，逐漸把波與粒子聯(lián)系起來，啟發(fā)了德布羅意的創(chuàng)造性思維。

　　1860年基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff 1824—1887）引入絕對黑體概念，1870年J·斯忒藩（J·Ste－fan）從實驗觀測基礎上提出其發(fā)射總能量正比于T4，1884年L·玻耳茲曼（Ludwig Boltzmann 1844—1906）把熱力學和當時新出現(xiàn)的J·麥克斯韋的電磁理論綜合起來，從理論上證明了斯忒藩的結論是正確的；1893年維恩（Wilhelm Carl Werner otto Fritz Franz Wien1864—1928）發(fā)表維恩位移定律，1896年提出維恩公式（只適用于短波部分），1900年瑞利（John WilliamStrutt即Third Baron Rayleigh 1842—1919）根據(jù)經(jīng)典力學提出了一個熱輻射公式，1905年金斯（James Hopwood Jeans 1877—1946）改正了瑞利公式中一個數(shù)值錯誤，稱為瑞利——金斯公式（只適用于長波部分），普朗克為找到一個普適公式，設法彌合上述兩個公式，找到了“成功推測的中間公式”，可在整個波長區(qū)域與實驗數(shù)據(jù)相符合，普朗克為證明這個公式，提出量子假設，第一次揭示了微觀物體運動的不連續(xù)性。1905年愛因斯坦利用光量子假設成功地解釋了光電效應（使他獲得1921年諾貝爾物理學獎金）；1922年德布羅意不用電磁理論而用光量子假設推導出了維恩輻射定律，這時他才30歲。

　　德布羅意仔細分析了光學的發(fā)展歷史，從光的微粒說到光的波動說，最后發(fā)展到普朗克和愛因斯坦的光量子理論，他還注意了哈米頓（William Rowam Hamilton 1805—1865）曾闡述過的幾何光學和經(jīng)典力學的相似性，大膽猜測力學和光學之間在某些原理上會存在一些類比關系，試圖在物理學的這兩個領域建立一種適應兩者的理論，這是他邁出的決定性一步。

　　他想，光量子是微粒，電磁輻射是波，既然都可導出維恩定律，豈不表明物質的波動方面和粒子方面存在著統(tǒng)一起來的兩重性嗎？

　　隨著康普頓（Arthur Holly Compton 1892—1962）效應的正確解釋，1923年德布羅意的思想突然升華到一種新的境界：力學和光學的發(fā)展是對稱的，描述實物粒子的經(jīng)典力學相當于光的微粒學階段，他設想，與光的波動說對應，實物粒子也應具有波動性，他認為：“整個世紀以來，在光學中比起波的研究方法來，如果說過于忽視了粒子的研究方法的話，那么在實物粒子的理論上，是不是發(fā)生了相反的錯誤，把粒子的圖象想的太多，而過分忽視了波的圖象呢？”他大膽設想描述實物粒子能建立起波動力學，把光的波粒二象性推廣到實物粒子！

　　1924年11月，德布羅意的博士論文把這種思想表述的更為明確，德布羅意設想：一個粒子，例如一個電子，必然連帶著一系列“物質波”，這些波的傳播速度稍有不同，波的傳播路徑上，在規(guī)則的各個間隔處，這些波會組合成波峰，波峰會在某一點消失，瞬間后又在另一點出現(xiàn)，波峰的速度叫“群速”，與組成它的各波波速十分不同，群速就是電子速度，相鄰波峰間的距離就是物質波的波長，即德布羅意波長。

　　德布羅意堅信物質波存在于任何運動的物體，大至一個行星，一塊石頭，小至一?；覊m或一個電子，都能產(chǎn)生物質波，物質波能在真空中傳播，因此它不是機械波，它可以由不帶電的物體的運動產(chǎn)生，因此它也不是電磁波。

　　1926年，玻恩（Max Born 1882—1970）認為：粒子的波動性并不是指粒子真的象波那樣彌散到整個空間，而只是一種概率波，物質波振幅的平方是該粒子在某一位置上出現(xiàn)的概率。

　　德布羅意論文答辯會上有人質問如何證明物質波存在，德布羅意立即回答：在晶體上看到衍射。

　　理論推出，電子波波長數(shù)量級與原子線度、固體中相鄰原子間距、X射線波長相同，所以電子波的波動性長期未被發(fā)現(xiàn)，只有通過單晶衍射才能證明，德布羅意事后做了實驗，但未成功。

　　這次博士級考試，德布羅意的新見解引起一場軒然大波，許多光學物理學家嗤之以鼻，他的導師朗之萬（Paul Langevin 1872—1946）也不相信，只不過覺得這篇論文寫得很有才華，才讓他得到博士學位，并把論文副本寄給愛因斯坦、薛定鍔（Erwin Schrodinger 1887—1961）、德拜等人，使事情起了戲劇性變化。

　　因為愛因斯坦在科學上有超人的美學素養(yǎng)，一向愛好對稱的觀點，對德布羅意的想法產(chǎn)生了共鳴，稱贊說：“德布羅意的工作給我留下了深刻的印象，一幅巨大帷幕的一角卷起來了，”同時呼吁同行：不要小看這位小將的工作，愛因斯坦一眼看出，德布羅意的工作決不僅是與自己關于光子理論的簡單類比，這種物質波還包含了玻爾（Niels Hendrik David Bohr 1885—1962）、索末菲（Arnold Sommerfeld 1868—1951）量子規(guī)律的非常卓越的幾何解釋，“看來粒子每一運動都伴隨著波場，這個波場（它的物理性質目前還不清楚）原則上應該能觀察到”，超人的預見正是愛因斯坦的特征，有了愛因斯坦的推薦，德布羅意的物質波理論一下子引起了物理學界的廣泛注意。

　　1925年海森堡（Werner Karl Heisenberg 1901—1976）創(chuàng)立了矩陣力學；1926年薛定鍔創(chuàng)立了波動力學并證明了波動力學與矩陣力學的等價性，從而確立了量子力學基礎，他表示：“這些考慮的靈感主要歸因于德布羅意先生的獨創(chuàng)性論文”，真是新人后浪推前浪，一代更比一代強。

　　幾乎在物質波得到理論證明的同時，實驗也驗證了物質波的存在。

　　1925年戴維森（Davisson）以及助手革末（Germer）用電子轟擊鎳靶時，液態(tài)空氣爆炸，打破真空管，空氣流沖向紅熱的鎳面，糟踏了精心制配的鎳表面層，為了凈化鎳表面，進行了長時間的熱處理，結果使無數(shù)小晶體變成大塊單晶體，重新實驗時，發(fā)現(xiàn)電子散射在某一角度具有最大值。1927年他們用59eV的慢速電子通過鎳單晶時獲得一張電子衍射照片，同年英國的G·P湯姆遜（George Paget Thomson 1892—1975）用快速電子從另一條途徑得到一張電子衍射照片，成為電子波存在的實驗證據(jù)，并從中計算出波長與德布羅意理論λ值完全吻合，從此德布羅意的名字永遠和物質波連在了一起。

　　順便提及，G·P湯姆遜是J·J湯姆遜（JosephJohn Thomson 1856—1940）的獨生子，有趣的是老子發(fā)現(xiàn)電子是粒子，兒子證明電子是波，實為物理學史上一段佳話。

　　名揚四海的德布羅意，1928年回母校任教，1932年晉升為理學院理論物理教授，1933年進入法國科學院，從1942年起任該院永久秘書，1944年起為法蘭西學院院士，他還享有英國皇家學會外國會員的榮譽。1945年被任命為法國原子能高級委員會的顧問，1952年聯(lián)合國經(jīng)濟與社會曾授予他卡林加（Kalinga）獎金。

　　德布羅意創(chuàng)立物質波理論以后，主要從事電動力學和基本粒子理論研究，發(fā)表過許多論文，著有二十余種書籍，也寫了不少科普著作，是永載史冊的偉大的物理學家，物質波的理論提出和證明，物質波的實驗證實以及它對建立量子力學的重要作用，可以為我們提供什么啟迪呢？

　　首先，從事科學研究必須有對科學的執(zhí)著追求和獻身精神，否則貴族兼王子的德布羅意如何會為探討微觀世界簡樸終生，為捕捉物質波冥思苦想？其次，從事科學研究必須有寬厚的知識功底，熟悉各學科、學科各分支的特征、才能有類比的基礎；第三，從事科學研究必須掌握一定的思維方法，并且要把邏輯思維、逆向思維和形象思維配合起來，解決同一課題；第四，進行科學研究必須隨時用最新科研成果解決面臨的研究課題，否則科研的進程要推遲；第五，科學研究必須并用理論和實驗手段，才能令人信服地確立新的科研成果；第六，科研工作者必須克服自己的認識偏見，以敏銳的目光發(fā)現(xiàn)并扶持新生事物；第七，科研工作沒有國界，因為科研成果屬于全人類。