Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Де Бройль, Луї


Broglie Big.jpg

План:


Введення

Луї Віктор П'єр Раймон, 7-й герцог Брольи, більш відомий як Луї де Бройль ( фр. Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7me duc de Broglie, Louis de Broglie ; 15 серпня 1892, Дьепп - 19 березня 1987, Лувесьен) - французький фізик-теоретик, один з основоположників квантової механіки, лауреат Нобелівської премії з фізики за 1929 рік, член Французької академії наук (з 1933 року) і її неодмінний секретар (з 1942 року), член Французької академії (з 1944 року).

Луї де Бройль є автором робіт з фундаментальних проблем квантової теорії. Йому належить гіпотеза про хвильових властивості матеріальних частинок ( хвилі де Бройля або хвилі матерії), поклала початок розвитку хвильової механіки. Він запропонував оригінальну інтерпретацію квантової механіки ( теорія хвилі-пілота, теорія подвійного рішення), розвивав релятивістську теорію частинок з довільним спіном, зокрема фотонів (нейтринна теорія світла), займався питаннями радіофізики, класичної та Квантова теорія поля, термодинаміки та інших розділів фізики.


1. Біографія

1.1. Походження та освіта

Луї де Бройль належав до відомої аристократичної прізвища Брольи, представники якої впродовж декількох століть займали у Франції важливі військові та політичні пости. Батько майбутнього фізика, Луї-Альфонс-Віктор ( фр. Victor de Broglie ; 1846-1906), 5-й герцог де Брольи, був одружений на Поліні д'Армай (Pauline d'Armaille), внучці наполеонівського генерала Пилипа Поля де Сегюр. У них було п'ятеро дітей; крім Луї, це: Альбертіна (1872-1946), згодом маркіза де Луппі (Marquise de Lupp); Моріс (1875-1960), згодом відомий фізик-експериментатор; Філіп (1881-1890), померлий за два роки до народження Луї, і Поліна, графиня де Панж ( фр. Comtesse de Pange ; 1888-1972), згодом відомий літератор [1]. Будучи наймолодшою ​​дитиною в сім'ї, Луї ріс у відносному самоті, багато читав, захоплювався історією, особливо політичної. З раннього дитинства він відрізнявся гарною пам'яттю і міг безпомилково прочитати уривок з театральної постановки або назвати повний список міністрів Третьої республіки. Йому пророкували велике майбутнє на державному терені [2]. Де Бройль проживали на своїй віллі в Дьеп або у своїх маєтках в Нормандії і Анжу [1]. В 1901 сім'я остаточно переїхала до Парижа, де батько став членом Національної асамблеї [3].

Герб роду Брольи

Юний Луї де Бройль навчався вдома під керівництвом приватних вчителів-священиків - спочатку батька Дюпюї (Dupuis), а потім батька Шані (Chanet). Після смерті глави сім'ї в 1906 старший брат Моріс, що став новим герцогом де Брольи, взяв на себе турботу про освіту молодшого, відправивши того в престижний ліцей Жансон-де-Сайі. Тут Луї, який успадкував титул князя (prince) Священної Римської імперії, навчався три роки і в 1909 отримав ступінь бакалавра (Baccalaurat) по філософії і математики. Він добре вчився з таких предметів як французька мова, історія, фізика, філософія, показував середні результати з математики, хімії та географії, слабо володів малюванням і іноземними мовами. У вісімнадцятирічному віці Луї де Бройль вступив до Паризький університет, де спочатку вивчав історію і право, проте незабаром розчарувався в цих дисциплінах і методах їх викладання. У той же час його не приваблювала військова або дипломатична кар'єра, звичайна в його роду. За спогадами Моріса де Бройля, під час цієї кризи роздуми брата виявилися спрямовані на невирішені проблеми теоретичної фізики, тісно пов'язані з філософією науки. Цьому сприяли відвідування курсів з "спеціальної математики", читання праць Анрі Пуанкаре і вивчення матеріалів першого Сольвеєвських конгресу (1911), одним із секретарів якого працював Моріс [2]. В результаті читання записів дискусій, що відбувалися на цій конференції, як писав через багато років сам Луї де Бройль, він "вирішив присвятити всі свої сили з'ясуванню істинної природи введених за десять років до цього в теоретичну фізику Максом Планком таємничих квантів, глибокий зміст яких ще мало хто розумів " [4]. Повністю звернувшись до вивчення фізики, в 1913 він закінчив університет, отримавши ступінь ліценціата наук (licence s sciences) [2]. Захоплення наукою глибоко вплинуло на характер Луї де Бройля. Як писала у своїх мемуарах графиня де Панж,

Доброзичливий і чарівний маленький князь, якого я знала протягом усього дитинства, назавжди зник. З рішучістю і вражаючою сміливістю він поступово, з кожним місяцем перетворював себе в суворого вченого, провідного чернече життя.

Оригінальний текст (Англ.)

The amiable petit prince and charmer that I had known all through my childhood had disappeared forever. With a determination and an admirable courage he was transforming himself little-by-little every month into an austere scientist leading a monastic life.

- Цит. по MJ Nye. Aristocratic Culture and the Pursuit of Science: The De Broglies in Modern France / / Isis. - 1997. - Vol. 88. - P. 406.


1.2. Служба в армії. Наукова та педагогічна кар'єра

Після закінчення навчання Луї де Бройль в якості простого сапера приєднався до інженерних військах для проходження обов'язкової служби. Вона почалася в форте Мон-Валер'єн (Mont Valrien), проте незабаром з ініціативи брата він був прикомандирований до Служби бездротових комунікацій і працював на Ейфелевій вежі, де знаходився радіопередавач. Луї де Бройль залишався на військовій службі протягом усієї Першої світової війни, займаючись чисто технічними питаннями. Зокрема, спільно з Леоном Бріллюена і братом Морісом він брав участь у налагодженні бездротового зв'язку з підводними човнами. Князь Луї був демобілізований в серпні 1919 в званні унтер-офіцера (adjudant). Згодом вчений з жалем говорив про шість років свого життя, що пройшли у відриві від фундаментальних проблем науки, які цікавили її [2] [5].

Після демобілізації Луї де Бройль продовжив навчання на факультеті точних наук з метою отримання докторського ступеня. Тут він відвідував лекції Поля Ланжевена по теорії відносності, які справили на нього велике враження [6]. Відомо також, що молодий вчений регулярно приходив в Школу фізики і хімії, щоб обговорити свої результати і думки з Ланжевеном і Леоном Бріллюена [3]. Одночасно князь Луї приступив до досліджень в приватній лабораторії свого брата Моріса. Наукові інтереси останнього стосувалися властивостей рентгенівських променів і фотоефекту; цієї тематики були присвячені і перші роботи Луї, написані з братом або самостійно. В 1923 молодший де Бройль висловив свою знамениту ідею про хвильових властивості матеріальних частинок, яка дала початок розвитку хвильової механіки. Після створення формалізму цієї теорії вчений взяв активну участь в обговоренні її інтерпретації, запропонувавши свій варіант. У наступні роки він продовжував розробляти різні питання квантової теорії [2]. Характеризуючи спосіб мислення де Бройля, його учень і найближчий співробітник Жорж Лошак (Georges Lochak) писав:

Для Луї де Бройля характерно інтуїтивне мислення за допомогою простих конкретних і реалістичних образів, притаманних тривимірному фізичного простору. <...> ... Віддаючи собі звіт в силі і строгості абстрактних міркувань, він разом з тим переконаний в тому, що вся суть таки в конкретних образах, завжди неясних і нестійких, без кінця переглядатися і частіше за все відкидала як більш-менш помилкові. <...> ... Мені видається, що у творчості де Бройля були два ключі. Перший з них - це, очевидно, Історія. Він стільки її вивчав, що, як він мені якось сказав, прочитав, напевно, більше книг з історії, ніж з фізики ... Ці заняття не були для нього свого роду цікавістю або захопленням культурної людини, вони були одночасно рушійною силою його духу і живильним грунтом для його думок ... Другим ключем в його творчості була наочність ... Для де Бройля розуміти - значить наочно представляти.

- Ж. Лошак. Еволюція ідей Луї де Бройля щодо інтерпретації хвильової механіки / / Л. де Бройль. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга і імовірнісна інтерпретація хвильової механіки (С критичними зауваженнями автора). - М .: Світ, 1986. - С. 16, 21, 26.

В 1928 Луї де Бройль почав свою викладацьку діяльність на факультеті природничих наук Паризького університету, а в 1933 очолив кафедру теоретичної фізики Інституту Анрі Пуанкаре ( фр. Institut Henri-Poincar ). Він керував щотижневим семінаром і науковою роботою аспірантів, хоча з роками, по мірі того, як він все більше віддалявся від основного напрямку розвитку науки, учнів ставало все менше. На протязі багатьох років (до виходу у відставку в 1962) де Бройль читав курси лекцій з хвильової механіки, її різних аспектів і додаткам; багато з цих курсів були видані в книжковій формі [2]. Відзначаючи чудові якості цих книг, відомий фізик Анатоль Абрагам, проте, писав, що

... Як лектор в аудиторії він був нудний. Починаючи точно в строк, він читав своїм високим голосом і до деякої міри монотонно з великих листів, списаних стенографічними значками. Він завжди зупинявся точно в кінці години [лекції] і негайно йшов. Якщо хто-небудь хотів поставити запитання, то запитував про зустріч, яка завжди надавалася і під час якої, слід сказати, він [де Бройль] докладав великих зусиль, щоб роз'яснити незрозуміле. Але мало хто йшов на цей крок, і через деякий час, замість відвідування лекцій, перевага віддавалася вивченню його прекрасно написаних книг.

Оригінальний текст (Англ.)

(... As a lecturer in a classroom he was uninspiring. Starting scrupulously on time, he read in his high pitched voice and in a somewhat monotonous tone from a sheaf of large sheets written in longhand. He always stopped sharply at the end of the hour and departed immediately. If one wanted to ask a question one requested an appointment, always granted, where it must be said he took great pains to explain a difficulty. But few went to that length and after a while rather than attend the lectures one preferred to study his beautifully written books.

- A. Abragam. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie / / Biogr. Mems Fell. Roy. Soc. - 1988. - Vol. 34. - P. 37.

Вид на Французьку академію з боку Мосту Мистецтв

В 1933 Луї де Бройль майже одностайно (виняток становили лише два голоси) був обраний членом Французької академії наук. В 1942 він став її неодмінним секретарем (Secrtaire Perptuel) і займав цю посаду до 1975, коли пішов у відставку. Спеціально для нього був заснований пост почесного неодмінного секретаря (Secrtaire Perptuel d'Honneur) [2]. 12 жовтня 1944 де Бройль був обраний членом Французької академії (його попередником був математик Еміль Пікар) і 31 травня 1945 року було урочисто прийнято в число сорока "безсмертних" своїм власним братом Морісом [7]. В 1945 він був призначений радником Комісії з атомної енергії Франції. За його науково-популярні роботи ЮНЕСКО присудила йому першу премію Калінгі (1952) [5]. В 1973 був заснований Фонд Луї де Бройля (Fondation Louis de Broglie) для підтримки досліджень фундаментальних проблем фізики [8].

Луї де Бройль ніколи не був одружений, рідко виїжджав за кордон. Після смерті матері в 1928 році великий сімейний палац у Парижі був проданий, і Луї влаштувався в невеликому будинку на Rue Perronet в Нейі-сюр-Сен, де самотньо прожив решту життя. Він ніколи не володів автомобілем, вважаючи за краще пересуватися пішки або на метро, ​​ніколи не їздив відпочивати і кожне літо проводив в Парижі. В 1960, після смерті Моріса, який не мав дітей, Луї де Бройль успадкував герцогський титул. Як свідчить Абрагам, де Бройль був людиною сором'язливим, ніколи не підвищував голос і був з усіма ввічливий. Він був неговіркий, однак під його пера вийшла велика кількість наукових і науково-популярних творів. Вчений помер у Лувесьенне (Louveciennes) 19 березня 1987 року на 95-му році життя [2].


2. Наукова діяльність

2.1. Фізика рентгенівського випромінювання і фотоефекту

Перші роботи Луї де Бройля (початок 1920-х років) були виконані в лабораторії його старшого брата Моріса і стосувалися особливостей фотоелектричного ефекту і властивостей рентгенівських променів. У цих публікаціях розглядалося поглинання рентгенівських променів і містився опис цього явища за допомогою теорії Бора, застосовувалися квантові принципи до інтерпретації спектрів фотоелектронів, давалася систематична класифікація рентгенівських спектрів [2]. Дослідження рентгенівських спектрів мали важливе значення для з'ясування структури внутрішніх електронних оболонок атомів (оптичні спектри визначаються зовнішніми оболонками). Так, результати експериментів, проведених разом з Олександром Довійе (Alexandre Dauvillier), дозволили виявити недоліки існуючих схем розподілу електронів в атомах; ці труднощі були усунені в роботі Едмунда Стонера ( англ. Edmund Clifton Stoner ) [9]. Іншим результатом було з'ясування недостатності формули Зоммерфельда для визначення положення ліній в рентгенівських спектрах; це розбіжність було ліквідовано після відкриття спина електрона [10]. У 1925 і 1926 роках ленінградський професор Орест Хвольсон висував кандидатуру братів де Бройль на Нобелівську премію за роботи з фізики рентгенівських променів [1].


2.2. Хвилі матерії

Вивчення природи рентгенівського випромінювання та обговорення його властивостей з братом Морісом, який вважав ці промені якийсь комбінацією хвиль і частинок, сприяли усвідомленню Луї де Бройля необхідності побудови теорії, що зв'язує корпускулярні і хвильові уявлення. Крім того, він був знайомий з роботами (1919-1922) Марселя Бріллюена, в яких пропонувалася гідродинамічна модель атома і робилася спроба пов'язати її з результатами теорії Бора. Вихідним пунктом у роботі Луї де Бройля стала ідея А. Ейнштейна про кванти світла. У своїй першій статті на цю тему, опублікованій в 1922, французький вчений розглянув випромінювання чорного тіла як газ світлових квантів і, користуючись класичної статистичної механікою, вивів в рамках такого подання закон випромінювання Провина. У наступній своїй публікації він спробував узгодити концепцію світлових квантів з явищами інтерференції і дифракції і прийшов до висновку про необхідність пов'язати з квантами деяку періодичність [11]. При цьому світлові кванти трактувалися їм як релятивістські частинки дуже малої маси [3].

Залишалося поширити хвильові міркування на будь масивні частинки, і влітку 1923 відбувся вирішальний прорив. Свої ідеї де Бройль виклав в короткій замітці "Хвилі і кванти" (Ondes et quanta, представлена ​​на засіданні Паризької академії наук 10 вересня 1923), що поклала початок створенню хвильової механіки. У цій роботі вчений припустив, що рухається частка, що володіє енергією E і швидкістю v , Характеризується деяким внутрішнім періодичним процесом з частотою E / h , Де h - постійна Планка. Щоб узгодити ці міркування, засновані на квантовому принципі, з ідеями спеціальної теорії відносності, де Бройль був змушений пов'язати з рухомим тілом "фіктивну хвилю", яка поширюється зі швидкістю c ^ 2 / v . Така хвиля, що отримала пізніше назву фазової, або хвилі де Бройля, в процесі руху тіла залишається узгодженої по фазі з внутрішнім періодичним процесом. Розглянувши потім рух електрона по замкнутої орбіті, вчений показав, що вимога узгодження фаз безпосередньо призводить до квантового умові Бора - Зоммерфельда, тобто до квантуванню кутового моменту. У наступних двох замітках (докладені на засіданні 24 вересня і 8 жовтня відповідно) де Бройль прийшов до висновку, що швидкість частинки дорівнює групової швидкості фазових хвиль, причому частка рухається уздовж нормалі до поверхонь рівній фази. У загальному випадку траєкторія частки може бути визначена за допомогою принципу Ферма (для хвиль) або принципу найменшої дії (для частинок), що вказує на зв'язок геометричної оптики та класичної механіки [12].

У статті, що об'єднує результати трьох заміток, Луї де Бройль писав, що, "можливо, кожне рухоме тіло супроводжується хвилею і що поділ руху тіла і поширення хвилі є неможливим" [13]. Слідуючи цим міркуванням, вчений погодив явища дифракції та інтерференції з гіпотезою світлових квантів. Так, дифракція виникає при проходженні частинки світла через отвір, розмір якого порівняємо з довжиною фазових хвиль. Більш того, ці міркування, згідно де Бройля, повинні бути справедливі і для матеріальних часток, наприклад, електронів, що повинно було стати експериментальним підтвердженням всієї концепції [12]. Свідоцтва дифракції електронів були виявлені до 1927, в першу чергу завдяки експериментам Клінтона Девіссона і Лестера Джермера в США і Джорджа Паджет Томсона в Англії [14].

Поль Ланжевен

Однак в 1924 ідеї Луї де Бройля про хвильових властивості частинок були лише гіпотезою. Він виклав свої результати в розгорнутому вигляді в докторській дисертації "Дослідження з теорії квантів", захист якої відбулася в Сорбонні 25 листопада 1924. Екзаменаційна комісія, в яку входили чотири відомих вчених - фізики Жан Перрен, Шарль-Віктор Моген ( фр. Charles Victor Mauguin ), Поль Ланжевен і математик Елі Картан, гідно оцінила оригінальність отриманих результатів, однак навряд чи могла зрозуміти всі їх значення. Винятком становив Ланжевен, який повідомив про роботу де Бройля на Сольвеєвському конгресі в квітні 1924 року. За його пропозицією копія дисертації була послана Альберту Ейнштейну. Реакція останнього в листі Ланжевену була підбадьорюючий: "Він підняв кут великого завіси ( ньому. Er hat einen Zipfel der grossen Schleiers gelftet ) ". Інтерес до цієї роботи Ейнштейна, який використовував її при обгрунтуванні своїх міркувань з квантової статистикою, привернув увагу провідних фізиків до гіпотези де Бройля, однак мало хто в той час сприймав її всерйоз. Наступний крок був зроблений Ервіном Шредінгер, який, відштовхуючись від ідей французького фізика, на початку 1926 розробив математичний формалізм хвильової механіки [12] [2]. Успіхи теорії Шредінгера і експериментальне відкриття дифракції електронів привели до широкого визнання заслуг Луї де Бройля, свідченням чого стало присудження йому Нобелівської премії з фізики за 1929 рік з формулюванням "за відкриття хвильової природи електрона" [15].


2.3. Інтерпретація хвильової механіки. Ранні роботи

Після виходу основоположних робіт з теорії хвиль матерії Луї де Бройль опублікував ще ряд невеликих статей, в яких розвивав і уточнював свої ідеї. Ці уточнення стосувалися таких питань як релятивістська формулювання співвідношення між енергією частинки і частотою хвилі, пояснення явищ інтерференції та поглинання випромінювання атомами за рахунок поширення фазових хвиль та інших. У своїй дисертації він також застосував свою теорію до опису ефекту Комптона і статистичного рівноваги газів і обчисленню релятивістських поправок для атома водню. Однак фізичний зміст фазових хвиль залишався багато в чому не ясний [3]. Після появи на початку 1926 року робіт Шредінгера по хвильової механіки проблема інтерпретації нової теорії стала особливо гострою. До кінця 1927 року була в загальних рисах сформульована так звана Копенгагенська інтерпретація, основою якої стали борновская імовірнісна трактування хвильової функції, співвідношення невизначеностей Гейзенберга і принцип додатковості Бору. Луї де Бройль, незалежно розвиваючи свої ідеї про хвилі, пов'язаних з частками, прийшов до іншої інтерпретації, яка отримала назву теорії подвійного рішення.

Луї де Бройль (1929)

Вперше теорія подвійного рішення була представлена ​​в статті "Хвильова механіка і атомна структура речовини і випромінювання", опублікованій в Journal de Physique в травні 1927. У цій роботі частинки були представлені як "рухомі сингулярності "хвильового поля, описуваного релятивістським рівнянням типу рівняння Клейна - Гордона. Швидкість сингулярності дорівнює швидкості частинки, а фаза визначається дією. Далі, скориставшись аналогією між класичною механікою і геометричною оптикою (ідентичність принципу найменшої дії і принципу Ферма), автор показав, що швидкість сингулярності в разі вільної частки повинна бути спрямована уздовж градієнта фази. Безперервні ж рішення хвильового рівняння, згідно де Бройля, асоціюються з випадком ансамблю частинок і мають звичайний статистичний сенс (щільність ансамблю в кожній точці). Такі рішення можна також трактувати як щільність ансамблю можливих рішень, обумовлених набором початкових умов, так що квадрат амплітуди такої хвилі буде визначати ймовірність виявити частинку в даному елементі об'єму (ймовірність в класичному сенсі, як свідчення незнання повної картини). Наступним кроком став так званий "принцип подвійного рішення", згідно з яким фази сингулярного і безперервного рішень завжди рівні. Цей постулат "припускає існування двох синусоїдальних рішень [хвильового] ​​рівняння, що мають один і той же фазовий коефіцієнт, причому одне рішення являє собою точкову сингулярність, а інше, навпаки, має безперервну амплітуду". Таким чином, частка-сингулярність буде рухатися вздовж градієнта фази (нормалі до поверхонь рівних фаз) безперервної ймовірнісної хвилі [16] [17].

Розглянувши потім задачу про рух частинки в зовнішньому потенціалі і перейшовши до нерелятивістської межі, де Бройль прийшов до висновку, що наявність безперервної хвилі пов'язане з появою в лагранжіане частинки додаткового члена, який можна трактувати як малу добавку до потенційної енергії. Ця добавка збігається з так званим "квантовим потенціалом", введеним Девідом Бомом в 1951. Звернувшись до випадку Багаточасткові системи в нерелятивістському наближенні, де Бройль задався питанням, який же сенс рівняння Шредінгера, і дав на нього наступну відповідь: фаза рішення рівняння Шредінгера в конфігураційному просторі, кількість вимірів якого визначається числом частинок, задає рух кожної частинки-сингулярності в звичайному тривимірному просторі. Амплітуда ж рішення, як і раніше, характеризує щільність ймовірності виявити систему в даному місці конфігураційного простору. Нарешті, в останньому розділі своєї статті де Бройль запропонував інший погляд на отримані результати: замість "принципу подвійного рішення", який важко обгрунтувати, можна постулювати існування двох об'єктів різної фізичної природи - матеріальної частинки і безперервної хвилі, причому остання направляє рух першої. Така хвиля отримала назву "хвилі-пілота" (l'onde pilote). Втім, на думку вченого, така інтерпретація могла бути лише попередньою мірою [18].

В цілому робота де Бройля не привернула великої уваги наукової спільноти. Копенгагенська школа вважала неможливим дозволити фундаментальні труднощі шляхом повернення до детермінізмові класичної механіки [19]. Тим не менш, Вольфганг Паулі високо оцінив оригінальність ідей французького вченого. Так, у листі Нільса Бора від 6 серпня 1927 року він писав: "... навіть якщо ця стаття де Бройля б'є мимо цілі (і я сподіваюся, що це дійсно так), вона все ж дуже багата ідеями, дуже чітка і написана на набагато вищому рівні, ніж дитячі статті Шредінгера, який навіть сьогодні все ще думає, що може ... скасувати матеріальні точки " [17]. Де Бройля не вдалося переконати колег у справедливості своїх уявлень і під час п'ятого Сольвеєвських конгресу (жовтень 1927 року), де він зробив доповідь про свою попередньою теорії хвилі-пілота, лише побіжно торкнувшись ідею подвійного рішення. Виходячи з вимоги узгодження з класичною механікою у відповідному межі, він постулював фундаментальне рівняння руху у вигляді пропорційності швидкості частинки градієнту фази ймовірнісної хвилі-пілота, описуваної рівнянням Шредінгера. Потім він розглянув ряд конкретних завдань, в тому числі випадок системи багатьох частинок [20].


2.4. Інтерпретація хвильової механіки. Пізні роботи

Учасники Сольвеєвських конгресу 1927 року. Луї де Бройль сидить третій праворуч у другому ряду

Причинний теорія хвилі-пілота зустріла прохолодний прийом у учасників Сольвеєвських конгресу, що частково було обумовлено її попередніми характером, який підкреслював сам де Бройль. Більшість воліло більш просту чисто імовірнісну інтерпретацію, і ця несприятлива реакція, за словами де Бройля, стала однією з причин відмови від розвитку своїх оригінальних ідей [21]. Крім того, він виявився не в змозі дати відповідь на деякі важливі питання, зокрема дозволити проблеми вимірювання та "реальності" хвильової функції [22] [23]. Він опинився в глухому куті і в результаті важкої внутрішньої боротьби перейшов до точки зору своїх опонентів [24]. Протягом багатьох років учений у своїх лекціях і творах дотримувався стандартної копенгагенської інтерпретації. Новий привід для перегляду поглядів виник в 1951 році з появою робіт американського фізика Девіда Бома, що містили нову спробу побудови квантової теорії з "прихованими параметрами". Теорія Бома по суті відтворює ідеї теорії хвилі-пілота в дещо іншій формулюванні (так, рівняння динаміки частки записано на мові не швидкості, а прискорення, так що в ньютонівської рівняння вводиться відповідний "квантовий потенціал"). Бому вдалося просунутися набагато далі де Бройля в обгрунтуванні цих поглядів, зокрема побудувати теорію вимірювань. Теорія хвилі-пілота, яку відтоді часто називають теорією де Бройля - Бома, мабуть, дозволяє несуперечливо отримувати всі результати стандартної нерелятивістської квантової механіки. Вона узгоджується з нерівностями Белла і відноситься до нелокальним теоріям з прихованими параметрами. В даний час вона часто розглядається як альтернативна (хоча і рідко використовувана) формулювання квантової теорії [25].

Девід Бом

Роботи Бома спонукали де Бройля повернутися до своїх ідей четвертьвековой давності, однак об'єктом його вивчення стала не "попередня" теорія хвилі-пілота, а більш глибока, на його думку, теорія подвійного рішення (його увагу до неї привернув Жан-П'єр Віж'є. Де Бройль не бачив, яким чином можна узгодити властивості хвильової функції з бомовскім припущенням про реальність фізичної хвилі, яку ця функція описує. Він вважав, що це протиріччя можна вирішити за допомогою принципу подвійного рішення, який може надати хвилі об'єктивний сенс, тобто зробити її елементом фізичної реальності [26]. "Таким чином, в теорії подвійного рішення неприйнятне уявлення про частці, яка" пілотується "якимсь розподілом ймовірностей здійснення подій, замінюється уявленням про сингулярності, складовою одне ціле з фізичної хвилею, яка в якомусь сенсі "обмацує" навколишній простір і передає відповідну інформацію сингулярності, спрямовуючи її рух " [27]. Швидкість ведення частинки хвилею при такому підході є прихованим параметром, що не піддається вимірюванню. Незважаючи на великі зусилля, докладені вченим для розвитку цієї теорії, в ній залишилося багато невирішених труднощів. Зокрема, залишився невирішеним парадокс Ейнштейна - Подольського - Розена [26].

Свої ідеї де Бройль і його учні використовували для розробки проблем руху сингулярностей і недеформівних хвильових пакетів ( солітонів рішень нелінійних рівнянь), квантової теорії вимірювань, динаміки частинок зі змінною власною масою, релятивістської термодинаміки. Нелінійність, що вводиться в хвильове рівняння, покликана була пояснити не тільки локалізацію енергії частинки на протяжної хвилі, але і природу квантових переходів. На початку 1960-х років де Бройль сформулював уявлення про приховану термодинаміці ізольованих частинок, згідно з яким в рух окремої частинки вводиться випадковий елемент, обумовлений її взаємодією з прихованою "субквантовой середовищем". Таким чином, квантова частинка нагадує колоїдну частинку, яка демонструє броунівський рух через зіткнення з невидимими молекулами середовища. Це дозволяє, на думку вченого, застосовувати до руху одиночної частинки класичні методи теорії флуктуацій [2] [24].


2.5. Хвильова механіка фотона та інші роботи

На початку 1930-х років Луї де Бройль зробив спробу знайти релятивістське хвильове рівняння для фотона, аналогічне за змістом рівнянню, виведеному Полем Діраком для електрона. Припустивши, що фотон, що володіє спіном 1, можна представити як пов'язану пару частинок зі спіном 1/2, французький вчений, відштовхуючись від рівняння Дірака, отримав відповідне хвильове рівняння фотона. Хвильова функція такого векторного фотона виявилася аналогічною максвеллівською електромагнітної хвилі. При цьому де Бройль знов ввів припущення про кінцівки маси фотона. Таким чином, в 1934 йому вдалося отримати хвильове рівняння для частинки зі спіном 1 і довільної масою, яке в 1936 році було незалежно виведено румунським фізиком Олександру Проком ( англ. Alexandru Proca ) І носить назву рівняння Проком. Хоча спроба проквантовать теорію виявилася невдалою (при переході до вторинного квантування вона перестає бути калібрувально інваріантної), це було перше рівняння, що описує поведінку векторних мезонів [2]. Розвинену де Бройля теорію іноді називають "нейтринної теорії світла", оскільки в якості кандидата на роль Діраковскій частинок, з яких складається фотон, фігурувало нейтрино [24].

Протягом кількох наступних років Луї де Бройль разом з учнями займався узагальненням теорії на частинки з довільним спіном, які представлялися як складні системи, що складаються з потрібного числа елементарних частинок зі спіном 1/2 [28]. Безліч публікацій вченого присвячено конкретним питанням з різних розділів фізики. Так, після початку Другої світової війни де Бройля був доручений збір і обробка нової інформації з радіофізики ( поширення радіохвиль, хвилеводи, рупорні антени і так далі). Після Другого Компьенского перемир'я французькі військові інженери вже не потребували цих відомостях, тому в 1941 де Бройль опублікував вийшов огляд у вигляді книги. З 1946 вчений присвятив низку публікацій і курсів лекцій проблемам електронної оптики, термодинаміки (в тому числі релятивістської), теорії атомного ядра, квантової теорії поля (спроби усунення нескінченності власної енергії електрона за рахунок введення взаємодії з одним або декількома мезонними полями) [24] [29].


3. Нагороди та членства


4. Твори

Книги та брошури
  • L. de Broglie. Ondes et mouvements. - Paris: Gauthier-Villars, 1926.
  • L. de Broglie, M. de Broglie. Introduction la physique des rayons X et \ Gamma . - Paris: Gauthier-Villars, 1928.
  • L. de Broglie. La mcanique ondulatoire. - Paris: Gauthier-Villars, 1928.
  • L. de Broglie. Ondes et corpuscules. - Paris: Hermann, 1930.
  • L. de Broglie. Introduction l'tude de la mcanique ondulatoire. - Paris: Hermann, 1930. Російський переклад: Л. де Бройль. Введення в хвильову механіку. - Харків, Київ, 1934.
  • L. de Broglie. Thorie de la quantification dans la nouvelle mcanique. - Paris: Hermann, 1932.
  • L. de Broglie. Sur une forme plus restrictive des relations d'incertitude. - Paris: Hermann, 1932.
  • L. de Broglie. L'lectron magntique. - Paris: Hermann, 1934. Російський переклад: Л. де Бройль. Магнітний електрон. - Харків, 1936.
  • L. de Broglie. Une nouvelle conception de la lumire. - Paris: Hermann, 1934.
  • L. de Broglie. Nouvelles recherches sur la lumire. - Paris: Hermann, 1936.
  • L. de Broglie. La physique nouvelle et les quanta. - Paris: Flammarion, 1937. Російський переклад: Л. де Бройль. Революція у фізиці (Нова фізика і кванти). - 2-ге вид. - М .: Атомиздат, 1965.
  • L. de Broglie. Matire et lumire. - Paris: Albin-Michel, 1937.
  • L. de Broglie. La mcanique ondulatoire des systmes de corpuscules. - Paris: Gauthier-Villars, 1939.
  • L. de Broglie. Une nouvelle thorie de la lumire, la mcanique ondulatoire du photon (Tomes I-II). - Paris: Hermann, 1940.
  • L. de Broglie. Problmes de propagation guide des ondes lectromagnques. - Paris: Gauthier-Villars, 1941. Російський переклад: Л. де Бройль. Електромагнітні хвилі у хвилеводах і порожнистих резонаторах. - М .: Вид-во іноз. літ-ри, 1948.
  • L. de Broglie. Continu et discontinu en physique moderne. - Paris: Albin-Michel, 1941.
  • L. de Broglie. Thorie gnrale des particules spin. - Paris: Gauthier-Villars, 1943.
  • L. de Broglie. De la mcanique ondulatoire la thorie du noyau (Tomes I-III). - Paris: Hermann, 1943.
  • L. de Broglie. Corpuscules, ondes et mcanique ondulatoire. - Paris: Albin-Michel, 1945.
  • L. de Broglie. Physique et microphysique. - Paris: Albin-Michel, 1947.
  • L. de Broglie. Mcanique ondulatoire du photon et thorie quantique des champs. - Paris: Gauthier-Villars, 1949.
  • L. de Broglie. Optique ondulatoire et corpusculaire. - Paris: Hermann, 1950.
  • L. de Broglie. La Thorie des particules de spin 1/2 (Electrons de Dirac). - Paris: Gauthier-Villars, 1951.
  • L. de Broglie. Savants et dcouvertes. - Paris: Albin-Michel, 1951.
  • L. de Broglie. lements de thorie des quanta et de mcanique ondulatoire. - Paris: Gauthier-Villars, 1953.
  • L. de Broglie, J.-P. Vigier. La physique quantique restera-t-elle indterministe? - Paris: Gauthier-Villars, 1953.
  • L. de Broglie. Une tentative d'interprtation causale et non linaire de la mcanique ondulatoire: la thorie de la double solution. - Paris: Gauthier-Villars, 1956.
  • L. de Broglie. Perspectives nouvelles en microphysique. - Paris: Albin-Michel, 1956.
  • L. de Broglie. La Thorie de la mesure en mcanique ondulatoire (interprtation usuelle et interprtation causale). - Paris: Gauthier-Villars, 1957.
  • L. de Broglie. Sur les sentiers de la science. - Paris: Albin-Michel, 1960. Російський переклад: Л. де Бройль. По стежках науки. - М .: Вид-во іноз. літ-ри, 1962.
  • L. de Broglie. Introduction la nouvelle thorie des particules de M. Jean-Pierre Vigier et de ses collaborateurs. - Paris: Gauthier-Villars, 1961.
  • L. de Broglie. tude critique des bases de l'interprtation actuelle de la mcanique ondulatoire. - Paris: Gauthier-Villars, 1963.
  • L. de Broglie. La thermodynamique de la particule isole (thermodynamique cache des particules). - Paris: Gauthier-Villars, 1964.
  • L. de Broglie. Certitudes et incertitudes de la science. - Paris: Albin-Michel, 1966.
  • L. de Broglie. Ondes lectromagnques et photons. - Paris: Gauthier-Villars, 1968.
  • L. de Broglie. La rinterprtation de la mcanique ondulatoire. - Paris: Gauthier-Villars, 1971.
  • L. de Broglie. Recherches d'un demi-sicle. - Paris: Albin-Michel, 1976.
  • L. de Broglie. Jalons pour une nouvelle microphysique. - Paris: Gauthier-Villars, 1978.
  • L. de Broglie. Les incertitudes d'Heisenberg et l'interpretation probabiliste de la mchanique ondulatoire. - Paris: Gauthier-Villars, 1982. Російський переклад: Л. де Бройль. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга і імовірнісна інтерпретація хвильової механіки (С критичними зауваженнями автора). - М .: Світ, 1986.
Основні наукові статті

5. Примітки

  1. 1 2 3 MJ Nye. Aristocratic Culture and the Pursuit of Science: The De Broglies in Modern France - www.jstor.org/stable/236150 / / Isis. - 1997. - Vol. 88. - P. 397-421.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A. Abragam. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie - dx.doi.org/10.1098/rsbm.1988.0002 / / Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. - 1988. - Vol. 34. - P. 22-41.
  3. 1 2 3 4 J. Mehra. Louis de Broglie and the phase waves associated with matter / / J. Mehra. The Golden Age of Theoretical Physics. - World Scientific, 2001. - P. 546-570.
  4. Л. де Бройль. Огляд моїх наукових праць / / Л. де Бройль. По стежках науки. - М .: Вид-во іноз. літ-ри, 1962. - С. 347.
  5. 1 2 J. Lacki. Louis de Broglie - www.encyclopedia.com/doc/1G2-2830905527.html / / New Dictionary of Scientific Biography. - Detroit: Charles Scribner's Sons, 2008. - Vol. 1. - P. 409-415.
  6. Джеммер, 1985, с. 236
  7. Louis de Broglie - www.academie-francaise.fr/immortels/base/academiciens/fiche.asp?param=580 (Фр.) . Acadmie franaise. - Інформація на сайті Французької академії. Читальний - www.webcitation.org/64t2HefEB з першоджерела 22 січня 2012.
  8. Fondation Louis de Broglie - aflb.ensmp.fr / (Фр.) . - Сайт Фонду Луї де Бройля. Читальний - www.webcitation.org/64t2IBPjZ з першоджерела 22 січня 2012.
  9. Джеммер, 1985, с. 144-145
  10. Л. де Бройль. Огляд моїх наукових праць. - С. 348.
  11. Джеммер, 1985, с. 235-239
  12. 1 2 3 Джеммер, 1985, с. 239-244
  13. Л. де Бройль. Спроба побудови теорії світлових квантів - ufn.ru/ru/articles/1977/8/a / / / УФН. - 1977. - Т. 122. - С. 565.
  14. Джеммер, 1985, с. 245-249
  15. The Nobel Prize in Physics 1929 - nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929 / (Англ.) . Nobelprize.org. - Інформація з сайту Нобелівського комітету. Читальний - www.webcitation.org/64t2IfoNt з першоджерела 22 січня 2012.
  16. Джеммер, 1985, с. 284-286
  17. 1 2 Bacciagaluppi, Valentini, 2009, pp. 61-66
  18. Bacciagaluppi, Valentini, 2009, pp. 66-72
  19. Bacciagaluppi, Valentini, 2009, p. 72
  20. Bacciagaluppi, Valentini, 2009, pp. 74-84
  21. Джеммер, 1985, с. 345-346
  22. Bacciagaluppi, Valentini, 2009, p. 254
  23. T. Bonk. Why has de Broglie's theory been rejected? - dx.doi.org/10.1016/0039-3681 (94) 90058-2 / / Studies In History and Philosophy of Science Part A. - 1994. - Vol. 25. - P. 375-396.
  24. 1 2 3 4 Ж. Лошак. Еволюція ідей Луї де Бройля щодо інтерпретації хвильової механіки / / Л. де Бройль. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга і імовірнісна інтерпретація хвильової механіки (С критичними зауваженнями автора). - М .: Світ, 1986. - С. 9-29.
  25. Bacciagaluppi, Valentini, 2009, pp. 248-250
  26. 1 2 Ж. Лошак. Коментар / / Л. де Бройль. Співвідношення невизначеностей .. - С. 220.
  27. Ж. Лошак. Коментар / / Л. де Бройль. Співвідношення невизначеностей .. - С. 253.
  28. Л. де Бройль. Огляд моїх наукових праць. - С. 362-364.
  29. Л. де Бройль. Огляд моїх наукових праць. - С. 365-370.

Література

6.1. Книги

  • A. Georges. Louis de Broglie: Physicien et penseur. - Paris, 1953.
  • М. Джеммер. Еволюція понять квантової механіки. - М .: Наука, 1985.
  • C. Cormier-Delanoue. Louis de Broglie que nous avons connu. - Paris: Fondation Louis de Broglie, 1988.
  • La dcouverte des ondes de matire, Actes du Colloque Louis de Broglie, Paris, 16-17 juin 1992. - Paris: Lavoisier, 1992.
  • G. Lochak. Louis de Broglie: un prince de la science. - Paris: Flammarion, 1988.
  • G. Bacciagaluppi, A. Valentini. Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference - arxiv.org/abs/quant-ph/0609184v2. - Cambridge University Press, 2009.

6.2. Статті


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
П'єр Луї
Бюффе, Луї
Пастер, Луї
Муалем, Луї
Ельмслев, Луї
Ліонс, П'єр-Луї
Шпор, Луї
Кутюра, Луї
Дюлонга, П'єр Луї
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru