Louis de Broglie | |||
---|---|---|---|
fr. Louis de Broglie | |||
Numele la naștere | fr. Louis Victor Pierre Ramon de Broglie | ||
Data nașterii | 15 august 1892 [1] [2] [3] […] | ||
Locul nașterii | Dieppe ( Franța ) | ||
Data mortii | 19 martie 1987 [1] [2] [3] […] (94 de ani) | ||
Un loc al morții | Louveciennes (Franța) | ||
Țară | |||
Sfera științifică | fizica teoretica | ||
Loc de munca | Sorbona | ||
Alma Mater | Sorbona | ||
Grad academic | doctorat [4] ( 1924 ) | ||
consilier științific |
Maurice de Broglie Paul Langevin |
||
Elevi | Vigier, Jean-Pierre | ||
Cunoscut ca | unul dintre fondatorii mecanicii cuantice | ||
Premii și premii |
Premiul Nobel pentru fizică (1929) |
||
Autograf | |||
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Louis Victor Pierre Raymond, al 7-lea duce de Broglie , mai cunoscut sub numele de Louis de Broglie ( fr. Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7ème duc de Broglie, Louis de Broglie ; 15 august 1892 , Dieppe - 19 martie 1987 , Louveciennes ) - Fizician teoretic francez , unul dintre fondatorii mecanicii cuantice , Premiul Nobel pentru Fizică pentru 1929, membru al Academiei Franceze de Științe (din 1933) și secretar indispensabil al acesteia (din 1942), membru al Academiei Franceze (din 1944).
Louis de Broglie este autorul unor lucrări despre probleme fundamentale ale teoriei cuantice . El deține o ipoteză despre proprietățile undei ale particulelor materiale ( undele de Broglie sau undele de materie), care au marcat începutul dezvoltării mecanicii ondulatorii . El a propus o interpretare originală a mecanicii cuantice ( teoria undelor pilot , teoria soluției duble ), a dezvoltat teoria relativistă a particulelor cu spin arbitrar , în special fotonii (teoria neutrinilor a luminii), s-a ocupat de radiofizică , teorii clasice și cuantice ale câmpului , termodinamică și alte ramuri ale fizicii.
Louis de Broglie aparținea binecunoscutei familii aristocratice Broglie , ai cărei reprezentanți au ocupat posturi militare și politice importante în Franța timp de câteva secole. Tatăl viitorului fizician, Louis-Alphonse-Victor ( fr. Victor de Broglie ; 1846-1906), al 5-lea duce de Broglie , a fost căsătorit cu Pauline d'Armaille ( Pauline d'Armaille ), nepoata generalului napoleonian Philippe Paul de Segur . Au avut cinci copii; pe lângă Louis, acestea sunt: Albertina (1872-1946), mai târziu Marchiza de Luppé ( Marquise de Luppé ); Maurice (1875-1960), mai târziu un cunoscut fizician experimental; Philippe (1881-1890), care a murit cu doi ani înainte de nașterea lui Louis, și Pauline, Contesse de Pange ( franceză Comtesse de Pange ; 1888-1972), mai târziu un cunoscut scriitor [5] . Fiind cel mai mic copil din familie, Louis a crescut într-o relativă izolare, a citit mult, a fost pasionat de istorie, în special de politică. Încă din copilărie, avea o memorie bună și putea să citească fără greșeală un fragment dintr-o producție teatrală sau să numească o listă completă a miniștrilor Republicii a Treia . I s-a prezis un mare viitor în arena publică [6] . Familia de Broglie locuia în vila lor de la Dieppe sau pe moșiile lor din Normandia și Anjou [5] . În 1901, familia s-a mutat în cele din urmă la Paris, unde tatăl său a devenit membru al Adunării Naționale [7] .
Tânărul Louis de Broglie a fost educat acasă sub îndrumarea unor profesori-preoți privați - mai întâi părintele Dupuis ( Dupuis ), iar apoi părintele Chanet ( Chanet ). După moartea capului familiei în 1906, fratele mai mare Maurice, care a devenit noul duce de Broglie, s-a ocupat de educația celui mai tânăr, trimițându-l la prestigiosul Lycée Janson de Sayy . Aici, Ludovic, care a moștenit titlul de prinț ( prinț ) al Sfântului Imperiu Roman , a studiat timp de trei ani și în 1909 a primit diplome de licență ( Baccalauréat ) în filozofie și matematică. A studiat bine materii precum franceza, istorie, fizica, filozofie, a dat rezultate medii la matematica, chimie si geografie, cunostea slab desenul si limbi straine. La vârsta de optsprezece ani, Louis de Broglie a intrat la Universitatea din Paris , unde a studiat inițial istoria și dreptul, dar în curând a devenit dezamăgit de aceste discipline și de metodele lor de predare. În același timp, nu a fost atras de cariera militară sau diplomatică obișnuită în familia sa. Potrivit memoriilor lui Maurice de Broglie, în timpul acestei crize, gândurile fratelui său s-au dovedit a fi îndreptate către probleme nerezolvate ale fizicii teoretice, strâns legate de filosofia științei. Acest lucru a fost facilitat de participarea la cursuri de „matematică specială”, citirea lucrărilor lui Henri Poincaré și studierea materialelor primului Congres Solvay (1911), unul dintre ai cărui secretari era Maurice [6] . Ca urmare a citirii înregistrărilor discuțiilor care au avut loc la această conferință, așa cum însuși Louis de Broglie a scris mulți ani mai târziu, el „a decis să-și dedice toată puterea pentru a elucida adevărata natură a cuantelor misterioase introduse cu zece ani mai devreme în teoretic . fizică de Max Planck , al cărui sens profund încă nu este suficient cine a înțeles” [8] . Îndreptându-se pe deplin către studiul fizicii, a absolvit universitatea în 1913 cu o diplomă în științe ( licență ès sciences ) [6] . Pasiunea pentru știință a influențat profund caracterul lui Louis de Broglie. După cum a scris contesa de Pange în memoriile sale,
Micul prinț prietenos și fermecător pe care l-am cunoscut de-a lungul copilăriei mele a dispărut pentru totdeauna. Cu hotărâre și curaj uimitor, treptat, cu fiecare lună, s-a transformat într-un cărturar strict, ducând o viață monahală.
Text original (engleză)[ arataascunde] Amabilul mic prinț și fermecător pe care îl cunoscusem de-a lungul copilăriei mele dispăruse pentru totdeauna. Cu o hotărâre și un curaj admirabil se transforma încetul cu încetul în fiecare lună într-un om de știință auster care duce o viață monahală. — Citat. de MJ Nye. Cultura aristocratică și căutarea științei: De Broglies în Franța modernă // Isis. - 1997. - Vol. 88. - P. 406.După terminarea studiilor, Louis de Broglie, ca simplu sapator, s-a alăturat trupelor de ingineri pentru serviciul obligatoriu. A început la Fort Mont Valérien , dar în curând, la inițiativa fratelui său, a fost detașat la Serviciul de comunicații fără fir și a lucrat la Turnul Eiffel , unde se afla emițătorul radio. Louis de Broglie a rămas în serviciul militar pe tot parcursul primului război mondial , ocupându-se de chestiuni pur tehnice. În special, împreună cu Leon Brillouin și fratele Maurice, a participat la stabilirea comunicațiilor fără fir cu submarinele. Prințul Louis a fost demobilizat în august 1919 cu gradul de subofițer ( adjudant ). Ulterior, omul de știință a vorbit cu regret despre cei șase ani din viața sa care trecuseră izolat de problemele fundamentale ale științei care îl interesau [6] [9] .
După demobilizare, Louis de Broglie și-a continuat studiile la Facultatea de Științe Exacte cu scopul de a obține un doctorat . Aici a participat la prelegerile lui Paul Langevin despre teoria relativității , care i-au făcut o mare impresie [10] . De asemenea, se știe că tânărul om de știință venea regulat la Școala de Fizică și Chimie pentru a discuta rezultatele și gândurile sale cu Langevin și Léon Brillouin [7] . În același timp, prințul Louis a început cercetările în laboratorul privat al fratelui său Maurice . Interesele științifice ale acestuia din urmă erau în proprietățile razelor X și efectul fotoelectric ; Primele lucrări ale lui Ludovic, scrise împreună cu fratele său sau pe cont propriu, au fost de asemenea consacrate acestui subiect. În 1923, tânărul de Broglie și-a exprimat faimoasa idee despre proprietățile ondulatorii ale particulelor materiale, care au dat naștere dezvoltării mecanicii ondulatorii . După ce a creat formalismul acestei teorii, omul de știință a luat parte activ la discuția privind interpretarea acesteia, oferind propria sa versiune. În anii următori, el a continuat să dezvolte diverse probleme ale teoriei cuantice [6] . Descriind modul de gândire al lui de Broglie, studentul său și cel mai apropiat colaborator Georges Lochak a scris:
Louis de Broglie se caracterizează prin gândire intuitivă prin imagini simple concrete și realiste inerente spațiului fizic tridimensional. <...> ... fiind conștient de forța și rigoarea raționamentului abstract, este în același timp convins că întregul punct se află încă în imagini concrete, mereu neclare și instabile, revizuite la nesfârșit și de cele mai multe ori respinse ca mai multe sau mai putin fals. <...> ... mi se pare că au existat două chei în opera lui de Broglie. Prima dintre acestea este evident Istoria. A studiat-o atât de mult încât, după cum mi-a spus odată, probabil că a citit mai multe cărți de istorie decât de fizică... Aceste studii nu erau pentru el un fel de curiozitate sau hobby al unei persoane cultivate, ele erau în același timp și forța motrice a spiritului său și pământul hrănitor pentru gândurile sale... A doua cheie în munca sa a fost vizibilitatea... Pentru de Broglie, a înțelege înseamnă a vizualiza.
- J. Loshak. Evoluţia ideilor lui Louis de Broglie privind interpretarea mecanicii ondulatorii // L. de Broglie. Relații de incertitudine Heisenberg și interpretare probabilistă a mecanicii ondulatorii (cu note critice ale autorului). - M .: Mir, 1986. - S. 16, 21, 26 .În 1928, Louis de Broglie și-a început cariera didactică la Facultatea de Științe ale Naturii a Universității din Paris, iar în 1933 a preluat catedra de fizică teoretică la Institutul Henri Poincaré . A supravegheat seminarul săptămânal și munca științifică a studenților absolvenți, deși de-a lungul anilor, pe măsură ce s-a îndepărtat din ce în ce mai mult de curentul principal al dezvoltării științifice, erau din ce în ce mai puțini studenți. Timp de mulți ani (până la pensie în 1962 ) de Broglie a susținut cursuri de curs despre mecanica valurilor, diversele sale aspecte și aplicații; multe dintre aceste cursuri au fost publicate sub formă de carte [6] . Remarcând calitățile excelente ale acestor cărți, celebrul fizician Anatole Abraham a scris însă că
...ca lector în audiență, era plictisitor. Începând de la timp, a citit cu vocea lui înaltă și oarecum monoton din foi mari acoperite cu stenografie. S-a oprit întotdeauna exact la sfârșitul orei [prelegerii] și a plecat imediat. Dacă cineva voia să pună o întrebare, el cerea o întâlnire, care era întotdeauna prevăzută și în cadrul căreia, trebuie spus, el [de Broglie] a făcut eforturi mari pentru a lămuri de neînțeles. Dar puțini oameni au făcut acest pas și, după un timp, în loc să participe la prelegeri, s-a dat preferință studierii cărților lui frumos scrise.
Text original (engleză)[ arataascunde] (…ca lector într-o clasă, era lipsit de inspirație. Începând cu scrupulozitate la timp, citea cu vocea lui ascuțită și pe un ton oarecum monoton dintr-un snop de foi mari scrise cu mâna lungă. Se opri mereu brusc la sfârșitul orei. Dacă cineva dorea să pună o întrebare, se cerea o întâlnire, întotdeauna acordată, unde trebuie spus că s-a străduit să explice o dificultate, să-și studieze cărțile frumos scrise. — A. Avraam. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie // Biogr. Mems Fell. Roy. soc. - 1988. - Vol. 34. - P. 37.În 1933, Louis de Broglie a fost aproape în unanimitate (cu excepția doar a două voturi) ales membru al Academiei Franceze de Științe . În 1942, a devenit secretarul său indispensabil ( Secrétaire Perpétuel ) și a ocupat această funcție până în 1975 , când a demisionat. În special pentru el a fost stabilit postul de secretar onorific indispensabil ( Secrétaire Perpétuel d'Honneur ) [6] . La 12 octombrie 1944, de Broglie a fost ales membru al Academiei Franceze (predecesorul său a fost matematicianul Émile Picard ) iar la 31 mai 1945 a fost admis solemn la cei patruzeci de „nemuritori” de către propriul său frate Maurice [11] . În 1945 a fost numit consilier al Comisiei franceze pentru energie atomică. Pentru lucrările sale de popularizare științifică, UNESCO i-a acordat primul Premiu Kalinga (1952) [9] . În 1973, a fost fondată Fundația Louis de Broglie pentru a sprijini cercetarea problemelor fundamentale din fizică [12] .
Louis de Broglie nu s-a căsătorit niciodată și a călătorit rar în străinătate. După moartea mamei sale în 1928, marele palat al familiei din Paris a fost vândut, iar Louis s-a stabilit într-o casă mică de pe Rue Perronet din Neuilly-sur-Seine , unde a trăit în izolare pentru tot restul vieții. Nu a avut niciodată mașină, preferând să călătorească pe jos sau cu metroul, nu a plecat niciodată în vacanță și a petrecut fiecare vară la Paris. În 1960 , după moartea lui Maurice, care nu a avut copii, Louis de Broglie a moștenit titlul de ducal. După cum mărturisește Abraham, de Broglie era o persoană timidă, nu ridica niciodată vocea și era politicos cu toată lumea. Era taciturn, dar din condeiul lui au apărut un număr mare de scrieri științifice și populare. Omul de știință a murit la Louveciennes pe 19 martie 1987, la vârsta de 95 de ani [ 6] .
Prima lucrare a lui Louis de Broglie (începutul anilor 1920) a fost realizată în laboratorul fratelui său mai mare Maurice și s-a ocupat de particularitățile efectului fotoelectric și de proprietățile razelor X. Aceste publicații au luat în considerare absorbția razelor X și au conținut o descriere a acestui fenomen folosind teoria Bohr , au aplicat principiile cuantice la interpretarea spectrelor fotoelectronilor și au oferit o clasificare sistematică a spectrelor de raze X [6] . Investigațiile spectrelor de raze X au fost de mare importanță pentru elucidarea structurii învelișurilor interioare de electroni ale atomilor (spectrele optice sunt determinate de învelișurile exterioare). Deci, rezultatele experimentelor efectuate împreună cu Alexandre Dauvillier ( Alexandre Dauvillier ), au permis dezvăluirea deficiențelor schemelor existente de distribuție a electronilor în atomi; aceste dificultăți au fost eliminate în lucrarea lui Edmund Stoner [13] . Un alt rezultat a fost elucidarea insuficienței formulei Sommerfeld pentru determinarea poziției liniilor în spectrele de raze X; această discrepanță a fost eliminată după descoperirea spinului electronului [14] . În 1925 și 1926, profesorul de la Leningrad Orest Khvolson i -a nominalizat pe frații de Broglie la Premiul Nobel pentru munca lor asupra fizicii razelor X [5] .
Studierea naturii razelor X și discutarea proprietăților acestora cu fratele Maurice, care considera aceste raze o combinație de unde și particule, a contribuit la realizarea de către Louis de Broglie a necesității de a construi o teorie care să lege reprezentările corpusculare și ondulatorii. În plus, era familiarizat cu lucrarea (1919-1922) a lui Marcel Brillouin , care a propus un model hidrodinamic al atomului și a încercat să-l conecteze cu rezultatele teoriei lui Bohr. Punctul de plecare în opera lui Louis de Broglie a fost ideea lui A. Einstein despre quanta luminii . În primul său articol pe această temă, publicat în 1922 , omul de știință francez a considerat radiația unui corp negru ca un gaz al cuantelor de lumină și, folosind mecanica statistică clasică , a derivat legea radiației Wien în cadrul unei astfel de reprezentări . În următoarea sa publicație, el a încercat să împace conceptul de cuante de lumină cu fenomenele de interferență și difracție și a ajuns la concluzia că este necesar să se asocieze o anumită periodicitate cu cuante [15] . În același timp, cuantele de lumină au fost interpretate de el ca particule relativiste de masă foarte mică [7] .
A rămas să extindă considerațiile undelor la orice particule masive, iar în vara lui 1923 a avut loc o descoperire decisivă. De Broglie și-a conturat ideile într-o scurtă notă „Waves and quanta” ( Ondes et quanta , prezentată la o reuniune a Academiei de Științe din Paris din 10 septembrie 1923), care a marcat începutul creării mecanicii valurilor . În această lucrare, omul de știință a sugerat că o particulă în mișcare cu energie și viteză este caracterizată de un proces periodic intern cu o frecvență , unde este constanta lui Planck . Pentru a reconcilia aceste considerații, bazate pe principiul cuantic, cu ideile relativității speciale , de Broglie a fost nevoit să asocieze cu un corp în mișcare o „undă fictivă” care se propagă cu o viteză de . O astfel de undă, numită mai târziu fază, sau unde de Broglie , rămâne asortată de fază cu procesul periodic intern în timpul mișcării corpului. După ce a luat în considerare mișcarea unui electron pe o orbită închisă, omul de știință a arătat că cerința potrivirii fazelor duce direct la condiția cuantică Bohr-Sommerfeld, adică la cuantificarea momentului unghiular . În următoarele două note (raportate la întâlnirile din 24 septembrie și, respectiv, 8 octombrie), de Broglie a ajuns la concluzia că viteza particulei este egală cu viteza de grup a undelor de fază, iar particula se mișcă de-a lungul normalului către suprafețe de fază egală. În cazul general, traiectoria unei particule poate fi determinată folosind principiul lui Fermat (pentru unde) sau principiul celei mai mici acțiuni (pentru particule), care indică legătura dintre optica geometrică și mecanica clasică [16] .
Într-un articol care combină rezultatele a trei note, Louis de Broglie a scris că „poate că fiecare corp în mișcare este însoțit de o undă și că separarea mișcării corpului și propagarea undei este imposibilă” [17] . În urma acestor considerații, omul de știință a convenit fenomenele de difracție și interferență cu ipoteza cuantelor de lumină. Astfel, difracția are loc atunci când o particulă de lumină trece printr-o gaură a cărei dimensiune este comparabilă cu lungimea undelor de fază. Mai mult, aceste considerații, potrivit lui de Broglie, ar trebui să fie valabile și pentru particulele materiale, de exemplu, electronii , care trebuia să fie o confirmare experimentală a întregului concept [16] . Dovezile difracției electronilor au fost descoperite până în 1927, în primul rând datorită experimentelor lui Clinton Davisson și Lester Germer în SUA și George Paget Thomson în Anglia [18] .
Cu toate acestea, în 1924, ideile lui Louis de Broglie despre proprietățile undei ale particulelor erau doar o ipoteză. El și-a prezentat rezultatele într-o formă extinsă în teza sa de doctorat „Cercetarea teoriei cuantice”, care a fost susținută la Sorbona la 25 noiembrie 1924. Comisia de examinare, care a inclus patru oameni de știință cunoscuți - fizicienii Jean Perrin , Charles-Victor Moguin ( fr. Charles Victor Mauguin ), Paul Langevin și matematicianul Elie Cartan , a apreciat originalitatea rezultatelor, dar cu greu le-a putut înțelege toată semnificația. Excepție a fost Langevin, care a raportat despre munca lui de Broglie la Congresul Solvay din aprilie 1924. La sugestia sa, o copie a disertației a fost trimisă lui Albert Einstein . Reacția acestuia din urmă într-o scrisoare către Langevin a fost încurajatoare: „El a ridicat colțul cortinei mari ( germană: Er hat einen Zipfel der grossen Schleiers gelüftet )” . Interesul pentru această lucrare a lui Einstein, care a folosit-o pentru a-și fundamenta considerațiile în statistica cuantică , a atras atenția fizicienilor de seamă asupra ipotezei lui de Broglie, dar puțini oameni la acea vreme au luat-o în serios. Următorul pas a fost făcut de Erwin Schrödinger , care, pornind de la ideile fizicianului francez, a dezvoltat formalismul matematic al mecanicii ondulatorii la începutul anului 1926 [16] [6] . Succesul teoriei lui Schrödinger și descoperirea experimentală a difracției electronilor a dus la recunoașterea largă a meritelor lui Louis de Broglie, dovadă fiind acordarea Premiului Nobel pentru Fizică pentru 1929, cu formularea „pentru descoperirea undei”. natura electronului” [19] .
După publicarea unor lucrări fundamentale despre teoria undelor de materie, Louis de Broglie a publicat o serie de articole mici în care și-a dezvoltat și perfecționat ideile. Aceste clarificări au vizat aspecte precum formularea relativistă a relației dintre energia unei particule și frecvența unei unde, explicarea fenomenelor de interferență și absorbție a radiației de către atomi ca urmare a propagării undelor de fază și altele. În teza sa, el și-a aplicat teoria și la descrierea efectului Compton și a echilibrului statistic al gazelor și la calculul corecțiilor relativiste pentru atomul de hidrogen . Cu toate acestea, semnificația fizică a undelor de fază a rămas în mare parte neclară [7] . După apariția la începutul anului 1926 a lucrării lui Schrödinger despre mecanica ondulatorie, problema interpretării noii teorii a devenit deosebit de acută. Până la sfârșitul anului 1927, așa-numita interpretare de la Copenhaga a fost formulată în termeni generali , bazată pe interpretarea probabilistică Born a funcției de undă , relațiile de incertitudine ale lui Heisenberg și principiul complementarității lui Bohr . Louis de Broglie, dezvoltându-și în mod independent ideile despre undele asociate cu particulele, a ajuns la o interpretare diferită, care a fost numită teoria soluției duble .
Pentru prima dată, teoria soluției duble a fost prezentată în articolul „Mecanica ondulatorie și structura atomică a materiei și radiațiilor”, publicat în Journal de Physique în mai 1927 . În această lucrare, particulele au fost prezentate ca „ singularități în mișcare ” ale unui câmp de undă descris de o ecuație relativistă de tip Klein-Gordon . Viteza singularității este egală cu viteza particulei, iar faza este determinată de acțiunea . În plus, folosind analogia dintre mecanica clasică și optica geometrică (identitatea principiului acțiunii minime și principiul lui Fermat), autorul a arătat că viteza singularității în cazul unei particule libere ar trebui direcționată de-a lungul gradientului de fază . Soluțiile continue ale ecuației de undă, după de Broglie, sunt asociate cu cazul unui ansamblu de particule și au sensul statistic obișnuit (densitatea ansamblului în fiecare punct). Astfel de soluții pot fi interpretate și ca densitatea unui ansamblu de soluții posibile determinate de un set de condiții inițiale, astfel încât pătratul amplitudinii unei astfel de unde va determina probabilitatea de a găsi o particulă într-un element de volum dat (probabilitatea în sensul clasic, ca dovadă a necunoașterii tabloului complet). Următorul pas a fost așa-numitul „principiul soluției duble”, conform căruia fazele soluțiilor singulare și continue sunt întotdeauna egale. Acest postulat „presupune existența a două soluții sinusoidale ale ecuației [undă], având același coeficient de fază, iar o soluție este o singularitate punctuală, iar cealaltă, dimpotrivă, are o amplitudine continuă” . Astfel, singularitatea particulei se va deplasa de-a lungul gradientului de fază (normal la suprafețele cu faze egale) al unei unde de probabilitate continuă [20] [21] .
După ce a luat în considerare problema mișcării particulelor într-un potențial extern și mergând la limita non-relativista, de Broglie a ajuns la concluzia că prezența unei unde continue este asociată cu apariția unui termen suplimentar în Lagrangianul particulei, care poate fi interpretat ca un mic plus la energia potenţială . Această adăugare coincide cu așa-numitul „potențial cuantic” introdus de David Bohm în 1951 . Revenind la cazul unui sistem cu mai multe particule în aproximarea non-relatistă, de Broglie a pus întrebarea care este semnificația ecuației Schrödinger și a dat următorul răspuns la aceasta: faza soluției ecuației Schrödinger în spațiul de configurare , al cărui număr de dimensiuni este determinat de numărul de particule, stabilește mișcarea fiecărei particule-singularitate în spațiul tridimensional obișnuit. Amplitudinea soluției, ca și înainte, caracterizează densitatea probabilității de a găsi sistemul într-o locație dată în spațiul de configurare. În sfârșit, în ultima secțiune a articolului său, de Broglie a propus o viziune diferită asupra rezultatelor obținute: în locul „principiului dublei decizii”, care este greu de justificat, se poate postula existența a două obiecte de natură fizică diferită - un particulă materială și o undă continuă, aceasta din urmă direcționând mișcarea primei. Un astfel de val a fost numit „unda pilot” ( l'onde pilote ). Totuși, potrivit omului de știință, o astfel de interpretare ar putea fi doar o măsură preliminară [22] .
În general, munca lui de Broglie nu a atras prea multă atenție din partea comunității științifice. Școala de la Copenhaga a considerat imposibilă rezolvarea dificultăților fundamentale prin revenirea la determinismul mecanicii clasice [23] . Cu toate acestea, Wolfgang Pauli a apreciat foarte mult originalitatea ideilor omului de știință francez. Așadar, într-o scrisoare către Niels Bohr din 6 august 1927, el scria: „... chiar dacă acest articol de Broglie ratează (și sper că într-adevăr este), este încă foarte bogat în idei, foarte clar și scrise la un nivel mult mai înalt decât articolele copilăreşti ale lui Schrödinger, care şi astăzi mai crede că poate... desfiinţa punctele materiale” [21] . De Broglie nu a reușit să-și convingă colegii de validitatea ideilor sale în timpul celui de-al cincilea Congres Solvay (octombrie 1927), unde a făcut un raport despre teoria sa preliminară a valului pilot , atingând doar pe scurt ideea unei soluții duble. Pe baza cerinței de acord cu mecanica clasică în limita corespunzătoare, el a postulat ecuația fundamentală a mișcării sub formă de proporționalitate a vitezei particulelor cu gradientul de fază al undei pilot probabilistice descrise de ecuația Schrödinger. Apoi a luat în considerare o serie de probleme specifice, inclusiv cazul unui sistem de multe particule [24] .
Teoria undelor pilot cauzale a primit o primire rece din partea Congresului Solvay, parțial datorită naturii sale tentative, pe care de Broglie însuși a subliniat-o. Majoritatea a preferat o interpretare pur probabilistă mai simplă, iar această reacție nefavorabilă, potrivit lui de Broglie, a fost unul dintre motivele pentru care nu a dezvoltat ideile sale originale [25] . În plus, el nu a putut să răspundă la unele întrebări importante, în special, pentru a rezolva problemele de măsurare și „realitatea” funcției de undă [26] [27] . S-a trezit într-un impas și, în urma unei lupte interioare grele, a trecut la punctul de vedere al adversarilor [28] . Timp de mulți ani, omul de știință în prelegerile și scrierile sale a aderat la interpretarea standard de la Copenhaga. Un nou motiv pentru reconsiderarea opiniilor a apărut în 1951 odată cu apariția lucrării fizicianului american David Bohm , care conținea o nouă încercare de a construi o teorie cuantică cu „parametri ascunși” . Teoria lui Bohm reproduce în esență ideile teoriei undei pilot într-o formulare ușor diferită (de exemplu, ecuația dinamicii particulelor este scrisă mai degrabă în limbajul accelerației decât al vitezei, astfel încât „potențialul cuantic” corespunzător este introdus în ecuația newtoniană ) . Bohm a reușit să avanseze mult mai departe decât de Broglie în fundamentarea acestor opinii, în special în construirea unei teorii a măsurătorilor. Teoria undelor pilot, care de atunci a fost adesea numită teoria de Broglie-Bohm , pare să permită obținerea în mod consecvent a tuturor rezultatelor mecanicii cuantice standard non-relativiste. Este în concordanță cu inegalitățile lui Bell și se referă la teorii nelocale cu variabile ascunse. Acum este adesea privită ca o formulare alternativă (deși rar folosită) a teoriei cuantice [29] .
Lucrările lui Bohm l-au determinat pe de Broglie să revină la ideile sale de acum un sfert de secol, dar obiectul studiului său nu a fost teoria „preliminară” a undei pilot, ci teoria mai profundă, în opinia sa, a soluției duble ( Jean-Pierre Vigier i-a atras atenția asupra acesteia ). De Broglie nu a văzut cum proprietățile funcției de undă ar putea fi reconciliate cu presupunerea lui Bohm cu privire la realitatea undei fizice pe care o descrie această funcție. El credea că această contradicție poate fi rezolvată folosind principiul soluției duble, care poate da valului un sens obiectiv, adică să o facă un element al realității fizice [30] . „Astfel, în teoria soluției duble, ideea inacceptabilă a unei particule, care este „pilotată” de o anumită distribuție de probabilitate a apariției evenimentelor, este înlocuită cu ideea unei singularități, care este una cu o undă fizică, care într-un fel „simte” spațiul înconjurător și transmite singularitatea informațională corespunzătoare, dirijandu-i mișcarea” [31] . Viteza unei particule ghidate de o undă în această abordare este un parametru ascuns care nu poate fi măsurat. În ciuda eforturilor mari depuse de oamenii de știință pentru a dezvolta această teorie, în ea rămân multe dificultăți nerezolvate. În special, paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen a rămas nerezolvat [30] .
De Broglie și studenții săi și-au folosit ideile pentru a dezvolta problemele mișcării singularităților și a pachetelor de unde nedeformabile ( soluții solitonale ale ecuațiilor neliniare), teoria măsurării cuantice, dinamica particulelor cu auto-masă variabilă și termodinamica relativistă. Neliniaritatea introdusă în ecuația de undă a fost menită să explice nu numai localizarea energiei particulelor pe o undă extinsă, ci și natura tranzițiilor cuantice . La începutul anilor 1960, de Broglie a formulat conceptul de termodinamică ascunsă a particulelor izolate, conform căruia un element aleatoriu este introdus în mișcarea unei particule individuale, datorită interacțiunii sale cu „mediul subcuantic” ascuns. Astfel, o particulă cuantică seamănă cu o particulă coloidală , prezentând mișcare browniană din cauza coliziunilor cu moleculele invizibile din mediu. Acest lucru permite, conform omului de știință, să se aplice mișcării unei singure particule metodele clasice ale teoriei fluctuațiilor [6] [28] .
La începutul anilor 1930, Louis de Broglie a încercat să găsească o ecuație de undă relativistă pentru foton , similară în sens cu ecuația derivată de Paul Dirac pentru electron . Presupunând că un foton cu spin 1 poate fi reprezentat ca un cuplu de particule cu spin 1/2, omul de știință francez, pornind de la ecuația lui Dirac, a obținut ecuația de undă fotonica corespunzătoare. Funcția de undă a unui astfel de foton vectorial s-a dovedit a fi analogă cu undea electromagnetică Maxwelliană . În același timp, de Broglie a introdus din nou ipoteza că masa fotonului este finită. Astfel, în 1934 a reușit să obțină o ecuație de undă pentru o particulă cu spin 1 și o masă arbitrară, care a fost derivată independent în 1936 de către fizicianul român Alexandru Proca și se numește ecuația Proca . Deși încercarea de cuantificare a teoriei s-a dovedit a fi nereușită ( încetează să mai fie invariantă de gauge la trecerea la a doua cuantizare ), a fost prima ecuație care descrie comportamentul mezonilor vectoriali [6] . Teoria dezvoltată de de Broglie este uneori numită „teoria neutrinilor a luminii”, deoarece neutrinul a apărut ca un candidat pentru rolul particulelor de Dirac care alcătuiesc fotonul [28] .
Pe parcursul mai multor ani următori, Louis de Broglie, împreună cu studenții săi, s-a angajat în generalizarea teoriei la particule cu un spin arbitrar, care au fost prezentate ca sisteme complexe constând din numărul necesar de particule elementare cu spin 1/ 2 [32] . Multe publicații ale omului de știință sunt dedicate problemelor specifice din diferite ramuri ale fizicii. Așadar, după izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial, lui de Broglie i s-a încredințat colectarea și prelucrarea de noi informații despre fizica radio (propagarea undelor radio , ghiduri de undă , antene corn și așa mai departe). După cel de-al doilea armistițiu de la Compiegne , inginerii militari francezi nu au mai avut nevoie de aceste informații, așa că în 1941 de Broglie a publicat recenzia rezultată în formă de carte. Din 1946, omul de știință a dedicat o serie de publicații și cursuri de curs problemelor de optică electronică , termodinamică (inclusiv relativistică), teoria nucleului atomic , teoria câmpului cuantic (încercări de a elimina infinitatea energiei proprii a electronului prin introducerea interacțiunea cu unul sau mai multe câmpuri mezonice ) [28] [33] .
Site-uri tematice | ||||
---|---|---|---|---|
Dicționare și enciclopedii | ||||
Genealogie și necropole | ||||
|
pentru Fizică 1926-1950 | Câștigători ai Premiului Nobel|
---|---|
| |
|