數理化通俗演義

第六十四回 王子追電子探得微觀新奧秘數學加物理辟出力學新體係——量子力學的創立

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二十世紀的“二戰”期間,愛因斯坦被德國法西斯勢力迫害而流亡美國。從此,世界物理學研究中心便開始逐漸從歐洲向美國轉移。在這個大轉移全部完成以前,讓我們看看歐洲大陸的物理學家們,正在加緊做著什麽工作。

再說莫裏斯那天開完會從布魯塞爾剛回到巴黎,德布羅意便到家中看望哥哥,打聽會議上有什麽科學新聞。莫裏斯將會上關於量子理論的爭論如此這般地講了一回,德布羅意早聽得如醉如癡。半天,他突然張口說道:“哥哥,我要跟您一起研究物理。”

“什麽?”莫裏斯大吃一驚,“你再有兩年就要拿到曆史學方麵的學位,現在改行豈不前功盡棄?”

德布羅意

“您放心,文科學位我照樣要拿到手,但是我覺得應給自己再開辟一塊知識領地。曆史,是在人們對已經知道的甚至親身經曆過的事實進行梳理、編織;而物理則是去探尋那些早已存在卻還不為人知的事實,它對我有更大的吸引力。”

“可是現在早已不是伽利略、牛頓時代,物理學已伸入到微觀世界,每走一步就更加艱苦,而且過去的宏觀經典理論已不適應,新的理論體係還遠未建立。這時你來入夥實在冒險,也許我們這些人費盡九牛二虎之力,撈的卻是一個水中的月亮。”

“不,我直覺地感到量子理論是很有希望的,我決心拿出全部精力弄清這神秘量子的真正本質。”

正是:

錦衣玉食何足貴?身外之物由它去。

聰明貴胄有奇誌,不愛虛榮愛真知。

再說德布羅意剛下定決心要對理論物理進行研究,第一次世界大戰就爆發了,他因服兵役上了前線,直到1922年他才重回哥哥的實驗室繼續中斷許久的研究。漸漸地,他產生了一個大膽的思想:光波是粒子,那麽粒子是不是波呢?就是說光的波粒二象性是不是可以推廣到電子這類的粒子呢?就像當年法拉第由電變磁推想磁變電一樣,德布羅意思路一開立即拓出一片新的天地。1923年他接連發表三篇論文,提出“物質波”的新概念,他堅信大至一個行星、一塊石頭,小至一粒灰塵、一個電子,都能產生物質波。物質波有其獨特之處,它能在真空中傳播,不要介質,因此不是機械波。但它又可以由不帶電的物體運動產生,因此它又不是電磁波。他還運用愛因斯坦的相對論,推出了物質波的波長公式,即波長與粒子的質量和速度的乘積成反比。他還算出中等速度的電子的波長應相當於X射線的波長。