長い瞑想と孤独での深い思索の後、1923年の間に、私は突然1905年にEinsteinが行った発見をすべての物質粒子、特に電子に拡張することによって一般化すべきであるという考えを持ちました。
Louis Victor Pierre Raymond de Broglie、第7代Broglie公爵は、量子論に革命的な貢献をした フランス人物理学者で貴族でした。彼は1924年の博士論文で、電子の波動性を仮説し、すべての物質が波動特性を持つことを示唆しました。この概念はde Broglie仮説として知られており、波動粒子二重性の一例であり、量子力学の理論の中核をなしています。
de Broglie は1929年に物理学のノーベル賞を受賞しましたが、これは1927年に物質の波動的性質が初めて実験的に実証された後のことです。
1925年のパイロット波モデルと、de Broglie によって発見された粒子の波動的性質は、Erwin Schrödinger が波動力学の定式化に使用しました。パイロット波モデルと解釈はその後放棄され、量子形式が支持されていましたが、1952年に David Bohm によって再発見され、強化されました。
Louis de Broglie は1944年に フランス学士院の座席1を占める16番目の会員に選出され、フランス科学アカデミーの常任書記として務めました。de Broglie は多国籍研究所の設立を呼びかけた最初の高レベルの科学者となり、この提案は欧州原子核研究機構 CERN の設立につながりました。
伝記
起源と教育
Louis de Broglie は、その代表者が何世紀にもわたってフランスで重要な軍事および政治的地位を占めていた有名な貴族 Broglie 家に属していました。将来の物理学者の父、Louis-Alphonse-Victor、第5代 Broglie 公爵は、ナポレオン将軍 Philippe Paul、comte de Ségur の孫娘 Pauline d'Armaille と結婚していました。彼らは5人の子供を持ちました。Louis のほかに、次の者がいます：Albertina 1872–1946、その後 Marquise de Luppé；Maurice 1875–1960、その後有名な実験物理学者；Philip 1881–1890、Louis の誕生の2年前に亡くなりました、および Pauline、Comtesse de Pange 1888–1972、その後有名な作家。Louis は Dieppe、Seine-Maritime で生まれました。家族の末っ子として、Louis は比較的孤独のうちに成長し、多くを読み、歴史、特に政治史を好みました。幼い頃から、彼は優れた記憶力を持ち、演劇作品の一節を正確に読むか、フランス第三共和制の大臣の完全なリストを提供することができました。彼は政治家として大きな未来が予測されていました。
de Broglie は人文科学でのキャリアを意図しており、歴史の最初の学位を取得しました。その後、彼は数学と物理学に目を向け、物理学の学位を取得しました。1914年の第一次世界大戦の勃発により、彼は無線通信の開発を支援するために軍に身を投じました。
兵役
卒業後、Louis de Broglie は単純な工兵として工兵部隊に入隊して義務兵役を受けました。それは Fort Mont Valérien で始まりましたが、すぐに彼の兄の主導で、彼は無線通信サービスに配属され、ラジオ送信機が設置されていた Eiffel Tower で働きました。Louis de Broglie は第一次世界大戦全体を通じて兵役に留まり、純粋に技術的な問題に対処しました。特に、Leon Brillouin と兄の Maurice とともに、彼は潜水艦との無線通信の確立に参加しました。Prince Louis は1919年8月に adjudant の階級で除隊されました。後に、科学者は彼を興味のある科学の基本的な問題から約6年間離れなければならなかったことを後悔しました。
科学および教育的キャリア
彼の1924年の論文 Recherches sur la théorie des quanta 「量子論の研究」は彼の電子波の理論を導入しました。これには Max Planck と Albert Einstein の光に関する研究に基づいた、物質の波動粒子二重性理論が含まれていました。この研究は、移動する粒子または物体に関連する波があると述べるde Broglie仮説の結果です。de Broglie はこうしてエネルギー波と物質粒子の物理学を統一する、mécanique ondulatoire、つまり波動力学という物理学の新しい分野を創造しました。このため、彼は1929年に物理学のノーベル賞を受賞しました。
彼の後のキャリアの中で、de Broglie は波動力学の因果的説明を発展させるために働き、量子力学的理論を支配する完全に確率的なモデルに反対しました。それは1950年代に David Bohm によって改善されました。その理論は以来 De Broglie–Bohm 理論として知られています。
厳密な科学的作業に加えて、de Broglie は科学哲学、現代科学の発見の価値について思索し、執筆しました。
de Broglie は1933年に科学アカデミーの会員となり、1942年からはアカデミーの常任書記でした。彼は Le Conseil de l'Union Catholique des Scientifiques Francais に参加するよう求められましたが、彼は非宗教的だったため辞退しました。1944年10月12日に、彼は フランス学士院に選出され、数学者 Émile Picard に取って代わりました。占領中のアカデミー会員の死亡と投獄、および戦争の他の影響により、アカデミーは彼の選出のために20人の会員のクォーラムを満たすことができませんでした。しかし、例外的な状況のため、出席した17人の会員による彼の満場一致の選出は受け入れられました。アカデミーの歴史に唯一の出来事として、彼は1934年に選出されていた彼自身の兄 Maurice によって会員として受け取られました。UNESCO は1952年に彼の科学知識の普及に関する仕事に対して最初の Kalinga Prize を彼に授与し、彼は1953年4月23日に王立協会の外国人会員に選出されました。
Louis は1960年に相続人なしで死亡した彼の兄 Maurice、第6代 Broglie 公爵（物理学者でもある）の死により、第7代 Broglie 公爵となりました。
1961年に、彼は Légion d'honneur の大十字騎士のタイトルを受け取りました。de Broglie は1945年に業界と科学をより親密にするための努力に対してフランス原子力高等委員会の顧問として職を与えられました。彼は Henri Poincaré Institute に応用力学センターを設立し、光学、サイバネティクス、および原子エネルギーの研究が行われました。彼は国際量子分子科学アカデミーの形成に刺激を与え、初期の会員でした。彼の葬式は1987年3月23日に Church of Saint-Pierre-de-Neuilly で行われました。
Louis は結婚しませんでした。彼が Louveciennes で死亡したとき、彼は遠い親戚である Victor-François、第8代 Broglie 公爵によって公爵として後任されました。
科学的活動
X線と光電効果の物理学
Louis de Broglie の最初の作品である1920年代初期は彼の兄 Maurice の実験室で行われ、光電効果の特性とX線の性質を扱っていました。これらの出版物はX線の吸収を調査し、Bohr理論を使用してこの現象を記述し、量子原理を光電子スペクトルの解釈に適用し、X線スペクトルの体系的な分類を与えました。X線スペクトルの研究は原子の内部電子殻の構造を解明するために重要でしたが、光スペクトルは外殻によって決定されます。したがって、Alexandre Dauvillier とともに行われた実験の結果は、原子における電子分布の既存のスキームの欠陥を明らかにしました。これらの困難は Edmund Stoner によって排除されました。別の結果は、X線スペクトルの線の位置を決定するための Sommerfeld 公式の不十分性の解明でしたが、この矛盾は電子スピンの発見の後に排除されました。1925年と1926年に、レニングラード物理学者 Orest Khvolson はX線の分野での彼らの仕事に対してde Broglie 兄弟をノーベル賞に推薦しました。
物質と波動粒子二重性
X線放射の性質を研究し、これらの光線をある種の波動と粒子の組み合わせと考えていた兄 Maurice と彼の性質について議論することは、Louis de Broglie が粒子と波動表現を結びつける理論を構築する必要性に気づくのに貢献しました。さらに、彼は Marcel Brillouin の1919–1922年の作品に精通しており、原子の流体力学モデルを提案し、それを Bohr の理論の結果に関連付けようとしていました。Louis de Broglie の作業の出発点は、A. Einstein の光の量子についての考えでした。彼がこの主題に関して発表した最初の記事は1922年に発表され、フランスの科学者は黒体放射を光量子のガスと見なし、古典的統計力学を使用して Wien 放射則をそのような表現の枠内で導きました。彼の次の出版物では、彼は光量子の概念を干渉と回折の現象と調整しようとし、量子に一定の周期性を関連付ける必要があるという結論に達しました。この場合、光量子は彼によって非常に小さな質量の相対論的粒子として解釈されました。
波動の考慮をいかなる大規模な粒子にも拡張し、1923年の夏に決定的な突破が発生しました。de Broglie は短い論文「Waves and quanta」フランス語：Ondes et quanta で彼の考えを概説し、1923年9月10日にパリアカデミーオブサイエンスの会議で提示されました。これは波動力学の創造の始まりを示しました。この論文では、科学者はエネルギー E と速度 v を持つ移動粒子が周波数 E / h を持つ何らかの内部周期的プロセスによって特徴付けられることを示唆しました。後で位相またはde Broglie波という名前を受け取ったそのような波は、身体の動きの過程で内部周期的プロセスと位相が合致したままです。その後、閉じた軌道上の電子の動きを調べて、科学者は位相マッチングの要件が Bohr-Sommerfeld 量子条件、つまり角運動量を量子化することに直接つながることを示しました。9月24日と10月8日にそれぞれ報告された次の2つの注記で、de Broglie は粒子速度が位相波のグループ速度に等しく、粒子は等位相の表面に対する法線に沿って移動するという結論に達しました。一般的な場合、粒子の軌跡は波に対する Fermat の原理または粒子に対する最小作用の原理を使用して決定でき、これは幾何光学と古典力学の間の関係を示しています。
この理論は波動力学の基礎を設定しました。それは Einstein によってサポートされ、G P Thomson と Davisson と Germer の電子回折実験によって確認され、Schrödinger の作品によって一般化されました。
しかし、この一般化は統計的であり、de Broglie によって承認されませんでした。彼は「粒子は内部周期的運動の座席でなければならず、それと位相が合致したままであるために波で移動しなければならないというのは、現在の物理学者によって無視されました。粒子の位置化なしに波の伝播を考えることは間違っており、これは私の元の考えにはまったく反対していました。」と述べました。
哲学的観点から、この物質波の理論は過去の原子論の破滅に大きく貢献しました。当初、de Broglie は実波、つまり直接的な物理的解釈を持つ波が粒子に関連していると思いました。実際には、物質の波動側面は Schrödinger 方程式によって定義される波動関数によって形式化されました。これは実波を現さずに、確率的解釈を持つ純粋な数学的実体です。この波動関数は、実際の物理的波動を現さずに、物質に波動のような振る舞いの外観を与えます。しかし、人生の終わりまで、de Broglie は David Bohm の作品に従って、物質波の直接的で実際の物理的解釈に戻りました。de Broglie–Bohm 理論は今日、物質波に実際のステータスを与えし、量子論の予測を表す唯一の解釈です。
電子の内部時計の推測
彼の1924年の論文では、de Broglie は電子が内部時計を持つことを推測しました。その時計はパイロット波が粒子をガイドする機構の一部を構成します。その後、David Hestenes は Erwin Schrödinger によって示唆された Zitterbewegung への関連をを提案しました。
内部時計仮説の検証と時計周波数の測定の試みは今のところ決定的でありませんが、最近の実験データは少なくとも de Broglie の推測と一致しています。
質量の非零性と可変性
de Broglie によると、ニュートリノと光子は非常に低いですが、非零の静止質量を持っています。光子がほぼ質量がないわけではないことは、彼の理論の一貫性によって課せられます。ついでながら、質量のない光子の仮説のこの拒否は、彼が宇宙の拡大の仮説を疑うことを可能にしました。
さらに、彼は粒子の真の質量が定数ではなく可変的であり、各粒子は作用の周期積分と等価な熱力学的機械として表現できると信じていました。
最小作用の原理の一般化
彼の1924年の論文の第2部で、de Broglie は最小作用の力学的原理と Fermat の光学的原理の等価性を使用しました：「Fermat の原理
