오랜 고독한 사색과 명상 끝에, 1923년 동안 나는 갑자기 Einstein이 1905년에 한 발견이 모든 물질 입자, 특히 전자에 까지 확대되어야 한다는 생각을 얻게 되었다.
Louis Victor Pierre Raymond de Broglie, 제7대 duc de Broglie는 양자 이론에 획기적인 기여를 한 프랑스의 물리학자이자 귀족이었다. 1924년 박사학위 논문에서 그는 전자의 파동성을 가정하고 모든 물질이 파동 특성을 가지고 있다고 제안했다. 이 개념은 de Broglie 가설로 알려져 있으며, 파동-입자 이중성의 한 예이고, 양자 역학 이론의 핵심 부분을 이룬다.
De Broglie는 1927년 물질의 파동 같은 성질이 처음으로 실험적으로 증명된 후 1929년에 노벨 물리학상을 수상했다.
1925년의 파일럿 파동 모형과 de Broglie가 발견한 입자의 파동 같은 행동은 Erwin Schrödinger가 파동 역학 공식화에 사용했다. 파일럿 파동 모형과 해석은 그 후 양자 형식주의를 선호하여 버려졌다가, 1952년 David Bohm에 의해 재발견되고 향상되었다.
Louis de Broglie는 1944년 Académie française의 자리 1에 선출된 16번째 회원이었으며, 프랑스 과학 아카데미의 영구 서기로 근무했다. De Broglie는 다국적 연구소 설립을 요청한 최초의 고위급 과학자가 되었으며, 이 제안은 유럽 핵 연구 기구 CERN의 설립으로 이어졌다.
전기
출신 및 교육
Louis de Broglie는 수세기 동안 그 대표들이 프랑스에서 중요한 군사 및 정치 직책을 차지했던 유명한 귀족 가문 Broglie에 속했다. 미래의 물리학자의 아버지인 Louis-Alphonse-Victor, 제5대 duc de Broglie는 나폴레옹 장군 Philippe Paul, comte de Ségur의 손녀인 Pauline d'Armaille과 결혼했다. 그들은 다섯 명의 자녀를 두었으며, Louis 외에 다음이 있다: Albertina 1872–1946, 이후 Marquise de Luppé; Maurice 1875–1960, 이후 유명한 실험 물리학자; Philip 1881–1890, Louis 출생 2년 전에 사망했으며, Pauline, Comtesse de Pange 1888–1972, 이후 유명한 작가. Louis는 Dieppe, Seine-Maritime에서 태어났다. 가족의 막내로서 Louis는 상대적인 고독 속에서 자랐고, 많은 책을 읽었으며, 특히 정치사를 좋아했다. 어릴 때부터 그는 좋은 기억력을 가지고 있었고 연극 공연의 한 장면을 정확하게 암송하거나 프랑스 제3공화국의 장관 목록을 완전히 나열할 수 있었다. 그에게는 정치가로서의 훌륭한 미래가 예측되었다.
De Broglie는 인문학 분야의 경력을 지향했으며, 역사학 학위를 처음 받았다. 그 후 그는 수학과 물리학으로 관심을 돌렸고 물리학 학위를 받았다. 1914년 제1차 세계 대전이 발발하자 그는 무선 통신 개발에 자신의 서비스를 군대에 제공했다.
군 복무
졸업 후 Louis de Broglie는 단순 포병으로 필수 복무를 위해 공병대에 입대했다. 그것은 Fort Mont Valérien에서 시작되었지만, 곧 그의 형의 주도로 무선 통신 서비스에 파견되어 라디오 송신기가 있는 Eiffel Tower에서 일했다. Louis de Broglie는 제1차 세계 대전 내내 군 복무를 계속했으며, 순수한 기술 문제를 다루었다. 특히 Leon Brillouin과 형 Maurice와 함께 그는 잠수함과의 무선 통신 설립에 참여했다. Prince Louis는 1919년 8월 adjudant 계급으로 제대했다. 나중에 이 과학자는 자신이 관심 있는 과학의 기초 문제에서 약 6년을 보내야 했다는 것을 후회했다.
과학 및 교육 경력
그의 1924년 논문 Recherches sur la théorie des quanta (양자 이론 연구)는 전자파 이론을 소개했다. 여기에는 Max Planck과 Albert Einstein의 빛에 관한 작업을 바탕으로 한 물질의 파동-입자 이중성 이론이 포함되었다. 이 연구는 움직이는 입자나 물체가 연관된 파동을 가지고 있다는 de Broglie 가설을 도출했다. De Broglie는 따라서 물리학에서 새로운 분야인 mécanique ondulatoire 또는 파동 역학을 만들었으며, 에너지 파동과 물질 입자의 물리학을 통합했다. 이로 인해 그는 1929년 노벨 물리학상을 수상했다.
그의 후기 경력에서 de Broglie는 양자 역학 이론을 지배하는 순전히 확률적 모형에 반대하여 파동 역학의 인과적 설명을 개발하기 위해 노력했으며, 이는 1950년대에 David Bohm에 의해 정제되었다. 그 이후로 이 이론은 De Broglie–Bohm 이론으로 알려져 있다.
순수하게 과학적인 일 외에도 de Broglie는 현대 과학적 발견의 가치를 포함하여 과학의 철학에 대해 생각하고 저술했다.
De Broglie는 1933년에 Académie des sciences의 회원이 되었으며, 1942년부터 아카데미의 영구 서기였다. 그는 Le Conseil de l'Union Catholique des Scientifiques Francais에 참여해 달라는 요청을 받았지만 종교적이지 않다는 이유로 거절했다. 1944년 10월 12일, 그는 수학자 Émile Picard를 대체하며 Académie Française에 선출되었다. 점령 기간 동안 Académie 회원들의 사망과 투옥, 그리고 전쟁의 다른 영향으로 인해 Académie는 그의 선출을 위한 20명의 법정 정족수를 채울 수 없었다. 그러나 예외적인 상황으로 인해 출석한 17명 회원의 만장일치 선출이 수용되었다. Académie 역사상 유일한 사건으로, 그는 1934년에 선출된 자신의 형 Maurice에 의해 회원으로 영입되었다. UNESCO는 1952년에 과학적 지식을 대중화하는 그의 업적으로 그에게 첫 번째 Kalinga Prize를 수여했으며, 그는 1953년 4월 23일 Royal Society의 외국인 회원으로 선출되었다.
Louis는 1960년 상속자 없이 사망한 그의 형 Maurice, 제6대 duc de Broglie, 역시 물리학자인 형의 사망으로 제7대 duc de Broglie가 되었다.
1961년, 그는 Légion d'honneur의 대십자 기사 칭호를 받았다. De Broglie는 산업과 과학을 더 가깝게 하려는 노력으로 1945년 프랑스 원자 에너지 고등 위원회의 고문 직책을 얻었다. 그는 Henri Poincaré Institute에 응용 역학 센터를 설립했으며, 여기서 광학, 사이버네틱스, 원자 에너지 연구가 수행되었다. 그는 국제 양자 분자 과학 아카데미의 형성에 영감을 주었고 초기 회원이었다. 그의 장례식은 1987년 3월 23일 Church of Saint-Pierre-de-Neuilly에서 거행되었다.
Louis는 결혼하지 않았다. 그가 Louveciennes에서 사망했을 때, 그는 먼 친척인 Victor-François, 제8대 duc de Broglie에 의해 공작 작위를 이어받았다.
과학적 활동
X선 및 광전 효과의 물리학
Louis de Broglie의 첫 번째 작업들은 1920년대 초 그의 형 Maurice의 실험실에서 수행되었으며 광전 효과의 특징과 X선의 성질을 다루었다. 이 출판물들은 X선의 흡수를 검토하고 Bohr 이론을 사용하여 이 현상을 설명했으며, 광전자 스펙트럼의 해석에 양자 원리를 적용했으며, X선 스펙트럼의 체계적인 분류를 제시했다. X선 스펙트럼 연구는 원자의 내부 전자 껍질 구조를 밝히는 데 중요했으며, 광학 스펙트럼은 외부 껍질에 의해 결정된다. 따라서 Alexandre Dauvillier와 함께 수행된 실험의 결과는 원자의 전자 분포 기존 계획의 부족함을 드러냈으며, 이러한 어려움은 Edmund Stoner에 의해 해결되었다. 또 다른 결과는 X선 스펙트럼의 선의 위치를 결정하기 위한 Sommerfeld 공식의 불충분함을 밝혀내는 것이었으며, 이 불일치는 전자 스핀의 발견 후에 해결되었다. 1925년과 1926년에 Leningrad 물리학자 Orest Khvolson은 X선 분야에서의 그들의 업적으로 de Broglie 형제를 노벨상 후보로 지명했다.
물질 및 파동-입자 이중성
X선 방사선의 성질을 연구하고 이 광선을 파동과 입자의 일종의 조합으로 간주한 그의 형 Maurice와 그 성질에 대해 논의하는 것은 Louis de Broglie가 입자와 파동 표현을 연결하는 이론을 구축할 필요성을 인식하는 데 기여했다. 또한 그는 원자의 유체역학적 모형을 제안하고 Bohr의 이론 결과와 연관시키려고 시도한 Marcel Brillouin의 1919-1922년 작업에 익숙했다. Louis de Broglie 작업의 출발점은 A. Einstein의 빛 양자에 대한 생각이었다. 이 주제에 관한 첫 번째 기사에서 1922년에 출판된 프랑스 과학자는 흑체 방사선을 빛 양자의 기체로 간주했으며, 고전 통계 역학을 사용하여 그러한 표현의 틀 내에서 Wien 방사선 법칙을 유도했다. 다음 출판에서 그는 빛 양자의 개념을 간섭과 회절 현상과 조화시키려고 시도했고, 양자와 함께 특정 주기성을 연관시킬 필요가 있다는 결론에 도달했다. 이 경우 빛 양자는 그에 의해 매우 작은 질량의 상대론적 입자로 해석되었다.
파동 고려사항을 어떤 대규모 입자에도 확장하는 것만 남아있었으며, 1923년 여름에 결정적인 돌파구가 발생했다. De Broglie는 짧은 논문 "Waves and quanta" (French: Ondes et quanta)에서 그의 아이디어를 개괄했으며, 1923년 9월 10일 Paris Academy of Sciences의 회의에서 발표했으며, 이는 파동 역학 창설의 시작을 표시했다. 이 논문에서 과학자는 에너지 E와 속도 v를 가진 움직이는 입자가 빈도 E / h의 일종의 내부 주기적 과정으로 특징지어진다고 제안했다. 나중에 위상 또는 de Broglie 파동이라는 이름을 받은 그러한 파동은 물체 이동 과정에서 내부 주기적 과정과 위상을 유지한다. 그 다음 폐쇄 궤도에서 전자의 운동을 검토한 후, 과학자는 위상 일치 요구사항이 양자 Bohr-Sommerfeld 조건, 즉 각운동량 양자화로 직접 이어진다는 것을 보였다. 각각 9월 24일과 10월 8일의 회의에서 보고된 다음 두 논문에서 de Broglie는 입자 속도가 위상파의 군속도와 같으며, 입자는 동위상 표면의 법선을 따라 움직인다는 결론에 도달했다. 일반적인 경우, 입자의 궤적은 파동에 대한 Fermat의 원리 또는 입자에 대한 최소 작용의 원리를 사용하여 결정될 수 있으며, 이는 기하 광학과 고전 역학 간의 연결을 나타낸다.
이 이론은 파동 역학의 기초를 세웠다. 이는 Einstein의 지지를 받았으며, G P Thomson과 Davisson과 Germer의 전자 회절 실험으로 확인되었고, Schrödinger의 작업으로 일반화되었다.
그러나 이 일반화는 통계적이었으며 de Broglie에 의해 승인되지 않았으며, 그는 "입자는 내부 주기적 움직임의 장소여야 하고 위상 상태를 유지하기 위해 파동 속에서 움직여야 한다는 것이 실제 물리학자에 의해 무시되었으며, 입자의 국소화 없이 파동 전파를 고려하는 것은 틀렸으며, 이는 내 원래 생각과 매우 반대였다"고 말했다.
철학적 관점에서, 이 물질파 이론은 과거의 원자론의 붕괴에 크게 기여했다. 원래 de Broglie는 실제 파동, 즉 직접적인 물리적 해석을 가진 파동이 입자와 연관되어 있다고 생각했다. 실제로 물질의 파동 측면은 Schrödinger 방정식으로 정의된 파동함수에 의해 형식화되었으며, 이는 확률적 해석을 가지고 있으면서도 실제 물리적 요소의 지원이 없는 순수한 수학적 실체이다. 이 파동함수는 물질에 실제 물리파를 나타나게 하지 않으면서도 물질에 파동 행동의 외양을 제공한다. 그러나 그의 생애 말까지 de Broglie는 David Bohm의 작업을 따르면서 물질파의 직접적이고 실제적인 물리적 해석으로 돌아갔다. De Broglie–Bohm 이론은 오늘날 물질파에 실제 상태를 부여하고 양자 이론의 예측을 나타내는 유일한 해석이다.
전자의 내부 시계에 대한 추측
1924년 논문에서 de Broglie는 전자가 파일럿 파동이 입자를 안내하는 메커니즘의 일부를 구성하는 내부 시계를 가지고 있다고 추측했다. 그 후 David Hestenes는 Erwin Schrödinger에 의해 제안된 Zitterbewegung과의 연결을 제안했다.
내부 시계 가설 검증 및 시계 빈도 측정 시도가 지금까지 결론이 나지 않았지만, 최근 실험 데이터는 적어도 de Broglie의 추측과 일치한다.
질량의 비영성 및 가변성
de Broglie에 따르면, 뉴트리노와 광자는 0이 아닌 정지 질량을 가지고 있지만 매우 낮다. 광자가 완전히 질량이 없지 않다는 것은 그의 이론의 일관성에 의해 강요된다. 우연히도, 질량이 없는 광자 가설의 이러한 거부는 그가 우주 팽창 가설을 의심하게 했다.
또한 그는 입자의 참 질량이 일정하지 않지만 가변적이며, 각 입자가 작용의 순환 적분과 동등한 열역학 기계로 표현될 수 있다고 믿었다.
최소 작용 원리의 일반화
1924년 논문의 두 번째 부분에서 de Broglie는 최소 작용의 역학적 원리와 Fermat의 광학 원리의 동등성을 사용했다: "
