第六十三回 王子追電子探得微觀新奧秘
第六十三回
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
20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，正在加緊做著什麼工作。
前幾回講到那個索爾維量子討論會，與會科學家中有一個叫莫裡斯的，此人出身公爵世家，卻酷愛科學，他在自己巴黎的住宅內還裝備了一個完善的實驗室。莫裡斯有一個弟弟叫路易斯·德布羅意（1892~1987年），本是學文科的，但他很尊敬哥哥，也常來他的實驗室裡好奇地問這問那。這弟兄二人，毫無貴族子弟常有的那種浮浪之氣，整日潛心讀書，研討問題。
再說莫裡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，打聽會議上有什麼科學新聞。莫裡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。”
“什麼？”莫裡斯大吃一驚，“你再有兩年就要拿到歷史學方麵的學位，現在改行豈不前功盡棄？”
“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闢一塊知識領地。歷史，是在人們對已經知道的甚至親身經歷過的事實進行梳理、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，那麼粒子是不是波呢？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。
第二年，1924年，德布羅意將自己的這個新思想寫成一篇論文《關於量子理論的研究》去考博士學位。可以說這是當時物理學界獨一無二的新觀點，許多人看了文章都搖頭，眼看德布羅意的博士學位是毫無希望了。這時他的老師朗之萬（1872~1946年）出來說了一句話：“我雖然很難相信德布羅意的這種觀點，但是他的論文實在是才華橫溢，因此我還是同意授予他博士學位。”他總算勉強通過答辯。再說朗之萬對這件事總是不放心，也不知他的這個學生到底該算是個天才還是個瘋子，便將論文稿寄給愛因斯坦審閱。
愛因斯坦真不愧為一個理論物理大師，他剛讀完文章就拍案叫絕，並立即向物理學界的幾個大人物寫信，籲請對這個新思想給予關註：
請讀一讀這篇論文吧，這可能是一個瘋子寫的，但隻有瘋子才有這種膽量。它的內容很充實。看來粒子的每一個運動都伴隨著一個波場，這個波場的物理性質雖然我們現在還不清楚，但是原則上應該能夠觀察到。德布羅意幹了一件大事，另一個物理世界的那幅巨大的帷幕，已經被輕輕地掀開了一角。
花開兩朵，各表一枝。在物理學中同一個題目常常是理論和實驗雙管齊下，稿紙上的推算和實驗室裡的測試刀槍並舉，經過一場激戰，堡壘才宣告攻克。
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