文科生學不好物理?德布羅意:我靠一篇畢業論文就拿到了諾貝爾獎

2020-12-05 科學新視界

第五屆索爾維會議可謂是科學界的一場盛宴,愛因斯坦、普朗克、玻爾、泡利和居裡夫人等等,一系列光耀人類科學史的巨匠在此雲集。總人數不過29人,就有17人是諾貝爾獎得主,可見這次會議的含金量有多高了。而在17位諾獎得主中,德布羅意是唯一一個靠畢業論文就拿到諾貝爾物理學獎的傳奇人物。

甚至有傳言說,他的論文只有一頁紙,靠一頁紙就能獲得諾貝爾獎?這得讓多少科學家汗顏啊。後來證明這是謠言,德布羅意的畢業論文的英譯版本共有72頁,德譯版本有120頁。其實德布羅意一生最讓人稱道的是,他以前是個貨真價實的文科生,大學專業是歷史學。他是半路出家去學理論物理的,還拿到了博士學位。

誰說文科生學不好物理的?誰說文科生不能獲得諾貝爾獎的?德布羅意用親身經歷告訴你,沒有什麼不可能。其實不獲得諾貝爾獎,德布羅意一樣青史留名。他的家族是法國的頂級權貴,每一代繼承人都擁有法國公爵和德國親王的封號。家庭條件給了德布羅意優良的教育,18歲的時候,德布羅意就憑藉出色的成績從巴黎大學畢業。

畢業之後,德布羅意就跟隨在他的哥哥身邊,他的哥哥是個科學愛好者,是索爾維會議的工作人員。在他的書房裡,德布羅意看到了普朗克的著作。普朗克可是量子力學之父,他對量子世界的描述吸引了德布羅意,他決心攻讀物理學。家庭方面,只有他的哥哥支持他,德布羅意就這樣開始了他的跨界研究之旅。

有了哥哥的推薦和德布羅意自己的天賦,德布羅意得到了朗之萬的賞識,並收為弟子。倫琴發現X射線後,掀起了一陣研究狂潮,德布羅意也隨大流,研究X射線的運用。很快,德布羅意就發現了X射線具有波粒二象性,他迫不及待地想要開始研究量子力學。1923年,他在攻讀博士學位的後期,接連發表了三篇論文,指出粒子都具有波粒二象性。

我們知道愛因斯坦獲得了1921年的諾貝爾物理學獎,他對光的理解直接終結了持續一百多年的關於光的性質的爭論。光的幹涉現象和衍射現象,說明光具有波動性,光電效應又說明了光具有粒子性,所以愛因斯坦是波粒二象性理論的奠基人之一。但是愛因斯坦並沒有說所有物質都擁有波粒二象性,他也是不確定的。

德布羅意受到啟發後,開始深入研究波粒二象性理論。1924年,德布羅意總結了之前發表了三篇論文,再加上他的新發現,完成了他的畢業論文,題目是《量子理論的研究》。論文的主要觀點就是萬物皆波,任何實體粒子都有波動存在。至此,物質波理論正式登場,量子力學又有了一個核心理論。

答辯過程中,德布羅意的理論震驚了在場的所有人,包括他的導師朗之萬。物質波理論在當時過於前衛,不能接受的科學家多了去了。朗之萬聯繫了愛因斯坦,請他來評價一下德布羅意的論文。當愛因斯坦讀完德布羅意的論文後,便稱讚他是天才一樣的想法,德布羅意一躍成為物理學界的新星。

德布羅意後來也和愛因斯坦有了接觸,在第五屆索爾維會議上,他和薛丁格一樣,是愛因斯坦的支持者。以玻爾為首的哥本哈根學派在量子力學創立的過程中,發起了多次論戰,每次論戰都為量子力學大廈添磚加瓦。而德布羅意也做出了貢獻,薛丁格建立波動力學和薛丁格方程,都受到了德布羅意的物質波理論的啟發。1987年,德布羅意病逝,享年95歲。

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    德布羅意在中學時期,他的法文、歷史、物理、哲學成績全都名列前茅。1909年中學畢業後,他進入了法國一流的索邦大學(Sorbonne Université),該校著名的校友包括居裡夫婦(Pierre and Marie Curie)。
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    01德布羅意是歷屆諾貝爾物理學獎獲得者中最具爭議的人物,他出身貴族。先是研究中世紀史,而後跨界學習量子物理,他的博士畢業論文導師都看不懂。拿到學位後不久,德布羅意突然對物理學產生了濃厚的興趣,在哥哥M.德布羅意的影響下,他對當時最流行的量子論痴迷萬分。開始轉向理論物理學研究,並於1913年獲得理學士學位。
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