Известные люди

»

Луи Бройль

Выросший в утонченной и привилегированной среде французской аристократии, Б. ещё до поступления в лицей Жансон-де-Сайи в Париже был увлечен различными науками. Особый заинтересованность в нем вызывала история, изучением которой Б. занялся на факультете искусств и литературы Парижского университета, где он в 1910 г. получил уровень бакалавра. Не без влияния старшего брата Мориса Б. все больше увлекался физикой и, по его собственным словам, философией, обобщениями и книгами [Анри] Пуанкаре, знаменитого французского математика. После периода интенсивных занятий он в 1913 г. получил ученую уровень по физике на факультете естественных наук Парижского университета.

В тот же год Б. был призван на военную службу и зачислен во французский инженерный остов. После начала в 1914 г. первой важный войны он служил в радиотелеграфном дивизионе и провел большую количество военных лет на станции беспроволочного телеграфа при Эйфелевой башне. Через год следом окончания войны Б. возобновил свои занятия физикой в частной научно-исследовательской лаборатории своего брата. Он изучал поведение электронов, атомов и рентгеновских лучей.

Это было увлекательное время для физиков, когда загадки возникали практически на каждом шагу. В XIX в. классическая физика достигла настолько больших успехов, что некоторые ученые начали колебаться, остались ли нерешенными хотя бы какие-то принципиальные научные проблемы. И только в самые последние годы столетия были сделаны такие поразительные открытия, как рентгеновское излучение, радиоактивность и электрон. В 1900 г. Макс Планк предложил свою революционную квантовую теорию для объяснения соотношения между температурой тела и испускаемым им излучением. Вопреки освященному веками представлению о том, что свет распространяется непрерывными волнами, Планк заявил предположение о том, что электромагнитное излучение (всего только за немного десятилетий до этого было доказано, что свет представляет собой электромагнитное излучение) состоит из неделимых порций, энергия которых пропорциональна частоте излучения. Новая доктрина позволила Планку дозволить проблему, над которой он работал, но она оказалась уж очень непривычной, чтобы сделаться общепринятой. В 1905 г. Альберт Эйнштейн показал, что доктрина Планка не математический трюк. Используя квантовую теорию, он предложил замечательное разъяснение фотоэлектрического эффекта (испускание электронов поверхностью металла под действием падающего на нее излучения). Было известно, что с увеличением интенсивности излучения цифра испущенных с поверхности электронов возрастает, но их прыть ни в жизнь не превосходит некоторого максимума. Согласно предложенному Эйнштейном объяснению, произвольный квант передает свою энергию одному электрону, вырывая его с поверхности металла: чем интенсивнее излучение, тем больше фотонов, которые высвобождают больше электронов; энергия же каждого фотона определяется его частотой и задает граница скорости вылета электрона. Заслуга Эйнштейна не только в том, что он расширил область применения квантовой теории, но и в подтверждении им ее справедливости. Свет, безусловно обладающий волновыми свойствами, в ряде явлений проявляет себя как частицы.

Новое подтверждение квантовой теории последовало в 1913 г., когда Нильс Бор предложил модель атома, которая соединила концепцию Эрнста Резерфорда о плотном центральном ядре, около которого обращаются электроны, с определенными ограничениями на электронные орбиты. Эти ограничения позволили Бору пояснить линейчатые спектры атомов, которые разрешено присматривать, если свет, испущенный веществом, находящимся в возбужденном состоянии при горении или электрическом разряде, пропустить посредством узкую щель, а следом сквозь спектроскоп оптический агрегат, пространственно разделяющий компоненты сигнала, соответствующие различным частотам или длинам волн (различным цветам). В результате возникает серия линий (изображений щели), или спектр. Положение каждой спектральной линии зависит от частоты определенной компоненты. Спектр всецело определяется излучением атомов или молекул светящегося вещества. Бор объяснял возникновение спектральных линий перескоком электронов в атомах с одной разрешенной орбиты на другую, с больше низкой энергией. Разность энергий между орбитами, теряемая электроном при переходе, испускается в виде кванта, или фотона излучения с частотой, пропорциональной разности энергий. Спектр представляет собой своего рода кодированную запись энергетических состояний электронов. Модель Бора, таким образом, подкрепила и концепцию дуальной природы света как волны и потока частиц.

Несмотря на большое цифра экспериментальных подтверждений, думка о двойственном характере электромагнитного излучения у многих физиков продолжала инициировать сомнения. К тому же в новой теории обнаружились уязвимые места. Например, модель Бора разрешенные электронные орбиты ставила в соответствии наблюдаемым спектральным линиям. Орбиты не следовали из теории, а подгонялись, исходя из экспериментальных данных.

Б. первым понял, что если волны могут новости себя как частицы, то и частицы могут известия себя как волны. Он применил теорию Эйнштейна Бора о дуализме волна-частица к материальным объектам. Волна и материя считались совсем различными. Материя обладает массой покоя. Она может покоиться или передвигаться с какой-либо скоростью. Свет же не имеет массы покоя: он либо движется с определенной скоростью (которая может изменяться в зависимости от среды), либо не существует. По аналогии с соотношением между длиной волны света и энергией фотона Б. заявил гипотезу о существовании соотношения между длиной волны и импульсом частицы (массы, умноженной на прыть частицы). Импульс прямо связан с кинетической энергией. Таким образом, скорый электрон соответствует волне с больше высокой частотой (больше короткой длиной волны), чем неспешный электрон. В каком обличье (волны или частицы) проявляет себя физический предмет зависит от условий наблюдения.

С необычайной смелостью Б. применил свою идею к модели атома Бора. Отрицательный электрон притягивается к положительно заряженному ядру. Для того чтобы обращаться около ядра на определенном расстоянии, электрон должен передвигаться с определенной скоростью. Если прыть электрона изменяется, то изменяется и положение орбиты. В таком случае центробежная мощь уравновешивается центростремительной. Скорость электрона на определенной орбите, находящейся на определенном расстоянии от ядра, соответствует определенному импульсу (скорости, умноженной на массу электрона) и, значит, по гипотезе Б., определенной длине волны электрона. По утверждению Б., разрешенные орбиты отличаются тем, что на них укладывается целое цифра длин волн электрона. Только на таких орбитах волны электронов находятся в фазе (в определенной точке частотного цикла) с самими собой и не разрушаются собственной интерференцией.

В 1924 г. Б. представил свою работу Исследования по квантовой теории (Researches on the Quantum Theory) в качестве докторской диссертации факультету естественных наук Парижского университета. Его оппоненты и члены ученого совета были поражены, но настроены жутко скептически. Они рассматривали идеи Б. как теоретические измышления, лишенные экспериментальной основы. Однако по настоянию Эйнштейна докторская уровень Б. все же была присуждена. В следующем году Б. опубликовал свою работу в виде обширной статьи, которая была встречена с почтительным вниманием. С 1926 г. он стал лектором по физике Парижского университета, а сквозь два года был назначен профессором теоретической физики Института Анри Пуанкаре при том же университете.

На Эйнштейна служба Б. произвела большое ощущение, и он советовал многим физикам скрупулезно исследовать ее. Эрвин Шредингер последовал совету Эйнштейна и положил идеи Б. в основу волновой механики, обобщившей квантовую теорию. В 1927 г. волновое поведение материи получило экспериментальное подтверждение в исследованиях Клинтона Дж. Дэвиссона и Лестера Х. Джермера, работавших с низкоэнергетическими электронами в Соединенных Штатах, и Джорджа П. Томсона, использовавшего электроны здоровый энергии в Англии. Открытие связанных с электронами волн, которые не возбраняется отклонять в нужную сторону и фокусировать, привело в 1933 г. к созданию Эрнстом Руской электронного микроскопа. Волны, связанные с материальными частицами, сейчас принято звать волнами де Бройля.

В 1929 г. за открытие волновой природы электронов Б. был удостоен Нобелевской премии по физике. Представляя лауреата на церемонии награждения, член Шведской королевской академии наук К.В. Озеен заметил: Исходя из предположения о том, что свет есть вместе с тем и волновое движение, и поток корпускул [частиц], Б. открыл идеально свежий аспект природы материи, о котором раньше никто не подозревал... Блестящая догадка Б. разрешила стародавний спор, установив, что не существует двух миров, единственный света и волн, иной материи и корпускул. Есть только единственный групповой мир.

Б. продолжил свои исследования природы электронов и фотонов. Вместе с Эйнштейном и Шредингером он в течение многих лет пытался отыскать такую формулировку квантовой механики, которая подчинялась бы обычным причинно-следственным законам. Однако усилия этих выдающихся ученых не увенчались успехом, а экспериментально было доказано, что такие теории неверны. В квантовой механике возобладала статистическая интерпретация, основанная на работах Нильса Бора, Макса Борна и Вернера Гейзенберга. Эту концепцию зачастую называют копенгагенской интерпретацией в честь Бора, тот, что разрабатывал ее в Копенгагене.

В 1933 г. Б. был избран членом Французской академии наук, а в 1942 г. стал ее постоянным секретарем. В следующем году он создал Центр исследований по прикладной математике при Институте Анри Пуанкаре для укрепления связей между физикой и прикладной математикой. В 1945 г., затем окончания второй важный войны, Б. и его брат Морис были назначены советниками при французской Высшей комиссии по атомной энергии.

Б. ни в жизнь не состоял в браке. Он любил делать пешие прогулки, впитывать текст, предаваться размышлениям и игрывать в шахматы. После смерти своего брата в 1960 г. он унаследовал герцогский титул. Б. скончался в парижской больнице 19 марта 1987 г. в возрасте 94 лет.

Помимо Нобелевской премии, Б. был награжден первой медалью Анри Пуанкаре Французской академии наук (1929), Гран-при Альберта I Монакского (1932), первой премией Калинги ЮНЕСКО (1952) и Гран-при Общества инженеров Франции (1953). Он был обладателем почетных степеней многих университетов и членом многих научных организаций, в том числе Лондонского королевского общества, американской Национальной академии наук и Американской академии наук и искусств. В 1945 г. он был выдвинут в состав Французской академии братом Морисом в знак признания его литературных достижений.

Так же читайте биографии известных людей:

Луи Неель Lui Neel

Французский физик Луи Эжен Феликс Неель родился в Лионе в семье Луи Нееля, директора одной из гражданских служб, и Марии Антуанетты (в девичестве..
читать далее →

Луи Монбрен Lui Monbren

Монбрен (Montbrun) Луи Пьер (1.3.1770, Флорезак, Эр - 7.9.1812), граф (15.8.1809), барон (23.9.1808), дивизионный генерал (9.3.1809).
читать далее →

Луи Сюше Lui Siushe

Сын богатого торговца шелком. Получил образование в частном колледже Иль-Барб. В 1791 вступил в Национальную гвардию.
читать далее →

Луи Блерио Lui Blerio

Французский летчик и авиаконструктор, первым перелетевший через Ла-Манш на самолете.
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий