【名人故事】物理学家普朗克、德布罗意

6.2量子世界》素材
一、物理学家普朗克的生平简介
普朗克(Max Planck 18581947),近代伟大的德国物理学家,量子论的奠基人.1858423日生于基尔.1867年,其父民法学教授J.W.von普朗克应慕尼黑大学的聘请任教,从而举家迁往慕尼黑.普朗克在慕尼黑度过了少年时期,1874年入慕尼黑大学.18771878年间,去柏林大学听过数学家K.外尔斯特拉斯和物理学家H.von亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫的讲课.普朗克晚年回忆这段经历时说,这两位物理学家的人品和治学态度对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他.在柏林期间,普朗克认真自学了R.克劳修斯的主要著作《力学的热理论》,使他立志去寻像热力学定律那样具有普遍性的规律.1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教.1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人(先任副教授,1892年后任教授)和理论物理学研究所主任.1900年,他在黑体辐射研究中引入能量量子.由于这一发现对物理学的发展作出的贡献,他获得1918年诺贝尔物理学奖中东家具.
1900年,普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难,创立了物质辐射(或吸
收)的能量只能是某一最小能量单位(能量量子)的整数倍的假说,即量子假说.他引进了一个物理普适常数,即普朗克常量,以符号h表示,其数值为6.626 176×10-27尔格·秒,是微观现象量子特性的表征.他从理论上导出了黑体辐射的能量按波长(或频率)分布的公式,称为普朗克公式.量子假说的提出对现代物理学,特别是量子论的发展起了重大的作用.普朗克于1918年获得诺贝尔物理学奖金.
20世纪20年代以来,普朗克成了德国科学界的中心人物,与当时德国以及国外的知名物理学家都有着密切联系.1918年被选为英国皇家学会会员,19301937年他担任威廉皇帝协会会长.在纳粹攫取德国政权后,以一个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子为捍卫科学的尊严而斗争.1947104日在哥廷根逝世.
二、德布罗意的科学生涯
路易斯一维克多·德布罗意(Louls-Victorde Broglie 1892~1987),是法国著名理论物理学家,物质波理论的创立者分动箱.德布罗意主要从事理论物理尤其是关于量子问题的研究,他在该领域取得的重大研究成果为现代物理的发展作出了杰出的贡献.192411月,德布罗意在博士论文中阐述了著名的物质波理论,并指出电子的波动性.这一理论为建立波动力学奠定了
坚实基础.由于这一划时代的研究成果,使他获得1929年的诺贝尔物理学奖,同时也使他成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的学者.本文就德布罗意的科学生涯以及他关于物质波的理论作一探讨.
德布罗意1892815日出生于法国塞纳河畔的蒂厄浦,是法国一贵族家庭的次子.木酢液德布罗意家族自17世纪以来在法国军队、政治、外交方面颇具盛名.祖父J.V.A德布罗意(lcu18211901)是法国著名政治家和国务活动家,1871年当选为法国国民议会下院议员,同年担任法国驻英国大使,后来还担任过法国总理和外交部长等职务幼学纪事.
德布罗意从18岁开始在巴黎大学学习理论物理,但是因为打算沿其家族传统,以后从事外交活动,他也学习历史,并且于1909年获得历史学位.
德布罗意从他哥哥那里了解到普朗克和爱因斯坦关于量子方面的工作,这些引起了他对物理学的极大兴趣.经过一番思想斗争之后,德布罗意终于放弃了已决定的研究法国历史的计划,选择了物理学的研究道路,并且希望通过物理学研究获得博士学位.第一次世界大战期间,德布罗意在军队服役,被分配到无线电台工作,中断了他的理论物理研究.1919年,德布罗意重新回到他哥哥的实验室研究X射线,在这里,他不仅获得了许多原子结构的知识,
而且接触到X射线时而像波、时而像粒子的奇特性质.德布罗意曾经与其兄就X射线的性质进行了长时间的讨论,他对其兄及其同事们的实验工作发生了浓厚的兴趣.为了对这些现象作出理论解释,1920年,德布罗意重新开始研究理论物理,特别是关于量子问题,他的研究终于取得了可喜成果.19239月和10月,德布罗意发表了三篇关于物质波的论文,创立了物质波理论.之后,他投入博士论文的写作,192411月他以题为《量子理论的研究》的论文通过博士论文答辩,获得博士学位.在这篇论文中,包括了德布罗意近两年取得的一系列重要研究成果,全面论述了物质波理论及其应用.
德布罗意获得博士学位后,继续留在巴黎大学,他又发表了有关波动力学的有创造性的研究成果,同时担任教学任务.1930年到1950年间,德布罗意的研究工作主要是波动力学的推广,他的研究取得了许多成果,发表了大量评论和论文.1951年以后的一段时间,德布罗意研究粒子和波之间的关系,目的是通过研究用经典的空间和时间概念对波动力学作出因果解释.德布罗意一生的研究成果颇丰,他的著作达25本之多.由于德布罗意的杰出贡献,他获得了很多的荣誉.1929年获法国科学院享利·彭加勒奖章,同年又获诺贝尔物理学奖.1932年,获摩纳哥阿尔伯特一世奖,1952年联合国教科文组织授予他一级卡琳加奖,1956年获法国科学研究中心的金质奖章.德布罗意于1933年当选为法国科学院院士,1942
年以后任数学科学常务秘书.他还是华沙大学、雅典大学等六所著名大学的荣誉博士,是欧、美、印度等18个科学院院士.

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