De Broglie, Louis

Louis Victor Pierre Raymond, séptimo duque de Broglie , más conocido como Louis de Broglie ( fr. Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7ème duc de Broglie, Louis de Broglie ; 15 de agosto de 1892 , Dieppe - 19 de marzo de 1987 , Louveciennes ) - Físico teórico francés , uno de los fundadores de la mecánica cuántica , Premio Nobel de Física de 1929, miembro de la Academia de Ciencias de Francia (desde 1933) y su secretario indispensable (desde 1942), miembro de la Academia de Francia (desde 1944).

Louis de Broglie es autor de trabajos sobre problemas fundamentales de la teoría cuántica . Posee una hipótesis sobre las propiedades ondulatorias de las partículas materiales ( ondas de Broglie , u ondas de materia), que marcó el inicio del desarrollo de la mecánica ondulatoria . Propuso una interpretación original de la mecánica cuántica ( teoría de la onda piloto , teoría de la doble solución ), desarrolló la teoría relativista de las partículas con espín arbitrario , en particular los fotones (teoría de los neutrinos de la luz), se ocupó de la radiofísica , las teorías clásica y cuántica de campos , la termodinámica y otras ramas de la física.

Biografía

Origen y educación

Louis de Broglie pertenecía a la conocida familia aristocrática de los Broglie , cuyos representantes ocuparon importantes cargos militares y políticos en Francia durante varios siglos. El padre del futuro físico, Louis-Alphonse-Victor ( fr. Victor de Broglie ; 1846-1906), quinto duque de Broglie , estaba casado con Pauline d'Armaille ( Paulina d'Armaille ), nieta del general napoleónico Philippe Paul de Segur . Tuvieron cinco hijos; además de Louis, estos son: Albertina (1872-1946), más tarde la Marquesa de Luppé ( Marquise de Luppé ); Maurice (1875-1960), más tarde conocido físico experimental; Philippe (1881-1890), que murió dos años antes del nacimiento de Louis, y Pauline, Contesse de Pange ( Comtesse de Pange en francés ; 1888-1972), más tarde una escritora muy conocida [5] . Como el hijo menor de la familia, Louis creció en un aislamiento relativo, leía mucho y le gustaba la historia, especialmente la política. Desde niño tuvo buena memoria y podía leer inequívocamente un fragmento de una obra de teatro o nombrar una lista completa de ministros de la Tercera República . Se le auguró un gran futuro en la arena pública [6] . Los De Broglie vivían en su villa en Dieppe o en sus propiedades en Normandía y Anjou [5] . En 1901, la familia finalmente se mudó a París, donde su padre se convirtió en miembro de la Asamblea Nacional [7] .

El joven Louis de Broglie fue educado en casa bajo la guía de maestros-sacerdotes privados, primero el padre Dupuis ( Dupuis ) y luego el padre Chanet ( Chanet ). Tras la muerte del cabeza de familia en 1906, el hermano mayor Maurice, que se convirtió en el nuevo duque de Broglie, se hizo cargo de la educación del menor, enviándolo al prestigioso Lycée Janson de Sayy . Aquí, Luis, que heredó el título de príncipe ( prince ) del Sacro Imperio Romano Germánico , estudió durante tres años y en 1909 recibió los títulos de bachiller ( Baccalauréat ) en filosofía y matemáticas. Estudió bien en materias como francés, historia, física, filosofía, mostró resultados promedio en matemáticas, química y geografía, tenía un dominio deficiente de dibujo e idiomas extranjeros. A la edad de dieciocho años, Louis de Broglie ingresó en la Universidad de París , donde inicialmente estudió historia y derecho, pero pronto se desilusionó con estas disciplinas y sus métodos de enseñanza. Al mismo tiempo, no se sintió atraído por la carrera militar o diplomática común en su familia. Según las memorias de Maurice de Broglie, durante esta crisis, el pensamiento de su hermano resultó estar dirigido a problemas no resueltos de física teórica, muy relacionados con la filosofía de la ciencia. Esto se vio facilitado asistiendo a cursos sobre "matemáticas especiales", leyendo las obras de Henri Poincaré y estudiando los materiales del primer Congreso Solvay (1911), uno de cuyos secretarios fue Maurice [6] . Como resultado de la lectura de las actas de las discusiones que tuvieron lugar en esta conferencia, como escribió el mismo Louis de Broglie muchos años después, “decidió dedicar todas sus fuerzas a dilucidar la verdadera naturaleza de los misteriosos cuantos introducidos diez años antes en la teoría ”. física de Max Planck , cuyo significado profundo todavía no es suficiente para quien lo entendió" [8] . Volviendo completamente al estudio de la física, se graduó de la universidad en 1913 con una licenciatura en ciencias ( licence ès sciences ) [6] . La pasión por la ciencia influyó profundamente en el carácter de Louis de Broglie. Como escribió la condesa de Pange en sus memorias,

El simpático y encantador principito que conocí durante mi infancia se ha ido para siempre. Con determinación y un coraje asombroso, gradualmente, cada mes, se convirtió en un erudito estricto, llevando una vida monástica.

Texto original (inglés)[ mostrarocultar] El amable pequeño príncipe y encantador que había conocido durante toda mi infancia había desaparecido para siempre. Con una determinación y un coraje admirables se fue transformando poco a poco cada mes en un científico austero que llevaba una vida monástica. — Cita. por MJ Nye. La cultura aristocrática y la búsqueda de la ciencia: los De Broglies en la Francia moderna // Isis. - 1997. - vol. 88. - Pág. 406.

Servicio militar. Carrera científica y docente

Después de completar sus estudios, Louis de Broglie, como simple zapador, se unió a las tropas de ingeniería para el servicio obligatorio. Comenzó en Fort Mont Valérien , pero pronto, por iniciativa de su hermano, fue destinado al Servicio de Comunicaciones Inalámbricas y trabajó en la Torre Eiffel , donde estaba ubicado el transmisor de radio. Louis de Broglie permaneció en el servicio militar durante toda la Primera Guerra Mundial , ocupándose de asuntos puramente técnicos. En particular, junto con Leon Brillouin y su hermano Maurice, participó en el establecimiento de comunicaciones inalámbricas con submarinos. El príncipe Louis fue desmovilizado en agosto de 1919 con el rango de suboficial ( ayudante ). Posteriormente, el científico habló con pesar sobre los seis años de su vida que había pasado aislado de los problemas fundamentales de la ciencia que le interesaban [6] [9] .

Tras la desmovilización, Louis de Broglie continuó sus estudios en la Facultad de Ciencias Exactas con el objetivo de obtener un doctorado . Aquí asistió a las conferencias de Paul Langevin sobre la teoría de la relatividad , que le causaron una gran impresión [10] . También se sabe que el joven científico venía regularmente a la Escuela de Física y Química para discutir sus resultados y pensamientos con Langevin y Léon Brillouin [7] . Al mismo tiempo, el príncipe Louis comenzó a investigar en el laboratorio privado de su hermano Maurice . Los intereses científicos de este último estaban en las propiedades de los rayos X y el efecto fotoeléctrico ; las primeras obras de Louis, escritas con su hermano o solo, también se dedicaron a este tema. En 1923, el joven de Broglie expresó su famosa idea sobre las propiedades ondulatorias de las partículas materiales, lo que dio lugar al desarrollo de la mecánica ondulatoria . Luego de crear el formalismo de esta teoría, el científico tomó parte activa en la discusión de su interpretación, ofreciendo su propia versión. En los años siguientes, continuó desarrollando diversos temas de teoría cuántica [6] . Al describir la forma de pensar de De Broglie, su alumno y colaborador más cercano, Georges Lochak , escribió:

Louis de Broglie se caracteriza por el pensamiento intuitivo a través de imágenes sencillas concretas y realistas inherentes al espacio físico tridimensional. <...> ... siendo consciente de la fuerza y el rigor del razonamiento abstracto, está al mismo tiempo convencido de que todo el punto está todavía en imágenes concretas, siempre poco claras e inestables, revisadas sin cesar y la mayoría de las veces rechazadas como más o menos menos falso. <...> ... me parece que había dos claves en la obra de de Broglie. El primero de ellos es obviamente la Historia. Lo estudió tanto que, como me dijo una vez, probablemente leyó más libros de historia que de física... Estos estudios no eran para él una especie de curiosidad o afición de una persona culta, eran al mismo tiempo el fuerza motriz de su espíritu y suelo nutritivo para sus pensamientos… La segunda clave en su obra fue la visibilidad… Para de Broglie, comprender significa visualizar.

- J. Loshak. Evolución de las ideas de Louis de Broglie respecto a la interpretación de la mecánica ondulatoria // L. de Broglie. Relaciones de incertidumbre de Heisenberg e interpretación probabilística de la mecánica ondulatoria (con notas críticas del autor). - M .: Mir, 1986. - S. 16, 21, 26 .

En 1928, Louis de Broglie comenzó su carrera docente en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de París, y en 1933 asumió la cátedra de física teórica en el Institut Henri Poincaré . Supervisó el seminario semanal y el trabajo científico de los estudiantes graduados, aunque a lo largo de los años, a medida que se alejaba cada vez más de la corriente principal del desarrollo científico, había cada vez menos estudiantes. Durante muchos años (hasta que se jubiló en 1962 ) de Broglie impartió cursos sobre mecánica ondulatoria, sus diversos aspectos y aplicaciones; muchos de estos cursos han sido publicados en forma de libro [6] . Al notar las excelentes cualidades de estos libros, el famoso físico Anatole Abraham , sin embargo, escribió que

...como disertante en la audiencia, era aburrido. Comenzando justo a tiempo, leyó con su voz alta y algo monótona en grandes hojas cubiertas de taquigrafía. Siempre se detenía exactamente al final de la hora [de la conferencia] y se iba inmediatamente. Si alguien quería hacer una pregunta, pedía una reunión, que siempre estaba prevista y durante la cual, hay que decirlo, él [de Broglie] hizo grandes esfuerzos para aclarar lo incomprensible. Pero pocas personas dieron este paso, y después de un tiempo, en lugar de asistir a conferencias, se dio preferencia a estudiar sus libros bellamente escritos.

Texto original (inglés)[ mostrarocultar] (…como profesor en un salón de clases no inspiraba. Empezaba escrupulosamente a tiempo, leía con su voz aguda y en un tono un tanto monótono de un fajo de hojas grandes escritas a mano. Siempre se detenía bruscamente al final de la hora y partió inmediatamente.Si uno quería hacer una pregunta, pedía una cita, siempre concedida, donde hay que decir que se esforzaba mucho en explicar una dificultad.para estudiar sus libros bellamente escritos. — A.Abraham. Louis Victor Pierre Raymond de Broglie // Biogr. Mems cayó. Roy. soc. - 1988. - vol. 34. - Pág. 37.

En 1933, Louis de Broglie fue elegido casi por unanimidad (excepto por solo dos votos) miembro de la Academia de Ciencias de Francia . En 1942, se convirtió en su secretario indispensable ( Secrétaire Perpétuel ) y ocupó este cargo hasta 1975 , cuando renunció. Especialmente para él, se estableció el cargo de secretario honorario indispensable ( Secrétaire Perpétuel d'Honneur ) [6] . El 12 de octubre de 1944, de Broglie fue elegido miembro de la Academia Francesa (su antecesor fue el matemático Émile Picard ) y el 31 de mayo de 1945 fue admitido solemnemente entre los cuarenta "inmortales" por su propio hermano Maurice [11] . En 1945 fue nombrado asesor de la Comisión de Energía Atómica de Francia. Por sus obras de divulgación científica, la UNESCO le otorgó el primer Premio Kalinga (1952) [9] . En 1973, se fundó la Fondation Louis de Broglie para apoyar la investigación de los problemas fundamentales de la física [12] .

Louis de Broglie nunca se casó y rara vez viajó al extranjero. Después de la muerte de su madre en 1928, se vendió el gran palacio familiar en París y Louis se instaló en una pequeña casa en la Rue Perronet en Neuilly-sur-Seine , donde vivió recluido por el resto de su vida. Nunca tuvo coche, prefería viajar a pie o en metro, nunca se iba de vacaciones y pasaba todos los veranos en París. 1960 , después de la muerte de Maurice, que no tuvo hijos, Louis de Broglie heredó el título ducal. Como testifica Abraham, De Broglie era una persona tímida, nunca levantaba la voz y era educado con todo el mundo. Era taciturno, pero de su pluma salieron una gran cantidad de escritos científicos y de divulgación científica. El científico murió en Louveciennes el 19 de marzo de 1987 a la edad de 95 años [ 6] .

Actividad científica

Física de los rayos X y el efecto fotoeléctrico

El primer trabajo de Louis de Broglie (principios de la década de 1920) se llevó a cabo en el laboratorio de su hermano mayor Maurice y trató sobre las peculiaridades del efecto fotoeléctrico y las propiedades de los rayos X. Estas publicaciones consideraron la absorción de rayos X y contenían una descripción de este fenómeno utilizando la teoría de Bohr , aplicaron principios cuánticos a la interpretación de los espectros de fotoelectrones y dieron una clasificación sistemática de los espectros de rayos X [6] . Las investigaciones de los espectros de rayos X fueron de gran importancia para dilucidar la estructura de las capas internas de electrones de los átomos (los espectros ópticos están determinados por las capas externas). Entonces, los resultados de los experimentos realizados junto con Alexandre Dauvillier ( Alexandre Dauvillier ), permitieron revelar las deficiencias de los esquemas existentes para la distribución de electrones en los átomos; estas dificultades fueron eliminadas en el trabajo de Edmund Stoner [13] . Otro resultado fue la aclaración de la insuficiencia de la fórmula de Sommerfeld para determinar la posición de las líneas en los espectros de rayos X; esta discrepancia se eliminó después del descubrimiento del espín del electrón [14] . En 1925 y 1926, el profesor de Leningrado Orest Khvolson nominó a los hermanos De Broglie al Premio Nobel por su trabajo sobre la física de los rayos X [5] .

Ondas de materia

Estudiar la naturaleza de los rayos X y discutir sus propiedades con el hermano Maurice, quien consideraba que estos rayos eran una combinación de ondas y partículas, contribuyó a que Louis de Broglie se diera cuenta de la necesidad de construir una teoría que vinculara las representaciones corpusculares y ondulatorias. Además, estaba familiarizado con el trabajo (1919-1922) de Marcel Brillouin , que proponía un modelo hidrodinámico del átomo y trataba de conectarlo con los resultados de la teoría de Bohr. El punto de partida en el trabajo de Louis de Broglie fue la idea de los cuantos de luz de A. Einstein . En su primer artículo sobre este tema, publicado en 1922 , el científico francés consideró la radiación de un cuerpo negro como un gas de cuantos de luz y, utilizando la mecánica estadística clásica , derivó la ley de radiación de Wien en el marco de tal representación . En su siguiente publicación, trató de reconciliar el concepto de cuantos de luz con los fenómenos de interferencia y difracción y llegó a la conclusión de que es necesario asociar cierta periodicidad a los cuantos [15] . Al mismo tiempo, interpretó los cuantos de luz como partículas relativistas de masa muy pequeña [7] .

Quedaba por extender las consideraciones ondulatorias a cualquier partícula masiva, y en el verano de 1923 se produjo un avance decisivo. De Broglie esbozó sus ideas en una breve nota "Ondas y cuantos" ( Ondes et quanta , presentada en una reunión de la Academia de Ciencias de París el 10 de septiembre de 1923), que marcó el comienzo de la creación de la mecánica ondulatoria . En este trabajo, el científico sugirió que una partícula en movimiento con energía y velocidad se caracteriza por algún proceso periódico interno con una frecuencia , donde es la constante de Planck . Para conciliar estas consideraciones, basadas en el principio cuántico, con las ideas de la relatividad especial , de Broglie se vio obligado a asociar a un cuerpo en movimiento una "onda ficticia" que se propaga a una velocidad de . Tal onda, más tarde llamada fase u ondas de De Broglie , permanece sincronizada en fase con el proceso periódico interno durante el movimiento del cuerpo. Después de haber considerado el movimiento de un electrón en una órbita cerrada, el científico demostró que el requisito de coincidencia de fase conduce directamente a la condición cuántica de Bohr-Sommerfeld, es decir, a la cuantización del momento angular . En las siguientes dos notas (informadas en las reuniones del 24 de septiembre y el 8 de octubre, respectivamente), de Broglie llegó a la conclusión de que la velocidad de la partícula es igual a la velocidad del grupo de las ondas de fase, y la partícula se mueve a lo largo de la normal a la superficies de igual fase. En el caso general, la trayectoria de una partícula se puede determinar utilizando el principio de Fermat (para ondas) o el principio de mínima acción (para partículas), que indica la conexión entre la óptica geométrica y la mecánica clásica [16] . $mi$ $v$ $e/h$ $h$ $c^{2}/v$

En un artículo que combina los resultados de tres notas, Louis de Broglie escribió que "quizás todo cuerpo en movimiento está acompañado por una onda y que la separación del movimiento del cuerpo y la propagación de la onda es imposible" [17] . Siguiendo estas consideraciones, el científico concordó los fenómenos de difracción e interferencia con la hipótesis de los cuantos de luz. Así, la difracción ocurre cuando una partícula de luz pasa a través de un agujero cuyo tamaño es comparable a la longitud de las ondas de fase. Además, estas consideraciones, según de Broglie, también deberían ser válidas para partículas materiales, por ejemplo, electrones , lo que se suponía que era una confirmación experimental de todo el concepto [16] . La evidencia de la difracción de electrones se descubrió en 1927, principalmente debido a los experimentos de Clinton Davisson y Lester Germer en los EE. UU. y George Paget Thomson en Inglaterra [18] .

Sin embargo, en 1924, las ideas de Louis de Broglie sobre las propiedades ondulatorias de las partículas eran sólo una hipótesis. Presentó sus resultados de forma ampliada en su tesis doctoral "Investigación sobre la teoría cuántica", que fue defendida en la Sorbona el 25 de noviembre de 1924. El comité de examen, que incluía a cuatro científicos de renombre: los físicos Jean Perrin , Charles-Victor Moguin ( fr. Charles Victor Mauguin ), Paul Langevin y el matemático Elie Cartan , apreció la originalidad de los resultados, pero apenas pudo comprender todo su significado. La excepción fue Langevin, quien informó sobre el trabajo de De Broglie en el Congreso de Solvay en abril de 1924. A sugerencia suya, se envió una copia de la disertación a Albert Einstein . La reacción de este último en una carta a Langevin fue alentadora: "Levantó la esquina del gran telón (en alemán: Er hat einen Zipfel der grossen Schleiers gelüftet )" . El interés por este trabajo de Einstein, que lo usó para fundamentar sus consideraciones en estadística cuántica , atrajo la atención de destacados físicos hacia la hipótesis de de Broglie, pero pocas personas en ese momento lo tomaron en serio. El siguiente paso lo dio Erwin Schrödinger , quien, partiendo de las ideas del físico francés, desarrolló el formalismo matemático de la mecánica ondulatoria a principios de 1926 [16] [6] . El éxito de la teoría de Schrödinger y el descubrimiento experimental de la difracción de electrones llevaron al amplio reconocimiento de los méritos de Louis de Broglie, como lo demuestra la concesión del Premio Nobel de Física de 1929 con la frase "por el descubrimiento de la onda". naturaleza del electrón" [19] .

Interpretación de la mecánica ondulatoria. Primeros trabajos

Después de la publicación de trabajos fundamentales sobre la teoría de las ondas de materia, Louis de Broglie publicó una serie de pequeños artículos en los que desarrollaba y refinaba sus ideas. Estas aclaraciones se referían a cuestiones como la formulación relativista de la relación entre la energía de una partícula y la frecuencia de una onda, la explicación de los fenómenos de interferencia y absorción de radiación por parte de los átomos debido a la propagación de ondas de fase, y otros. En su tesis, también aplicó su teoría a la descripción del efecto Compton y el equilibrio estadístico de gases, y al cálculo de correcciones relativistas para el átomo de hidrógeno . Sin embargo, el significado físico de las ondas de fase seguía siendo poco claro [7] . Después de la aparición a principios de 1926 del trabajo de Schrödinger sobre la mecánica ondulatoria, el problema de interpretar la nueva teoría se volvió especialmente agudo. A fines de 1927, se formuló en términos generales la llamada interpretación de Copenhague , basada en la interpretación probabilística de Born de la función de onda , las relaciones de incertidumbre de Heisenberg y el principio de complementariedad de Bohr . Louis de Broglie, desarrollando independientemente sus ideas sobre las ondas asociadas con partículas, llegó a una interpretación diferente, que se denominó teoría de la solución doble .

Por primera vez, la teoría de la doble solución se presentó en el artículo "La mecánica ondulatoria y la estructura atómica de la materia y la radiación", publicado en el Journal de Physique en mayo de 1927 . En este trabajo, las partículas fueron presentadas como " singularidades en movimiento " de un campo de ondas descrito por una ecuación relativista del tipo Klein-Gordon . La velocidad de la singularidad es igual a la velocidad de la partícula, y la fase está determinada por la acción . Además, usando la analogía entre la mecánica clásica y la óptica geométrica (la identidad del principio de acción mínima y el principio de Fermat), el autor demostró que la velocidad de singularidad en el caso de una partícula libre debe estar dirigida a lo largo del gradiente de fase . Las soluciones continuas de la ecuación de onda, según de Broglie, están asociadas al caso de un conjunto de partículas y tienen el significado estadístico habitual (la densidad del conjunto en cada punto). Tales soluciones también pueden interpretarse como la densidad de un conjunto de posibles soluciones determinadas por un conjunto de condiciones iniciales, de modo que el cuadrado de la amplitud de tal onda determinará la probabilidad de encontrar una partícula en un elemento de volumen dado (probabilidad en el sentido clásico, como evidencia de ignorancia del cuadro completo). El siguiente paso fue el llamado "principio de la doble solución", según el cual las fases de las soluciones singulares y continuas son siempre iguales. Este postulado "supone la existencia de dos soluciones sinusoidales de la ecuación [de onda], que tienen el mismo coeficiente de fase, y una solución es una singularidad puntual, y la otra, por el contrario, tiene una amplitud continua" . Por lo tanto, la singularidad de la partícula se moverá a lo largo del gradiente de fase (normal a superficies de fases iguales) de una onda de probabilidad continua [20] [21] .

Habiendo considerado entonces el problema del movimiento de partículas en un potencial externo y procediendo al límite no relativista, de Broglie llegó a la conclusión de que la presencia de una onda continua está asociada con la aparición de un término adicional en el Lagrangiano de la partícula, que puede interpretarse como una pequeña adición a la energía potencial . Esta adición coincide con el llamado "potencial cuántico" introducido por David Bohm en 1951 . Volviendo al caso de un sistema de muchas partículas en la aproximación no relativista, de Broglie preguntó cuál es el significado de la ecuación de Schrödinger y dio la siguiente respuesta: la fase de la solución de la ecuación de Schrödinger en el espacio de configuración , cuyo número de dimensiones está determinado por el número de partículas, establece el movimiento de cada partícula-singularidad en el espacio tridimensional habitual. La amplitud de la solución, como antes, caracteriza la densidad de probabilidad de encontrar el sistema en una ubicación dada en el espacio de configuración. Finalmente, en la última sección de su artículo, de Broglie propuso una visión diferente de los resultados obtenidos: en lugar del "principio de doble decisión", que es difícil de justificar, se puede postular la existencia de dos objetos de diferente naturaleza física: un partícula material y una onda continua, esta última dirigiendo el movimiento de la primera. Tal ola fue llamada "onda piloto" ( l'onde pilote ). Sin embargo, según el científico, tal interpretación podría ser solo una medida preliminar [22] .

En general, el trabajo de De Broglie no atrajo mucha atención de la comunidad científica. La escuela de Copenhague consideró imposible resolver las dificultades fundamentales volviendo al determinismo de la mecánica clásica [23] . Sin embargo, Wolfgang Pauli apreció mucho la originalidad de las ideas del científico francés. Así, en una carta a Niels Bohr fechada el 6 de agosto de 1927, escribió: “... incluso si este artículo de De Broglie no da en el blanco (y espero que realmente lo sea), sigue siendo muy rico en ideas, muy claro y escrito en un nivel mucho más alto que los artículos infantiles de Schrödinger, quien todavía hoy piensa que puede... abolir los puntos materiales" [21] . De Broglie no logró convencer a sus colegas de la validez de sus ideas durante el Quinto Congreso Solvay (octubre de 1927), donde realizó un informe sobre su teoría preliminar de la onda piloto , tocando sólo brevemente la idea de una doble solución. Basado en el requisito de concordancia con la mecánica clásica en el límite apropiado, postuló la ecuación fundamental del movimiento en forma de proporcionalidad de la velocidad de la partícula al gradiente de fase de la onda piloto probabilística descrita por la ecuación de Schrödinger. Luego consideró una serie de problemas específicos, incluido el caso de un sistema de muchas partículas [24] .

Interpretación de la mecánica ondulatoria. Obras posteriores

La teoría de la onda piloto causal tuvo una fría acogida en el Congreso de Solvay, en parte debido a su naturaleza tentativa, que el mismo De Broglie enfatizó. La mayoría prefirió una interpretación puramente probabilística más simple, y esta reacción desfavorable, según de Broglie, fue una de las razones para no desarrollar sus ideas originales [25] . Además, no pudo responder algunas preguntas importantes, en particular, para resolver los problemas de medición y la "realidad" de la función de onda [26] [27] . Se encontró en un callejón sin salida y, como resultado de una difícil lucha interna, cambió al punto de vista de sus oponentes [28] . Durante muchos años, el científico en sus conferencias y escritos se adhirió a la interpretación estándar de Copenhague. Una nueva razón para reconsiderar las opiniones surgió en 1951 con la aparición del trabajo del físico estadounidense David Bohm , que contenía un nuevo intento de construir una teoría cuántica con "parámetros ocultos" . La teoría de Bohm esencialmente reproduce las ideas de la teoría de la onda piloto en una formulación ligeramente diferente (por ejemplo, la ecuación de la dinámica de partículas está escrita en el lenguaje de la aceleración en lugar de la velocidad, de modo que el "potencial cuántico" correspondiente se introduce en la ecuación newtoniana ) . Bohm logró avanzar mucho más que de Broglie en la fundamentación de estos puntos de vista, en particular, en la construcción de una teoría de las medidas. La teoría de la onda piloto, que desde entonces se ha llamado a menudo la teoría de de Broglie-Bohm , parece permitir obtener de manera consistente todos los resultados de la mecánica cuántica estándar no relativista. Es consistente con las desigualdades de Bell y se refiere a teorías no locales con variables ocultas. Ahora se considera a menudo como una formulación alternativa (aunque rara vez utilizada) de la teoría cuántica [29] .

El trabajo de Bohm llevó a De Broglie a retomar sus ideas de hace un cuarto de siglo, pero el objeto de su estudio no fue la teoría "preliminar" de la onda piloto, sino la más profunda, en su opinión, la teoría de la solución doble ( Jean-Pierre Vigier le llamó la atención ). De Broglie no vio cómo las propiedades de la función de onda podrían reconciliarse con la suposición de Bohm de la realidad de la onda física que describe esta función. Él creía que esta contradicción se puede resolver utilizando el principio de doble solución, que puede dar a la onda un significado objetivo, es decir, convertirla en un elemento de la realidad física [30] . “Así, en la teoría de la doble solución, la idea inaceptable de una partícula, que es “pilotada” por una determinada distribución de probabilidad de ocurrencia de eventos, es reemplazada por la idea de una singularidad, que es una con una onda física, que en cierto sentido “siente” el espacio circundante y transmite la singularidad de información correspondiente, dirigiendo su movimiento” [31] . La velocidad de una partícula guiada por una onda en este enfoque es un parámetro oculto que no se puede medir. A pesar de los grandes esfuerzos realizados por los científicos para desarrollar esta teoría, quedan muchas dificultades sin resolver en ella. En particular, la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen quedó sin resolver [30] .

De Broglie y sus alumnos utilizaron sus ideas para desarrollar los problemas del movimiento de singularidades y paquetes de ondas no deformables ( soluciones de solitones de ecuaciones no lineales), la teoría cuántica de medidas, la dinámica de partículas con masa propia variable y la termodinámica relativista. La no linealidad introducida en la ecuación de onda pretendía explicar no solo la localización de la energía de las partículas en una onda extendida, sino también la naturaleza de las transiciones cuánticas . A principios de la década de 1960, de Broglie formuló el concepto de termodinámica oculta de partículas aisladas, según el cual se introduce un elemento aleatorio en el movimiento de una partícula individual, debido a su interacción con el "medio subcuántico" oculto. Por lo tanto, una partícula cuántica se asemeja a una partícula coloidal , exhibiendo movimiento browniano debido a colisiones con moléculas invisibles en el medio. Esto permite, según el científico, aplicar al movimiento de una sola partícula los métodos clásicos de la teoría de las fluctuaciones [6] [28] .

Mecánica ondulatoria del fotón y otros trabajos

A principios de la década de 1930, Louis de Broglie intentó encontrar una ecuación de onda relativista para el fotón , similar en significado a la ecuación derivada por Paul Dirac para el electrón . Asumiendo que un fotón con espín 1 se puede representar como un par de partículas con espín 1/2, el científico francés, partiendo de la ecuación de Dirac, obtuvo la correspondiente ecuación de onda del fotón. La función de onda de dicho fotón vectorial resultó ser análoga a la onda electromagnética de Maxwell . Al mismo tiempo, de Broglie volvió a introducir la suposición de que la masa del fotón es finita. Así, en 1934 logró obtener una ecuación de onda para una partícula con espín 1 y una masa arbitraria, que fue derivada de forma independiente en 1936 por el físico rumano Alexandru Proca y se llama ecuación de Proca . Aunque el intento de cuantizar la teoría no tuvo éxito ( deja de ser invariante de calibre en la transición a la segunda cuantización ), fue la primera ecuación que describía el comportamiento de los mesones vectoriales [6] . La teoría desarrollada por de Broglie a veces se denomina "teoría de los neutrinos de la luz", ya que el neutrino apareció como candidato para el papel de las partículas de Dirac que componen el fotón [28] .

En el transcurso de varios años posteriores, Louis de Broglie, junto con sus alumnos, se dedicó a generalizar la teoría a partículas con un espín arbitrario, que se presentaban como sistemas complejos que constaban del número requerido de partículas elementales con espín 1/ 2 [32] . Muchas publicaciones del científico están dedicadas a temas específicos de varias ramas de la física. Entonces, después del estallido de la Segunda Guerra Mundial, a De Broglie se le encomendó la recopilación y el procesamiento de nueva información sobre física de radio ( propagación de ondas de radio , guías de ondas , antenas de bocina , etc.). Después del Segundo Armisticio de Compiegne , los ingenieros militares franceses ya no necesitaron esta información, por lo que en 1941 de Broglie publicó la revisión resultante en forma de libro. Desde 1946, el científico ha dedicado una serie de publicaciones y cursos de conferencias a los problemas de la óptica electrónica , la termodinámica (incluida la relativista), la teoría del núcleo atómico , la teoría cuántica de campos (intentos de eliminar el infinito de la propia energía del electrón introduciendo interacción con uno o más campos mesónicos ) [28] [33] .

Premios y membresías

Premio Jules Mayer ( Prix Jules Mahyer ) de la Academia de Ciencias de Francia (1926)
Premio Becquerel ( Prix Becquerel ) de la Academia Francesa de Ciencias (1927)
Premio Nobel de Física (1929)
Medalla Henri Poincaré ( Médaille Henri Poincaré ) de la Academia de Ciencias de Francia (1929)
Gran Premio de Alberto I de Mónaco (1932)
Medalla Max Planck (1938)
Premio Kalinga (1952)
Gran Premio de la Sociedad de Ingenieros de Francia (1953)
Medalla de oro del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (1955)
Gran Cruz de la Legión de Honor (1961)
SEP Gran Medalla de Oro (1962)
Medalla Helmholtz (1975)
Comandante de la Orden de las Palmas Académicas
Oficial de la Orden Belga de Leopoldo
Miembro extranjero de 18 academias mundiales de ciencias, incluida la Real Academia Sueca de Ciencias (1938), la Academia Nacional de Ciencias de EE . UU. (1948), la Sociedad Real de Londres (1953), la Academia de Ciencias de la URSS (1958).
Doctorado honorario de las universidades de Varsovia , Bucarest , Atenas , Lausana , Quebec y Bruselas .

Composiciones

Libros y folletos

L. de Broglie. Ondas y movimientos. — París: Gauthier-Villars, 1926.
L. de Broglie, M. de Broglie. Introducción a la physique des rayons X et . — París: Gauthier-Villars, 1928. $\gama$
L. de Broglie. La mecánica ondulatoria. — París: Gauthier-Villars, 1928.
L. de Broglie. Ondes et corpúsculos. — París: Hermann, 1930.
L. de Broglie. Introducción al estudio de la mecánica ondulatoria. - París: Hermann, 1930. Traducción al ruso: L. de Broglie. Introducción a la mecánica ondulatoria. - Jarkov, Kyiv, 1934.
L. de Broglie. Theorie de la quantification dans la nouvelle mecanique. — París: Hermann, 1932.
L. de Broglie. Sur una forma más restrictiva des relations d'incertitude. — París: Hermann, 1932.
L. de Broglie. L'electron magnétique . - París: Hermann, 1934. Traducción al ruso: L. de Broglie. electrón magnético. - Jarkov, 1936.
L. de Broglie. Una nouvelle concepción de la lumiere. — París: Hermann, 1934.
L. de Broglie. Nouvelles recherches sur la lumiere. — París: Hermann, 1936.
L. de Broglie. La physique nouvelle et les quanta. - París: Flammarion, 1937. Traducción al ruso: L. de Broglie. Revolución en la física (Nueva física y cuantos). - 2ª ed. — M .: Atomizdat, 1965.
L. de Broglie. Matiere et lumiere. - París: Albin-Michel, 1937.
L. de Broglie. La mécanique ondulatoire des systemes de corpuscules. — París: Gauthier-Villars, 1939.
L. de Broglie. Une nouvelle théorie de la lumiére, la mécanique ondulatoire du photon (Tomos I-II). — París: Hermann, 1940.
L. de Broglie. Problemas de propagación guiados por ondas electromagnéticas. - París: Gauthier-Villars, 1941. Traducción al ruso: L. de Broglie. Ondas electromagnéticas en guías de ondas y resonadores huecos. — M .: Izd-vo inostr. literatura, 1948.
L. de Broglie. Continu et discontinu en physique moderne. - París: Albin-Michel, 1941.
L. de Broglie. Théorie generale des particles a spin. — París: Gauthier-Villars, 1943.
L. de Broglie. De la mécanique ondulatoire à la théorie du noyau (Tomos I-III). — París: Hermann, 1943.
L. de Broglie. Corpuscules, ondes et mecanique ondulatoire. - París: Albin-Michel, 1945.
L. de Broglie. Físico y microfísico. - París: Albin-Michel, 1947.
L. de Broglie. Mecanique ondulatoire du photon y théorie quantique des champs. — París: Gauthier-Villars, 1949.
L. de Broglie. Optique ondulatoire et corpusculaire. París: Hermann, 1950.
L. de Broglie. La Teoría de las partículas de espín 1/2 (Electrones de Dirac). — París: Gauthier-Villars, 1951.
L. de Broglie. Savants et decouvertes. - París: Albin-Michel, 1951.
L. de Broglie. Elements de théorie des quanta et de mécanique ondulatoire. — París: Gauthier-Villars, 1953.
L. de Broglie, J.-P. Vigier. La physique quantique restera-t-elle indeterministe? — París: Gauthier-Villars, 1953.
L. de Broglie. Une tentative d'interprétation causale et non lineaire de la mécanique ondulatoire: la théorie de la double solution. — París: Gauthier-Villars, 1956.
L. de Broglie. Perspectives nouvelles en microphysique. - París: Albin-Michel, 1956.
L. de Broglie. La Théorie de la mesure en mécanique ondulatoire (interpretación usuelle e interpretación causale). — París: Gauthier-Villars, 1957.
L. de Broglie. Sur les sentiers de la science. - París: Albin-Michel, 1960. Traducción al ruso: L. de Broglie. Por los caminos de la ciencia. — M .: Izd-vo inostr. literatura, 1962.
L. de Broglie. Introducción a la nueva teoría de las partículas de M. Jean-Pierre Vigier y de sus colaboradores. — París: Gauthier-Villars, 1961.
L. de Broglie. Étude critique des bases de l'interprétation actuelle de la mécanique ondulatoire. — París: Gauthier-Villars, 1963.
L. de Broglie. La thermodynamique de la particulae isolée (thermodynamique cachée des particulas). — París: Gauthier-Villars, 1964.
L. de Broglie. Certitudes et incertitudes de la ciencia. - París: Albin-Michel, 1966.
L. de Broglie. Ondas electromagnéticas y fotones. — París: Gauthier-Villars, 1968.
L. de Broglie. La reinterprétation de la mecanique ondulatoire. — París: Gauthier-Villars, 1971.
L. de Broglie. Recherches d'un demi-siècle. — París: Albin-Michel, 1976.
L. de Broglie. Jalons pour une nouvelle microphysique. — París: Gauthier-Villars, 1978.
L. de Broglie. Les incertitudes d'Heisenberg et l'interpretation probabiliste de la méchanique ondulatoire. - París: Gauthier-Villars, 1982. Traducción al ruso: L. de Broglie. Relaciones de incertidumbre de Heisenberg e interpretación probabilística de la mecánica ondulatoria (con notas críticas del autor). — M .: Mir, 1986.

Principales artículos científicos

L. de Broglie. Rayonnement noir et quanta de lumière // Journal de Physique (serie VI). - 1922. - Vol. 3.- Pág. 422-428.
L. de Broglie. Ondes et quanta // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1923. - Vol. 177. - Pág. 507-510. Traducción al ruso: L. de Broglie. Ondas y cuantos // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1967. - T. 93 . - S. 178-180 . (Ruso)
L. de Broglie. Quanta de lumière, difraction et interférences // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1923. - Vol. 177. - Pág. 548-550. Traducción al ruso: L. de Broglie. Cuantos de luz, difracción e interferencia // Avances en Ciencias Físicas . - Academia Rusa de Ciencias , 1967. - T. 93 . - S. 180-181 . (Ruso)
L. de Broglie. Les quanta, la théorie cinétique des gas et le principe de Fermat // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1923. - Vol. 177. - Pág. 630-632. Traducción al ruso: L. de Broglie. Quanta, teoría cinética de los gases y principio de Fermat // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1967. - T. 93 . - S. 182-183 . (Ruso)
L. de Broglie. Una teoría tentativa de los cuantos de luz // Revista filosófica. - 1924. - Vol. 46. - Pág. 446-458. Traducción al ruso: L. de Broglie. Un intento de construir una teoría de los cuantos de luz // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1977. - T. 122 . - S. 562-571 . (Ruso)
L. de Broglie, A. Dauvillier. Le système spectral des rayons Röntgen et structure de l'atome // Journal de Physique (serie VI). - 1924. - Vol. 5.- Pág. 1-19.
L. de Broglie. Recherches sur la théorie des quanta: Thèse de doctorat soutenue à Paris el 29 de noviembre de 1924 // Annales de Physique (serie 10e). - 1925. - Vol. 3.- Pág. 22-128. Traducción abreviada al ruso: L. de Broglie. Estudios de teoría cuántica // Principios variacionales de la mecánica. - M. : Fizmatgiz, 1959. - S. 641-667 .
L. de Broglie. La mécanique ondulatoire et la structure atomique de la matière et du rayonnement // Journal de Physique (serie VI). - 1927. - Vol. 8.- Pág. 225-241.
L. de Broglie. L'équation d'ondes du photon // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1934. - Vol. 199. - Pág. 445.
L. de Broglie. Sur les particulas de spin quelconque // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1939. - Vol. 209. - Pág. 265.
L. de Broglie. Sur une forme nouvelle de la théorie du "champ soustractif" // Journal de Physique (VIII serie). - 1950. - Vol. 11.- Pág. 481-489.
L. de Broglie. Sur la possibilité d'une interprétation causale et object de la mécanique ondulatoire // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1952. - vol. 234. - Pág. 265.
L. de Broglie. L'interprétation de la mécanique ondulatoire // Journal de Physique (serie VIII). - 1959. - Vol. 20.- Pág. 963-979.
L. de Broglie. La termodinámica de la partícula aislada // Comptes rendus de l'Académie des sciences. - 1961. - vol. 253. - Pág. 1078.

Algunas obras en traducción al ruso.

L. de Broglie. Obras científicas seleccionadas. Volumen 1. El auge de la física cuántica: trabajos 1921-1934. — M. : Logotipos, 2010.
L. de Broglie. Obras científicas seleccionadas. Volumen 2. Mecánica cuántica y teoría de la luz: trabajos de 1934-1951. — M. : MGUP, 2011.
L. de Broglie. Obras científicas seleccionadas. Tomo 3. Teoría de la luz basada en la teoría de la fusión. Partículas con espín. - M. : Academy of Media Industry, 2013.

Notas

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↑ Bacciagaluppi, Valentini, 2009 , pág. 72.
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↑ 1 2 Zh. Loshak. Comentario // L. de Broglie. Relaciones de incertidumbre .. - S. 220 .
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Literatura

Libros

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Jammer M. Evolución de los conceptos de la mecánica cuántica. — M .: Nauka, 1985.
Cormier-Delanoue C. Louis de Broglie que nous avons connu. — París: Fundación Louis de Broglie, 1988.
La découverte des ondes de matière, Actes du Colloque Louis de Broglie, París, 16–17 de junio de 1992. - París: Lavoisier, 1992.
Lochak G. Louis de Broglie: un príncipe de la ciencia. — París: Flammarion, 1988.
Bacciagaluppi G., Valentini A. Teoría cuántica en la encrucijada: reconsideración de la Conferencia Solvay de 1927 . — Prensa de la Universidad de Cambridge , 2009.

Artículos

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La contribución de Suvorov S. G. De Broglie al desarrollo de la física (Sobre la publicación de traducciones de los artículos de De Broglie) // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1967. - T. 93 . - art. 177 . (Ruso)
Raman VV, Forman P. ¿Por qué fue Schrödinger quien desarrolló las ideas de De Broglie? // Estudios Históricos en las Ciencias Físicas. - 1969. - Vol. 1.- Pág. 291-314.
Khramov, Yu . A. I. Akhiezer . - Ed. 2º, rev. y adicional - M. : Nauka , 1983. - S. 46. - 400 p. - 200.000 copias.
Loshak J. Evolución de las ideas de Louis de Broglie sobre la interpretación de la mecánica ondulatoria // L. de Broglie. Relaciones de incertidumbre de Heisenberg e interpretación probabilística de la mecánica ondulatoria (con notas críticas del autor). - M. : Mir, 1986. - S. 9-29 .
Smorodinsky Ya. A., Romanovskaya T. B. Louis de Broglie (1892 - 1987) // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1988. - T. 156 . - S. 753-760 . (Ruso)
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Enlaces

El Premio Nobel de Física 1929 . premio nobel.org. - Información de la web del Comité Nobel. Consultado el 12 de agosto de 2011. Archivado desde el original el 22 de enero de 2012.
JJ O'Connor, E. F. Robertson. Louis Victor Pierre Raymond duque de Broglie . MacTutor Archivo de Historia de las Matemáticas . Universidad de St Andrews. Consultado el 12 de agosto de 2011. Archivado desde el original el 22 de enero de 2012.
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Fundación Louis de Broglie (francés) . — Sitio web de la Fundación Louis de Broglie. Fecha de acceso: 19 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 22 de enero de 2012.
Perfil del príncipe Louis-Victor-Pierre-Raymond de Broglie (de Broglie) en el sitio web oficial de la RAS

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