隻留下一個名字讓我們時時回味。
如果把1925年-1926年間海森堡(WernerHeisenberg)和薛定諤(ErwinSchrodinger)的開創性工作視為玻爾體係的壽終正寢的話,這個理論總共大約興盛了13年。它讓人們看到了量子在物理世界裏的偉大意義,並第一次利用它的力量去揭開原子內部的神秘麵紗。然而,正如我們已經看到的那樣,玻爾的革命是一次不徹底的革命,量子的假設沒有在他的體係裏得到根本的地位,而似乎隻是一個調和經典理論和現實矛盾的附庸。玻爾理論沒法解釋,為什麼電子有著離散的能級和量子化的行為,它隻知其然,而不知其所以然。玻爾在量子論和經典理論之間采取了折衷主義的路線,這使得他的原子總是帶著一種半新不舊的色彩,最終因為無法克服的困難而崩潰。玻爾的有軌原子像一顆耀眼的火流星,放射出那樣強烈的光芒,卻在轉眼間劃過夜空,複又墜落到黑暗和混沌中去。它是那樣地來去匆匆,以致人們都還來不及在衣帶上打一個結,許一些美麗的願望。
但是,它的偉大意義卻不因為其短暫的生命而有任何的褪色。是它挖掘出了量子的力量,為未來的開拓者鋪平了道路。是它承前啟後,有力地推動了整個物理學的腳步。玻爾模型至今仍然是相當好的近似,它的一些⊙
我們的話題回到德布羅意身上。他一直在思考一個問題,就是如何能夠在玻爾的原子模型裏麵自然地引進一個周期的概念,以符合觀測到的現實。原本,這個條件是強加在電子上麵的量子化模式,電子在玻爾的硬性規定下,雖然乖乖聽話,總有點不那麼心甘情願的感覺。德布羅意想,是時候把電子解放出來,讓它們自己做主了。
如何賦予電子一個基本的性質,讓它們自覺地表現出種種周期和量子化現象呢?德布羅意想到了愛因斯坦和他的相對論。他開始這樣地推論:根據愛因斯坦那著名的方程,如果電子有質量m,那麼它一定有一個內稟的能量E=mc^2。好,讓我們再次回憶那個我說過很有用的量子基本方程,E=hν,也就是說,對應這個能量,電子一定會具有一個內稟的頻率。這個頻率的計算很簡單,因為mc^2=E=hν,所以ν=mc^2/h。
好。電子有一個內在頻率。那麼頻率是什麼呢?它是某種振動的周期。那麼我們又得出結論,電子內部有某些東西在振動。是什麼東西在振動呢?德布羅意借助相對論,開始了他的運算,結果發現……當電子以速度v0前進時,必定伴隨著一個速度為c^2/v0的波……
噢,你沒有聽錯。電子在前進時,總是伴隨著一個波。細心的讀者可能要發出疑問,因為他們發現這個波的速度c^2/v0將比光速還快上許多,但是這不是一個問題。德布羅意證明,這種波不能攜帶實際的能量和信息,因此並不違反相對論。愛因斯坦隻是說,沒有一種能量信號的傳遞能超過光速,對德布羅意的波,他是睜一隻眼閉一隻眼的。
德布羅意把這種波稱為“相波”(phasewave),後人為了紀念他,也稱其為“德布羅意波”。計算這個波的波長是容易的,就簡單地把上麵得出的速度除以它的頻率,那麼我們就得到:λ=(c^2/v0)/
(mc^2