主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

路易和所有的与会代表一样，都住蒙特波里大酒店，但他却刻意与大家保持距离。散会以后，大家返回住处，莫里斯谈到了在一楼的一个小房间里所进行的关于量子问题的讨论，这让路易对这个新的物理领域产生了额外的兴趣。在会议的学术报告正式发表以后，路易阅读了这些文章，不知不觉间开始了自己向一个物理学家的转变。当时，他已经阅读了有关物理学历史的书籍。1913年，他获得了具有同等学历的“理学士（La Licence és Sciences）”证书。然而，他的计划需要推迟一下，因为他必须要去军队服役一年。尽管德布罗意家族可以对外炫耀说他们之中出过三位法国元帅，但路易加入陆军以后，首先是从工兵连的一个普通列兵做起，他的驻地在巴黎附近。靠着莫里斯的帮助，他很快被调到无线通讯部门。然而，第一次世界大战爆发了，这让他想迅速回到物理研究领域的希望烟消云散。在接下来的四年时间，他作为一名通讯兵驻守在埃菲尔铁塔之下。

1919年8月，路易退役了，从21岁到27岁，整整六年时光，他都必须穿着一身制服，这让他怒火万丈。路易比过去任何时候都更渴望能沿着自己选择的道路坚定不移地走下去。在莫里斯的帮助和鼓励之下，他在哥哥的设备齐全的实验室里忙得不亦乐乎，他所研究的方向是X射线和光电效应。为了解释实验结果，兄弟二人经常进行长时间的讨论。莫里斯提醒路易要认识到“实验科学的教育价值”，并要注意“如果科学没有事实做为依据，那么科学的理论架构毫无意义”。关于X射线的吸收问题，莫里斯认真思考了电磁辐射的本质问题，并写了一系列文章。德布罗意兄弟均认同光的波动理论以及粒子理论在某种意义上都是正确的，因为只有前者才可以解释光的散射及干涉现象，而也只有后者才能解释光电效应。

1922年，爱因斯坦受朗之万之邀前往巴黎进行学术讲座，但却受到了很不友好的招待，原因是他在整个战争期间都待在柏林。而同样在这一年，路易·德布罗意发表了一篇论文，在文中他直言不讳地采用了“光量子假说”。在康普顿正式对外发表他的实验结果之前，德布罗意就已经认同了“光原子”的存在。而在这位美国人对外公布了他所做的与电子相关的X射线散射实验的数据及其分析结果以后，爱因斯坦的光量子得到了证实；而此时，德布罗意却已经开始思考如何和光这种独特的二相性和平共处。然而，其他人却持一种玩笑态度对待这种局面，因为他们不得不在每周的星期一、星期三和星期五教授光的波动理论，而在周二要教授粒子理论，这让他们怨声载道。

“经过长时间的闭关思索和冥想，”德布罗意后来写道，“我突然有了一个主意，爱因斯坦在1905年所提出的光量子理论，在1923年期间，应该能将其适用范围推广到所有的物质粒子，特别是电子。”德布罗意大胆地提出了一个简单的问题：如果光波的行为和粒子相似，那么粒子比如电子，能不能像波那样运动？他的答案是“可以”，且德布罗意发现如果他设想电子是一种“假想的波”，频率为v，波长为λ，那么他就可以解释玻尔的量子原子模型中那些轨道的精确位置。在这种电子所能占据的轨道上，其周长一定是这种“假想的波”所具有的波长的整数倍。

在卢瑟福的氢原子模型中，电子在沿轨道运行的时候会向外辐射能量，最终沿螺旋型轨道坠入到原子核中，从而导致该模型的坍塌。为了避免这种灾难的发生，玻尔在1913年被迫给这一模型加了一个必要条件：处于原子核外的稳定轨道上的电子，不会辐射能量。德布罗意的方法是将电子看作是一个驻波（Standing Wave），而不是当作一个沿原子核旋转的粒子。

如果将一根弦两端固定，比如像小提琴和吉他那样，就可以形成驻波。通过弹拨琴弦，各种驻波随即产生，而这些波都具有一定的特点，即它们的长度都是半波长的整数倍。而最长的驻波，其波长为弦长的两倍。其次长度的驻波则是由两个半波长组成的，也就是说此时波长等于弦的物理长度。再下来，驻波是由三个半波长组成的，以此类推下去。这一系列由整数倍的半波长组成的驻波是在物理上唯一可能存在的，且每一个都有其特定的能量。由于频率和波长是相关的，如果弹拨吉他的琴弦，琴弦震动的频率均与其基本的音调（Tune），也就是最低的频率相关。

德布罗意认识到在玻尔的原子模型中，正是这个“整数”条件决定了所有可能存在的电子轨道，而这些轨道的周长恰巧允许驻波的存在。这些电子驻波并不是像乐器一样两端是固定的，而是因为其运行轨道的周长正好为半波长的整数倍。如果这种吻合不存在，那么就不会有驻波，因而也就不会存在稳定轨道。

第六章·双重性格的公爵（3）

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