文科生“一页纸”论文拿物理学诺奖？不拼爹更没抄袭，凭实力震惊爱因斯坦
2017/7/25 千人智库

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     纨绔子弟不学历史竟跨界量子物理，不学无术还差点毕不了业。

     只能靠拼爹走后门，东拼西凑够一页纸的论文，便混得博士学位。

     没想到剧情反转，论文被爱因斯坦看中，最后还走狗屎运般拿下诺贝尔物理学奖。

     看到这里，可能许多人脑海里就已经浮现出“德布罗意”的名字。

     转载自SME(ID：SMELab)

    

     纨绔子弟不学历史竟跨界量子物理，不学无术还差点毕不了业。

     只能靠拼爹走后门，东拼西凑够一页纸的论文，便混得博士学位。

     没想到剧情反转，论文被爱因斯坦看中，最后还走狗屎运般拿下诺贝尔物理学奖。

    

     德布罗意

     看到这里，可能许多人脑海里就已经浮现出“德布罗意”的名字。

     毕竟在网络上，这是关于德布罗意最广为人知的故事，大众都偏好那类不走寻常路的天才人物。

     然而事实呢，德布罗意真的是一个浪得虚名的纨绔子弟吗？

     答案当然是否定的，这只不过是为了追求故事效果而产生的谣传。

    

     但是，德布罗意本身的传奇，却也是一个不争的事实。

     他身份虽为贵族，但却不是纨绔子弟。

     虽从历史学半路出家到物理学，但对物理学界而言，他是最伟大的物理学家之一。

    

     他因“物质波”假说而荣获1929年诺贝尔物理学奖，也是第一位凭学位论文就获得诺奖的科学家。

     薛定谔、G.P.汤姆森、戴维森都因继续研究德布罗意波，而获得诺贝尔奖。

     当然，传言中德布罗意的论文只有一页纸，也完全是无稽之谈。

    

     路易·维克托·德布罗意

     (Louis Victor de Broglie中“De”的，一般表示贵族姓氏。"De"后面就会跟着所属的的城堡或者地名。)

     1892年，路易·德布罗意诞生于法国一个贵族家庭。

     德布罗意家族家世显赫，从17世纪开始，就拥有法国公爵，和德国亲王等尊贵地位。

     这两个贵族头衔在德布罗意家族中世代沿袭，在1960年后，德布罗意也承袭了法国公爵爵位。

    

     德布罗意家族的简图徽

     从家世来看，德布罗意完全有当“花花公子”的资本。

     但家族浓厚的学识氛围，也使他与纨绔子弟绝缘。

     他从小就对知识充满渴望，并打算继承祖父的事业，成为一名中世纪历史学家。

     18岁的德布罗意，就凭一篇关于1717年统治者以及阁员和议会更替的论文，获得了巴黎大学历史学学位。

    

     然而，在刚拿到学士学位不久，德布罗意却突然对自然科学产生了浓厚的兴趣，跨界物理学。

     其实德布罗意会作出这样的决定，离不开他哥哥M·德布罗意的影响。

     在家族中，作为哥哥的M·德布罗意是提出从事科学事业的第一人。

     毫无疑问，这遭到了全家的强烈反对，“在德布罗意家族，科学不能是一个职业!”

     在争执中，家里只同意M.德布罗意用一套房子作为实验室，条件是他不能辞去海军职务。

    

     哥哥M·德布罗意(莫里斯·德布罗意)

     就这样，德布罗意也经常到哥哥的大实验室拜访，在那里德布罗意读到多位科学家的著作。

     因为哥哥本身是索尔维会议的工作人员，德布罗意更是有幸读到了第一届索尔维会议的全部秘书记录。

     当时离普朗克首次提出“量子概念”才10年，“神秘的量子世界”激起了他的无限兴趣。

    

     1911年第一届索尔维会议

     德布罗意家族一直显赫于政界、军界，200年已走出过一位总理、一位国会领袖、多位部长、高级军官和驻外大使等。

     但莫里斯和路易这两兄弟，却成了整个家族传统的“叛徒”，纷纷投身科学领域。

     其实作为家族最后有希望走上“正轨”的男丁，德布罗意投身科学，压力要比哥哥的大。

     所以可以看出，德布罗意跨界并不是一时兴起，而是真切地出对科学的好奇与热爱，是深思熟虑的决择。

    

     晚年的德布罗意(右三)，与哥哥M.德布罗意(右二)

     他从历史学转向理论物理学研究，并在1913年获得理学学士学位。

     但在第二年，第一次世界大战的爆发，也中断了他理论物理学的研究。

     那时，他被征召入伍，在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站服役了6年。

     知道第一次世界大战结束，德布罗意才有机会将精力重新投入物理学。

    

     埃菲尔铁塔上的电报站

     一方面，为了攻读博士学位，他拜师著名物理学家朗之万(朗之万也是哥哥的导师)。

     另一方面，他则在哥哥精良的私人实验室研究X射线。

     自1895年伦琴发现X射线以来，X射线一直都是一个非常热门的研究课题。

     在那里，他也和哥哥做了许多关于X射线的实验。

    

     保罗·朗之万

     那时的德布罗意就对X射线时而显现出波动性，时而显现出粒子性，产生了疑问。

     而带着这个疑问的德布罗意，也开始走出一段让许多传奇都黯然失色的人生轨迹。

     我们都知道爱因斯坦的相对论，但是真正让爱因斯坦获诺奖的是他提出的光的波粒二象性。

     这个结论结束了三百年来光的波动说和微粒说之争，真正揭开了“光的本质”的神秘面纱。

     而德布罗意的伟大则在于，他把光的波粒二象性推广到所有宏观的物质上。

     他提出不但是光具有波粒二象性，所有微观粒子都具有波粒二象性。

    

     其实1923年9月到10月间，德布罗意在《法国科学院院导报》上发表了的三篇短篇论文，就已经初显他物质波的思想。

     所以在传言中，花花公子攻读物理博士期间完全没有把心思放在学习上，根本是之虚乌有之事。

    

     强颜欢笑

     1924年11月，他再按照前三篇短片论文的思路，写出了一篇题为《量子理论的研究》的博士论文。

     文中运用了两个最亮眼的公式：E=hv和E=mc2。

     这都是爱因斯坦最著名的关系式，前者对光子能量而言，后者对实物粒子能量而言。

    

     德布罗意把两个公式综合再作出假设，他认为光量子的静止质量不为零，而像电子等一类实物粒子则具有频率的周期过程。

     所以在论文中他才得出一个石破天惊的结论，任何实物微粒都伴随着一种波动。

     这种波称为相位波，后人也称之为物质波或德布罗意波。

    

     物质波

     论文的完成，德布罗意也迎来了论文成果验收的一刻——答辩。

     组成答辩委员会的除了博士导师郎之万外，还来了不少大咖。

     然而德布罗意这个大胆且前卫的假说，把当时现场所有人都震住了，没人能提出任何理论上的反驳。

     只有让?佩兰问了一个问题：“这些波能用怎样的实验来证实呢？”

     只见德布罗意胸有成竹地回答：“用晶体对电子的衍射实验，应该就可以看到我所说的波动效应。”

     毫无疑问，论文获得一致地通过，当时的佩兰说：“连这个问题都能回答上，德布罗意无疑是个很聪明的人”

    

     朗之万与爱因斯坦

     不过20世纪，是个荒谬和真理奇妙地混杂的年代。

     为了保险起见，郎之万还是将德布罗意的论文寄给了爱因斯坦，才好作出判断。

     所以也不存在什么郎之万怕得罪德布罗意家族，勉强让他答辩通过，再把这块烫手的山芋踢给爱因斯坦的说法。

     爱因斯坦看完德布罗意的论文后，也和答辩委员小组一样震惊。

     他不但为德布罗意区区一篇博士论文竟能如此优秀感叹，还为论文中超前的思想动容。

     这“看起来虽像出自疯子的文章，但非常有道理”，是“天才的一笔”，还“揭开了伟大帷幕的一角”。

    

     之后，爱因斯坦还专门根据德布罗意的理论写了一篇论文，高度赞扬和强调德布罗意论文中思想的重要性。

     原本因为太超前无人问津的德布罗意的论文，在得到爱因斯坦的高度评价后，才在科学界引起了关注。

    

     薛定谔

     薛定谔最伟大的成就便是形成了波动力学概念，并建立起了薛定谔方程。

     而这些成就的灵感，正是来源于德布罗意的假说。

     薛定谔于1926年4月23日给爱因斯坦的信中就这样写道：“假如不是因为你的论文把德布罗意思想置于我的面前，如果单靠我个人，很难想象波动力学会建立起来，甚至有可能永远出不来。”

    

     薛定谔方程

     后来，实验物理学家也紧跟着德布罗意的思想，找到了能够支撑其假说的实验结果。

     1926年夏天，戴维森访问英国时，获悉德布罗意提出的新理论，他立刻想到一年前自己所观察到的意外现象，有可能就是德布罗意波。

    

     戴维森

     所以他回到美国，马上就重新做了该实验，于1927年发表了实验结果。

     这个实验，也正是德布罗意论答辩当日，提出的“电子的衍射实验”。

     也就是说如果电子具有波动性，那么电子束在通过障碍物时应该会和光一样产生衍射。

    

     电子衍射实验示意图

     几乎是同时，英国剑桥的P.G.汤姆逊也观察到电子束通过薄金箔时有圆环条纹产生，为德布罗意波提供了又一坚实的基础。

     在这之后，各种粒子的衍射实验也被证实成功，德布罗意的理论彻底无懈可击。

    

     P.G汤姆逊(另一位诺奖得住J.J汤姆逊之子)

     日后，将德布罗意波发展成波动力学的薛定谔，以及用实验证明了德布罗意波的戴维森和PG汤姆逊，都分别获得了1933年和1937年的诺贝尔奖。

     当然，提出了这一伟大假说的德布罗意，也获得1929年的诺贝尔物理学奖。

     那时，他也是历史上第一位靠博士论文，就获得诺贝尔奖的科学家，出道即巅峰。

    

     此外，除了在波动力学基础的成就外，德布罗意在双重解理论和非线性波动力学等也成就巨大。

     他一生的著作就达25部之多，也获得了诸多荣誉与奖项，是20世纪最伟大的物理学家之一。

    

     而关于他纨绔子弟和花花公子的设定，也与他本人性格偏差很大。

     他虽身份尊贵，但是却过着非常简朴的一生。

     1960年，他在承袭了贵族爵位后，竟主动卖掉家族豪宅，住进一所普通的民宅内，而且一生都没有拥有过私家车。

     此外，他虽有过女朋友，但却一生未婚，是个典型的工作狂。

    

     那么到最后，还有一个问题未解决，当初德布罗意的论文真的天才到只有一页纸吗？

     当然不是，实际上德布罗意的论文有一百多页，其中英译本有72页，德译本有120页。

     所以说德布罗意是临毕业时七拼八凑出来的一页纸论文，根本就是无稽之谈。

    

     可笑的是，这个彻头彻尾的谣言，还被许多人拿出来批判中国博士论文的审核制度，说在中国字数少的论文连答辩资格都没有。

     那些想为自己投机取巧和浑水摸鱼找借口的人，选择德布罗意来当“例子”，或许真的找错对象了。

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