為博士論文頭疼的德布羅意

　　在所有諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者當(dāng)中，德布羅意可以說是最令人羨慕的一個(gè)。僅僅憑一篇博士論文就能把“巨獎(jiǎng)”攬于懷中的實(shí)在不多，更何況他那篇論文據(jù)說是“史上最短的博士論文”，包括標(biāo)題、摘要在內(nèi)，都沒有寫滿兩頁(yè)紙，通篇就兩個(gè)連現(xiàn)在的中學(xué)生都會(huì)寫的公式。然而所有的這些，一點(diǎn)也不影響他成為科學(xué)史上無可爭(zhēng)議的大師級(jí)人物——他是波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者，量子力學(xué)的奠基人之一。
　　1892年8月15日，德布羅意出生在法國(guó)塞納河畔的一個(gè)貴族家庭。德布羅意家族歷史悠久，先后出了許多的大人物，將軍、元帥、部長(zhǎng)等等，并且有著最高世襲身份的頭銜：公爵。德布羅意的祖父就是法國(guó)著名的政治家、國(guó)務(wù)活動(dòng)家。他老爸是內(nèi)閣大臣，也算官位顯赫。
　　德布羅意一直過著衣來伸手、飯來張口的生活，甚至可以說是吃飽了沒事干。對(duì)于這樣一個(gè)每天為如何打發(fā)時(shí)間發(fā)愁的人而言，找點(diǎn)什么費(fèi)神的事來磨蹭掉那些無聊日子顯然很迫切，于是德布羅意打起了中世紀(jì)史的主意。實(shí)際上，他從小就對(duì)歷史頗有興致，只不過把精神集中到中世紀(jì)史上來之后，才算是有了份“事業(yè)”。在年輕的德布羅意看來，這是一份很酷的事業(yè)，也是自己的興趣所在。然而，在歷史研究上，他毫無建樹。
　　19世紀(jì)末20世紀(jì)初，是一個(gè)科學(xué)界急劇動(dòng)蕩的年代。當(dāng)時(shí)，因?yàn)閻垡蛩固购推绽士说热藢?duì)量子說的研究，物理學(xué)突然又熱門起來。1919年，正處于青春期里精神最旺盛階段的德布羅意終于耐不住寂寞和平淡，決定放棄枯燥的歷史研究，趕時(shí)髦似的、轉(zhuǎn)而投身于當(dāng)時(shí)最流行的量子說熱潮中，準(zhǔn)確地說是感興趣于一個(gè)在當(dāng)時(shí)很酷的觀點(diǎn)：光具有粒子性。
　　學(xué)物理就學(xué)物理吧，老爸很無奈地說，不過好歹得找個(gè)好“老板”，于是把德布羅意推薦到了一派宗師朗之萬門下讀博士。在研究生學(xué)習(xí)生涯中，沒人知道他在物理上究竟花了多少時(shí)間和精力。轉(zhuǎn)眼五年過去，一事無成的德布羅意開始為博士論文發(fā)愁。當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家們還在爭(zhēng)論“光是波還是粒子”這些問題。德布羅意想，一直以來，我們都認(rèn)為光是波，卻忽視了它的粒子性。比如說，電子，我們一直認(rèn)為它是粒子，會(huì)不會(huì)它又是波呢？
　　1924年，在名師門下熬了五年后，德布羅意向巴黎大學(xué)提交了自己的博士論文——《量子理論的研究》。這篇論文兩頁(yè)紙不到，兩個(gè)公式，一個(gè)當(dāng)時(shí)看似無聊的觀點(diǎn)。不過可以想見，就算是這么短的一篇論文或許都讓德布羅意深感頭疼了。他的博士論文只是說了一個(gè)猜想：既然波可以是粒子，那么反過來粒子也可以是波，也就是提出了物質(zhì)波。可是，這種想法太瘋狂了，很少人能夠接受。再說了，他們從來就沒見過短得如此過分的論文，光心理上就無法接受。答辯委員會(huì)大部分成員在答辯會(huì)之前就明確表示要投反對(duì)票。
　　其實(shí)在歐洲，一個(gè)學(xué)生苦讀數(shù)年都拿不到學(xué)位太正常不過。然而這樣的事情發(fā)生在德布羅意身上就有些不一樣了，因?yàn)樗募彝ィ驗(yàn)樗母赣H是位高權(quán)重的內(nèi)閣大臣。“老板”朗之萬急了，無奈之下，寫信給愛因斯坦，以求點(diǎn)評(píng)。誰料愛因斯坦馬上予以了高度評(píng)價(jià)，稱德布羅意“揭開了大幕的一角”。在當(dāng)時(shí)，愛因斯坦的威望足以說明一切。1924年11月，德布羅意的博士學(xué)位順利到手，從此他是個(gè)物理學(xué)博士，繼續(xù)他搖擺不定的生活。可是，他怎么后來就能拿到諾貝爾獎(jiǎng)呢？
　　按照當(dāng)時(shí)歐洲的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)，朗之萬則將德布羅意的博士論文印成若干份分寄到了歐洲各大學(xué)的物理系，其中有一份來到了維也納大學(xué)。另一個(gè)物理學(xué)大師德拜看了一眼，覺得沒啥意思，就隨手給了他手下的一個(gè)講師，說反正大家都不愿意看，你就給大伙講一講它的內(nèi)容吧。這位講師硬著頭皮作完報(bào)告，臺(tái)下還是一頭霧水。德拜站起來說：“這年輕人雖然有點(diǎn)孩子氣，可是觀點(diǎn)也許還算新穎。既然你說粒子是波，那總得搞個(gè)波動(dòng)方程吧？！”兩周后，這位偉大的講師拿出了他的方程，即薛定諤方程！德布羅意要感謝薛定諤，因?yàn)檎茄Χㄖ@的波動(dòng)方程讓他的物質(zhì)波聞名世界。
　　1925年4月，在美國(guó)紐約的貝爾電話實(shí)驗(yàn)室，戴維遜和革末在做一個(gè)有關(guān)電子的衍射實(shí)驗(yàn)，得到了電子通過晶體的衍射圖像，從而證明了電子的波動(dòng)性。1927年，G.P.湯姆遜在劍橋通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了電子的波動(dòng)性，他利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出的電子行為，和德布羅意所預(yù)言吻合得相當(dāng)好。1929年，德布羅意終于憑借他的那篇博士論文獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這是歷史上第一篇獲得諾貝爾獎(jiǎng)的博士論文。從此物理課本上多了一段讓人費(fèi)解的話——光既是粒子也是波，既不是粒子也不是波。
　　德布羅意的故事告訴我們：即使你不懂物理，只要大膽嘗試，也許會(huì)有意外收獲。
　　編輯/梁宇清