文科生「一頁紙」論文拿物理學諾獎？不拼爹更沒抄襲，憑實力震驚愛因斯坦

紈絝子弟不學歷史竟跨界量子物理，不學無術還差點畢不了業。

只能靠拼爹走後門，東拼西湊夠一頁紙的論文，便混得博士學位。

沒想到劇情反轉，論文被愛因斯坦看中，最後還走狗屎運般拿下諾貝爾物理學獎。

德布羅意

看到這裡，可能許多人腦海里就已經浮現出「德布羅意」的名字。

畢竟在網路上，這是關於德布羅意最廣為人知的故事，大眾都偏好那類不走尋常路的天才人物。

然而事實呢，德布羅意真的是一個浪得虛名的紈絝子弟嗎？

答案當然是否定的，這只不過是為了追求故事效果而產生的謠傳。

但是，德布羅意本身的傳奇，卻也是一個不爭的事實。

他身份雖為貴族，但卻不是紈絝子弟。

雖從歷史學半路出家到物理學，但對物理學界而言，他是最偉大的物理學家之一。

他因「物質波」假說而榮獲1929年諾貝爾物理學獎，也是第一位憑學位論文就獲得諾獎的科學家。

薛定諤、G.P.湯姆森、戴維森都因繼續研究德布羅意波，而獲得諾貝爾獎。

當然，傳言中德布羅意的論文只有一頁紙，也完全是無稽之談。

路易·維克托·德布羅意

（Louis Victor de Broglie中「De」的，一般表示貴族姓氏。"De"後面就會跟著所屬的的城堡或者地名。）

1892年，路易·德布羅意誕生於法國一個貴族家庭。

德布羅意家族家世顯赫，從17世紀開始，就擁有法國公爵，和德國親王等尊貴地位。

這兩個貴族頭銜在德布羅意家族中世代沿襲，在1960年後，德布羅意也承襲了法國公爵爵位。

德布羅意家族的簡圖徽

從家世來看，德布羅意完全有當「花花公子」的資本。

但家族濃厚的學識氛圍，也使他與紈絝子弟絕緣。

他從小就對知識充滿渴望，並打算繼承祖父的事業，成為一名中世紀歷史學家。

18歲的德布羅意，就憑一篇關於1717年統治者以及閣員和議會更替的論文，獲得了巴黎大學歷史學學位。

然而，在剛拿到學士學位不久，德布羅意卻突然對自然科學產生了濃厚的興趣，跨界物理學。

...

其實德布羅意會作出這樣的決定，離不開他哥哥M·德布羅意的影響。

在家族中，作為哥哥的M·德布羅意是提出從事科學事業的第一人。

毫無疑問，這遭到了全家的強烈反對，「在德布羅意家族，科學不能是一個職業！」

在爭執中，家裡只同意M.德布羅意用一套房子作為實驗室，條件是他不能辭去海軍職務。

哥哥M·德布羅意（莫里斯·德布羅意）

就這樣，德布羅意也經常到哥哥的大實驗室拜訪，在那裡德布羅意讀到多位科學家的著作。

因為哥哥本身是索爾維會議的工作人員，德布羅意更是有幸讀到了第一屆索爾維會議的全部秘書記錄。

當時離普朗克首次提出「量子概念」才10年，「神秘的量子世界」激起了他的無限興趣。

1911年第一屆索爾維會議

德布羅意家族一直顯赫於政界、軍界，200年已走出過一位總理、一位國會領袖、多位部長、高級軍官和駐外大使等。

但莫里斯和路易這兩兄弟，卻成了整個家族傳統的「叛徒」，紛紛投身科學領域。

其實作為家族最後有希望走上「正軌」的男丁，德布羅意投身科學，壓力要比哥哥的大。

所以可以看出，德布羅意跨界並不是一時興起，而是真切地出對科學的好奇與熱愛，是深思熟慮的決擇。

晚年的德布羅意（右三），與哥哥M.德布羅意（右二）

他從歷史學轉向理論物理學研究，並在1913年獲得理學學士學位。

但在第二年，第一次世界大戰的爆發，也中斷了他理論物理學的研究。

那時，他被徵召入伍，在埃菲爾鐵塔上的軍用無線電報站服役了6年。

知道第一次世界大戰結束，德布羅意才有機會將精力重新投入物理學。

埃菲爾鐵塔上的電報站

一方面，為了攻讀博士學位，他拜師著名物理學家朗之萬（朗之萬也是哥哥的導師）。

另一方面，他則在哥哥精良的私人實驗室研究X射線。

自1895年倫琴發現X射線以來，X射線一直都是一個非常熱門的研究課題。

在那裡，他也和哥哥做了許多關於X射線的實驗。

保羅·朗之萬

那時的德布羅意就對X射線時而顯現出波動性，時而顯現出粒子性，產生了疑問。

而帶著這個疑問的德布羅意，也開始走出一段讓許多傳奇都黯然失色的人生軌跡。

...

我們都知道愛因斯坦的相對論，但是真正讓愛因斯坦獲諾獎的是他提出的光的波粒二象性。

這個結論結束了三百年來光的波動說和微粒說之爭，真正揭開了「光的本質」的神秘面紗。

而德布羅意的偉大則在於，他把光的波粒二象性推廣到所有宏觀的物質上。

他提出不但是光具有波粒二象性，所有微觀粒子都具有波粒二象性。

其實1923年9月到10月間，德布羅意在《法國科學院院導報》上發表了的三篇短篇論文，就已經初顯他物質波的思想。

所以在傳言中，花花公子攻讀物理博士期間完全沒有把心思放在學習上，根本是之虛烏有之事。

強顏歡笑

1924年11月，他再按照前三篇短片論文的思路，寫出了一篇題為《量子理論的研究》的博士論文。

文中運用了兩個最亮眼的公式：E=hv和E=mc2。

這都是愛因斯坦最著名的關係式，前者對光子能量而言，後者對實物粒子能量而言。

德布羅意把兩個公式綜合再作出假設，他認為光量子的靜止質量不為零，而像電子等一類實物粒子則具有頻率的周期過程。

所以在論文中他才得出一個石破天驚的結論，任何實物微粒都伴隨著一種波動。

這種波稱為相位波，後人也稱之為物質波或德布羅意波。

物質波

論文的完成，德布羅意也迎來了論文成果驗收的一刻——答辯。

組成答辯委員會的除了博士導師郎之萬外，還來了不少大咖。

然而德布羅意這個大膽且前衛的假說，把當時現場所有人都震住了，沒人能提出任何理論上的反駁。

法國著名科學家讓?佩蘭（Jean Baptiste Perrin）

只有讓?佩蘭問了一個問題：「這些波能用怎樣的實驗來證實呢？」

只見德布羅意胸有成竹地回答：「用晶體對電子的衍射實驗，應該就可以看到我所說的波動效應。」

毫無疑問，論文獲得一致地通過，當時的佩蘭說：「連這個問題都能回答上，德布羅意無疑是個很聰明的人」

朗之萬與愛因斯坦

不過20世紀，是個荒謬和真理奇妙地混雜的年代。

為了保險起見，郎之萬還是將德布羅意的論文寄給了愛因斯坦，才好作出判斷。

所以也不存在什麼郎之萬怕得罪德布羅意家族，勉強讓他答辯通過，再把這塊燙手的山芋踢給愛因斯坦的說法。

愛因斯坦看完德布羅意的論文後，也和答辯委員小組一樣震驚。

他不但為德布羅意區區一篇博士論文竟能如此優秀感嘆，還為論文中超前的思想動容。

這「看起來雖像出自瘋子的文章，但非常有道理」，是「天才的一筆」，還「揭開了偉大帷幕的一角」。

之後，愛因斯坦還專門根據德布羅意的理論寫了一篇論文，高度讚揚和強調德布羅意論文中思想的重要性。

原本因為太超前無人問津的德布羅意的論文，在得到愛因斯坦的高度評價後，才在科學界引起了關注。

薛定諤

薛定諤最偉大的成就便是形成了波動力學概念，並建立起了薛定諤方程。

而這些成就的靈感，正是來源於德布羅意的假說。

薛定諤於1926年4月23日給愛因斯坦的信中就這樣寫道：「假如不是因為你的論文把德布羅意思想置於我的面前，如果單靠我個人，很難想像波動力學會建立起來，甚至有可能永遠出不來。」

薛定諤方程

後來，實驗物理學家也緊跟著德布羅意的思想，找到了能夠支撐其假說的實驗結果。

1926年夏天，戴維森訪問英國時，獲悉德布羅意提出的新理論，他立刻想到一年前自己所觀察到的意外現象，有可能就是德布羅意波。

戴維森

所以他回到美國，馬上就重新做了該實驗，於1927年發表了實驗結果。

這個實驗，也正是德布羅意論答辯當日，提出的「電子的衍射實驗」。

也就是說如果電子具有波動性，那麼電子束在通過障礙物時應該會和光一樣產生衍射。

電子衍射實驗示意圖

幾乎是同時，英國劍橋的P.G.湯姆遜也觀察到電子束通過薄金箔時有圓環條紋產生，為德布羅意波提供了又一堅實的基礎。

在這之後，各種粒子的衍射實驗也被證實成功，德布羅意的理論徹底無懈可擊。

P.G湯姆遜（另一位諾獎得住J.J湯姆遜之子）

日後，將德布羅意波發展成波動力學的薛定諤，以及用實驗證明了德布羅意波的戴維森和PG湯姆遜，都分別獲得了1933年和1937年的諾貝爾獎。

當然，提出了這一偉大假說的德布羅意，也獲得1929年的諾貝爾物理學獎。

那時，他也是歷史上第一位靠博士論文，就獲得諾貝爾獎的科學家，出道即巔峰。

此外，除了在波動力學基礎的成就外，德布羅意在雙重解理論和非線性波動力學等也成就巨大。

他一生的著作就達25部之多，也獲得了諸多榮譽與獎項，是20世紀最偉大的物理學家之一。

而關於他紈絝子弟和花花公子的設定，也與他本人性格偏差很大。

他雖身份尊貴，但是卻過著非常簡樸的一生。

1960年，他在承襲了貴族爵位後，竟主動賣掉家族豪宅，住進一所普通的民宅內，而且一生都沒有擁有過私家車。

此外，他雖有過女朋友，但卻一生未婚，是個典型的工作狂。

那麼到最後，還有一個問題未解決，當初德布羅意的論文真的天才到只有一頁紙嗎？

當然不是，實際上德布羅意的論文有一百多頁，其中英譯本有72頁，德譯本有120頁。

所以說德布羅意是臨畢業時七拼八湊出來的一頁紙論文，根本就是無稽之談。

可笑的是，這個徹頭徹尾的謠言，還被許多人拿出來批判中國博士論文的審核制度，說在中國字數少的論文連答辯資格都沒有。

那些想為自己投機取巧和渾水摸魚找借口的人，選擇德布羅意來當「例子」，或許真的找錯對象了。

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作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

內容為【SME】公眾號原創，歡迎轉載

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