小編相信經常關注科學的朋友們，一定對量子力學裡著名的雙縫幹涉實驗過程和結果相當的了解和驚奇，因為它通過實驗确立了物質的波粒二象性，但是關于物質的波粒二象性這個理論又是那位理論物理學家提出來的呢？想必很多小夥伴還不清楚，今天小編就說下這個法國貴胄和他的物質波是怎樣拯救原子，拯救我們的？

路易·維克多·皮埃爾·雷德蒙·德布羅意親王，（這個名字真是難為小編了）他是法國著名貴族成員，由于祖上真是人才輩出，路易15世就允許他們所有的子孫世襲親王和公主。對于一個為量子力學作出重要貢獻的科學家來說，這真是一個讓人驚歎的家族背景，到這還沒有完，這位科學家在1960年還成為法國公爵兼德國親王。愛因斯坦把他的科學貢獻形容為“照耀到我們物理學中這一最大的難題的第一縷陽光”。這真是自帶主角光環的人生，在小編心裡還有兩位自帶主角光環的人物：托馬斯·楊和玻爾都是十足的富二代。

（關于玻爾原子模型三部曲，點這裡）1913年，玻爾在老師盧瑟福原子模型的基礎上規定了電子軌道，并解釋了電子遷躍時的能量輻射問題，但為了不使盧瑟福的氫原子模型坍塌，因為它那在軌道上旋轉的電子會輻射出能量，從而盤旋着跌入原子核，玻爾不得不強行加入了一個連他自己都拿不出任何其他合理解釋的條件：穩定态軌道上圍繞原子核旋轉的電子不釋放輻射，這是違背麥克斯韋方程組和牛頓定律的。小編認為理論物理學家的高明之處就在于先提出理論去解釋現象，然後再去驗證這個理論，愛因斯坦就是這麼一路走來的，但這需要有一顆強大的大腦和對事物敏銳的嗅覺。

1919年玻爾和愛因斯坦在柏林會面之後的兩年裡，繼續在量子說方面拼搏着，對上面的問題讓玻爾感到疲倦了。所以我們的王子就登場了，他是怎樣解釋電子為何會在特定的軌道而不會盤旋墜入原子核，而讓原子崩塌，給我們帶來滅頂之災。

德布羅意在實驗确立愛因斯坦光量子說客觀存在之前，就已經了解和接受了光這種奇怪的二元性了，而其他科學家還是對光量子說持懷疑态度，甚至是嘲諷和可玩笑，所以科學還是要大膽的接受，不能居功自傲。

• 大膽的猜想

經過長時間的獨自沉思，德布羅意于1923年間忽然有了一個想法，愛因斯坦1905年所做的發現光量子說應該得到普遍運用，把它擴展到所有的物質粒子，特别是電子，德布羅意大膽提出了這樣一個簡單的問題：如果光波可以表現得像粒子一樣，那麼像電子這類粒子也能表現得像波一樣，因為德布羅意發現，如果他給一個電子規定一個“虛拟關聯波",讓這個波的頻率為v,波長為λ，他就可以解釋出玻爾的量子化原子中各個軌道的準确位置。一個電子所能占據的，隻能是能夠容得下它的“虛拟關聯波”的整數波的那些軌道。（腦袋可能有點亂了，不要急，往下看就懂了）德布羅意把電子視為駐波的想法是一種從根本上背離了把電子視為在軌道上圍繞原子核旋轉的想法。

原子軌道和電子駐波

• 軌道周長必須是半波長的整數倍且至少包含半個波長

駐波可以很容易地從兩端被拴住的線上産生出來，就像小提琴和吉他的弦那樣。撥動這樣一根弦可以産生出各種駐波，它們的判定特征是，都是由一個整數單位的半波長（意思是波長的一半）構成的。我們可能得到的最長的駐波，波長為弦的長度的兩倍。（因為在弦裡必須至少有半個波長，且弦必須是半個波長的整數倍）另外一個駐波則是由兩個這種半波長單位構成的，這樣它的波長就與弦的長度相等。再下一個駐波由三個半波長單元構成，如此類推下去。這一整數系列的駐波是從物理上來講唯一可能的，每個駐波都有它自己的能量。由于頻率和波長之間有關聯關系，這就與撥動吉他琴弦一樣，吉他琴弦被撥動以後隻能從最根本的音調，也就是最低的頻率開始，按一定的頻率振動。

• 拯救原子，拯救我們

德布羅意意識到，正是這個“整數”條件限定了玻爾原子中可能容納的電子軌道，把它的數量限定在允許形成駐波的範圍内。這些電子駐波不像樂器的弦，它們哪一端都不用拴住，而隻是由于一個整數單位的半波長可以被容納進軌道的周長範圍之内才形成的。（軌道周長必須是半波長的整數倍）如果不是正好合适，那就沒有駐波，從而也就沒有軌道。

如果把電子看作是環繞在原子核周圍的駐波，而不是在軌道運行的粒子，那麼這個電子就不存在加速度問題，也就不存在持續損失輻射，使它跌落到原子核中，緻使原子坍塌的問題。正是這點原子才得以存活，我們才得以存在。玻爾隻是為了保全他的量子化原子之說才引入的一個條件，被德布羅意的波粒二元說給解釋通了。德布羅意通過計算，發現玻爾的電子軌道數n所代表的，隻是電子駐波可以圍繞氫原子核存在的那些軌道。這也就是為什麼在玻爾的模型中所有其他電子軌道都被禁止的原因。

總結一下：路易·德布羅意的想法也許看起來有些天馬行空，但愛因斯坦于1909年已經公開宣稱過，對輻射現象的研究，未來将揭示出粒子和波融合的一種現象。愛因斯坦這樣評價：“他把科學界一張大帷幕掀起了一角。”在愛因斯坦的支持下，德布羅意在32歲的年紀上已經不再隻是路易·維克多·皮埃爾·雷蒙·德布羅意王子了，他為自己赢得了簡潔稱謂：路易·德布羅意博士。

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