德布罗意(Louis de Broglie), 1892-1987.
德布罗意于1920年提出的观点,与其说基于实验的证据而进行的猜想,不如说是受到爱因斯坦的相对论激发而产生的理论上的飞跃。但是不久之后科学家便发现了相应实验证据。在十九世纪二十年代晚期,粒子被晶格散射的实验证实了电子的“类波”本质。
证明波粒二象性的最著名的实验是双缝干涉实验。在这个实验中,电子(或其他粒子如光子或中子)被射出,会在同一时刻穿越有两个狭缝的屏幕。在这个屏幕后还有一个屏幕,可用来探测电子通过狭缝后最终到达的位置。但是,你在探测屏幕上实际看到的是干涉模式:如果假设电子是波,你才会看到这种模式。波同时穿过两个狭缝,然后当它向一个方向传播时,它与自身相互干涉。然而在探测屏幕上,当它刚到达时,电子是以粒子的状态被注意到,这与我们所预期的相同。事实上这个看起来非常奇怪的结果,是已经被重复无数次的实验事实—所以我们必须接受这就是世界运行的方式。
双缝干涉实验:由穿过狭缝的波的干涉模式
双缝干涉实验:当粒子被发射出狭缝预期结果
双缝干涉实验:粒子(比如电子)穿过狭缝时实际上会发生什么:你会得到类似波的干涉模式,但是电子是作为粒子到达的。
薛定谔方程
由德布罗意提出的新图像需要新的物理。与一个粒子有关的波到底有怎样的数学形式呢?爱因斯坦已经将光子的能量E与光波的频率f联系了起来,通过公式