История и методология физики

ИСТОРИЯ АТОМА – ОКОНЧАНИЕ 
«Волны материи» 
Физики только-только начали осмысливать проблему корпускулярно-волнового 
дуализма света, как в 1923 г. французский физик Луи де Бройль (1892-1987), что 
называется, подлил масла в огонь и усугубил эту проблему. Он высказал, казалось, 
если не сумасшедшую, то довольно странную идею. В сентябре 1923 г. Луи де Бройль 
в журнале опубликовал результаты своих исследований, которые в дальнейшем 
привели к построению современной квантовой теории. Полностью восприняв идею 
Эйнштейна о корпускулярно-волновом дуализме света, Луи де Бройль пришел к 
мысли, что частицы, например электроны, аналогично квантам света, обладают не 
только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Такая мысль могла возникнуть 
при глубоком анализе известной оптико-механической аналогии. Она заключается в 
том, что уравнения движения материальной частицы в форме Гамильтона-Якоби 
совершенно аналогичны уравнениям распространения луча света без учета его 
волновых свойств. Это доказал еще в 1834 г. Гамильтон. В своей первой работе де 
Бройль писал: «История оптических теорий показывает, что научные взгляды долгое 
время колебались между механической и волновой концепцией света, однако эти две 
точки зрения, вероятно, менее противоречат одна другой, чем думали ранее». Квант 
света - фотон отличается от других частиц, например электронов, только тем, что его 
масса равна нулю. Но это различие вряд ли является принципиальным. Поэтому де 
Бройль пришел к мысли, что корпускулярно-волновой дуализм - не исключительное 
свойство света, а общее свойство материи. Свои размышления по этому поводу он 
изложил следующим образом: «Соотношение Эйнштейна между частотой и 
энергией, введенное им на основе его теории фотонов, ясно показало, что этот 
дуализм излучения неразрывно связан с самим существованием квантов. Тогда 
возникает законный вопрос, не связан ли этот странный дуализм волн и частиц, 
примером которого так замечательно и несомненно явился свет, с глубокой и 
скрытой природой кванта действия? Не следует ли ожидать, что двойственность 
такого типа обнаружится всегда, где только появляется постоянная Планка? Но 
тогда почти сам собой возникает вопрос: поскольку свойства электрона в 
стационарном состоянии атома описываются с помощью кванта действия, не 
можем ли мы предположить, что и электрон так же двойственен, как и свет? На 
первый взгляд, такая идея показалась очень дерзкой. Ведь мы всегда представляли 
себе электрон в виде электрически заряженной материальной точки, которая 
подчиняется законам классической динамики (улучшенным в некоторых случаях 
релятивистскими поправками, которые ввел Эйнштейн). Электрон никогда явно не 

---

проявлял волновых свойств, таких, скажем, какие проявляет свет в явлениях 
интерференции и дифракции. Попытка приписать волновые свойства электрону, 
когда этому нет никаких экспериментальных доказательств, могла выглядеть как 
ненаучная фантазия. И тем не менее, как только возникла идея, что электрон, 
возможно, обладает такими свойствами, и не только электрон, но и вообще 
материальные частицы, так в голову начали приходить разные беспокойные 
соображения». 
Свою идею де Бройль обосновал так: частице с массой т
0
, неподвижной в 
сопутствующей системе отсчета, де Бройль приписал некий колебательный в 
пространстве процесс вида ψ = Asin2πν
0
t, где частота ν
0
 определяется из условия, что 
энергия покоя частицы равна энергии кванта этого процесса: тс