ルイ・ド・ブロイ

ルイ・ド・ブロイ フォーメモリRS
1929年のド・ブロイ
生まれる	ルイ・ヴィクトル・ピエール・レイモンド ( 1892-08-15 )1892年8月15日 ディエップ、ノルマンディー、フランス第三共和政
死亡	1987年3月19日(1987-03-19)（享年94歳） ルーブシエンヌ、イル・ド・フランス、フランス
母校	パリ大学（博士号）
知られている	ド・ブロイ関係 ド・ブロイ波 ド・ブロイ・ボーム理論 波動粒子二重性
家族	ブロイ
受賞歴	ノーベル物理学賞(1929) マックス・プランク・メダル（1938年） カリンガ賞(1952) フォーメモリ（1953）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	パリ大学
論文	Recherches sur la théorie des quanta (量子論の研究)  (1924)
博士課程の指導教員	ポール・ランジュバン
博士課程の学生	ベルナール・デスパーニャ セシル・デウィット・モレット アレクサンドル・プロカ ミオアラ・ムグル・シェヒター マリー・アントワネット・トネラ ジャン＝ピエール・ヴィジエ

Scholia には Louis de Broglie (Q83331) のプロファイルがあります。

ルイ・ヴィクトール・ピエール・レイモンド、第 7 代ブロイ公爵( / d ə ˈ b r oʊ ɡ l i / 、^[1] US : / d ə b r oʊ ˈ ɡ l iː , d ə ˈ b r ɔɪ / ; ^{[2] [3]}フランス語: [də bʁɔj] ^{[4] [5]}または[də]ベジ] ^ⓘ ; 1892年8月15日 - 1987年3月19日）^[6]は量子論に画期的な貢献をしたフランスの物理学者、貴族電子の波動性を仮定し、すべての物質は波動性を持っていると波動粒子二重性の一例であるド・ブロイの仮説として知られ量子力学理論の中心的な部分を形成しています。

1927年に 物質の波動的な振る舞いが初めて実験的に実証された後、ド・ブロイは1929年にノーベル物理学賞を受賞した。

1925年のパイロット波モデル^[7]とド・ブロイによって発見された粒子の波動的な振る舞いは、エルヴィン・シュレーディンガーによる波動力学の定式化に利用されました。^[8]パイロット波モデルと解釈はその後放棄され、量子形式論が採用されましたが、1952年にデビッド・ボームによって再発見され、強化されました。^[9]

ルイ・ド・ブロイは1944年にフランス科学アカデミーの第1席に選出された16人目の会員であり、フランス科学アカデミーの終身事務局長を務めた。^{[10] [11]ド・ブロイは多国籍研究所の設立を呼びかけた最初の高レベルの科学者となり、この提案は欧州原子核研究機構（} CERN ）の設立につながった。^[12]

ルイ・ド・ブロイは、数世紀にわたってフランスの重要な軍事・政治の役職に就いた有名な貴族ブロイ家の一員でした。未来の物理学者の父、第5代ブロイ公爵ルイ＝アルフォンス＝ヴィクトルは、ナポレオンの将軍フィリップ・ポール・セギュール伯爵とその妻で伝記作家のマリー・セレスティーヌ・アメリー・ダルマイユの孫娘、ポーリーヌ・ダルマイユと結婚しました。2人には5人の子供がおり、ルイのほかに、後にリュペ侯爵夫人となったアルベルティーナ（1872年 - 1946年）、後に有名な実験物理学者となったモーリス（ 1875年 - 1960年）、ルイの誕生の2年前に亡くなったフィリップ（1881年 - 1890年）、後に有名な作家となったパンジュ伯爵夫人ポーリーヌ（1888年 - 1972年）がいます。^[13]

ルイはセーヌ＝マリティーム県ディエップに生まれた。家族の末っ子として比較的孤独に育ち、読書をし、歴史、特に政治が好きだった。幼少の頃から記憶力がよく、演劇の抜粋を正確に読み上げたり、フランス第三共和政の大臣の完全なリストを挙げたりできた。このため、将来偉大な政治家になると予言されていた。^[14]

ド・ブロイは人文科学の道に進むことを志し、歴史学で最初の学位（licence ès lettres）を取得しました。その後、数学と物理学に興味を持ち、物理学の学位（licence ès sciences ）を取得しました。1914 年に第一次世界大戦が勃発すると、彼は無線通信の開発のために軍に協力を申し出ました。

卒業後、ルイ・ド・ブロイは義務兵役のため工兵部隊に入隊した。兵役はモン・ヴァレリアン砦で始まったが、すぐに兄の発案で無線通信部隊に配属され、無線送信機が設置されていたエッフェル塔で働いた。ルイ・ド・ブロイは第一次世界大戦中も軍務に就き、純粋に技術的な問題に取り組んだ。特に、レオン・ブリルアンと兄のモーリスとともに、潜水艦との無線通信の確立に参加した。ルイ・ド・ブロイは1919年8月に副官の階級で除隊した。後に、この科学者は、自分が興味を持っていた科学の根本的な問題から6年ほど離れて過ごさなければならなかったことを悔やんだ。^{[14] [15]}

1924年の学位論文「量子論の研究^{」[16]では、}電子波動の理論が発表された。これには、マックス・プランクとアルベルト・アインシュタインの光に関する研究に基づいた、物質の波動粒子二重性理論が含まれていた。この研究は、運動する粒子や物体には必ず波があるというド・ブロイの仮説で最高潮に達した。こうしてド・ブロイは、エネルギー（波）と物質（粒子）の物理学を統合した、物理学における新しい分野、波動力学を創始した。彼は1929年に「電子の波動性の発見」によりノーベル物理学賞を受賞した。 ^[17]

ド・ブロイは晩年、量子力学理論を支配する完全に確率的なモデルに対抗して、波動力学の因果的説明の開発に取り組みました。この説明は 1950 年代にデイヴィッド・ボームによって改良されました。この理論はそれ以来、ド・ブロイ・ボーム理論として知られています。

厳密に科学的な研究に加えて、ド・ブロイは科学哲学について考え、執筆し、近代科学的発見の価値についても論じた。1930年に彼はヘルマン出版から「Actualités scientifiques et industrielles」という書籍シリーズを出版した。^[18]

ド・ブロイは1933年に科学アカデミーの会員となり、1942年からは同アカデミーの終身書記長となった。フランス科学カトリック連合評議会への参加を依頼されたが、無宗教であるとして辞退した。^{[19] [20] 1941年、}ヴィシー政権 の国民評議会の会員となった。^[21] 1944年10月12日、数学者エミール・ピカールの後任としてフランス科学アカデミーに選出された。占領下でのアカデミー会員の死亡や投獄、および戦争によるその他の影響により、アカデミーは彼の選出に必要な定足数20名を満たすことができなかったが、例外的な状況により、出席した17名の会員による全会一致での選出が承認された。アカデミー史上特異な出来事として、1934年に選出された実の弟モーリスが彼を会員として迎え入れた。ユネスコは1952年に科学知識の普及活動に対して彼に第1回カリンガ賞を授与し、1953年4月23日には王立協会の外国人会員に選出された。

ルイは、同じく物理学者で あった兄の第6代ブロイ公爵モーリスが後継者を残さずに亡くなったため、1960年に第7代ブロイ公爵となった。

1961年、彼はレジオンドヌール勲章大十字騎士の称号を授与された。1945年、ド・ブロイは産業界と科学の接近に向けた努力により、フランス原子力高等弁務官の職を与えられた。彼はアンリ・ポアンカレ研究所に応用力学センターを設立し、そこで光学、サイバネティクス、原子力の研究を行った。彼は国際量子分子科学アカデミーの設立を促し、初期メンバーであった。^[22]

ルイは結婚しなかった。1987年3月19日、ルーヴシエンヌで94歳で死去し^[6]、遠縁のヴィクトル・フランソワ・ブロイ公爵第8代が公爵位を継承した。彼の葬儀は1987年3月23日、サン・ピエール・ド・ヌイイ教会で執り行われた^{[23] 。}

ルイ・ド・ブロイの最初の研究（1920年代初頭）は、兄モーリスの研究室で行われ、光電効果の特徴とX線の特性を扱っていました。これらの出版物は、X線の吸収を調べ、ボーア理論を使用してこの現象を説明し、量子原理を光電子スペクトルの解釈に適用し、X線スペクトルの体系的な分類を示しました。^[14] X線スペクトルの研究は、原子の内部電子殻の構造を解明するために重要でした（光学スペクトルは外殻によって決まります）。したがって、アレクサンドル・ドーヴィリエと共同で行った実験の結果から、原子内の電子の分布に関する既存の方式の欠点が明らかになりました。これらの困難は、エドモンド・ストーナーによって解消されました。^[24]もう1つの結果は、X線スペクトルの線の位置を決定するためのゾンマーフェルトの公式の不十分さの解明でした。この矛盾は電子スピンの発見により解消された。1925年と1926年に、レニングラードの物理学者オレスト・フヴォルソンは、 X線分野での功績によりド・ブロイ兄弟をノーベル賞に推薦した。^[13]

X線放射の性質を研究し、これらの放射線を波と粒子の何らかの組み合わせであると考えていた弟のモーリスとその特性について議論したことは、粒子表現と波動表現を結び付ける理論を構築する必要性をルイ・ド・ブロイが認識するきっかけとなった。さらに、彼はマルセル・ブリルアンの著作（1919年 - 1922年）に精通しており、原子の流体力学モデルを提唱し、それをボーアの理論の結果に関連付けようとした。ルイ・ド・ブロイの研究の出発点は、光量子に関するアインシュタインの考えだった。1922年に発表されたこの主題に関する最初の論文で、このフランスの科学者は黒体放射を光量子のガスとみなし、古典的な統計力学を用いて、そのような表現の枠組みの中でウィーンの放射法則を導出した。次の論文では、彼は光量子の概念を干渉や回折の現象と調和させようとし、量子には一定の周期性を関連付ける必要があるという結論に達した。この場合、光量子は彼によって非常に小さな質量を持つ相対論的粒子として解釈された。^[25]

残ったのは、波動の考察を質量のある粒子にまで拡張することだったが、1923 年の夏に決定的な突破口が開かれた。ド・ブロイは、1923年 9 月 10 日のパリ科学アカデミーの会議で発表した「波と量子」（フランス語: Ondes et quanta ）という短い論文で自身の考えを概説し、 ^[26]波動力学の創始を告げた。この論文とその後の博士論文^{[16]で、科学者は、エネルギー}Eと速度v を持つ運動粒子は、周波数（後にコンプトン周波数として知られる）を持つ何らかの内部周期過程によって特徴付けられると示唆した。ここで、周波数はプランク定数である。量子原理に基づくこれらの考察を特殊相対性理論のアイデアと調和させるために、ド・ブロイは、位相速度で伝播する運動物体に「位相波」と名付けた波を関連付けた。このような波は、後に物質波、またはド・ブロイ波と名付けられ、物体の運動の過程で内部周期過程と同位相のままである。その後、閉じた軌道上の電子の運動を調べた科学者は、位相整合の要件が量子ボーア・ゾンマーフェルトの条件、つまり角運動量の量子化に直接つながることを示した。次の2つのノート（それぞれ9月24日と10月8日の会議で報告）で、ド・ブロイは、粒子の速度は位相波の群速度に等しく、粒子は等しい位相の表面の法線に沿って移動するという結論に達した。一般的な場合、粒子の軌道はフェルマーの原理（波の場合）または最小作用の原理（粒子の場合）を使用して決定でき、これは幾何光学と古典力学のつながりを示している。^[27]${\displaystyle E/h}$${\displaystyle h}$ ${\displaystyle c^{2}/v}$

この理論は波動力学の基礎を築きました。この理論はアインシュタインによって支持され、 G.P.トムソン、デイヴィソン、ガーマーの電子回折実験によって確認され、エルヴィン・シュレーディンガーの研究によって一般化されました。

哲学的観点から見ると、この物質波理論は過去の原子論の崩壊に大きく貢献した。もともとド・ブロイは、実在する波（つまり、直接的な物理的解釈を持つ波）は粒子と関連していると考えていた。実際、物質の波動的な側面は、シュレーディンガー方程式で定義された波動関数によって形式化された。これは、実際の物理的要素のサポートなしに、確率的解釈を持つ純粋な数学的実体である。この波動関数は、実際の物理的波を出現させることなく、物質に波動の振る舞いの外観を与える。しかし、ド・ブロイは、デイヴィッド・ボームの研究に従って、生涯を通じて物質波の直接的で実際の物理的解釈に戻った。

1924年の論文で、ド・ブロイは電子が内部時計を持っており、それがパイロット波が粒子を導くメカニズムの一部を構成すると推測した。^[28]その後、デイヴィッド・ヘステネスはシュレーディンガーが示唆したジッターベヴェーグングとの関連を提唱した。 ^[29]

内部時計仮説の検証と時計周波数の測定の試みは今のところ決定的なものではないが、^[30]最近の実験データは少なくともド・ブロイの予想と一致している。^[31]

ド・ブロイによれば、ニュートリノと光子の静止質量はゼロではないが、非常に低い。光子が完全に質量ゼロではないのは、彼の理論の一貫性による。ちなみに、質量ゼロの光子の仮説を否定したことで、彼は宇宙の膨張の仮説に疑問を抱くようになった。

さらに、彼は粒子の真の質量は一定ではなく可変であり、各粒子は作用の周期積分と同等の 熱力学的機械として表すことができると考えました。

1924 年の論文の第 2 部で、ド・ブロイは最小作用の力学的原理とフェルマーの光学原理の同等性について次のように述べています。「位相波に適用されたフェルマーの原理は、運動物体に適用されたモーペルチュイの原理と同一であり、運動物体の可能な動的軌道は、波の可能な光線と同一である。」この後者の同等性は、1 世紀前にウィリアム・ローワン・ハミルトンによって指摘され、1830 年頃に光のケースについて発表されました。

マックス・ボルンが統計的アプローチで達成できると考えていた「矛盾を消す」と主張するどころか、ド・ブロイは波動と粒子の二重性をすべての粒子（および回折の効果を明らかにした結晶）に拡張し、二重性の原理を自然法則に拡張した。

彼の最後の研究は、熱力学と力学という2つの大きなシステムから単一の法則体系を作り上げました。^[要出典]

ボルツマンとその後継者たちが熱力学の統計的解釈を展開したとき、熱力学は動力学の複雑な一分野であると考えられていたかもしれません。しかし、私の実際の考えでは、動力学は熱力学の単純化された一分野であるように見えます。ここ数年、量子理論に私が導入したすべてのアイデアの中で、そのアイデアは、これまでのところ、最も重要で最も奥深いものだと私は思います。

この考えは、連続と不連続の二重性に合致しているように思われる。連続の限界への遷移が仮定されるとき、そのダイナミクスは熱力学の限界になり得るからである。また、これは、力学法則の体系を完成させるために「建築原理」が必要であると仮定したゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツの考えにも近い。^[要出典]

しかし、彼によれば、対立という意味での二重性は、統合（一方が他方の限界である）よりも少なく^[要出典]、統合の努力は、最初の要素が力学に関係し、2番目の要素が光学に関係する最初の式のように、彼によれば一定である。

${\displaystyle mc^{2}=h\nu }$

1934年に提唱されたこの理論は、光子が2つのディラックニュートリノの融合に相当するという考えを提唱しているが、現在では大多数の物理学者に受け入れられていない。

ド・ブロイの最終的なアイデアは、孤立粒子の隠れた熱力学でした。これは、物理学の最も遠い 3 つの原理、つまりフェルマー、モーペルテュイ、カルノーの原理を統合する試みです。

この作品では、フォームの唯一の 2 つの普遍的な次元を関連付ける方程式を通じて、 アクションはエントロピーの反対のようなものになります。

${\displaystyle {{\text{action}} \over h}=-{{\text{entropy}} \over k}}$

この理論は、その大きな影響力の結果として、不確定性原理を作用の極値の周りの距離、つまりエントロピーの減少に対応する距離に戻します。

• 1929年ノーベル物理学賞
• 1929年アンリ・ポアンカレメダル
• 1932年モナコ公国アルベール1世賞
• 1938年マックス・プランク・メダル
• 1938年スウェーデン王立科学アカデミー会員
• 1939年アメリカ哲学協会国際会員^[32]
• 1944年アカデミー・フランセーズフェロー
• 1948年 米国科学アカデミー国際会員^[33]
• 1952年カリンガ賞
• 1953年王立協会会員^[34]
• 1958年アメリカ芸術科学アカデミー国際名誉会員^[35]

• Recherches sur la théorie des quanta (量子論の研究)、論文、パリ、1​​924 年、Ann。 de Physique (10) 3 , 22 (1925)。
• Introduction à la physique des rayons X et gamma ( X 線とガンマ線の物理学入門)、Maurice de Broglie著、Gauthier-Villars、1928 年。
• Ondes et mouvements (フランス語)。パリ：ゴーティエ・ヴィラール。 1926年。
• Rapport au 5ème Conseil de Physique Solvay (第 5 回ソルベイ物理学会議の報告書)、ブリュッセル、1927 年。
• Mecanique ondulatoire (フランス語)。パリ：ゴーティエ・ヴィラール。 1928年。
• Recueil d'exposés sur les ondes et corpuscules (フランス語)。パリ: Hermann et C.ie 科学図書館1930年。
• マティエールとリュミエール（物質と光）、パリ：アルバン・ミシェル、1937年。
• La Physique nouvelle et les quanta (新しい物理学と量子)、フラマリオン、1937 年。
• Continu et discontinu en physique moderne (現代物理学における連続と不連続)、パリ: Albin Michel、1941 年。
• オンド、微粒子、機械学オンデュラトワール(波、微粒子、波力学)、パリ: Albin Michel、1945 年。
• Physique et microphysique (物理学とミクロ物理学)、Albin Michel、1947年。
• 『ポール・ランジュヴァンの生涯と作品』、フランス科学アカデミー、1947年。
• Optique électronique et corpusculaire (電子および粒子光学)、ハーマン、1950 年。
• Savants et découvertes (科学者と発見)、パリ、アルビン ミシェル、1951 年。
• 因果関係を暫定的に解釈するものではなく、医療上の二重解決策を決定するものではありません。パリ：ゴーティエ・ヴィラール、1956年。
  • 英語訳:非線形波動力学: 因果的解釈アムステルダム: エルゼビア、1960年。
• Nouvelles places en microphysique (微物理学における新しい展望)、Albin Michel、1956 年。
• Sur les Sentiers de lascience (科学の道)、パリ: Albin Michel、1960 年。
• M. Jean-Pierre Vigier et de ses Collaborationurs の新しい理論の序論、パリ: Gauthier-Villars、1961。パリ: Albin Michel、1960。
  • 英語訳:素粒子のヴィジエ理論入門、アムステルダム:エルゼビア、1963年。
• Étude critique des Bases de l'interprétation actuelle de la mécanique ondulatoire、パリ: Gauthier-Villars、1963。
  • 英語訳: The Current Interpretation of Wave Mechanics: A Critical Study、アムステルダム、エルゼビア、1964年。
• Certitudes et incertitudes de la Science (科学の証明と不確かさ)。パリ：アルビン・ミシェル、1966年。
• ルイ・アルマン、ピエール・アンリ・シモン他共著。アルバート・アインシュタイン。パリ：アシェット、1966年。
  • 英語訳：アインシュタイン。ピーブルズ出版社、1979年。^[36]
• Recherches d'un demi-siècle (半世紀の研究)、Albin Michel、1976 年。
• Les incertitudes d'Heisenberg et l'interprétation probabiliste de la mécanique ondulatoire (ハイゼンベルクの不確実性と波力学の確率的解釈)、Gauthier-Villars、1982 年。

ウィキメディア・コモンズには、ルイ・ド・ブロイに関連するメディアがあります。

Wikiquoteにルイ・ド・ブロイに関する引用句があります。

• Les Immortels: Louis de BROGLIE」、アカデミー・フランセーズ(フランス語)
• Nobelprize.org に関するルイ・ド・ブロイ
• ルイ・ド・ブロイ財団
• 数学系譜プロジェクトにおけるルイ・ド・ブロイ
• DHデルフェニッチによる隠れた熱力学に関する著書の英訳
• 波動力学における測定理論（このテーマに関する著書の英訳）
• 「光の新たな概念」（英訳）
• ルイ・ド・ブロイのインタビュー、Ina.fr にて（フランス語）
• 20 世紀のルイ・ド・ブロイに関する新聞記事ZBWのプレス アーカイブ