Откритие на Луи дьо Бройл. Съотношение на Де Бройл

5. Първи приложения на квантовата хипотеза

Глава VI. Борен атом

1. Спектри и спектрални линии

2. Теория на Бор

3. Развитие на теорията на Бор. Теорията на Зомерфелд

4. Теорията на Бор и структурата на атомите

5. Критика на теорията на Бор

Глава VII. Принцип на съответствие

1. Трудност при съвместяването на квантовата теория и теорията на лъчението

2. Принцип на съответствие на Бор

3. Някои приложения на принципа на съответствието

Глава VIII. Вълнова механика

1. Основни идеи на вълновата механика

2. Частица и вълна, свързани с нея

3. Творби на Шрьодингер

4. Електронна дифракция

5. Физическо обяснение на вълновата механика

6. Теория на Гамов

Глава IX. Квантова механика на Хайзенберг

1. Основни идеи на Хайзенберг

2. Квантова механика

3. Идентичност на квантовата и вълновата механика

4. Принципът на съответствието в новата механика

Глава X. Вероятностна интерпретация на новата механика

1. Общи идеи и основни принципи

2. Връзка на неопределеността

3. Съвпадение със стара механика

4. Индетерминизъм в новата механика

5. Допълване, идеализиране, пространство и време

Глава XI. Завъртане на електрон

1. Фина структура и магнитни аномалии

2. Хипотеза на Уленбек и Гаудсмит

3. Теория на Паули

4. Теория на Дирак

5. Състояния с отрицателна енергия. положителен електрон

Глава XII. Вълнова механика на системите и принципът на Паули

1. Вълнова механика на системите от частици

2. Системи, състоящи се от частици от една и съща природа. Принципът на Паули

3. Приложения на вълновата механика на системите

4. Квантова статистика

5. Забележка относно принципа на идентичността

литература

Бройл, дьо Бройл (de Broglie) Луи дьо (р. 15.8.1892, Диеп), френски физик. Член (1933) и постоянен секретар (1942) на Френската академия на науките. Чуждестранен член на Академията на науките на СССР (1958 г.). Завършва Парижкия университет (1909). От 1928 г. преподава там. През 1924 г. в докторската си дисертация: „Изследване на квантовата теория“ излага идеята за вълновите свойства на материята (така наречените вълни на де Бройл), която е в основата на съвременната квантова механика. Вълновите свойства на микрочастиците впоследствие бяха потвърдени чрез експерименти върху дифракцията на електрони и други частици. Бройл също се занимава с релативистка квантова механика, въпроси за структурата на ядрото и теорията за разпространението на електромагнитни вълни във вълноводи. Бройл също притежава трудове по история на физиката. Нобелова награда (1929 г.)

Луи дьо Бройл е най-великият физик на нашата ера, един от основателите на квантовата теория. Авторът в много достъпна форма показва каква революция направи квантовата теория в развитието на съвременната физика. Цялата книга е написана под формата на исторически преглед на основните идеи, които неизбежно трябваше да доведат и всъщност доведоха до създаването на квантовата механика.
Де Бройл излага цялата квантова теория без нито една формула!
Книгата на Де Бройл представлява несъмнен интерес за широк кръг физици, за студенти по съвременна физика и за читатели, интересуващи се от прогреса на физиката.

Луис дьо Бройл. "Революция във физиката" (нова физика и кванти)
Атомиздат, Москва, 1965 г

Предговор на редактора

Книгата, представена на вниманието на читателите, е написана от един от известните учени, който сам участва в развитието на квантовата физика, още когато тя прави първите си стъпки. Това е една от малкото книги, където нерелативистката квантова теория, която вече е станала класическа, но все още не е много ясна и не е много позната на тези, които не са пряко ангажирани в тази област на физиката, е представена в популярен и доста пълен начин.
Това е пример за най-добрия стил на популярната литература, където авторът никога не изпада в лошия вкус на снизходително отношение към читателя, което се изразява във факта, че много примитивно, с помощта на обяснения "на пръсти" и вулгарни „картинки”, те се опитват да обяснят на уж „недоразвития” читател някаква висока и недостъпна материя. Напротив, това е сериозен разговор за сериозни и трудни неща, който предполага способността на читателя за същото точно интелектуално напрежение, което трябва да направи авторът, за да излага трудните въпроси възможно най-ясно и достъпно.
Това, което прави книгата популярна, е основно фактът, че презентацията изобщо не използва математическия апарат и не изисква специални познания от читателя. От него се изисква само обща култура и добра воля, която се стимулира от пряк интерес към темата.
Тази книга е написана през 1936 г. и препечатана през 1946 г. без почти никакви промени. Всъщност нерелативистката квантова физика се е оформила почти напълно до 1930 г. Само няколко корекции са направени в текста на тази книга от 15-годишното развитие на науката и освен това всички те не са от фундаментално значение, а свързани с конкретни факти. И освен това към фактите не на онази нерелативистична квантова механика, която е съдържанието на книгата на дьо Бройл, а на областта на квантовата теория на полето или теорията на елементарните частици, тясно свързана с нея. Тези последни области се развиха много силно през следвоенните години, въпреки че тук все още изглеждаме далеч от истинското разбиране.
Така например сега е точно установено, че всяка частица (в момента има около 30 различни елементарни частици) има своя собствена античастица, точно както позитронът съответства на електрона. В някои редки случаи на наистина неутрални частици, частицата съвпада с нейната античастица, така че някои от разсъжденията на дьо Бройл се оказват несъстоятелни или силно опростени. Например (вж. стр. 56) „странната асиметрия“, за която говори дьо Бройл във връзка с протоните и електроните, сега се възприема от нас като дълбока черта на асиметричната структура на нашия свят на фона на пълната симетрия на физическите закони по отношение на частиците и античастиците. Този факт очевидно е свързан с отличителния характер на положителната посока на времето (вж. обсъждането на този факт на стр. 74, 75), тъй като с формалното обръщане на времето (замяна на t с - t) всички частици се превръщат в античастици с противоположен паритет.
След фундаменталната работа на Паули върху така наречената CPT инвариантност (1942) и невероятните открития от последните години (паритетно несъхранение - Lee and Young, 1956; комбиниран паритет - Landau, 1956), тази област стана по-разбираема.
Друга важна област е релативистичната квантова механика или квантовата теория на полето, която в момента се развива много интензивно. Някои от твърденията на дьо Бройл логично принадлежат към тази област. Например, неговите забележки за трудностите на теорията на фотоните, които той излага, или за трудностите на релативисткия проблем с много тела (релативистка статистическа физика).
Разбира се, тези точки трябва да бъдат изложени в светлината на последните открития малко по-различно. Въпреки че в тази област остават големи фундаментални трудности, сега много може да се обясни и да се даде някакво количествено описание на някои факти. Ние не считаме за необходимо нито да премахваме тези пасажи от текста на книгата, нито, освен това, да ги променяме по някакъв начин. За предмета на книгата на дьо Бройл – нерелативистична квантова механика – те имат второстепенно значение.
Могат да се направят някои претенции към обосновката в тази книга на вероятностната концепция на квантовата механика и към тълкуването на така наречения корпускулярно-вълнов дуализъм. Понякога се създава впечатлението, че гледната точка на дьо Бройл се променя донякъде от глава на глава. Вероятно е така, защото дьо Бройл в различни периоди от своята научна работа е имал различни възгледи за тази много трудна и основна концепция на квантовата механика. Всеки, който иска да се задълбочи в това, се позоваваме на дискусията между Нилс Бор и Алберт Айнщайн, публикувана например в „Атомна физика и човешко знание“ на Бор. Двамата велики учени имаха различни гледни точки и тяхната дискусия - пример за научен спор, в който участниците търсят само установяване на истината, а не потвърждение на своята гледна точка - допринесе значително за разбирането на този труден и важен въпрос .
За читателя, който иска да продължи запознаването си с идеите на квантовата физика и нейните нови постижения, предлагаме в края на книгата списък с литература, от която може да избере книга по свой вкус.
Но тази книга на дьо Бройл също е много подходяща за първо запознаване с квантовата теория и дори, според нас, ще представлява интерес за много физици, работещи в тази област.
Наистина способността на дьо Бройл да излага ясно сложни въпроси, да очертава рационалната връзка на идеите е много ценна характеристика на тази книга. Ако обаче дълбочината понякога се жертва за яснота и тази връзка изглежда донякъде опростена, тогава за популярно представяне това все още не е порок и по-изтънченият читател ще прости тези моменти и ще намери начин да коригира за себе си определени характеристики в като цяло правилна картина.
М.К. Поливанов

Въведение. Значението на квантите
1. Защо трябва да знаете за квантите?

Мнозина, гледайки заглавието на тази малка книжка, несъмнено ще се уплашат от мистериозната дума „quanta”. Всъщност дори за теорията на относителността, която беше доста оживено дискутирана през последните няколко години, широката читателска публика има много бегла представа. Що се отнася до квантовата теория, вярвам, че читателят има още по-смътна представа за нея. Вярно, това е извинително, защото квантите са доста мистериозно нещо.
Що се отнася до мен, започнах да изучавам квантите, когато бях на около двадесет години, и продължих да ги изучавам в продължение на четвърт век. И все пак трябва честно да призная, че ако през цялото това време съм постигнал малко по-задълбочено разбиране на някои аспекти на този въпрос, то все още не мога да кажа с пълна сигурност какво се крие под маската, която крие истинското лице на количествата. Въпреки това ми се струва, че въпреки цялата важност и значимост на напредъка във физиката през последните векове, учените не са били в състояние да разберат дълбоко истинската природа на явленията, докато не знаят нищо за съществуването на квантите. Защото без кванти би било невъзможно да си представим нито светлината, нито материята.
Може да се разбере какво значително влияние е оказано върху самата посока на развитие на човешкото познание в деня, когато квантите тайно навлизат в науката. Точно в този ден величествената и грандиозна сграда на класическата физика беше разтърсена до основи, въпреки че тогава никой не беше ясно осъзнал това. В историята на науката не е имало много трусове, сравними по сила с това.
И едва сега сме в състояние да разберем и оценим величието и важността на извършената революция. Класическата физика, вярна на идеала на Декарт, изобразява Вселената като някакъв огромен механизъм, чието поведение може да бъде точно описано чрез задаване на позициите на всички негови части в пространството и промяна на позицията с времето; механизъм, чието поведение по принцип може да се предскаже абсолютно точно, като се знае определен брой параметри, които определят първоначалното му състояние. Тази гледна точка обаче се основаваше на определени хипотези, които бяха направени и чиято валидност изглеждаше очевидна. Едно от тях се състои в допускането, че областта в пространството и времето, в която почти инстинктивно се стремим да поставим всичките си усещания, е напълно твърда и определена област и в нея всяко физическо явление по принцип може да бъде напълно строго локализирано, независимо на всички динамични процеси, които управляват това явление. Следователно цялото развитие на физическия свят се свежда до промени в пространственото положение на телата във времето. Ето защо динамичните величини, като енергия и импулс, се появяват в класическата физика като производни, образувани с помощта на концепцията за скорост. Така кинематиката се оказва в основата на динамиката.
Съвсем различна ситуация в квантовата физика. Съществуването на квант на действие води до противоречие между концепцията за строга локализация в пространството и времето и концепцията за динамично развитие. Всеки от тях поотделно може да се използва за описване на реалния свят. Те обаче не могат да се прилагат едновременно с цялата тежест. Прецизната локализация в пространството и времето е вид статична идеализация, която изключва всяко развитие и всяко движение. Концепцията за състоянието на движение, взета в чист вид, напротив, е динамична идеализация, която противоречи на понятията за точно положение и момент от време.
В рамките на квантовата теория физическият свят не може да бъде описан без използване на едно от тези две противоречиви концепции в една или друга степен. По този начин се изхожда от един вид компромис, а добре познатите съотношения на неопределеността на Хайзенберг ни показват до каква степен този компромис е възможен. Наред с другите изводи от новата теория следва, че кинематиката вече не е наука, която има самостоятелно физическо значение. В класическата механика е било възможно да се изучават движенията в пространството и по този начин да се определят скоростта и ускорението, независимо от това как тези движения се реализират физически. След това, от това абстрактно изследване на законите на движението, въвеждащо някои нови физични принципи, може да се премине към динамиката. В квантовата механика подобен път е неприемлив по принцип, тъй като пространствено-времевата локализация, която е в основата на кинематиката, е възможна само в някои специални случаи, определени от специфични динамични условия на движение. По-късно ще видим защо при изучаването на явления в голям мащаб все още е напълно възможно да се използват законите на кинематиката. Когато обаче се обърнем към разглеждането на явления, протичащи в мащаба на атома, където квантите играят основна роля, можем да кажем, че кинематиката, дефинирана като наука за движението, независимо от всички динамични условия, напълно губи своето значение.
Друга хипотеза, която по същество е в основата на класическата физика, е, че с помощта на подходящи предпазни мерки е възможно по принцип да се направи пренебрежимо малко влиянието на смущенията в естествения ход на изследваното явление, въведено от процеса на измерване. С други думи, приема се, че експериментът може да се проведе по такъв начин, че влиянието на причинените от него смущения върху хода на изследвания процес да е произволно малко. Такава хипотеза може да се счита за валидна за явления, случващи се в голям мащаб. За феномените на атомния свят обаче се оказва неправилно. Това се дължи на съществуването на кванта на действието и на факта, че, както е показано от финия и задълбочен анализ на Хайзенберг и Бор, всеки опит да се измери каквато и да е величина, която характеризира дадена система, води до неконтролирана промяна в други величини, които определят свойствата на тази система. По-точно, всяко измерване на каквато и да е величина, което ви позволява да установите позицията на системата в пространството и времето, води до неконтролирана промяна в съответното спрегнато количество, което определя динамичното състояние на системата. По-специално, се оказва невъзможно точното измерване на две взаимно спрегнати величини в един и същи момент.
Сега става ясно в какъв смисъл може да се каже, че съществуването на квант на действие прави пространствено-времевата локализация на различни части на системата несъвместима с което и да е от нейните специфични динамични състояния, тъй като за да се локализира системата е необходимо да се познават точно редица величини, чието измерване изключва от своя страна определянето на съответните спрегнати величини, характеризиращи динамичното състояние на системата, и обратно. Съществуването на кванти по много особен начин определя долната граница на величината на смущенията, които физикът въвежда при измерване на системите, които изучава. Така една от хипотезите, която беше в основата на класическата физика, се оказа опровергана и значението на този факт е много голямо.
Така се оказва, че човек никога не може да знае точните стойности на повече от половината от количествата, необходими за пълно описание на системата от класическа гледна точка. Стойността на някаква величина, характеризираща системата, е толкова по-несигурна, колкото по-точно е известна стойността на нейната конюгирана величина. От това следва съществена разлика между старата и новата физика в техните възгледи за детерминизма в природните явления.
От гледна точка на класическата физика, определянето на величини, които определят положението на различни части на системата в даден момент от време, и съответните свързани динамични величини, е напълно достатъчно, поне по принцип, за точно описание на състоянието на системата във всички следващи моменти от времето. Познавайки точните стойности x0, y0,... на величините, характеризиращи системата в даден момент t0, беше възможно недвусмислено да се предвиди какви стойности x, y,... от тези количества биха били открити, ако са били определен в някакъв следващ момент t. Това следва от уравненията, залегнали в основата на механичната и физическата теории, и е пряко математическо свойство на тези уравнения.
Изявленията за възможността за точно предсказване на бъдещи явления от настоящите явления и за факта, че бъдещето в известен смисъл се съдържа изцяло в настоящето и не може да добави нищо към него, съставляват това, което се нарича детерминизъм на природните явления. Но такава възможност за точно прогнозиране предполага точното определяне в даден момент от време на променливите, описващи позицията в пространството, и динамичните променливи, свързани с него. А именно, подобно едновременно определяне на взаимно спрегнати величини се оказва невъзможно от гледна точка на квантовата механика. И това е свързано със значителните промени, настъпили в разбирането за възможностите на прозорливостта на съвременната теоретична физика и взаимовръзката на природните явления.
Тъй като стойностите на величините, които характеризират състоянието на системата в момент t0, могат да бъдат установени само с известна несигурност, което е неизбежно в квантовата теория, тогава, съответно, физикът вече не може точно да предвиди какви са стойностите на тези количества ще бъдат в някакъв следващ момент. Той може само да предвиди вероятността, когато определяме тези количества в следващото време t, ще получим една или друга от техните стойности. Връзката между резултатите от последователни измервания, която обяснява количествената страна на явленията, вече няма да бъде причинно-следствена връзка, която съответства на класическия детерминизъм. По-скоро ще бъде вероятностна връзка, единствената съвместима с несигурността, която следва от самото съществуване на квант на действие. Това е основната промяна във възгледите ни за физическите закони, промяна, чиито философски последици, както ни се струва, все още са далеч от разбиране.
В резултат на развитието на най-новата теоретична физика се появяват две важни идеи: принципът на Бор за допълване и принципът на ограничените представи. Бор е първият, който забелязва, че в новата квантова физика, както я дава вълновата механика, понятията за частица и вълна, пространствено-времево локализация и добре дефинирано динамично състояние се допълват. С това той разбира, че пълното описание на наблюдаваните явления изисква използването и на двете понятия, но въпреки това в известен смисъл те са несъвместими едно с друго. Образите, които предизвикват, никога не могат да бъдат използвани едновременно за описване на реалността. Например, голям брой явления, наблюдавани в атомната физика, могат да бъдат обяснени само от гледна точка на понятието за частици. Следователно използването на тази концепция е необходимо за физика. По същия начин, за да се обяснят редица други явления, е необходимо да се използва понятието вълна. Последователното прилагане на едно от тези две представяния за описване на природни феномени, строго погледнато, изключва използването на другото. В действителност обаче, когато се описват някои процеси, се използват и двете понятия и въпреки противоречивостта им, едно или друго от тях трябва да се прилагат в зависимост от ситуацията.
Същият е случаят с концепциите за пространствено-времево локализация и добре дефинирано динамично състояние: те са също толкова допълващи се, колкото понятията за частица и вълна, с които, както скоро ще видим, са тясно свързани. Може да се запитаме защо прилагането на тези противоречиви идеи никога не води до абсурд. Както вече казахме, това се дължи на факта, че е невъзможно едновременно да се определят всички детайли, които биха позволили на тези две представяния да бъдат напълно прецизирани. На математически език това се изразява чрез отношението на неопределеността на Хайзенберг, което в крайна сметка е следствие от съществуването на квант на действие. Така огромното значение на откриването на квантите в развитието на съвременната теоретична физика се проявява с пълна яснота.
Принципът за допълване на Бор е тясно свързан с принципа за ограниченост на представите. Такива прости образи като частица, вълна, точка, строго локализирана в пространството, състояние на добре дефинирано движение, по същество са някакви абстракции, идеализации. В повечето случаи тези идеализации приблизително съответстват на действителното състояние на нещата, въпреки че имат определени граници на приложимост. Прилагането на всяка от тези идеализации е възможно само докато се наложи използването на „допълнителна“ идеализация. По този начин може да се каже, че частиците съществуват, тъй като голям брой физически явления могат да бъдат обяснени само ако се допусне тяхното съществуване. При други явления обаче корпускулярната природа е повече или по-малко завоалирана и ясно се проявява само вълновата природа на процеса.
Повече или по-малко схематичните идеализации, които сме създали, са способни да отразяват някои аспекти на различни явления, но те все още са ограничени и тяхната твърда рамка не се вписва в цялото богатство на реалността.
Не искаме да проточваме този предварителен преглед на новите перспективи, който ни позволи да очертаем развитието на квантовата физика. Ще имаме повод да се спрем подробно на всеки един от разглежданите въпроси, като го допълваме и задълбочаваме така, както е представен. Казаното тук е достатъчно, за да покаже на читателя колко дълбока и интересна е квантовата теория. Той не само оживи един клон на науката - атомната физика - най-живия и завладяващ, но и безспорно разшири нашето разбиране за света и доведе до появата на много нови идеи, които несъмнено ще оставят дълбока следа в историята на човечеството. мисъл. Ето защо квантовата физика представлява интерес не само за специалисти, тя заслужава вниманието на всеки културен човек.

2. Класическата механика и физика са само приблизителни стойности

Нека сега накратко обсъдим въпроса каква роля отрежда съвременната физика на класическата механика и физика. Разбира се, те напълно запазват практическото си значение в областта на явленията, за които са създадени и в които тяхната валидност се потвърждава от опита. Откриването на квантите по никакъв начин не нарушава законите на падащите тела или законите на геометричната оптика. Всеки път, когато даден закон е потвърден с определена степен на точност (и всеки резултат може да бъде проверен само с определена точност), може да се твърди, че този резултат е основно окончателен и никакви последващи теории не могат да го опровергаят. Ако това не беше така, тогава никаква наука не би могла да се развие. Въпреки това, може да се случи, че появата на нови експериментални данни или нови теории ще доведе до факта, че законите, намерени по-рано, ще се разглеждат само като някакво приближение. С други думи, с увеличаване на точността на измерване тяхната валидност в крайна сметка се нарушава. Такива случаи многократно са се срещали в историята на развитието на науката. От законите на геометричната оптика, например, е известно, че законът за праволинейното разпространение на светлината, въпреки че е проверен с висока степен на точност и в началото се смяташе за напълно точен, се оказа верен само приблизително. Това стана ясно след откриването на явлението дифракция и установяването на вълновата природа на светлината. Именно по този начин на последователни приближения, премахващи вътрешните противоречия, може да се развива науката. Създадените в процеса на нейното развитие теории няма да бъдат напълно опровергани и унищожени от последващото развитие на науката, а ще влязат като компоненти в нови, по-общи теории. От тази гледна точка механиката и класическата физика могат да се разглеждат като въведение в квантовата физика.
Механиката и класическата физика са създадени, за да опишат явленията, които се случват в мащаба на нашите ежедневни явления. Те остават валидни за описване на процеси, протичащи в още по-големи астрономически мащаби. Но щом преминем към мащаба на атома, съществуването на кванти веднага ограничава обхвата на механиката и класическата физика. С какво е свързано? И с факта, че величината на кванта на действие, характеризираща се с известната константа на Планк, е изключително малка в сравнение с обичайните ни мерни единици. Смущенията, въведени в измерванията в резултат на съществуването на кванти, се оказват толкова малки при нормални условия, че практически не могат да бъдат забелязани в използваните в случая единици. Тези смущения са много по-малки от грешките в измерването, които неизбежно възникват при експерименти, предназначени да тестват един или друг класически закон.
В светлината на квантовата теория класическата механика и физика вече не са абсолютно точни. При нормални условия обаче нарушаването на класическите закони се оказва незабележимо поради винаги съществуващите грешки в измерването. По този начин за явления, случващи се в обичайните ни мащаби, класическата механика и физика се оказват много добро приближение.
Така че тук отново се срещаме с обичайния процес на развитие на науката. Твърдо установените принципи, надеждно проверени закони, въпреки че са запазени в по-нататъшното развитие на науката, вече се считат не за абсолютно точни, а само за някакво приближение, чиито граници на приложимост се определят от нова, по-обща теория .
Тъй като въпреки това за явления от нашия мащаб класическата механика и физика, които напълно не отчитат наличието на кванти, остават валидни, някои могат да кажат, че по същество квантите нямат такова универсално значение, каквото им се приписва до, тъй като в изключително широк спектър от явления, включително по-специално в областта на практическите приложения, квантовата природа на явленията може да бъде напълно игнорирана. Тази гледна точка обаче ни изглежда погрешна. Първо, в такава важна и обещаваща област като атомната и ядрената физика, квантите играят толкова важна роля, че е напълно невъзможно да се разберат явленията, свързани с тази област, без да се използва квантовата теория. Второ, в макроскопската физика, където поради малката кванта и неизбежните грешки на експеримента, квантовата природа на процесите не се проявява изрично, наличието на квант на действие води до всички последствия, които посочихме по-рано. И ако те практически нямат забележим ефект, това по никакъв начин не намалява значението им, както за физиката, така и за философията. Следователно в момента квантовата теория е една от съществените основи на естествените науки.
.

Идеите на Де Бройл

През 1923 г. в докладите на Парижката академия на науките са публикувани три статии на френския физик Луи дьо Бройл: „Вълни и кванти“, „Кванти на светлината, дифракция и интерференция“, „Квантите, кинетичната теория на газовете и фермен принцип”, в който е напълно нова идея, която пренася дуализма в теорията на светлината върху самите частици на материята.

Де Бройл разглежда някакъв вълнов процес, свързан с тяло, движещо се със скорост v = ?с. Тази вълна има честота, определена от отношението E = h? = m(с) 2 , и се движи в посоката на движение на тялото със скорост u = c/? „Ще го разглеждаме само като фиктивна вълна, свързана с движението на движещо се тяло. Освен това Де Бройл показва, че за електрон, движещ се по затворена траектория с постоянна скорост, по-малка от скоростта на светлината, траекторията ще бъде стабилна, ако върху нея се побере цял брой такива вълни. Това условие съвпада с квантовото условие на Бор: mvR = nh/2?. Скоростта на частица v = ?с е скоростта на група вълни с честоти, които се различават малко една от друга и съответстват на честотата m(с)2/h.фазовата вълна не носи енергия. Хипотезата на Де Бройл позволява „да се извърши синтез на вълново движение и кванти“. Де Бройл твърди съществуването на вълнови явления в природата и за частиците на материята. Той пише: „Дифракционните явления се откриват в потока от електрони, преминаващ през достатъчно малки дупки. Може би в тази посока трябва да се търси експериментално потвърждение на нашите идеи.

Де Бройл посочва, че новата му механика е свързана със старата механика, класическа и релативистка, „по същия начин, както вълновата оптика е свързана с геометричната“. Той пише, че предложеният от него синтез „изглежда, че е логичната корона на съвместното развитие на динамиката и оптиката от 17-ти век.

На 25 ноември 1924 г. дьо Бройл защитава дисертация „Изследване на квантовата теория”. Някои автори смятат това време за началото на идеите на вълновата механика. Впоследствие Де Бройл възрази, като посочи, че е открил вълновата механика още през 1923 г., „защото в дисертацията си той развива само идеите, съдържащи се в моите статии, написани през септември – октомври 1923 г.“. За откриването на вълновата природа на електроните, де Бройл е удостоен с Нобелова награда през 1929 г.

Но тогава тези статии не предизвикаха веднага широк отзвук. Позоваването на електронната дифракция, съдържащо се в тях, премина над експериментаторите. Електронната дифракция е открита 5 години след появата на статиите на дьо Бройл, без никаква връзка с тях и до известна степен случайно. Но теоретиците Айнщайн и Шрьодингер обръщат внимание на идеите на дьо Бройл, който успешно ги развива в своите произведения.

В статията си "Квантите, кинетичната теория на газовете и принципът на фермата", де Бройл, въз основа на изследвания, проведени през 1911-1913 г. Планк, Нернст, както и Сакур и Тетрод развиват статистиката на газовете и светлинните кванти. Сакур и Тетрод, започвайки през 1911-1912 г. прилагане на идеите на квантовата теория към газовете, предложено да се разглежда елементарният фазов обем на газа, равен на h3. Планк подхвана тази идея и я свърза с теоремата на Нернст, квантовата природа на която той за първи път установи. Сега де Бройл, използвайки идеята си за вълните на материята, извежда закона за разпределението на Максуел за газовете и формулата на Планк за светлинните кванти.

1. Основни идеи на вълновата механика През 1923 г. става почти ясно, че теорията на Бор и старата теория на квантите са само междинно звено между класическите идеи и някои много нови възгледи, което позволява по-задълбочено вникване в изучаването на квантовите явления. В стария