1992年8月15日是法国物理学家德布罗意（Louis—Victor Pierre Raymond de Broglie）诞辰100周年纪念日，德布罗意一生爱好广泛，成果累累，著述颇丰，但他最突出的功绩是1924年对经典力学和几何光学的大胆类比中提出的物质波理论，其后三年内得到了理论和实验的证明，为揭示微观世界奥秘和量子力学的建立，作出了不朽贡献，为此他荣获1929年诺贝尔物理学奖金。

　　德布罗意家族数百年来在战场上和外交上为法国各朝国王服务。1740年路易十四封德布罗意家族为世袭公爵，封号由一家之长承袭，第一代公爵的儿子曾在七年战争中为奥地利王族出力作战，获得王子封号，赐于家族中每一个成员。当德布罗意的长兄、实验物理学家莫里斯（Mauriee）死后，他在1960年就成为法国公爵兼德国王子，但他一生中生活简朴，平易近人，把毕生献给了科学事业。

　　德布罗意上中学时显示出了出众的文学才华，17岁获巴黎文学院历史学士学位，由于受长兄影响，开始了解普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck 1858—1947）和爱因斯坦（Albert Einstein 1879—1955）等人的工作，1911年他放弃了关于18世纪初法国内政问题的学位考试，转而学理，1913年成为理科学士。第一次世界大战期间，他在埃菲尔铁塔上的军用无线电台服务六年，熟悉了有关无线电波的知识。

　　19世纪末20世纪初关于绝对黑体辐射、康普顿效应和光电效应问题的研究，逐渐把波与粒子联系起来，启发了德布罗意的创造性思维。

　　1860年基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff 1824—1887）引入绝对黑体概念，1870年J·斯忒藩（J·Ste－fan）从实验观测基础上提出其发射总能量正比于T4，1884年L·玻耳兹曼（Ludwig Boltzmann 1844—1906）把热力学和当时新出现的J·麦克斯韦的电磁理论综合起来，从理论上证明了斯忒藩的结论是正确的；1893年维恩（Wilhelm Carl Werner otto Fritz Franz Wien1864—1928）发表维恩位移定律，1896年提出维恩公式（只适用于短波部分），1900年瑞利（John WilliamStrutt即Third Baron Rayleigh 1842—1919）根据经典力学提出了一个热辐射公式，1905年金斯（James Hopwood Jeans 1877—1946）改正了瑞利公式中一个数值错误，称为瑞利——金斯公式（只适用于长波部分），普朗克为找到一个普适公式，设法弥合上述两个公式，找到了“成功推测的中间公式”，可在整个波长区域与实验数据相符合，普朗克为证明这个公式，提出量子假设，第一次揭示了微观物体运动的不连续性。1905年爱因斯坦利用光量子假设成功地解释了光电效应（使他获得1921年诺贝尔物理学奖金）；1922年德布罗意不用电磁理论而用光量子假设推导出了维恩辐射定律，这时他才30岁。

　　德布罗意仔细分析了光学的发展历史，从光的微粒说到光的波动说，最后发展到普朗克和爱因斯坦的光量子理论，他还注意了哈米顿（William Rowam Hamilton 1805—1865）曾阐述过的几何光学和经典力学的相似性，大胆猜测力学和光学之间在某些原理上会存在一些类比关系，试图在物理学的这两个领域建立一种适应两者的理论，这是他迈出的决定性一步。

　　他想，光量子是微粒，电磁辐射是波，既然都可导出维恩定律，岂不表明物质的波动方面和粒子方面存在着统一起来的两重性吗？

　　随着康普顿（Arthur Holly Compton 1892—1962）效应的正确解释，1923年德布罗意的思想突然升华到一种新的境界：力学和光学的发展是对称的，描述实物粒子的经典力学相当于光的微粒学阶段，他设想，与光的波动说对应，实物粒子也应具有波动性，他认为：“整个世纪以来，在光学中比起波的研究方法来，如果说过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物粒子的理论上，是不是发生了相反的错误，把粒子的图象想的太多，而过分忽视了波的图象呢？”他大胆设想描述实物粒子能建立起波动力学，把光的波粒二象性推广到实物粒子！

　　1924年11月，德布罗意的博士论文把这种思想表述的更为明确，德布罗意设想：一个粒子，例如一个电子，必然连带着一系列“物质波”，这些波的传播速度稍有不同，波的传播路径上，在规则的各个间隔处，这些波会组合成波峰，波峰会在某一点消失，瞬间后又在另一点出现，波峰的速度叫“群速”，与组成它的各波波速十分不同，群速就是电子速度，相邻波峰间的距离就是物质波的波长，即德布罗意波长。

　　德布罗意坚信物质波存在于任何运动的物体，大至一个行星，一块石头，小至一粒灰尘或一个电子，都能产生物质波，物质波能在真空中传播，因此它不是机械波，它可以由不带电的物体的运动产生，因此它也不是电磁波。

　　1926年，玻恩（Max Born 1882—1970）认为：粒子的波动性并不是指粒子真的象波那样弥散到整个空间，而只是一种概率波，物质波振幅的平方是该粒子在某一位置上出现的概率。

　　德布罗意论文答辩会上有人质问如何证明物质波存在，德布罗意立即回答：在晶体上看到衍射。

　　理论推出，电子波波长数量级与原子线度、固体中相邻原子间距、X射线波长相同，所以电子波的波动性长期未被发现，只有通过单晶衍射才能证明，德布罗意事后做了实验，但未成功。

　　这次博士级考试，德布罗意的新见解引起一场轩然大波，许多光学物理学家嗤之以鼻，他的导师朗之万（Paul Langevin 1872—1946）也不相信，只不过觉得这篇论文写得很有才华，才让他得到博士学位，并把论文副本寄给爱因斯坦、薛定锷（Erwin Schrodinger 1887—1961）、德拜等人，使事情起了戏剧性变化。

　　因为爱因斯坦在科学上有超人的美学素养，一向爱好对称的观点，对德布罗意的想法产生了共鸣，称赞说：“德布罗意的工作给我留下了深刻的印象，一幅巨大帷幕的一角卷起来了，”同时呼吁同行：不要小看这位小将的工作，爱因斯坦一眼看出，德布罗意的工作决不仅是与自己关于光子理论的简单类比，这种物质波还包含了玻尔（Niels Hendrik David Bohr 1885—1962）、索末菲（Arnold Sommerfeld 1868—1951）量子规律的非常卓越的几何解释，“看来粒子每一运动都伴随着波场，这个波场（它的物理性质目前还不清楚）原则上应该能观察到”，超人的预见正是爱因斯坦的特征，有了爱因斯坦的推荐，德布罗意的物质波理论一下子引起了物理学界的广泛注意。

　　1925年海森堡（Werner Karl Heisenberg 1901—1976）创立了矩阵力学；1926年薛定锷创立了波动力学并证明了波动力学与矩阵力学的等价性，从而确立了量子力学基础，他表示：“这些考虑的灵感主要归因于德布罗意先生的独创性论文”，真是新人后浪推前浪，一代更比一代强。

　　几乎在物质波得到理论证明的同时，实验也验证了物质波的存在。

　　1925年戴维森（Davisson）以及助手革末（Germer）用电子轰击镍靶时，液态空气爆炸，打破真空管，空气流冲向红热的镍面，糟踏了精心制配的镍表面层，为了净化镍表面，进行了长时间的热处理，结果使无数小晶体变成大块单晶体，重新实验时，发现电子散射在某一角度具有最大值。1927年他们用59eV的慢速电子通过镍单晶时获得一张电子衍射照片，同年英国的G·P汤姆逊（George Paget Thomson 1892—1975）用快速电子从另一条途径得到一张电子衍射照片，成为电子波存在的实验证据，并从中计算出波长与德布罗意理论λ值完全吻合，从此德布罗意的名字永远和物质波连在了一起。

　　顺便提及，G·P汤姆逊是J·J汤姆逊（JosephJohn Thomson 1856—1940）的独生子，有趣的是老子发现电子是粒子，儿子证明电子是波，实为物理学史上一段佳话。

　　名扬四海的德布罗意，1928年回母校任教，1932年晋升为理学院理论物理教授，1933年进入法国科学院，从1942年起任该院永久秘书，1944年起为法兰西学院院士，他还享有英国皇家学会外国会员的荣誉。1945年被任命为法国原子能高级委员会的顾问，1952年联合国经济与社会曾授予他卡林加（Kalinga）奖金。

　　德布罗意创立物质波理论以后，主要从事电动力学和基本粒子理论研究，发表过许多论文，著有二十余种书籍，也写了不少科普著作，是永载史册的伟大的物理学家，物质波的理论提出和证明，物质波的实验证实以及它对建立量子力学的重要作用，可以为我们提供什么启迪呢？

　　首先，从事科学研究必须有对科学的执着追求和献身精神，否则贵族兼王子的德布罗意如何会为探讨微观世界简朴终生，为捕捉物质波冥思苦想？其次，从事科学研究必须有宽厚的知识功底，熟悉各学科、学科各分支的特征、才能有类比的基础；第三，从事科学研究必须掌握一定的思维方法，并且要把逻辑思维、逆向思维和形象思维配合起来，解决同一课题；第四，进行科学研究必须随时用最新科研成果解决面临的研究课题，否则科研的进程要推迟；第五，科学研究必须并用理论和实验手段，才能令人信服地确立新的科研成果；第六，科研工作者必须克服自己的认识偏见，以敏锐的目光发现并扶持新生事物；第七，科研工作没有国界，因为科研成果属于全人类。