光的简史36：从质能方程和量子方程德布罗意导出电子波长

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当玻尔的原子还在泥潭中苦苦挣扎的时候，新的革命已经在酝酿之中。路易·维克多·德布罗意跟随哥哥参加了1911年的布鲁塞尔物理会议，这让他对科学的热情被完全地激发出来，并立志把一生奉献给这一令人激动的事业。
	转投物理后，德布罗意一直在思考一个问题，就是如何能够在玻尔的原子模型里面，自然地引进一个周期的概念，以符合观测到的现实。原本，这个条件是玻尔强加在电子上面的量子化模式，电子在这个硬性的规定下，虽然乖乖听话，但总有点心不甘情不愿的感觉。德布罗意想，是时候把电子解放出来，让它们自己做主了。
	如何赋予电子一个基本的性质，让它们自觉地表现出种种周期和量子化现象呢？德布罗意想到了爱因斯坦的相对论。他开始这样地推理：
	根据爱因斯坦的质能方程，如果电子有质量m，那么它一定有一个内禀的能量E；
	好，让我们再看看普朗克量子基本方程，对应这个能量E，电子一定会具有一个内禀的频率；
	好，电子有一个内在频率，那么频率是什么呢？它是某种振动的周期；
	那么，可以得出结论，电子内部有某些东西在振动；
	是什么东西在振动呢？德布罗意开始了他的运算，结果发现……当电子围绕原子核转动时，必定伴随着一个波……
 噢，你没有听错。电子在前进时，总是伴随着一个波。细心的观众可能要发出疑问，因为发现这个波的速度比光速还快上许多，但是这不是一个问题。德布罗意证明，这种波不携带实际的能量和信息，因此并不违反相对论。爱因斯坦只是说，没有一种能量信号的传递超过光速，对德布罗意的波，他是睁一只眼闭一只眼的。
 德布罗意把这种波称为“相波”，后人称其为“德布罗意波”。 
	但是，等等，我们似乎还没有回过神来。我们在谈论一个“波”！可是我们先前明明在讨论电子的问题，怎么突然从电子里冒出了一个波呢？它是从哪里出来的？大家应该还没有忘记，波动和微粒两支军队，在玻尔原子兴盛又衰败的时候，它们一直在苦苦对抗，僵持不下。
	1923年，德布罗意在导出他的相波之前，正好是康普顿用光子假说解释了康普顿效应，从而带领微粒大举反攻后不久。现在微粒不得不因此放弃了全面进攻，因为它们突然发现，在电子这个大后方，居然出现了波动的奸细！
	电子居然是一个波！这未免让人感到太不可思议。可敬的普朗克绅士在这些前卫的年轻人面前，只能摇头兴叹，连话都说不出来了。如果说当时全世界只有一个人支持德布罗意的话，那就是爱因斯坦了。
	德布罗意的导师朗之万，对自己弟子的大胆见解无可奈何，出于挽救失足青年的良好愿望，他把论文交给爱因斯坦点评。谁料，爱因斯坦马上予以了高度评价，称德布罗意“揭开了大幕的一角”，这也成为爱因斯坦在波粒两派上改换门庭的一个佐证。整个物理学界，在听到爱因斯坦的评论后大吃一惊，这才开始全面关注德布罗意的工作。
	证据，我们需要证据。所有的人都在异口同声地说。如果电子是一个波，那么，就让我们看到它是一个波的样子：把它的衍射实验做出来，把干涉图纹放在我们的眼前。德布罗意回复：“我会给出证据的。我预言，电子在通过一个小孔后，会像光波那样，产生一个可观测的衍射现象。”
	德布罗意说的是真的吗？我们下回续说。

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