Nevieme, kde presne sa zrodil čudesný nápad o hmotných vlnách, ktoré zmenili fyziku. Možno už počas 1. svetovej vojny, keď Louis de Broglie slúžil na eiffelovke ako radista a rozmýšľal o neuveriteľných vlastnostiach atómu, elektrónu alebo svetelného lúča. Jeho nápad bol taký zvláštny, že ho musel podporiť všadeprítomný Einstein, aby otvoril prevratnej myšlienke cestu do života.De Broglie nemal na úvahy o miniatúrnom fyzikálnom svete vyhradený čas. Rovnako ako Newton by mohol povedať: "Rozmýšľal som o tom stále." Najmä po tom, čo sa zoznámil s prácami Nielsa Bohra, ktorý tesne pred vojnou vytvoril prvý stabilný model atómu.
Pôrodné bolesti
De Broglieho nebeskú hypotézu možno zhrnúť približne takto: Ak majú svetelné vlny časticové vlastnosti, čo ukázali Planck a Einstein, prečo by všetky častice, napríklad elektróny, nemohli mať pre zmenu isté vlnové vlastnosti?
Tento na prvý pohľad nevinný nápad zhmotnil šesť rokov po vojne v doktorskej dizertácii, ktorú zhodnotili autority zo skúšobnej univerzitnej komisie v Paríži v prvej fáze ako veľmi podozrivú. Sotva sa tomu možno čudovať. Fyzici sú v drvivej väčšine tiež iba obyčajní smrteľníci a nemajú radi nové, ničím nepodložené myšlienky, ktoré im berú pôdu pod nohami. A môže im byť úplne jedno, že sa zrodili v šľachtickej hlave.
Vtedy to naozaj vyzeralo zvláštne až neprístojne, no de Broglie nevyslovil z nášho pohľadu až takú neuveriteľnú vec. Dnes vám povie každý školák, teda každý informovaný školák, že elektrón predsa nie je ani častica, ani vlna, a že Thomson starší získal Nobelovu cenu za objav elektrónu ako častice (1906), zatiaľ čo Thomson mladší za dôkaz,
že elektrón je vlna (1937). Nuž teda ani de Broglie nemohol za to, že kvantový svet sa správa tak čudne a že elektróny alebo fotóny sú schopné nasadiť si akúkoľvek masku. Jeho zásluhou je, že sa ich premenami nenechal zmiasť a vytvoril akýsi minimálny matematický slovník spájajúci vlny so svetom hmoty.
Prvý lúč svetla
Skúšobná komisia na Parížskej univerzite sa zišla v roku 1924, tri roky predtým, než Američania Davisson a Germer a Škót Thomson experimentálne preukázali vlnové správanie elektrónu. Členom komisie však bol aj profesor Paul Langevin, známy popularizátor prác A. Einsteina vo Francúzsku. Ako neskôr skromne opisoval
de Broglie, aj Langevina "pravdepodobne trochu ohromila novota mojich myšlienok". Bol však natoľko múdry, že požiadal autora o ďalšiu kópiu, ktorú poslal Einsteinovi. Na neho urobila de Broglieho práca veľký dojem. Langevinovi odpísal: "Podľa mňa ide o prvý krehký lúč svetla vrhnutý na jednu z najzávažnejších záhad fyziky." Potom už komisii nezostávalo než podozrivú dizertačnú prácu pustiť do sveta.
Elektróny aj neutróny
Dnes je jasné, že okrem elektrónu majú vlnové vlastnosti aj ďalšie častice. Od konca 70. rokov uplynulého storočia sa uskutočnilo veľa krásnych experimentov založených na vlnových vlastnostiach neutrónov, ktoré sú spolu s protónmi súčasťou atómových jadier.
"Aj keď úplné experimentálne potvrdenie de Broglieho predstavy hmotných vĺn trvalo viac ako 70 rokov, skúšobná komisia, ktorá mu udelila doktorát, vtedy zjavne dospela k správnemu rozhodnutiu," napísali v knihe Nový kvantový vesmír Tony Hey a Patrick Walters (Argo, Dokořán, Praha 2005).
Fascinujúcim výsledkom je napríklad využitie laserového žiarenia, pomocou ktorého možno pôsobiť na atómy. Iným pozoruhodným výskumom vychádzajúcim z objavu hmotných vĺn je snaha viedenského tímu Antona Zeilingera zistiť, do akej veľkosti sa ešte častice správajú ako vlny a kde teda strácajú svoj kvantovo-neurčitý charakter.
Vzrušujúce dedičstvo
Vráťme sa ešte k zaujímavej knihe Heya a Waltersa. Autori píšu: "Naším cieľom je zapôsobiť i na toho najskeptickejšieho čitateľa ohromným rozsahom a rôznorodosťou úspešných predpovedí kvantovej mechaniky. Zdanlivo absurdné predstavy de Broglieho, Schrödingera a Heisenberga viedli k úplne novým technológiám, ktorých samotná existencia je podmienená objavmi týchto priekopníkov kvantovej mechaniky. Celý moderný elektronický priemysel a technológia kremíkového čipu sú založené na kvantovej teórii materiálov nazývaných polovodiče. Podobne všetky laserové aplikácie sú možné iba vďaka tomu, že na základnej kvantovej úrovni rozumieme mechanizmu vyžarovania svetla pomocou atómov, ktoré ako prvý rozpoznal Einstein."
Louis de Broglie a ďalší tvorcovia kvantovej mechaniky nám zanechali veľmi vzrušujúce, veľmi praktické, no súčasne veľmi ťažko čitateľné dedičstvo. Ako keby bolo napísané v hieroglyfoch. Sám de Broglie sa iba ťažko zmieroval s čudným fungovaním prírody, ktoré sám pozoroval. Richard Feynman, ďalší z kvantovej generácie, hovoril o tom, že z hľadiska ľudského rozumu funguje príroda opísaná pomocou kvantovej elektrodynamiky absurdne. No na rozdiel od de Broglieho či Schrödingera z toho nemal ťažký spánok.
Najpádnejším dôkazom absurdity kvantového sveta je nelokálnosť kvantových systémov, najväčšia záhada zo všetkých fyzikálnych záhad. Ako je možné, že meranie jednej časti kvantového systému, napríklad elektrónu, okamžite zmení druhú časť, dokonca aj vtedy, ak sú obe časti natoľko vzdialené, že spolu nemôžu komunikovať nijakým nám známym spôsobom? Einstein v tomto prípade oprávnene hovoril o strašidelnom pôsobení na diaľku. Jedno z vysvetlení, ktoré predložil Louis de Broglie a ktoré rozvinul David Bohm, hovorí, že sa to deje pôsobením riadiacej či pilotnej vlny, ktorá skryto uchováva spojenie medzi oboma časťami systému. Existujú aj iné vysvetlenia, no všetky vyzerajú rovnako bezmocne alebo, naopak, priam šialene. Možno sú dostatočne šialené na to, aby boli správne.
Fabriky na nobelovky
Zmätok vo vnímaní základných fyzikálnych procesov, ktorý vo vedeckom svete vládol začiatkom 20. storočia a ktorý začal intuitívne rozmotávať de Broglie, zhrnul významný fyzik William Bragg. Raz v zúfalstve povedal, že v pondelok, stredu a piatok vyučuje časticovú teóriu svetla a v utorok, vo štvrtok a v sobotu teóriu vlnovú. Taká rozpoltenosť by mohla normálneho človeka priviesť do blázinca, lenže na Bragga mala úplne iný vplyv. Rovnako ako otec kvantovej teórie Niels Bohr alebo objaviteľ elektrónu J. J. Thomson, zvládol rodinné umenie reťazovej produkcie Nobelových cien. Svedčí o tom rok 1915, keď sa, 14 rokov pred de Brogliem, vydal do Štokholmu spolu s Williamom Braggom mladším pre ocenenie za štúdium kryštalickej štruktúry pomocou röntgenového žiarenia, čo neskôr zohralo významnú rolu pri objave štruktúry DNA. Ešte pripomeňme, že dve Nobelove ceny získal aj biochemický rodinný tandem Arthur Kornberg (1959) a jeho syn Roger (2006).
vizitka vedca
Louis Victor Pierre Raymond de Broglie sa narodil 15. augusta 1892 vo francúzskom Dieppe ako druhý syn vojvodu z Broglie. Študoval na Parížskej univerzite literárne vedy a históriu, no po troch rokoch prebehol na fyziku. Štúdium prerušila 1. svetová vojna, počas ktorej bol de Broglie radistom na Eiffelovej veži. Po vojne začal pracovať vo fyzikálnom laboratóriu staršieho brata Mauricea, kde sa zoznámil s prácami Nielsa Bohra. Doktorát získal v roku 1924 vďaka
A. Einsteinovi, ktorý sa prihovoril za jeho prelomovú prácu o vlnovej povahe elektrónu (Nobelova cena 1929). Tá sa po rozvinutí Erwinom Schrödingerom stala spolu s kvantovou mechanikou základom nového odboru kvantovej fyziky. Potom prednášal fyziku na Sorbonne, od roku 1926 viedol Inštitút Henriho Poincarého, od roku 1932 katedru teoretickej fyziky na Parížskej univerzite, od roku 1933 bol členom Francúzskej akadémie vied, neskôr poradcom francúzskej Komisie pre atómovú energiu (aj s bratom Mauriceom).
De Broglieho geniálna hypotéza vyriešila dávny spor a zjednotila dva svety, ktoré predtým existovali oddelene: jeden sa skladal zo svetla a vĺn, druhý z hmoty a častíc. S využitím jeho objavu vytvoril E. Ruska elektrónový mikroskop, dnes je základom modernej polovodičovej techniky.
Spolu so Schrödingerom a Einsteinom dlho a márne hľadal cestu, ako do sveta kvantových pravdepodobností zakomponovať istoty klasickej fyziky. Nikdy sa neoženil, k jeho záľubám patrila turistika, čítanie, rozmýšľanie a šach. Napísal rad úspešných vedeckých a populárnych kníh.
Zomrel 19. marca 1987 v požehnanom veku 94 rokov.
|
|
