لوي دى بروي

لوي دي برولي
وُلِدَ	(1892-08-16)16 أغسطس 1892 Dieppe, France
توفي	19 مارس 1987(1987-03-19) (aged 94) Louveciennes, فرنسا
الجنسية	فرنسي
المدرسة الأم	سوربون
اللقب	Wave nature of electrons
الجوائز	جائزة نوبل في الفيزياء (1929)
السيرة العلمية
المجالات	الفيزياء
الهيئات	سوربون جامعة باريس
المشرف على الدكتوراه	Paul Langevin
طلاب الدكتوراه	Jean-Pierre Vigier

دي بروي

لويس دي بروي فرنسية: Louis Victor de Broglie (و. 1892 - ت. 1987)، هو فيزيائي فرنسي ، تلميذ وصديق آينشتاين، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929 ،تولى منصب سكرتير الأكاديمية الفرنسية للعلوم.

ساهم في نظرية الكم ، وهد صاحب الافتراض مثنوية موجة-جسيم للإلكترون ، وقد وصل عام 1924 لهذا الافتراض علي أساس أعمال أينشتاين المتعلقة بإثارة الإلكترونات بواسطة الضوء Photoelectric effect وأعمال ماكس بلانك الألماني الذي وضع أساس نظرية الكم . في عام 1922 حصل على الدكتوراه في الفيزياء الذرية.

حاز لويس دي بروي علي جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929. ومن ضمن تطبيقات افتراض دي بروجلي هو اختراع المجهرالإلكتروني ، حيث تتصرف الإلكترونات فيه كما لو كانت أشعة ضوء ، تنكسر أشعته داخل الميكروسكوب بوساطة مجالات كهربائية ومغناطيسية ، تماما كما تنكسر أشعة الضوء في المجهر العادي ، والميكروسكوب الإلكتروني يفوق المجهر العادي في التكبير ، نظراً لأن الإلكترون بخاصته الموجية يتميز بطول موجة قصيرة، أقصر من طول موجة الضوء .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 العائلة

لوي دي بروي Louis de Broglie فيزيائي فرنسي يعود بنسبه إلى أسرة إيطالية عريقة الأصل، قدم مؤسسها إلى فرنسة في القرن السابع عشر لخدمة الملك في الميدان العسكري. وقد برز من سلالته قواد عظام حمل بعضهم لقب مارشال فرنسة، ومُنح أحدهم وهو فرانسوا فِكْتور لقب «دوق» توارثه الأبناء البكور من بعده ومُنح الآخرون لقب أمير.

وقد نشأ الأمير (ثم الدوق) لوي دي بروي في هذا الوسط الأرستقراطي فتلقى تعليمه الأول في منزله إلى أن توفي والده حين بلغ الرابعة عشر من عمره، فتولى توجيهه أخوه الأكبر الدوق موريس الذي كان فيزيائياً أيضاً، وألحقه بالصف العاشر في إحدى الثانويات حيث حصل بعد ثلاث سنوات على شهادة «البكالوريا» بفرعيْها الفلسفة والرياضيات، وقد أظهر تفوقاً استثنائياً في اللغة والتاريخ والفيزياء. وبعد سنتين من ذلك حصل على إجازة (ليسَّانْس) في التاريخ وراح يُعدّ نفسه لنيل الدكتوراه ودراسة الحقوق، خاصة أن ذويه كانوا يتوقعون له العمل في السلك الدبلوماسي، غير أن أهواءه تحولت عن ذلك حين اطّلع على محاضر جلسات مؤتمر سولفي Solvay في بروكسل عام 1911 عن طريق أخيه الذي كان أمين سر المؤتمر، فأثارت قضايا الكم quanta والإشعاع وغيرها اهتماماً كبيراً لديه، فقرر التفرغ لدراسة الفيزياء التي نال فيها إجازة في مدة عامين. وبعد انتهاء الحرب العالمية الأولى، التي عمل في أثنائها في المحطة اللاسلكية المقامة فوق برج إيفل، عاد إلى اهتماماته السابقة، وراح يتابع الأبحاث الجارية في مختبر أخيه موريس عن طيف الأشعة السينية والأثر الكهرضوئي Photoelectric effect. وكان أخوه هذا، مع عمله ضابطاً في البحرية، يتابع بالخفاء عن أهله بحوثاً في الفيزياء التي تفرغ لها نهائياً بعد ذلك، وصار عضواً في أكاديمية العلوم عام 1924، وإليه ينسب اكتشاف الأثر الكهرضوئي النووي، وابتكار طريقة البلورة الدوارة بقصد تصنيف الأشعة السينية بحسب أطوالها الموجية.

 التعليم والحياة المبكرة

وكان من الطبيعي أن يتوجه بروي، في وسط كهذا، إلى دراسة الفيزياء التي كانت تمر في القرن العشرين بمرحلة ثورية قلبت كثيراً من المفهومات القديمة الراسخة، فبعد بلانك Planck وأيْنشتاين بدا الضوء ذا طبيعة مزدوجة (موجية وجسمية) موجية أثبتها فرينل Freanel يونْغYoung وماكسويل Maxwell؛ وجسيمية أثبتها أينشتاين في تفسيره للأثر الكهرضوئي. ثم إن استقرار الذرات مع اصدارها للإشعاع الكهرمغنطيسي كان مسألة محيِّرة، مع أن بور Bohr اقترح نحو العام 1911 وجود مدارات مستقرة فإن السؤال الذي ظل مطروحاً هو لماذا تدور الالكترونات في مدارات معينة دون غيرها من المدارات.

هذا السؤال وغيره من الأسئلة كانت تعتمل في ذهن بروي الذي اكتسب خبرة نظرية وعملية في مجال الإشعاع والنسبية والكم، فتساءل إذا كان الضوء سيلاً من الطاقة بشكل كموم quanta، وإذا كان كل نوعٍ من هذه الكموم مرافَقاً بموجة تواكبه فلماذا لا يكون كل جسيمْ مرافَقاً أيضاً بموجة تواكبه، لاسيما أن لهذا الجسيم كتلة والكتلة تكافئها طاقة وفقاً للنظرية النسبية. وهكذا استطاع بروي بعد عمليات رياضية استعان فيها بدستور بلانك وبعض علاقات النسبية أن يجد علاقة تقرن كلَّ جسيم متحرك بموجة يتناسب طولها عكساً مع اندفاع momentum هذا الجسيم p وحيث ثابت التناسب h هو ثابت بلانك نفسه أي:

وكان مما أوحى إلى برويْ هذه التصورات وجه القرابة الذي نبّه عليه فيما مضى هاملتون Hamilton بين المبدأ الأساسي في الضوء الهندسي وهو مبدأ فِرْما Fermat وبين الشكل الرياضي لمبدأ الفعل الأصغر في الميكانيك التقليدي، إضافة إلى خاطرة وردت عفواً لدى أينشتايْن عن تعميم ازدواجية موجة ـ جسيْم على كل أشكال الطاقة والمادة. وهكذا تقدم بروي، بعد أن نشر عدداً من المقالات في نشرات أكاديمية العلوم، برسالة لنيل الدكتوراه تضمنت أفكاره تلك، فحازها عام 1924 بدرجة امتياز. غير أن أفكاره بدت في أول الأمر مجرد تحايل رياضي، ولم تؤخذ موجته مأخذ الجد في بادئ الأمر، إلا أن تفسيرها الواضح لمدارات بور ولدستور بلانك الذي يعيّن توزع كثافة الطاقة بحسب طول الموجة في إشعاع الجسم الأسود وتفسيرها لغير ذلك من الأمور أكسبها دعماً قوياً.

 إنجازاته

وفي عام 1927 كان دافيسون Davisson وجرمر Germer يجريان تجارب في قذف الالكترونات على صفيحة من النيكل فأظهرت هذه التجارب دوائر أشبه ما تكون بدوائر انعراج الضوء، ولم يمكن تفسير هذه الظاهرة إلا بموجات بروي، ولاسيما أن القياسات كانت متفقة مع الحسابات. ثم تأكد طومسون Thomson من صحة دستور بروي بتجربة أخرى عام 1928. وفي عام 1930 حُصل في مختبر موريس دي بروي على صور تظهر بجلاء انعراج الالكترونات على رقائق من أكسيد التوتياء، مما ساعد على إجراء قياسات دقيقة اتفقت مع النتائج النظرية. وهكذا منح لوي دي بروي جائزة نوبل للفيزياء عام 1929. وتسلم كرسي الفيزياء النظرية في كلية العلوم، وفي مركز هنري بوانكاريه ثم في الكوليج دي فرانس Colleg de France، وانتخب عام 1933 عضواً في أكاديمية العلوم التي صار أميناً لها مدى الحياة من 1942، ثم انتخب عضواً في الأكاديمية الفرنسية عام 1944، وقد نال الكثير من الجوائز، يذكر منها جائزة أفضل مؤلِّف لكتب تبسيط العلوم، إذ نشر عدداً من هذه الكتب المبسطة عن نظريات الفيزياء الحديثة وفلسفتها وتاريخها.

ولم يقتصر اكتشاف بروي على وضع اللبنة الأولى في ميكانيكا الموجات Wave Mechanics الذي أحدث في الفيزياء انقلاباً أثار جدلاً طويلاً عن ازدواجية «موجة ـ جسيم» بل كانت لهذا العلم نتائج عملية مهمة إذ أفادت موجات بروي في دراسة الأجسام الصلبة، وأظهرت البنية الذرية للمادة، كما أفادت في تصميم المجهر الالكتروني الذي كان له الفضل الأول في تعميق دراسة علم الحياة الجزيئية وبنية نواة الخلية والحمات الراشحة (الفيروسات).

• وقد تبين أن افتراض دي بروي بازدواجية أو مثنوية طبيعة الإلكترون الموجية الجسيمية ينطبق أيضا علي جميع الجسيمات التي هي في حجم الذرة وما دونها ، مثل البروتون والنيوترون

• صاغ دي بروي العلاقة بين الجسيم الأولي وطول الموجة المقترنة به بالعلاقة:

l=h/m.v

حيث : l طول الموجة متر

و h = ثابت بلانك (جول.ثانية)

و m : كتلة الجسيم جرام

و v سرعة الجسيم متر في الثانية

أي أن طول الموجة المقترنة بالجسيم تقصر بزيادة سرعته ، كما تقصر بزيادة كتلته.

 انظر أيضا

• ميكانيكا الكم
• دالة موجية

 مراجع للإستزادة

• M.A.Tonmelat, Louis de Broglie (Seghers 1966).
• A.Georze, Louis Broglie, Physicien et penseur (A.Michel 1959).