لويس دي برولي.. رائد ميكانيكا الموجات الكمية

يعد الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي من أهم علماء الفيزياء، فقد اشتهر بمساهماته الرائدة في مجال ميكانيكا الكم واكتشف ازدواجية الموجة والجسيم الذي كان يعد اكتشافًا رائدًا في ذلك الوقت، وقد حصل بفضل إسهاماته العلمية على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929، تعرف أكثر على مسيرته المهنية وأهم إنجازاته في هذا المقال.

من هو لويس دي برولي؟

لويس فيكتور بيير ريمون هو فيزيائي فرنسي ولد في 19 مارس عام 1987 في لوفيسيان بفرنسا ويعد من أشهر علماء الفيزياء واشتهر بمساهماته الرائدة في نظرية الكم، كما أنه قدم فرضية "دي برولي" التي تعد مثالًا على ازدواجية الموجة والجسيم والتي تشكل جزءًا أساسيًا من نظرية الكم.

حصل دي برولي على العديد من الجوائز تقديرًا لإسهاماته العلمية وأهمها جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929 حينما أثبت السلوك المودي للمادة تجريبيًا لأول مرة. كان دي بروي عضوا في الأكاديمية الفرنسية وعمل أمينًا دائمًا للأكاديمية الفرنسية للعلوم.

كان له الفضل في إنشاء المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، حيث كان من أوائل العلماء رفيعي المستوى الذين دعوا إلى إنشاء مختبر متعدد الجنسيات لإجراء البحوث العلمية وهي الدعوة التي أدت إلى إنشاء المنظمة.

نشأت وتعليمه

ولد لويس دي برولي في عائلة أرستقراطية شهيرة في فرنسا اسمها برولي ، وهي عائلة نبيلة فرنسية شغل أفراده مناصب عسكرية وسياسية مهمة في فرنسا لعدة قرون.

نشأ دي برولي في أسرة محبة للعلوم، فقد كان والده عالم فيزياء شهير اسمه لويس ألفونس فيكتور هو دوك برولي الخامس، وقد تزوج من بولين دارامايل، وهي حفيدة الجنرال النابليوني فيليب بول وزوجته كاتبة السيرة الذاتية ماري سيليستين أميلي دي أرميلي.

لدى برولي 5 إخوة وهم ألبرتينا،  وموريس الذي أصبح عالم فيزياء شهير، وفيليب الذي توفي وهو صغير وبولين التي أصبحت كاتبة مشهورة فيما بعد.

كان لويس هو الطفل الأصغر في أسرته، وبسبب ذلك نشأ في عزلة نسبيًا بعيدًا عن إخوته الأكبر منه، لذا كان يقضي معظم وقته القراءة وخاصة قراءة التاريخ السياسي، وقد برزت لديه العديد من المواهب في طفولته.

امتلك لويس ذاكرة جيدة وقدرة قوية على القراءة بدقة رغم صغر سنه، وقد توقعت عائلته أنه سيصبح رجل دولة عظيم في المستقبل نظرًا لما تمتع به من مهارات اجتماعية ولباقة في الحديث.

في البداية كان برولي ينوي دراسة العلوم الإنسانية، ولكنه حصل على شهادته الأولى ليسانس الآداب في التاريخ، وبعدها توجهت اهتمامته نحو الرياضيات والفيزياء وحصل على ليسانس العلومف ي الفيزياء من جامعة باريس، وبعد التخرج اندلعت الحرب العالمية الأولى وانضم إلى الجيش.

حياته الشخصية

لم يتزوج العالم الفرنسي لويس دي برولي في حياته قط، وخلال حياته أصبح دوق برولي السابع عام 1960 وذلك بعد وفاة شقيقه الأكبر موريس دوق برولي السادس، وخلفه في ابن عمه فيكتور فرانسوا الذي أصبح دوق برولي الثامن.

خدمته العسكرية

بعد التخرج من الجامعة اندلعت الحرب العالمية الأولى عام 1914 فانضم لويس دي برولي إلى الجيش وأصبح ضمن فرقة القوات الهندسية ثم سرعان ما تم انتدابه إلى خدمة الاتصالات اللاسلكية وعمل في برج إيفل حيث كان يوجد جهاز للإرسال اللاسلكي.

ظل لويس يخدم في الجيش طوال الحرب العالمية الأولى وكانت في خدمته يتعامل مع القضايا الفنية، حيث أنشأ اتصالات لاسلكية مع الغواصات برفقة شقيقة موريس وزميله العالم الفيزيائي ليون بريلوين، وقد أنهى خدمته العسكرية عام 1919 برتبة مساعد.

ورغم دوره الهام في الجيش إلا أنه عبر عن أسفه في قضاء 6 سنوات من حياته في الحرب بعيدًا عن الاهتمام بالأبحاث العلمية والفيزياء الذي كان مهتمًا بها في ذلك الوقت.

مسيرته العلمية

في عام 1924 قدم لويس دي برولي أطروحته الأولى وهي بحث في نظرية الكوانتم وكانت نظريته عن موجات الإلكترون، وقد شملت أيضًا نظرية ازدواجية الموجة والجسيم للمادة، وتوصل بعدها إلى نظيرته التي تنص على أن أي جسيم أو جسم متحرك له موجة مرتبطة به.

بسبب هذا الإنجاز حصل برولي على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929 بسبب اكتشافه الطبيعة الموجية للإلكترونات، وبعدها عمل على معرفة سبب ميكانيكا الموجات، ومنذ ذلك الوقت عرفت نظرياته باسم "نظرية دي برولي".

بالإضافة إلى أبحاثه العلمية كتب دي برولي عددًا من الكتب عن فلسفة العلوم، وقد نشر في كتبه العديد من الاكتشافات العلمية الحديثة، كما أسس سلسلة من الكتب العلمية عام 1930، وأصبح في عام 1933 عضوًا في أكاديمية العلوم في فرنسا، وفي عام 1942 أصبح عضوًا دائمًا في الأكاديمية.

في عام 1952 حصل على جائزة كالينجا الأولى بسبب إسهاماته في نشر العلم، وفي عام 1953 أصبح عضوًا أجنبيًا في الجمعية الملكية للعلوم في بريطانيا. في عام 1961 حصل على لقب فارس الصليب الأكبر في وسام جوقة الشرف.

أصح دي برولي مستشار المفوضية الفرنسية العليا للطاقة الذرية، وقد كان له دور مهم في إنشاء مركز للميكانيكا التطبيقية في معهد هنري بوانكاريه، وفي هذا المركز تم إجراء العديد من الأبحاث العلمية في مجال البصريات والطاقة الذرية والتحكم الآلي، كما أنه كان من أوائل  أعضاء الأكاديمية الدولية للعلوم الجزيئية.

ما هي نظرية دي برولي؟

قام الفيزيائي الفرنسي لويس دي براولي في عام 1924 بتقديم أطروحته، التي فاز بسببها بجائزة نوبل في الفيزياء، وفيها اقترح أن للإلكترونات خصائص مزدوجة تتشابه مع خصائص الموجات والجسيمات، كما هو الحال مع الضوء.

ومن خلال هذه الفرضية، أعاد دي براولي صياغة شروط علاقة أينشتاين-بلانك ووسّع نطاق تطبيقها لتشمل جميع أنواع المادة، وتصف هذه المعادلة خصائص الموجات المرتبطة بالمادة، وخاصة طبيعة الموجات الخاصة بالإلكترونات.

يوضح قانون دي برولي كيف يمكن للإلكترونات، وغيرها من الجسيمات، أن تمتلك خصائص موجية، مما يساهم في فهم أعمق للطبيعة المزدوجة للجسيمات والموجات في عالم الفيزياء.

توضح فرضية دي برولي أن الجسيمات يمكن أن يكون لها خصائص يتم مشاهدتها عادة في الموجات، وقد تم التحقق من صحة فرضيته من خلال دراسات لاحقة عن موجات المادة، منها تجربة انحراف أشعة الكاثود التي أجراها العالم جورج باجيت طومسون، ووتجربة دافيسون-غيرمر طبقت بشكل خاص على الإلكترونات، وقد تم تطبيق معادلة دي برولي على العديد من الجسيمات مثل الجسيمات الأولية والذرات المحايدة والجزيئات.

وضعت هذه النظرية أساس ميكانيكا الموجات، وقد أيدها ألبرت أينشتاين وأكدتها تجارب حيود الإلكترون التي أجراها جي بي طومسون ودافيسون وجيرمر، وتم تعميم النظرية من خلال أعمال إيروين شرودنغر. ومن الناحية الفلسفية، ساهمت نظرية موجات المادة بشكل كبير في تغيير الفهم القديم للنظرية الذرية.

في البداية، اعتقد دي براولي أن الموجة الحقيقية، التي لها تفسير فيزيائي مباشر، مرتبطة بالجسيمات، ومع ذلك تم التأكيد على الجانب الموجي للمادة من خلال الدالة الموجية التي حددتها معادلة شرودنغر. هذه الدالة الموجية تعتبر كيانًا رياضيًا بحتًا يفسر بشكل احتمالي، دون دعم وجود عناصر مادية حقيقية.