A propos du 50e anniversaire de la mécanique ondulatoire - article ; n°2 ; vol.28, pg 97-112

Fritz Kubli

Description

Revue d'histoire des sciences - Année 1975 - Volume 28 - Numéro 2 - Pages 97-112
RÉSUMÉ. — La thèse de Louis de Broglie, base de la mécanique ondulatoire, est née d'une synthèse entre plusieurs courants d'idées en physique théorique. La théorie de la relativité, la théorie des quanta de lumière et les travaux sur la thermodynamique statistique ont permis à Louis de Broglie d'étendre à toutes les particules le dualisme entre les ondes et les particules, établi par Einstein pour le cas de la lumière, et de retrouver par un théorème de cohérence les conditions quantiques de Bohr-Sommerfeld dans le cas d'un électron circulant autour du noyau atomique, et la statistique de Bose-Einstein dans le cas de particules enfermées dans une enceinte.
SUMMARY. — The Thesis of Louis de Broglie, which is the foundation of Wave Mechanics, was the result of a synthesis between different currents of ideas in theoretical physics. The theory of relativity, the theory of light quanta, and the theory of statistical thermodynamics led Louis de Broglie to an extension of the wave-particle duality, established by Einstein in the case of light quanta, to all kind of particles. This extension permitted him to explain the Bohr-Sommerfeld quantum conditions for electrons travelling around an atomic nucleus, and to understand the statistics of Bose-Einstein in the case of a gas of material or light corpuscles enclosed in a cavity, by means of a coherence hypothesis.
16 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

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• Publié par: REVUE_D-HISTOIRE_DES_SCIENCES
• Publié le: 01 janvier 1975
• Nombre de lectures: 17
• Langue: Français

Extrait

M FRITZ KUBLI
A propos du 50e anniversaire de la mécanique ondulatoire
In: Revue d'histoire des sciences. 1975, Tome 28 n°2. pp. 97-112.
Résumé
RÉSUMÉ. — La thèse de Louis de Broglie, base de la mécanique ondulatoire, est née d'une synthèse entre plusieurs courants
d'idées en physique théorique. La théorie de la relativité, la théorie des quanta de lumière et les travaux sur la thermodynamique
statistique ont permis à Louis de Broglie d'étendre à toutes les particules le dualisme entre les ondes et les particules, établi par
Einstein pour le cas de la lumière, et de retrouver par un théorème de cohérence les conditions quantiques de Bohr-Sommerfeld
dans le cas d'un électron circulant autour du noyau atomique, et la statistique de Bose-Einstein dans le cas de particules
enfermées dans une enceinte.
Abstract
SUMMARY. — The Thesis of Louis de Broglie, which is the foundation of Wave Mechanics, was the result of a synthesis
between different currents of ideas in theoretical physics. The theory of relativity, the theory of light quanta, and the theory of
statistical thermodynamics led Louis de Broglie to an extension of the wave-particle duality, established by Einstein in the case of
light quanta, to all kind of particles. This extension permitted him to explain the Bohr-Sommerfeld quantum conditions for
electrons travelling around an atomic nucleus, and to understand the statistics of Bose-Einstein in the case of a gas of material or
light corpuscles enclosed in a cavity, by means of a coherence hypothesis.
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KUBLI FRITZ. A propos du 50e anniversaire de la mécanique ondulatoire. In: Revue d'histoire des sciences. 1975, Tome 28
n°2. pp. 97-112.
doi : 10.3406/rhs.1975.1130
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/rhs_0151-4105_1975_num_28_2_1130REV. HIST. SCt.
1975-XXVIH/2
50e anniversaire A propos du
ondulatoire*
de la mécanique
RÉSUMÉ. — La thèse de Louis de Broglie, base de la mécanique ondulatoire,
est née d'une synthèse entre plusieurs courants d'idées en physique théorique. La
théorie de la relativité, la théorie des quanta de lumière et les travaux sur la the
rmodynamique statistique ont permis à Louis de Broglie d'étendre à toutes les
particules le dualisme entre les ondes et les particules, établi par Einstein pour le
cas de la lumière, et de retrouver par un théorème de cohérence les conditions
quantiques de Bohr-Sommerfeld dans le cas d'un électron circulant autour du
noyau atomique, et la statistique de Bose-Einstein dans le cas de particules enfer
mées dans une enceinte.
SUMMARY. — The Thesis of Louis de Broglie, which is the foundation of
Wave Mechanics, was the result of a synthesis between different currents of ideas in
theoretical physics. The theory of relativity, the theory of light quanta, and the theory
of statistical thermodynamics led Louis de Broglie to an extension of the wave-particle
duality, established by Einstein in the case of light quanta, to all kind of particles.
This extension permitted him to explain the Bohr-Sommerfeld quantum conditions
for electrons travelling around an atomic nucleus, and to understand the statistics of
Bose-Einstein in the case of a gas of material or light corpuscles enclosed in a cavity,
by means of a coherence hypothesis.
C'est un grand honneur d'être, à l'occasion du 50e anniversaire
de la soutenance de thèse de Louis de Broglie devant le jury de
la Sorbonně (1), invité à analyser les origines des idées qui sont
exprimées dans celle-ci, idées qui ont fourni la clef pour la consti-
* Texte d'une conférence organisée par le Centre international de Synthèse, le
Centre Alexandre Koyré et le Comité national d'Histoire et de Philosophie des Sciences,
sur Louis de Broglie et la découverte des ondes de matière, le 24 octobre 1974, en présence
de M. Louis de Broglie.
(1) Thèse de doctorat, intitulée : Recherches sur la théorie des quanta, soutenue en
Sorbonně, le 25 novembre 1924, devant le jury présidé par Jean Perrin et constitué par
Elie Cartan et Charles Mauguin. Paul Langevin, professeur au Collège de France et
savant très versé dans la théorie des quanta et dans les principes de la théorie de la rela
tivité, s'y était joint comme membre invité. La thèse fut publiée dans les Annales de
Physique, 10e série, t. III (1925), et rééditée en 1963 chez Masson. Traduction allemande
chez Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1927 ; traduction anglaise dans :
B. L. Van der Waerden, Sources of Quantum Mechanics, vol. 2, Amsterdam, North
Holland Publishing Company (à paraître).
T. XXVIII. — 1973 7 revue d'histoire des sciences 98
tution d'une des théories fondamentales de la physique, la méca
nique ondulatoire. La découverte de Louis de Broglie n'est pas
seulement une des plus célèbres de l'histoire de la physique, elle
en a aussi rendu d'autres possibles, elle a déclenché, même, un
effort incomparable vers une connaissance plus intime des principes
qui gouvernent ce monde mystérieux qu'est celui des quanta. Elle a
inspiré des instruments pratiques, le microscope électronique par
exemple, pour conquérir le monde des plus petites dimensions, et
on sait combien les formalismes mathématiques qui constituent
aujourd'hui le fondement de la physique quantique ont provoqué
des discussions épistémologiques entre les plus éminents physiciens
de notre temps sur leur interprétation, discussions qui dépassèrent
assez vite le cadre de la physique pure et qui, jusqu'à nos jours,
n'ont rien perdu de leur grand intérêt. Cette thèse, élaborée en
l'absence de toute évidence expérimentale au sens strict du terme,
aurait pu faire naître des soucis sur sa validité, si la clarté et la
lucidité du raisonnement exposé n'avaient démontré le chemine
ment d'une pensée rationnelle qui a, surtout en France, une longue
et glorieuse tradition.
Quand Louis de Broglie présenta le 25 novembre 1924 une thèse
de doctorat d'une rare élégance de forme, il eut même le courage
de prédire un phénomène expérimentalement verifiable qui n'avait
cependant jamais été observé. Pour indiquer une preuve éventuelle
de son hypothèse, et en précisant ses idées sur l'existence d'ondes
associées avec les grains de matière, il proposa, dans un article
paru aux Comptes rendus en 1923, l'expérience suivante : « Un flot
d'électrons traversant une ouverture assez petite présenterait des
phénomènes de diffraction. C'est de ce côté qu'il faudrait peut-être
chercher des confirmations expérimentales de nos idées » (2).
Cependant, même au jour de la soutenance de thèse, cette expé
rience était loin d'être faite, et le jury, bien que très intéressé par
les propositions et le raisonnement du jeune candidat, demeurait
sceptique, malgré la grande force de persuasion de son exposé.
Mais les experts du jury de la Sorbonně n'étaient pas seuls dans
leur scepticisme, devant un raisonnement qui reposait presque
entièrement sur des arguments théoriques. Bien que Louis de
Broglie indiquât la direction pour trouver une confirmation expé-
(2) L. de Broglie, Quanta de lumière, diffraction et interférences, Comptes rendus
de i Académie des Sciences, t. 177, 1923, p. 549. KUBLI. 50 ANS DE LA MECANIQUE ONDULATOIRE 99 FR.
rimentale, les physiciens qui travaillaient au laboratoire de son
frère aîné, Maurice de Broglie, physiciens qui étaient des expériment
ateurs habiles et très versés en électronique, hésitaient à tenter
l'expérience. Louis de Broglie la proposa à A. Dauvillier, mais
celui-ci, absorbé par des expériences sur la télévision qu'il ne
voulait pas abandonner, renonça. Deux ans plus tard, au prin
temps 1927, la confirmation expérimentale de l'expérience des
ondes matérielles était obtenue grâce aux expériences d'interférences
de Davisson et Germer aux Laboratoires Bell à New York, et à
celles de George P. Thomson à Aberdeen. Ces expériences valurent
à Davisson et Thomson le prix Nobel 1937, un prix qui avait déjà
été décerné, en 1929, à Louis de Broglie.
Entre-temps, l'idée d'associer des ondes aux grains de matière
s'était déjà révélée fructueuse sur le plan théorique. Paul Langevin,
inv