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닐스 보어 물리학
보어 궤도의 (다른) 겉보기 주파수가 아닌 흡수 및 방출 주파수에서 "가상 진동자(virtual oscillators)"를 사용하여 입사 전자기 복사 하에서 원자 거동을 모델링함으로써 막스 보른, 베르너 하이젠베르크 및 크라머르스는 다른 수학적 모형을 탐구하게 되었다. 그들은 현대 양자역학의 첫 번째 형태인 행렬 역학의 발전을 이끌었다. BKS 이론은 또한 구 양자 이론의 기초에 있는 어려움에 대한 토론을 일으키고 새로운 관심을 불러일으켰다. BKS의 가장 도발적인 요소인 운동량과 에너지는 각 상호 작용에서 반드시 보존되는 것은 아니며 통계적으로만 보존된다는 것이 발터 보테와 한스 가이거가 수행한 실험과 충돌하는 것으로 곧 밝혀졌다. 이러한 결과에 비추어서, 보어는 다윈에게 "우리의 혁명적 노력을 가능한 한 명예로운 장례식으로 바치는 것 외에는 할 일이 없습니다"라고 알렸다.
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1925년 11월 조지 울렌벡George Uhlenbeck과 사무엘 구드스미트Samuel Goudsmit의 [스핀] 도입은 이정표였다. 다음 달, 보어는 헨드릭 로런츠의 박사학위 취득 50주년 기념 행사에 참석하기 위해 라이덴으로 여행했다. 그의 기차가 함부르크에 정차했을 때 볼프강 파울리와 오토 슈테른이 그를 만나 스핀 이론에 대한 의견을 물었다. 보어는 전자와 자기장 사이의 상호작용에 대한 우려를 지적했다. 그가 라이덴에 도착했을 때 파울 에렌페스트와 알버트 아인슈타인은 보어에게 아인슈타인이 상대성이론을 사용하여 이 문제를 해결했다고 알렸다. 그런 다음 보어는 울렌벡과 구드스미트에게 이것을 그들의 논문으로 구체화하게 했다. 그렇게, 그가 돌아오는 길에 괴팅겐에서 베르너 하이젠베르크와 파스쿠알 요르단을 만났을 때, 그는 자신의 말로, "전자 자기 복음의 예언자"가 되었다.
닐스 보어 물리학
하이젠베르크는 1924년에 처음으로 코펜하겐에 왔다가 1925년 6월에 괴팅겐으로 돌아와 양자 역학의 수학적 기초를 개발했다. 괴팅겐에 있는 막스 보른에게 결과를 보여주었을 때 보른은 행렬을 사용하여 가장 잘 표현할 수 있다는 것을 깨달았다. 이 작업은 1926년 9월에 6개월 동안 코펜하겐에 온 영국 물리학자 폴 디랙의 관심을 끌었다. 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거도 1926년에 방문했다. 파동 역학을 사용하여 고전적인 용어로 양자 물리학을 설명하려는 그의 시도는 보어는, "수학적 명확성과 단순성에 많은 기여를 하여 이전 형태의 양자 역학을 뛰어넘는 엄청난 발전"이라고 믿었다.
크라머르스가 1926년 위트레흐트 대학교의 이론물리학 교수 자리를 차지하기 위해 연구소를 떠났을 때, 보어는 하이젠베르크가 돌아와서 코펜하겐 대학교의 크라머르스의 자리의 강사(lektor)로 임명되었다. 하이젠베르크는 1926년부터 1927년까지 코펜하겐에서 대학 강사이자 보어의 조수로 일했다.
보어는 빛이 파동과 입자 둘 다처럼 행동한다는 것을 확신하게 되었고, 1927년 실험을 통해 (전자와 같은) 물질도 파동처럼 행동한다는 드 브로이 가설을 확인했다. 그는 상보성의 철학적 원리를 생각했다. 즉, 항목들은 실험적 틀에 따라 파동이나 입자의 흐름과 같이 명백하게 상호 배타적인 속성을 가질 수 있다는 것이다. 그는 그것이 전문 철학자들에 의해 완전히 이해되지 않는다고 느꼈다.
1927년 2월 하이젠베르크는 감마선 현미경을 통해 전자를 관찰하는 사고 실험을 사용하여 불확정성 원리의 첫 번째 버전을 개발했다. 보어는 하이젠베르그의 주장에 만족하지 않았는데, 전자의 특성이 측정된 맥락과 별도로 논의될 수 없다는 보다 급진적인 생각이 아니라 측정이 이미 존재하는 특성을 방해하기만 하면 되기 때문이었다. 1927년 9월 코모에서 열린 [[w:Volta Conference|볼타 회의(Volta Conference)] 회의에서 보어는 하이젠베르크의 불확정성 관계가 광학 기기의 분해능에 대한 고전적 고려에서 도출될 수 있다고 강조했다. 보어는 상보성의 진정한 의미를 이해하려면 "더 면밀한 조사"가 필요하다고 믿었다. 아인슈타인은 자신이 기여한 확률론적 새로운 양자 물리학보다 고전 물리학의 결정론을 선호했다. 양자 역학의 새로운 측면에서 발생한 철학적 문제는 널리 알려진 토론 주제가 되었다. 아인슈타인과 보어는 평생 동안 그러한 문제에 대해 선의의 논쟁을 벌였다.
1914년 칼스버그 양조의 상속인인 칼 자콥슨Carl Jacobsen은 그의 저택(칼스버그 명예 거주지, 현재는 칼스버그 아카데미로 알려져 있다)을 과학, 문학 또는 예술에 가장 두드러진 공헌을 한 덴마크 사람이 명예 거주지(덴마크어: Æresbolig)로 평생 사용하도록 유산으로 남겼다. 하랄드 회프딩이 첫 번째 거주자였으며 1931년 7월 그가 사망하자 왕립 덴마크 과학 및 문학 아카데미(Royal Danish Academy of Sciences and Letters)는 보어에게 점유권을 부여했다. 그와 그의 가족은 1932년에 그곳으로 이사했다. 1939년 3월 17일 그는 그 아카데미의 회장으로 선출되었다.
1929년까지 베타 붕괴 현상으로 인해 보어는 에너지 보존 법칙을 포기해야 한다고 다시 제안했지만 엔리코 페르미의 가상 중성미자와 1932년 중성자의 발견은 또 다른 설명을 제공했다. 이로 인해 보어는 1936년에 핵에 의해 중성자가 포획될 수 있는 방법을 설명하는 복합 핵(compound nucleus)에 대한 새로운 이론을 만들었다. 이 모형에서 핵은 액체 방울처럼 변형될 수 있다. 그는 1938년 갑자기 사망한 덴마크 물리학자 프리츠 칼카르Fritz Kalckar라는 새로운 협력자와 함께 이 문제를 연구했다.
1938년 12월 오토 한의 핵분열 발견(및 리제 마이트너의 이론적 설명)은 물리학자들 사이에서 큰 관심을 불러일으켰다. 보어는 이 소식을 미국에 가져왔고 1939년 1월 26일 페르미와 함께 제5차 워싱턴 이론 물리학 회의를 열었다. 보어가 조지 프라제크Georg Placzek에게 이것이 초우라늄 원소의 모든 미스터리를 해결했다고 말했을 때 플라제크는 그에게 아직 하나, 즉 우라늄의 중성자 포획 에너지가 붕괴 에너지와 일치하지 않는다는 점이 남아 있다고 말하였다. 보어는 몇 분 동안 그것에 대해 생각한 다음 플라제크, 레옹 로젠펠드Léon Rosenfeld 및 존 휠러에게 "나는 모든 것을 이해했다."라고 발표했다. 핵의 액체 방울 모형에 기초하여 보어는 열 중성자와 핵분열을 주로 담당한 것은 더 풍부한 우라늄-238이 아니라 우라늄-235 동위원소이라고 결론지었다. 1940년 4월, 존 R. 더닝John R. Dunning은 보어가 옳았다는 것을 증명했다. 한편, 보어와 휠러는 "핵분열의 메커니즘"에 관한 1939년 9월 논문에 발표한 이론적인 취급을 개발했다.
닐스 보어 철학
하이젠베르크는 보어에 대해 그는 "물리학자가 아니라 주로 철학자"라고 말했다. 보어는 19세기 덴마크 기독교 실존주의 철학자 쇠렌 키에르케고르를 읽었다. 리차드 로데스Richard Rhodes는 《원자폭탄의 제조(The Making of the Atomic Bomb)》에서 보어가 회프딩을 통해 키에르크고르의 영향을 받았다고 주장했다. 1909년, 보어는 생일 선물로 동생에게 키에르케고르의 《인생길의 여러 단계(Stages on Life's Way)》를 보냈다. 동봉된 편지에서 보어는 "집에 보내야 할 것은 이것뿐이지만 더 좋은 것을 찾기가 그리 쉽지는 않을 것 같다 … 내가 읽은 것 중 가장 매혹적인 것 중 하나라고 생각한다.." 보어는 키에르케고르의 언어와 문학 스타일을 즐겼지만 키에르케고르의 철학에는 약간의 의견이 일치하지 않는다고 언급했다. 보어의 전기 작가 중 일부는 이 불일치는 키에르케고르의 기독교 옹호에서 비롯되었으며, 보어는 무신론자였다고 시사했다.
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키에르케고르가 보어의 철학과 과학에 어느 정도 영향을 미쳤는지에 대해 약간의 논쟁이 있어왔다. 데이비드 파브홀트David Favrholdt는 키에르케고르가 액면 그대로 키에르케고르에 동의하지 않는다는 보어의 진술을 받아 보어의 작업에 최소한의 영향을 미쳤다고 주장했지만, 얀 페이Jan Faye는 이론의 일반적인 전제와 구조를 수용하지만 이론의 내용에 동의하지 않을 수 있다고 주장했다.
양자 역학에 대한 보어의 견해와 철학에 대한 많은 후속 토론과 토론이 있었다. 양자 세계에 대한 존재론적 해석과 관련하여 보어는 반실재론자, 도구주의자, 현상학적 실재론자 또는 다른 종류의 실재론자로 여겨져 왔다. 더욱이 일부 사람들은 보어를 주관주의자나 실증주의자로 보았지만, 대부분의 철학자들은 보어가 검증주의(verificationism)나 대상이 측정 결과에 직접적인 영향을 미쳤다는 생각을 주장한 적이 없기 때문에 이것이 보어에 대한 오해라는 데 동의한다.
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보어는 "양자 세계는 없고 추상적인 양자 물리적 설명"만 있을 뿐이라는 말을 자주 인용된다. 이것은 보어가 말한 것이 아니라 보어의 사후 회상으로 보어의 철학을 요약하려고 시도한 아게 페테르센Aage Petersen이 말한 것이다. N. 데이비드 머민David Mermin은 빅토어 바이스코프가 보어가 그런 종류의 말을 하지 않았을 것이라고 선언하고 "보어의 입에 그런 우스꽝스러운 말을 한 것에 대해 아게 페테르센이 부끄럽다!"라고 회상했다.
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많은 학자들은 임마누엘 칸트의 철학이 보어에게 강한 영향을 미쳤다고 주장해 왔다. 칸트처럼 보어는 주체의 경험과 대상을 구분하는 것이 지식을 얻기 위한 중요한 조건이라고 생각했다. 이것은 대상의 경험을 기술하기 위해 인과적 및 공간적-시간적 개념의 사용을 통해서만 수행될 수 있다.  따라서 얀 페이Jan Faye에 따르면 보어는 "공간", "위치", "시간", "인과" 그리고 "운동량"과 같은 "고전적" 개념 덕분에 대상과 대상의 객관적 존재에 대해 이야기할 수 있다고 생각했다. 보어는 "시간"과 같은 기본 개념이 우리의 일상 언어에 내장되어 있으며 고전 물리학의 개념은 단지 그것들의 정제일 뿐이라고 주장했다. 따라서, 보어를 위해서는, 우리는 양자 세계를 다루는 실험을 설명하기 위해 고전적인 개념을 사용해야 한다. 보어가 쓰기를:
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현상이 고전적 물리적 설명의 범위를 초월하더라도 모든 증거에 대한 설명은 고전적 용어로 표현되어야 함을 인식하는 것이 결정적이다. 그 주장은 단순히 '실험'이라는 단어는 우리가 한 것과 우리가 배운 것을 다른 사람들에게 말할 수 있는 상황을 말하며, 그러므로, 실험 배열과 관찰 결과에 대한 설명은 반드시 고전 물리학 용어를 적절하게 적용하여 명확한 언어로 표현해야 한다(APHK, p. 39).
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페이에 따르면 보어가 양자 현상을 설명하는 데 고전적 개념이 필요하다고 믿었던 이유에 대한 다양한 설명이 있다. 페이는 설명을 다음의 다섯 가지 틀로 분류하나: 경험주의(즉, 논리실증주의); 칸트주의(또는 고전적 아이디어는 마음이 감각 인상에 부과하는 선험적 개념이라는 신칸트주의 학파의 인식론); 실용주의(인간이 경험적으로 필요와 관심에 따라 원자 체계를 가지고 상호 작용하는 방법에 중점을 둔다.); 다윈주의(즉, 우리는 고전적 유형 개념을 사용하도록 적응되었으며, 레옹 로젠펠드는 우리가 이러한 개념을 사용하도록 진화했다고 말했다); 그리고 실험주의(고전적으로 기술되어야 하는 실험의 결과와 기능에 엄격하게 초점을 맞추는). 이러한 설명은 상호 배타적이지 않으며, 어떤 때는 보어는 다른 요소를 강조하는 것처럼 보이지만, 때때로 이러한 양상들을 강조한다. 패이에 따르면 "보어는 원자를 실재하는 것으로 생각했다. 원자는 발견적이거나 논리적인 구성이 아니다." 그러나 페이에 따르면 그는 "양자역학 형식주의가 우리에게 양자 세계의 상징적 표현이 아니라 한 문자적인 것('그림으로 나타낸 것')을 제공했다는 점에서 참이라고 믿지 않았다. 따라서 보어의 상보성의 아론은 "다른 무엇보다도 어떤 존재론적 암시를 수반하는 양자역학의 의미론적이고 인식론적인 해석이다." 페이가 설명하듯이 보어의 '정의불가능성 논문(indefinability thesis)'은
특정 운동학적 또는 동적 값을 한 원자 대상에 부여하는 문장의 참 조건(truth condition)은 관련된 장치에 따라 달라지므로, 이러한 참 조건들은 실험적 설정과 더불어 실험의 실제 결과에 대한 참조를 포함해야 한다.
페이는 보어의 해석이 "측정 중 파동 함수의 붕괴"에 대해 참조하지 않는다는 점에 주목한다 (실제로 그는 이 아이디어를 언급한 적이 없다). 대신 보어는 "ψ-함수가 상징적인 의미를 가질 뿐 실제적인 것을 나타내지 않는다고 믿었기 때문에 보른 통계적 해석을 수용했다." 보어로서는, ψ-함수는 실재의 한 문자적 그림적(literal pictorial) 표현이 아니기 때문에, 파동 함수의 실제 붕괴는 있을 수 없다.
최근 문헌에서 많은 논쟁거리가 된 점은 보어가 원자와 원자의 실재성에 대해 무엇을 믿었는지, 그리고 원자가 겉으로 보이는 것과 다른 무엇인지에 대한 것이다. 헨리 폴스Henry Folse와 같은 일부는 보어가 관찰된 현상과 선험적 살재 사이의 구별을 보았다고 주장한다. 얀 파예는 이 입장에 동의하지 않으며, 보어에게는 양자 세계에 대해 말할 수 있는 유일한 것은 양자 형식주의와 상보성이며 또한 "보어의 글에는, 그가 한 원자적 대상에, 측정에서 나타나는 고전적 속성에 더하여, (우리에게 이해하기 어렵고 접근할 수 없지만)
내재적이고 측정-독립적인 상태 속성에 귀속시키려 했다는 것을 나타나는 더 이상의 어떤 증거는 없다."는 견해를 가지고 있다.
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
독일에서 나치즘이 부상하자 많은 학자들이 유대인이거나 나치 정권의 정치적 반대자라는 이유로 고국을 떠나게 되었다. 1933년 록펠러 재단은 난민 학자들을 지원하기 위한 기금을 만들었으며 보어는 1933년 5월 미국을 방문하는 동안 록펠러 재단 회장인 Max Mason과 이 프로그램에 대해 논의했다. 보어는 난민들에게 연구소에서 임시 일자리를 제공하고, 재정적 지원을 제공하고, 록펠러 재단의 펠로우십을 받을 수 있도록 주선했으며, 궁극적으로 전 세계의 기관에 자리를 마련했다. 그가 도운 사람들은 귀도 벡Guido Beck, 펠릭스 블로흐, 제임스 프랑크, 게오르그 드 헤베시, 오토 프리쉬Otto Frisch, 힐데 레비Hilde Levi, 리제 마이트너, 조지 플라제크George Placzek, 유진 라비노비치Eugene Rabinowitch, 스테판 로젠탈Stefan Rozental, 에리히 에른스트 슈나이더Erich Ernst Schneider, 에드워드 텔러, 아서 폰 히펠Arthur von Hippel 및 빅토어 바이스코프이다.
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
1940년 4월, 제2차 세계 대전 초기, 나치 독일은 덴마크를 침공하여 점령했다. 독일인들이 막스 폰 라우에와 제임스 프랑크의 노벨상 금메달을 발견하는 것을 방지하기 위해 보어는 드 헤베시에게 왕수에 그것들을 녹이게 했다. 이 형태로, 그들은 전쟁이 끝난 후 금이 침전되고 노벨 재단이 메달을 다시 주조될 때까지 연구소의 선반에 보관되었다. 보어 자신의 메달은 핀란드 구호 기금에 경매로 기부되었으며 1940년 3월 아우구스트 크로그의 메달과 함께 경매에 부쳐졌다. 구매자는 나중에 두 개의 메달을 프레데릭스보르 성에 있는 덴마크 역사 박물관에 기증했으며 그곳에서 여전히 보관되고 있다.
보어는 연구소를 계속 운영했지만 외국 학자들은 모두 떠났다.
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
보어는 전쟁이 시작되기 직전과 직후 영국과 덴마크의 강연에서 우라늄-235를 사용하여 원자폭탄을 만들 수 있다는 가능성을 알고 있었지만 충분한 양의 우라늄-235를 추출하는 것이 기술적으로 가능하다고 믿지 않았다. 1941년 9월, 독일 핵 에너지 프로젝트의 수장이 된 하이젠베르크는 코펜하겐의 보어를 방문했다. 이날 만남에서 두 사람은 외부에서 사적인 시간을 보냈고, 그 내용은 서로 다른 설명을 하여 많은 추측을 불러 일으켰다. 하이젠베르크에 따르면, 그는 핵 에너지, 도덕 및 전쟁을 다루기 시작했으며, 이에 대해 보어는 하이젠베르크에게 자신의 의견에 대한 힌트를 주지 않고 갑자기 대화를 종료함으로써 반응한 것으로 보인다. 하이젠베르크의 학생이자 친구인 이반 수펙Ivan Supek은 회의의 주요 주제가 카를 프리드리히 폰 바이츠제커라고 주장했는데, 그는 영국과 독일 사이의 평화를 중재하기 위해 보어를 설득하려고 제안했다.
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
1957년 하이젠베르크는 로베르트 융크Robert Jungk에게 편지를 썼는데 당시 그는 《천 개의 태양보다 밝은ː 원자 과학자들에 대한 개인적 역사 (Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists)》라는 책을 쓰고 있었다. 하이젠베르크는 자신이 여러 독일 과학자들의 견해를 보어에게 전달하기 위해 코펜하겐을 방문했으며, 핵무기 생산은 엄청난 노력으로 가능했으며, 이는 양측의 세계 과학자들에게 막중한 책임을 제기했다고 설명했다. 보어는 책의 덴마크어 번역에서 융크의 묘사를 보았을 때, 그는 하이젠베르크의 방문 목적을 결코 이해하지 못했으며, 하이젠베르크에 보내기 위하여 독일이 전쟁에서 승리할 것이며 핵무기가 결정적일 수 있다는 하이젠베르크의 의견에 충격을 받았다는 것을 언급하는 편지의 초안을 작성했다(그러나 보내지 않았다).
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
마이클 프레인Michael Frayn의 1998년 연극 《코펜하겐》은 1941년 하이젠베르크와 보어의 만남에서 무슨 일이 일어났는지 탐구한다.  연극의 BBC 텔레비전 영화 버전은 2002년 9월 26일에 스티븐 레이가 보어로, 다니엘 크레이그가 하이젠베르크로 출연하여 처음 상영되었다. 같은 회의는 1992년 BBC의 호라이즌(Horizon) 과학 다큐멘터리 시리즈로 이전에 각색되었으며, 앤서니 베이트Anthony Bate가 보어로, 필립 앤서니Philip Anthony가 하이젠베르크로 출연했다. 이 회의는 노르웨이/덴마크/영국 미니시리즈 《더 헤비 워터 워(The Heavy Water War)》로 각색되었다.
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1943년 9월 보어와 그의 형제 하랄드에게 나치는 그들의 어머니가 유대인이었기 때문에 나치는 그들의 가족을 유대인으로 간주했으며 따라서 그들이 체포될 위험에 있다는 소식을 들었다. 덴마크 저항군은 보어와 그의 아내가 9월 29일 바다를 통해 스웨덴으로 탈출하는 것을 도왔다. 다음날 보어는 스웨덴의 국왕 구스타프 5세를 설득하여 스웨덴이 유대인 난민들에게 망명을 제공할 의사가 있음을 발표했다. 1943년 10월 2일, 스웨덴 라디오는 스웨덴이 망명을 제안할 준비가 되었다고 방송했고, 그 후 동족에 의한 대규모의 덴마크 유대인의 구조가 신속하게 뒤따랐다. 일부 역사가들은 보어의 행동이 대규모 구출로 이어졌다고 주장하는 반면, 다른 역사가들은 보어가 동포를 위해 할 수 있는 모든 일을 했지만 그의 행동이 더 넓은 범위의 사건에 결정적인 영향을 미치지는 못했다고 주장한다. 결국 7,000명이 넘는 덴마크계 유태인들이 스웨덴으로 탈출했다.
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보어가 탈출했다는 소식이 영국에 전해지자 처웰 경Lord Cherwell은 보어에게 전보를 보내 그에게 영국으로 와달라고 요청했다. 보어는 10월 6일 영국해외항공(BOAC)에서 운영하는 드 하빌랜드 모스키토를 타고 스코틀랜드에 도착했다. 모스키토는 작고 귀중한 화물이나 중요한 승객을 실어 나르기 위해 개조된 비무장 고속 폭격기였다. 고속 및 높은 고도 비행을 통해 독일이 점령한 노르웨이를 가로질러 독일 전투기를 피할 수 있었다. 낙하산, 비행복 및 산소 마스크를 착용한 보어는 항공기의 폭탄 구역(bomb bay)에 있는 매트리스에 누워 3시간 동안 비행했다. 비행 중 보어는 비행 헬멧이 너무 작아서 비행 헬멧을 착용하지 않았고 결과적으로 항공기가 노르웨이 상공을 위해 높은 고도로 올라갈 때 산소 공급 장치를 켜라는 조종사의 인터콤 지시를 듣지 못했다. 그는 산소 결핍으로 기절했고 항공기가 북해 상공의 낮은 고도로 하강했을 때만 소생했다. 보어의 아들 오게는 일주일 후 다른 비행기를 타고 아버지를 따라 영국으로 갔고 그의 개인 비서가 되었다.
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보어는 제임스 채드윅과 존 앤더슨John Anderson경의 열렬한 환영을 받았지만, 보안상의 이유로 보어는 눈에 뜨이지 않았다. 그는 세인트제임스궁의 아파트와 영국 튜브 앨로이스 핵무기 개발 팀의 사무실을 제공 받았다. 보어는 그 동안의 발전에 놀랐다. 채드윅은 보어가 튜브 앨로이스 컨설턴트로서 미국을 방문하고 오게를 조수로 하도록 주선했다. 1943년 12월 8일, 보어는 워싱턴 DC에 도착하여 맨해튼 계획 책임자인 레슬리 그로브스 준장을 만났다. 그는 뉴저지 프린스턴에 있는 고등연구소에서 아인슈타인과 파울리를 방문하고 핵무기가 설계되고 있던 뉴멕시코의 로스앨러모스로 갔다. 보안상의 이유로 그는 미국에서 "나콜라스 베이커Nicholas Baker"라는 이름으로, 오게는 "제임스 배이커James Baker"로 이름을 바꾸었다. 1944년 5월 덴마크의 레지스탕스 신문 디 프리 댄스키(De frie Danske)는 전년도 10월에 '덴마크 교수 닐스 보어의 유명한 아들'이 그의 나라를 떠나 스웨덴을 거쳐 런던으로 그리고 그는 거기서 전쟁 지원으로 추청될수 있는 모스크바로 여행한 것을 알게 되었음을 보도했다.
닐스 보어 나치즘과 제2차 세계대전
보어는 로스앨러모스에만 머물지 않고 다음 2년 동안 일련의 연장된 방문을 했다. 로버트 오펜하이머는 보어가 "젊은 남성들, 특히 리처드 파인먼에게 과학적 아버지 역할을 하는 것"의 공로를 인정했다. 보어는 "그들은 원자 폭탄을 만드는 데 내 도움이 필요하지 않다."라고 말했다. 오펜하이머는 변조된 중성자 개시자(Modulated neutron initiator)에 대한 작업에 대한 중요한 기여에 대해 보어에게 공을 돌렸다. 오펜하이머는 "이 장치는 완고한 수수께끼로 남아 있었지만 1945년 2월 초에 닐스 보어는 해야 할 일을 명확히 했다."라고 말했다.
보어는 핵무기가 국제 관계를 변화시킬 것이라는 것을 일찍부터 인식했다. 1944년 4월, 그는 보어가 스웨덴에 있을 때 몇 달 전에 쓰여진 것으로 표트르 카피차로부터 그를 소련으로 초대하는 편지를 받았다. 그 편지는 소련이 영미 프로젝트를 알고 있고 따라잡기 위해 노력할 것이라고 보어에게 확신시켰다. 그는 카피차에 약속하지 않은 응답을 보냈고, 게시하기 전에 이를 영국 당국에 보여주었다. 보어는 1944년 5월 16일 처칠을 만났지만 "우리는 같은 언어를 사용하지 않았다"는 사실을 알게 되었다. 처칠은 자신의 편지에서 "내게는 보어는 감금되어야 하거나 혹은 그가 치명적인 범죄에 매우 가까이 있다는 것을 어떤 식으로든 알게 하여야 할 것으로 보였다."라고 한 점에서 러시아인에 대한 개방이라는 그의 아이디어에 대해 동의하지 않았다.
오펜하이머는 보어가 프랭클린 D. 루즈벨트 대통령을 방문하여 맨해튼 계획이 결과를 가속화하기 위해 소련과 공유되어야 한다고 설득할 것을 제안했다. 보어의 친구인 대법관 펠릭스 프랑크푸르터Felix Frankfurter는 보어의 의견을 루즈벨트 대통령에게 알렸고 두 사람의 만남은 1944년 8월 26일에 있었다. 루즈벨트는 보어가 영국의 승인을 얻기 위해 영국으로 돌아갈 것을 제안했다. 처칠과 루즈벨트가 1944년 9월 19일 하이드 파크에서 만났을 때, 그들은 이 프로젝트에 대해 세상에 알리는 아이디어를 거부했으며, 그리고 그들 대화의 기억-보조문(aide-mémoire)은 "보어 교수의 활동에 대해 조사와 또한, 특히 러시아인에게, 정보 누출에 대한 책임이 없다는 것을 확인하기 위한 단계가 있어야 한다"는 첨부를 포함했다.
1950년 6월, 보어는 원자핵 에너지에 관한 국제 협력을 촉구하는 "공개 서한"을 국제 연합에 보냈다. 1950년대 소련의 첫 번째 핵무기 실험 이후 보어의 제안에 따라 국제 원자력 기구가 창설되었다. 1957년 그는 최초의 평화를 위한 원자 상(Atoms for Peace Award)을 수상했다.
닐스 보어 말년
전쟁이 끝나자 보어는 1945년 8월 25일 코펜하겐으로 돌아왔고 9월 21일 덴마크 왕립 예술 과학 아카데미의 회장으로 재선되었다. 1947년 10월 17일 아카데미에서 4월에 사망한 크리스티안 10세를 위한 추도식에서 새로운 왕 프리드리히 9세가 보어에게 코끼리 훈장(Order of the Elephant)을 수여한다고 발표했다. 이 상은 일반적으로 왕족과 국가 원수에게만 수여되었지만 왕은 보어 개인뿐만 아니라 덴마크 과학에 영예를 안겼다고 말했다. 보어는 태극도(음양의 상징)와 라틴어 모토인 contraria sunt complementa, "반대는 상보적이다"를 특징으로 하는 자신의 문장 (상징)을 디자인했다.
닐스 보어 말년
제2차 세계 대전은 과학, 특히 물리학이 이제 상당한 재정적, 물질적 자원을 필요로 한다는 것을 보여주었다. 미국으로의 두뇌 유출을 피하기 위해 유럽 12개국이 연합하여 미국 국립 연구소의 라인에 따른 연구 조직으로, 그 중 어느 한 곳의 자원을 넘어 거대과학(Big Science) 프로젝트를 수행하도록 설계된, 유럽 입자 물리 연구소(CERN)을 만들었다. 시설을 위한 최적의 위치에 대한 질문이 곧 제기되었다. 보어와 크라머르스는 코펜하겐의 연구소가 이상적인 장소가 될 것이라고 생각했다. 예비 토론을 조직한 피에르 오제Pierre Auger는 동의하지 않았다. 그는 보어와 그의 연구소 모두 전성기가 지났으며 보어의 존재가 다른 사람들을 압도할 것이라고 생각했다. 오랜 토론 끝에 보어는 1952년 2월에 CERN에 대한 지원을 약속했고 10월에 제네바가 부지로 선택되었다. CERN 이론 그룹은 1957년에 제네바에 새 숙소가 준비될 때까지 코펜하겐에 있었다. 훗날 CERN의 사무총장(Director General)이 된 빅토어 바이스코프는 보어의 역할을 "유럽 입자 물리 연구소의 아이디어를 시작하고 구상한 다른 인물들도 있었다. 그러나, 그위업의 사람이 그것을 지지하지 않았다면, 다른 사람들의 열정과 아이디어만으로는 충분하지 않았을 것이다."라고 말함으로써 요약했다.
닐스 보어 말년
한편, 스칸디나비아 국가들은 1957년에 보어를 의장으로 하는 노르딕 이론물리학 연구소(Nordic Institute for Theoretical Physics)를 설립했다. 그는 또한 덴마크 원자력위원회의 연구기관 리소(Research Establishment Risø of the Danish Atomic Energy Commission) 설립에 참여했으며 1956년 2월부터 초대 의장을 역임했다.
보어는 1962년 11월 18일 칼스버그에 있는 자택에서 심부전으로 사망했다. 그는 화장되었고 그의 유해는 그의 부모, 그의 형제 하랄드, 그의 아들 크리스티안과 함께 코펜하겐의 뇌레브로(Nørrebro) 구역에 있는 어시스텐스 묘지(Assistens Cemetery)의 가족 묘역에 묻혔다. 몇 년 후, 그의 아내의 유해도 그곳에 안장되었다. 그의 80번째 생일이었던 1965년 10월 7일에 코펜하겐 대학의 이론물리학 연구소는 공식적으로 이름이 수년간 비공식적으로 불리던 닐스 보어 연구소로 개명되었다.
닐스 보어 수상
보어는 수많은 영예와 찬사를 받았다. 노벨상 외에도 1921년 휴즈 메달 (Hughes Medal), 1923년 마테우치 메달, 1926년 프랭클린 메달(Franklin Medal), 1938년 코플리 메달, 1947년 코끼리 훈장, 1947년 평화를 위한 원자 상과 1957년과 1961년 소닝상(Sonning Prize)을 받았다. 그는 1923년에 네덜란드 왕립 예술 과학 아카데미의 외국인 회원, 1925년 미국국립과학원의 국제 회원, 1926년에는 왕립학회의 외국인 회원, 1940년 미국철학학회의 국제 회원, 그리고 1945년 미국 예술 과학 아카데미의 국제 명예 회원이 되었다. 보어 모형의 반세기는 1963년 11월 21일 덴마크에서 보어, 수소 원자 및 두 수소 에너지 준위의 차이 공식:  을 나타내는 기념 우표와 함께 기념되었다. 다른 여러 국가에서도 보어를 묘사한 우표를 발행했다. 1997년, 덴마크 국립은행은 보어가 파이프 담배를 우는 초상화와 함께 500크로네권 지폐를 유통하기 시작했다. 2012년 10월 7일, 닐스 보어의 127번째 생일을 기념하여 구글의 홈페이지에 수소 원자의 보어 모형을 묘사한 구글 두들이 등장했다. 소행성 3948 보어는 그의 이름을 따서 명명되었으며,보어 달분화구와 원자번호 107번의 화학 원소인 보륨도 그러했다.
스펙트럼
스펙트럼(spectrum)은 흔히 빛을 프리즘 등의 도구로 색깔에 따라 분해해서 살펴보는 것을 일컫는다. 넓은 의미로, 어떤 복합적인 신호를 가진 것을 1~2가지 신호에 따라 분해해서 표시하는 기술을 일컫는다.
아이작 뉴턴은 빛의 성질을 밝히기 위해 다양한 스펙트럼 실험을 했으며, 그 뒤 어떤 물질의 성질을 알아내기 위해 그 물질을 태울 때 나오는 빛의 스펙트럼을 살펴보면서 과학 연구의 한 방법으로 자리 잡기에 이르렀다.
스펙트럼에 대한 연구를 분광학이라고 하며, 현대 천문학의 방법론에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다.
파장에 따라 전자기파를 순서대로 늘어놓은 띠이며, 빛을 다른 파장의 광선으로 분리하는 삼각 프리즘, 혹은 다른 기구를 빛이 통과할 때 얻어지는 색깔띠의 연속이다.
스펙트럼 스펙트럼의 종류
태양 광선이나 백열 전구의 빛을 분광기에 통과시키면 연속된 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이 연속 스펙트럼에 열전쌍과 같은 검지기를 사용해서 측정하면 그 에너지 분포를 알 수가 있다. 실제로 조사해 보면 그 에너지 분포는 적외선 쪽에도 있다는 것을 알 수 있다. 전열기에 전류를 통하면 처음에는 검붉은 빛, 그 뒤에는 빨강, 밝은 빨강으로 변하고 온도가 올라감에 따라서 가시 부분이 강해진다. 이와 같은 것으로 연속 스펙트럼은 고온 물체에서 나온다는 것을 알 수 있다.
기체가 채워진 방전관에 높은 전압을 걸어 주면 기체의 종류에 따라 고유한 색깔의 빛을 낸다. 이 빛을 분광기로 관찰하면 특정한 파장의 빛만 밝은 선으로 띄엄띄엄 나타난다, 이러한 스펙트럼을 선 스펙트럼이라고 한다.
스펙트럼 스펙트럼의 종류
기체를 유리관에 넣어 마개를 막고 압력을 내린 전관의 극에 고전압을 걸어서 방전하면, 네온 사인의 빨강이나 수은의 파랑 같은 기체 특유의 색으로 빛난다. 이 빛을 분광기를 사용하여 스펙트럼으로 나누면 많은 휘선이 나타난다. 또, 철이나 구리의 극 사이의 빛은 똑같이 많은 휘선이 나타나는 스펙트럼이 된다. 이것을 방출 스펙트럼 또는 선 스펙트럼이라고 한다. 방출 스펙트럼은 원자로부터 나오는 빛으로 원자가 고유의 스펙트럼을 가지고 있는 것에서 비롯된다. 이 원자로부터의 스펙트럼은 원자의 기체 또는 증기가 전자와 충돌해서 들뜨고, 빛을 내놓은 것으로 들뜨는 조건에 따라서 방출 스펙트럼의 강도에도 변화가 있다. 그러나 원자가 자계나 전계 등 외부로부터의 영향이 없는 자연 상태로 빛을 발할 때에 그 파장은 매우 안정해서 일정한 값이 된다. 원소로부터 나오는 이와 같은 많은 방출 스펙트럼을 해석하면 원소의 여러 가지 상태를 알 수가 있다. 이것은 원자 물리, 더 나아가서는 양자론의 기초가 된 중요한 실마리의 하나이다.
연속 스펙트럼을 갖는 빛을 어떤 물체에 통하면 통과한 빛의 스펙트럼은 연속 스펙트럼의 일부가 흡수된 것이 된다. 이것을 흡수 스펙트럼이라 하는데 흡수되는 빛의 파장은 물질 고유의 것이다. 결정체에 빛을 통과시켰을 때와 같은 경우에는 파장이 넓은 영역에 걸치는 흡수 밴드가 나타난다.
루이 드 브로이
루이 빅토르 피에르 레몽 드 브로이 7세 공작(프랑스어: Louis Victor Pierre Raymond, 7th duc de Broglie,  [lwiː vikˈtɔʀ pjɛːʀ ʀɛˈmɔ̃ də ˈbʀœj]; 영어 발음: /də-bróugli/; 1892년 8월 15일 - 1987년 3월 19일)은 양자 이론에 획기적인 공헌을 한 프랑스 물리학자이자 귀족이었다. 1924년 박사 학위 논문에서 그는 전자의 파동성을 가정하고 모든 물질에는 파동의 특성을 갖는다고 제안했다. 이 개념은 파동-입자 이중성의 예인 드 브로이 가설로 알려져 있으며 양자역학 이론의 중심 부분을 형성한다.
드 브로이는 1927년 물질의 파동과 같은 거동이 실험적으로 처음으로 입증된 후 1929년 노벨 물리학상을 수상했다.
루이 드 브로이
1925년 파일럿 파동(pilot-wave) 모형과 드 브로이에 의해 발견된 입자의 파동과 같은 거동은 에르빈 슈뢰딩거가 파동 역학의 공식화에서 사용했다. 파일럿 파동 모형과 해석은 양자 형식주의에 찬성하여 1952년 데이비드 봄에 의해 재발견되고 향상될 때까지 포기되었다.
루이 드 브로이는 1944년 아카데미 프랑세즈의 의석 1번 자리를 차지하기 위해 선출된 16번째 회원이며 프랑스 과학 아카데미의 상임 비서를 역임했다. 드 브로이는 유럽 원자력 연구 기구(CERN)의 설립으로 이어진 제안인 다국적 연구소의 설립을 요구한 최초의 고위 과학자가 되었다.
루이 드 브로이 전기
루이 드 브로이는 브로이Broglie의 유명한 귀족 가문에 속했으며, 그의 대표자들은 몇 세기 동안 프랑스에서 중요한 군사 및 정치 직위를 차지했다. 미래 물리학자 아버지 루이 알퐁스 빅토르, 5대 드 브로이 공작Louis-Alphonse-Victor, 5th duc de Broglie은 나폴레옹 장군 필립 폴, 세귀르 백작Philippe Paul, comte de Ségur의 손녀, 파울린 다르마유Pauline d'Armaille아자 그의 아내인 전기 작가 마리 셀스틴 아멜리 다르마예Marie Célestine Amélie d'Armaillé와 결혼했다. 그들에게는 다섯 명의 자녀가 있었으니; 루이 외에 이들은: 이후에 루페Luppé 후작 알베르티나Albertina (1872-1946); 이후에 유명한 실험 물리학자 모리스Maurice (1875-1960); 루이가 태어나기 2년 전에 사망한 필립Philip (1881-1890)과 이후에 유명한 작가인 폴린, 콩테세 드 팡지Pauline, Comtesse de Pange (1888-1972)이 태어났다. 루이는 센마리팀주의 디에프에서 태어났다. 가족 중 막내로서 루이는 상대적으로 외로움 속에서 자랐고 책을 많이 읽었으며 역사, 특히 정치적인 것을 좋아했다. 어린 시절부터 그는 기억력이 좋았고 연극 작품의 발췌문을 정확하게 읽거나 프랑스 제3공화국 장관의 전체 목록을 열거할 수 있었다. 그에게는 정치가로서 위대한 미래가 예견되었다.
루이 드 브로이 전기
드 브로이는 인문학 분야에서 경력을 쌓고자 했으며 역사로 첫 학위를 받았다. 그 후 그는 수학과 물리학에 관심을 돌렸고 물리학 학위를 받았다. 1914년 제1차 세계 대전이 발발하자 그는 군대에서 무선 통신 개발에 기여했다.
졸업 후, 단순한 공병인 루이 드 브로이는 의무 복무를 위해 공병대에 합류했다. 이 일은 몽 발레리앙 요새(Fort Mont-Valérien)에서 시작되었지만 곧 동생의 권유로 무선 통신 서비스에 파견되어 라디오 송신기가 있는 에펠탑에서 일했다. 루이 드 브로이는 제1차 세계 대전 내내 군복무를 유지했으며 순전히 기술적인 문제를 다루었다. 특히 레옹 브릴루앵, 형제 모리스와 함께 잠수함과의 무선통신 구축에 참여했다. 루이 왕자는 1919년 8월 부관(Adjutant)으로 전역했다. 나중에 그 과학자는 자신이 관심을 갖고 있는 과학의 근본적인 문제로부터 떨어져 약 6년을 보내야 했던 것을 후회했다.
루이 드 브로이 전기
그의 1924년 논문 Recherches sur la théorie des quanta(양자 이론에 관한 연구)는 전자파 이론을 소개했다. 여기에는 빛에 대한 막스 플랑크와 알베르트 아인슈타인의 연구에 기초한 물질의 파동-입자 이중성 이론이 포함되었다. 이 연구는 '움직이는 입자나 물체에 관련 파동을 갖는다'는 드 브로이 가설로 정점에 달했다. 따라서 드 브로이는 에너지(파동)와 물질(입자)의 물리학을 통합하여 물리학의 새로운 분야인 메카니크 온두라또아르(mécanique ondulatoire) 또는 파동 역학을 만들었다. 이 공로로 그는 1929년 노벨 물리학상을 수상했다.
그의 후기 경력에서 드 브로이는 양자 역학 이론을 지배하는 완전히 확률론적 모형에 반대하여 파동 역학의 인과적 설명을 개발하기 위해 노력했다. 1950년대 데이비드 봄에 의해 다듬어졌다. 이 이론은 이후 드 브로이-봄 이론으로 알려졌다.
루이 드 브로이 전기
엄격한 과학적 연구 외에도 드 브로이는 현대 과학적 발견의 가치를 포함하여 과학철학에 대해 생각하고 저술했다. 1930년 그는 에디션스 헤르만(Éditions Hermann)에서 출판한 책 시리즈 《과학 및 산업 뉴스(Actualités scientifiques et industrielles)》를 창간했다.
루이 드 브로이 전기
드 브로이는 1933년 과학 아카데미 (프랑스)의 회원이 되었고 1942년부터 아카데미의 상임 비서가 되었다. 그는 가톨릭 프랑스 과학자 연합 평의(Le Conseil de l'Union Catholique des Scientifiques Francais)에 가입하라는 요청을 받았지만 그가 비종교적이라는 이유로 거절했다. 1944년 10월 12일 그는 수학자 에밀 피카르를 대신하여 아카데미 프랑세즈에 선출되었다. 점령 기간 동안 아카데미 회원들의 사망과 투옥 및 전쟁의 다른 영향으로 인해 아카데미는 자신의 선출을 위한 20명의 회원 정원을 충족시킬 수 없었다. 그러나 예외적인 상황으로 인해 참석한 17명의 구성원에 의한 만장일치로 그의 선출이 받아들여졌다. 아카데미 역사상 독특한 행사에서 그는 1934년에 선출된 형 모리스에 의해 회원으로 받아들여졌다. 유네스코는 과학 지식을 대중화한 공로를 인정받아 1952년에 그에게 첫 칼링가 상을 수여했다. 1953년 4월 23일 왕립학회의 외국인 회원으로 선출되었다.
루이는 1960년 그의 형이자 역시 물리학자인 모리스 6대 드 브로이 공작이 후계자가 없이 사망하자 7대 드 브로이 공작이 되었다.
1961년에 그는 레지옹 도뇌르 훈장에서 대십자(Grand Cross)의 기사의 칭호를 받았다. 드 브로이는 산업과 과학을 더욱 가깝게 하려는 그의 노력으로 1945년 프랑스 원자력 고등 판무관의 고문으로 임명되었다. 그는 광학, 사이버네틱스 및 원자력에 대한 연구가 수행되는 앙리 푸앵카레 연구소(Institut Henri Poincaré)에 응용 역학 센터를 설립했다. 그는 국제 양자 분자 과학 아카데미(International Academy of Quantum Molecular Science)의 설립에 영감을 주었고 초기 회원이었다. 그의 장례식은 1987년 3월 23일 생피에르 드 닐리(Saint-Pierre-de-Neuilly) 교회에서 거행되었다.
루이는 결혼하지 않았다. 그가 루브시엔(Louveciennes)에서 사망했을 때 그는 먼 사촌인 빅토르 프랑수아 드 브로이 8대 공작Victor-François, 8th duc de Broglie에게 공작의 자리를 계승했다.
루이 드 브로이 과학 활동
루이 드 브로이의 첫 번째 작품(1920년대 초)은 그의 형인 모리스의 연구실에서 수행되었으며 광전 효과의 특징과 엑스선의 특성을 다루었다. 이러한 간행물은 엑스선의 흡수를 조사하고 이 현상을 보어 이론을 사용하여 설명하고 광전자 스펙트럼의 해석에 양자 원리를 적용했으며 엑스선 스펙트럼의 체계적인 분류를 제공했다. 엑스선 스펙트럼 연구는 원자의 내부 전자 껍질 구조를 밝히는 데 중요했다(광학 스펙트럼은 외부 껍질에 의해 결정됨). 따라서 알렉상드르 도빌리에Alexandre Dauvillier와 함께 수행된 실험 결과는 원자의 전자 분포에 대한 기존 계획의 단점을 보여주었다. 이러한 어려움은 에드먼드 스토너Edmund Stoner에 의해 제거되었다. 또 다른 결과는 엑스선 스펙트럼에서 선의 위치를 결정하기 위한 좀머펠트 공식의 불충분함을 해명한 것이다. 이 불일치는 전자 스핀의 발견 후에 제거되었다. 1925년과 1926년에 레닌그라드의 물리학자 오레스트 흐볼손은 엑스선 분야에서의 업적으로 드 브로이 형제를 노벨상 후보로 지명했다.
루이 드 브로이 과학 활동
엑스선 복사의 성질을 연구하고 그의 형 모리스와 그 속성에 대해 논의한 것은 이러한 광선을 일종의 파동과 입자의 조합으로 간주한 루이 드 브로이가 입자와 파동 표현을 연결하는 이론을 구축할 필요성에 대한 인식에 기여했다. . 또한 그는 원자의 유체역학적 모형을 제안하고 이를 보어 이론의 결과와 연관시키려는 마르셀 브릴루앵Marcel Brillouin의 작업(1919-1922)에 익숙했다. 루이 드 브로이 작업의 출발점은 아인슈타인의 빛의 양자에 대한 아이디어였다. 1922년에 출판된 이 주제에 대한 첫 번째 기사에서 프랑스 과학자는 흑체 복사를 빛 양자의 기체로 간주하고 고전 통계 역학을 사용하여 그러한 표현의 틀에서 빈 복사 법칙을 도출했다. 그의 다음 출판물에서 그는 빛 양자의 개념을 간섭 및 회절 현상과 조화시키려고 시도했으며 특정 주기성을 양자와 연관시키는 것이 필요하다는 결론에 도달했다. 이 경우 빛의 양자는 매우 작은 질량의 상대론적 입자로 해석되었다.
루이 드 브로이 과학 활동
파동에 대한 고려 사항을 모든 거대한 입자로 확장하는 것이 남아 있었고 1923년 여름에 결정적인 돌파구가 생겼다. 드 브로이는 "파동과 양자"(프랑스어: 'Ondes et quanta', 1923년 9월 10일 파리 과학 아카데미 회의에서 발표됨)라는 짧은 노트에서 자신의 아이디어를 설명했으며, 이는 파동 역학 창조의 시작을 알렸다. 이 논문과 그의 후속 박사 논문에서, 과학자는 에너지 E 와 속도 v를 가진 움직이는 입자는 주파수  (나중에 콤프턴 파장로 알려짐)를 가진, 여기서 시간 는 플랑크 상수인, 내부 주기적 과정 에 의해 특징지어진다고 제안했다. 양자 원리에 기반한 이러한 고려 사항을 특수 상대성이론과 조화시키기 위해 드 브로이는 위상 속도(phase velocity) 와 함께 전파되는 움직이는 물체와 "가상의 파동"을 연관시켜야 했다.
루이 드 브로이 과학 활동
몸체가 움직이는 과정에서 나중에 위상파(phase wave) 또는 드 브로이 파라는 이름을 받은 이러한 파동은 내부 주기적인 과정과 동일한 위상을 유지한다. 그런 다음 닫힌 궤도에서 전자의 운동을 조사한 후 과학자는 위상 일치에 대한 요구 사항이 양자 보어-좀머펠트 조건, 즉 각운동량을 양자화하기 위해 직접적으로 이어진다는 것을 보여주었다. 다음 두 가지 메모(각각 9월 24일과 10월 8일 회의에서 보고됨)에서 드 브로이는 입자 속도가 위상파의 그룹 속도(group velocity)와 같고 입자가 동등한 위상의 표면에 대한 법선을 따라 움직인다는 결론에 도달했다. 일반적으로 입자의 궤적은 페르마의 원리 (파동의 경우) 또는 최소 작용의 원리 (입자의 경우)를 사용하여 결정할 수 있으며, 이는 기하학적 광학과 고전 역학 사이의 연결을 나타낸다.
이 이론은 파동 역학의 기초를 설정했다. 그것은 아인슈타인에 의해 뒷받침되었고 G P 톰슨Thomson<과 데이비슨Davisson과 거머Germer의 전자 회절 실험에 의해 확인되었으며 슈뢰딩거의 작업에 의해 일반화되었다.
루이 드 브로이 과학 활동
그러나 이 일반화는 통계적이었고 또한 "입자는 내부 주기 운동의 자리여야 하며 또한 입자와 위상을 유지하려면 파동으로 움직여야 한다는 사실을, 내 원래 생각과 상당히 반대로, 입자의 국지화 없이 파동의 전파를 고려하는 잘못된 살제의 물리학자들은 무시했다."라고 말하는 드 브로이에 의해 승인되지 않았다.
철학적 관점에서, 이 물질-파동 이론은 과거의 원자론을 무너뜨리는 데 크게 기여했다. 원래 드 브로이는 실제 파동(즉, 직접적인 물리적 해석을 가짐)이 입자와 관련이 있다고 생각했다. 사실, 물질의 파동적 측면은 실제 물리적 요소의 지원 없이 확률론적 해석을 갖는 순수한 수학적 실체인 슈뢰딩거 방정식에 의해 정의된 파동 함수에 의해 공식화되었다. 이 파동 함수는 실제 물리적 파동을 나타내지 않고 물질에 파동 거동을 나타낸다. 그러나, 그의 삶이 끝날 때까지 드 브로이는 데이비드 봄의 작업에 따라 물질파에 대한 직접적이고 실제적인 물리적 해석으로 회귀했다. 드 브로이-봄 이론은 오늘날 물질파에 실제 상태를 부여하고 양자 이론의 예측을 나타내는 유일한 해석이다.
루이 드 브로이 과학 활동
1924년 그의 논문에서 드 브로이는 전자가 입자를 안내하는 파일럿 파동(pilot wave) 메커니즘의 일부를 구성하는 내부 클럭을 가지고 있다고 추측했다. 그 후 데이비드 헤스테네스David Hestenes는 에르빈 슈뢰딩거가 제안한 치터베베궁에 대한 링크를 제안했다.
내부 클럭 가설을 확인하고 클럭 주파수를 측정하려는 시도가 아직까지는 결정적이지는 않지만 최근의 실험 데이터는 적어도 드 브로이의 추측과 호환된다.
드 브로이에 따르면 중성미자와 광자는 매우 낮지만 영이 아닌 정지 질량을 가지고 있다. 광자가 질량이 아주 크지 않다는 것은 그의 이론의 일관성에 의해 부과된다. 덧붙여서, 질량이 없는 광자 가설에 대한 이러한 거부는 그로 하여금 우주 팽창 가설을 의심하게 만들었다.
또한 그는 입자의 실제 질량은 일정하지 않고 가변적이며 각 입자는 작용의 순환 적분에 해당하는 열역학적 기계로 나타낼 수 있다고 믿었다.
루이 드 브로이 과학 활동
1924년 논문의 두 번째 부분에서 드 브로이는 최소 작용의 기계적 원리를 페르마의 광학 원리와 동등하게 사용했다. "위상파에 적용된 페르마의 원리는 움직이는 물체에 적용된 모페르투이의 원리(Maupertuis's principle)와 동일하다. 움직이는 물체는 파동의 가능한 광선과 동일합니다." 이 동등성은 1세기 전에 해밀턴에 의해 지적되었고 원자 현상의 기술에 관련된 물리학의 기본 원리에 대한 어떠한 경험도 증명하지 못한 시대인 1830년경에 그가 출판했다.
그의 마지막 작업까지 그는 20세기 초 막스 플랑크가 (그의 엔트로피의 차원과 함께) 유일하게 보편적인 통일성을 보여주었던 작용의 차원을 가장 추구한 물리학자로 보였다.
막스 보른이 통계적 접근을 통해 달성할 수 있다고 생각한 "모순을 사라지게 하는 것"을 주장하는 것과는 별개로, 드 브로이는 파동-입자 이중성을 모든 입자(및 회절의 효과를 나타내는 결정)로 확장하고 이중성의 원리를 자연의 법칙으로 확장했다.
그의 마지막 작업은 열역학 및 역학의 두 가지 큰 시스템에서 단일 법칙 시스템을 만들었으니:
루이 드 브로이 과학 활동
볼츠만과 그의 연속자들이 열역학에 대한 통계적 해석을 개발했을 때 열역학을 역학의 복잡한 분야로 간주할 수 있었다. 그러나 내 실제 아이디어로 볼 때 열역학의 단순화된 분기인 것처럼 보이는 것은 역학입니다. 지난 몇 년 동안 제가 양자 이론에 도입한 모든 아이디어 중에서 가장 중요하고 가장 심오한 것은 바로 그 아이디어라고 생각한다.
그 아이디어는 연속-불연속 이중성과 일치하는 것 같다. 연속 한계로의 전환이 가정될 때 그것의 역학이 열역학의 한계가 될 수 있기 때문이다. 역학 법칙 체계를 완성하기 위해서는 "건축학적 원리(architectonic principles)"가 필요하다고 주장한 라이프니츠의 주장과도 가깝다.
그러나, 그에 따르면, 대립의 의미에서 종합보다 덜 이중성이 있으며 (하나는 다른 하나의 한계임) 종합의 노력은, 첫 번째 변은 역학에 관계하고 두 번째 것은 광학에 관련되는 그의 첫 번째 공식에서와 같이, 그에 따르면 일정하니:
1934년에 시작된 이 이론은 광자가 두 개의 디랙 중성미자의 융합과 같다는 생각을 도입한다. 그것은 현재 대다수의 물리학자들에 의해 받아들여지지 않는다.
드 브로이의 최종 아이디어는 고립된 입자의 숨겨진 열역학이었다. 물리학의 가장 먼 세 가지 원리인 페르마(Fermat), 모페르튀이(Maupertuis), 카르노Carnot의 원리들을 결합하려는 시도이다.
이 작업에서 작용은 형식의 유일한 두 가지 보편적 차원을 관련시키는 방정식을 통해 일종의 엔트로피와 반대가 되니:
그 큰 영향의 결과로, 이 이론은 불확정성 원리를 작용의 극값(extrema of action) 주변의 거리, 즉 '엔트로피의 감소'에 해당하는 거리로 되돌린다.
루이 드 브로이 출판물
Une tentative d'interprétation causale et non linéaire de la mécanique ondulatoire: la théorie de la double solution. Paris: Gauthier-Villars, 1956.
English translation: Non-linear Wave Mechanics: A Causal Interpretation. Amsterdam: Elsevier, 1960.
Introduction à la nouvelle théorie des particules de M. Jean-Pierre Vigier et de ses collaborateurs, Paris: Gauthier-Villars, 1961. Paris: Albin Michel, 1960.
English translation: Introduction to the Vigier Theory of elementary particles, Amsterdam: Elsevier, 1963.