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德布罗意开始研究物理学时，适逢现代物理学发生深刻变革的时期。
1900年，普朗克研究黑体辐射时假定谐振子取分立的能量，提出量子的概念，由此出发，他推导出能够描述黑体辐射规律的普朗克黑体辐射公式。但是，人们并没有认识能量子的重要性，直到1905年，量子概念才发生了重要发展。
1905年，爱因斯坦发表了题为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文，文中通过对黑体辐射的研究和论证，得到并提出了光量子的概念，并用它成功地解释了光电效应。这一工作的意义之一在于，光量子的概念是在分析和研究黑体辐射基础上得到的，表明量子概念具有比较普遍的意义。爱因斯坦认为：密度小的单色辐射，从其热现象方面的行为看，仿佛是由一些独立的能量子所组成。本世纪初期，人们通过对X射线的研究认识到，X射线具有时而象波、时而象粒子的奇特性质，即爱因斯坦所谓的“波粒二象性”。
1913年，尼尔斯·玻尔提出原子中核外电子运动的量子化条件，原子中的电子只有可能在某些特定的轨道（量子化轨道）上运动，成功地解释了氢原子光谱。玻尔的量子化条件没有理论基础，是人为规定的。1919－1922年，法国物理学家布里渊提出了一个解释玻尔量子化条件的理论。布里渊把电子和波作为一个整体进行研究，设想在原子核周围存在着一层以太，电子在其中运动掀起波，这些波相互干涉在原子核周围形成驻波。这些研究成果，尤其是布里渊的理论对德布罗意提出物质波思想产生巨大影响。
德布罗意于1910年获得巴黎大学的历史和法律学士学位后转向物理学的学习与研究。他哥哥莫里斯·德布罗意是一位实验物理学家。在莫里斯的影响下，德布罗意自学了物理大师们的著作，钻研了物理学当时的最新成果，对一些前沿问题有了深刻的认识，同时他还在莫里斯的实验室里参加实验研究工作。
德布罗意在1911—1919年间系统地研究了当时理论物理的一切新成果。德布罗意了解了庞加莱、洛伦兹、朗之万……的著作，也了解了玻尔兹曼和吉布斯关于统计力学方面的著作。但是特别引起他注意的是普朗克、爱因斯坦、玻尔论述量子的著作。德布罗意注意到爱因斯坦1905年在光量子理论中提出的辐射中波和粒子共存是自然界的一个本质现象。在随莫里斯作了X射线谱的研究后，德布罗意觉察到“电磁辐射的这种二重性具有十分重要的意义”。在研究了力学中的哈密顿-雅可比理论后，德布罗意在其中发现了一种波粒统一的初期理论，而在深入地研究了相对论后，他深信这种统一一定是一切新的假设的基础。
在1922年，德布罗意借助于热力学、气体动力学和电子理论的方法，采用光的量子假说，导出了维恩位移定律，从这时起他开始考虑把物质的波动方面的粒子方面统一起来。
1929年德布罗意在接受诺贝尔物理奖时作的《电子的波动性》的演讲中较详细地谈到了他提出物质波的思考过程。在演讲中他回顾了自普朗克提出量子论思想以来所产生的一些重要成果：爱因斯坦光子论的提出、光电效应的解释、康普顿效应、玻尔原子理论等等，然后他说：
“人们无法理解，为什么对于光来说，需要有两种相互矛盾的学说，即波动说和粒子说，为什么原子中的电子只有可能进行某些运动，而按经典概念它应有无穷多种运动。这就是我重新开始理论物理研究时物理学家所面临的哑谜。
“当我开始思考这些困难时，主要有两个问题吸引我。第一个问题是，不能认为光子理论是令人满意的，因为它是用ω=hν这个关系式来确定光微粒的能量，其中包含着频率ν。可是纯粹的粒子理论不包含任何定义频率的因素。对光来说，单是这个理由就需要同时引进粒子的概念和周期的概念。
“另一个问题是，确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，而至今物理学中涉及到整数的只有干涉现象和本征振动现象。这使我想到，不能用简单的微粒来描述电子本身，而应当赋予它们以周期的概念。
“于是我得出指导我进行研究的全部概念，对于物质和辐射，尤其是光，需要同时引进微粒概念和波动概念。”
在1923年夏天，德布罗意已经形成了这样一种思想：把波粒二象性加以推广，使物质粒子（特别是电子）也包括在内。
物质波理论全称德布罗意物质波理论，也称“德布罗意物质波假设”、“德布罗意物质波假说”，是法国物理学家德布罗意（Louis de Broglie,1892~1987)在爱因斯坦光量子理论和玻尔的原子论的启发下提出的。他根据类比的方法把光的波粒二象性推广到更一般的物质粒子，提出实物粒子也具有波动性，即和光一样，也具有波动-粒子两重性。物质波理论的提出开创了现代量子力学的时代。
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