В историю физики Лоренц
вошел как создатель электронной теории, в которой синтезировал идеи
теории поля и атомистики.
Гендрик Антон Лоренц родился 15 июля 1853 года в голландском городе
Арнхеме. Шести лет он пошел в школу. В 1866 году, окончив школу лучшим
учеником, Гендрик поступил в третий класс высшей гражданской школы,
примерно соответствующей гимназии. Его любимыми предметами стали физика
и математика, иностранные языки. Для изучения французского и немецкого
языков Лоренц ходил в церкви и слушал на этих языках проповеди, хотя в
бога не верил с детства. В 1870 году он поступил в Лейденский
университет. С большим интересом Гендрик слушал лекции университетских
профессоров, хотя его судьбу как ученого, видимо, в большей мере
определило чтение трудов Максвелла, очень трудных для понимания и
названных им в связи с этим «интеллектуальными джунглями» Но ключ к ним,
по словам Лоренца, ему помогли подобрать статьи Гельмгольца, Френеля и
Фарадея.
В 1871 году Гендрик с отличием сдал экзамены на степень магистра. но в
1872 году покинул Лейденский университет, чтобы самостоятельно
подготовиться к докторским экзаменам Он возвращается в Арнхем и начинает
работать учителем вечерней школы. Работа ему очень нравится, и вскоре
Лоренц становится хорошим педагогом. Дома он создает небольшую
лабораторию, продолжая усиленно изучать труды Максвелла и Френеля. «Мое
восхищение и уважение переплелось с любовью и привязанностью; как велика
была радость, которую я испытал, когда смог прочесть самого Френеля», -
вспоминал Лоренц. Он становится ярым сторонником электромагнитной теории
Максвелла" «Его «Трактат об электричестве и магнетизме» произвел на
меня, пожалуй, одно из самых сильных впечатлений в жизни; толкование
света как электромагнитного явления по своей смелости превзошло все, что
я до сих пор знал».
В 1875 году Лоренц блестяще защищает докторскую диссертацию и в 1878
году становится профессором специально для него учрежденной кафедры
теоретической физики (одной из первых в Европе) Лейденского
университета. В 1881 году он становится членом Королевской академии наук
в Амстердаме. Уже в докторской диссертации «Об отражении и преломлении
лучей света» Лоренц пытается обосновать изменение в скорости
распространения света в среде влиянием наэлектризованных частичек тела.
Под действием световой волны заряды молекул приходят в колебательное
движение и становятся источниками вторичных электромагнитных волн. Эти
волны, интерферируя с первичными, и обусловливают преломление и
отражение света. Здесь уже намечены те идеи, которые приведут к созданию
электронной теории дисперсии света.
В следующей статье «О соотношении между скоростью распространения света
и плотностью и составом среды», опубликованной в 1878 году, Лоренц
выводит знаменитое соотношение между показателем преломления и
плотностью среды, известное под названием «формулы ЛоренцЛоренца»,
поскольку датчанин Людвиг Лоренц независимо от Гендрика Лоренца пришел к
тому же результату. В этой работе Лоренц развивает электромагнитную
теорию дисперсии света с учетом того, что на молекулярный заряд, кроме
поля волны, действует поле поляризованных частиц среды.
В 1892 году Лоренц выступил с большой работой «Электромагнитная теория
Максвелла и ее приложение к движущимся телам». В этой работе очерчены
основные контуры электронной теории. Мир состоит из вещества и эфира,
причем Лоренц называет веществом «все то, что может принимать участие в
электрических токах, электрических смещениях и электромагнитных
движениях». «Все весомые тела состоят из множества положительно и
отрицательно заряженных частиц, и электрические явления порождаются
смещением этих частиц». Лоренц выписывает далее выражение силы, с
которой электрическое поле действует на движущийся заряд. Лоренц делает
фундаментальное предположение - эфир в движении вещества участия не
принимает (гипотеза неподвижного эфира). Это предположение прямо
противоположно гипотезе Герца о полностью увлекаемом движущимися телами
эфире.
В заметке 1892 года «Относительное движение Земли и эфира» ученый
описывает единственный, по его мнению, способ согласовать результат
опыта с теорией Френеля, то есть с теорией неподвижного эфира. Этот
способ состоит в предположении о сокращении размеров тел в направлении
их движения (сокращение Лоренца-Фитцджеральда).
В 1895 году вышла фундаментальная работа Лоренца «Опыт теории
электрических и оптических явлений в движущихся телах». В этой работе
Лоренц дает систематическое изложение своей электронной теории. Правда,
слово «электрон» в ней еще не встречается, хотя элементарное количество
электричества было уже названо этим именем. Ученый просто говорит о
заряженных положительно или отрицательно частичках материи - ионах и
свою теорию соответственно называет «ионной теорией». «Я принимаю, -
пишет Лоренц, что во всех телах находятся маленькие заряженные
электричеством материальные частицы и что все электрические процессы
основаны на конфигурации и движении этих «ионов». Лоренц указывает, что
такое представление общепринято для явлений в электролитах и что
последние исследования электрических разрядов показывают, что «в
электропроводности газов мы имеем дело с конвекцией ионов».
Другое предположение Лоренца заключается в том, что эфир не принимает
участия в движении этих частиц и, следовательно, материальных тел, он
неподвижен. Эту гипотезу Лоренц возводит к Френелю. Лоренц подчеркивает,
однако, что речь идет не об абсолютном покое эфира, такое выражение он
считает бессмысленным, а о том, что части эфира покоятся друг
относительно друга и что все действительные движения небесных тел
являются движениями относительно эфира. Лоренц стал развивать идеи,
изложенные им в «Опыте теории электрических и оптических явлений в
движущихся телах», совершенствуя и углубляя свою теорию.
В 1899 году он выступил со статьей «Упрощенная теория электрических и
оптических явлений в движущихся телах», в которой упростил теорию,
данную им в «Опыте». В 1900 году на Международном конгрессе физиков в
Париже Лоренц выступил с докладом о магнитооптических явлениях Его
друзьями стали Больцман, Вин, Пуанкаре, Рентген, Планк и другие
знаменитые физики.
В 1902 году Лоренц и его ученик Питер Зееман становятся Нобелевскими
лауреатами. В своей речи при вручении Нобелевской премии Лоренц сказал;
«...мы надеемся, что электронная гипотеза, поскольку она принята в
различных разделах физики, ведет к общей теории, которая охватит многие
области физики и химии. Возможно, что на этом длинном пути сама она
полностью перестроится».
В 1904 году он выступил с основополагающей статьей «Электромагнитные
явления в системе, движущейся со скоростью, меньшей скорости света».
Лоренц вывел формулы, связывающие между собой пространственные
координаты и моменты времени в двух различных инерциальных системах
отчета (преобразования Лоренца). Ученому удалось получить формулу
зависимости массы электрона от скорости. В 1912 году, переиздавая эту
работу, в примечаниях он признал, что ему не удалось полностью
совместить свою теорию с принципом относительности. «С этим
обстоятельством, - писал Лоренц, - связана беспомощность некоторых
дальнейших рассуждений в этой работе».
В 1911 году в Брюсселе состоялся I Международный Сольвеевский конгресс
физиков, посвященный проблеме «Излучение и кванты» В его работе
участвовали двадцать три физика, председательствовал Лоренц «Нас не
покидает чувство, что мы находимся в тупике, старые теории оказываются
все менее способными проникнуть в тьму, окружающую нас со всех сторон»,
- сказал он во вступительном слове. Он ставит перед физиками задачу
создать новую механику «Мы будем очень счастливы, если нам удастся хоть
немного приблизиться к той будущей механике, о которой идет речь».
В 1912 году Лоренц ушел на должность экстраординарного профессора
кафедры и предложил своим преемником жившего тогда в России физика Пауля
Эренфеста. В 1913 году Лоренц занял должность директора физического
кабинета Тейлоровского музея в Гарлеме. Лоренц был членом многих
академий наук и научных обществ. В 1925 году он избран иностранным
членом Академии наук СССР. В том же году в Голландии было торжественно
отмечено пятидесятилетие научной деятельности Лоренца. Это были большие
торжества, превратившиеся, по словам академика П. Лазарева, в
международный съезд. Голландская академия наук учреждает «Золотую медаль
Лоренца». Участники торжеств выступают с приветственными речами.
Ответная речь Лоренца была очень интересной и, как всегда, чрезвычайно
скромной «Я бесконечно счастлив, что мне удалось внести свой скромный
вклад в развитие физики. Наше время прошло, но мы передали эстафету в
надежные руки».
Лоренц был признан старейшиной физической науки, великим классиком
теоретической физики и ее духовным отцом. В 1927 году состоялся V
Сольвеевский конгресс по проблеме «Электроны, фотоны и квантовая
механика» Как и на всех предыдущих, председателем конгресса был Лоренц.
А 4 февраля 1928 года Лоренца не стало. В Голландии был объявлен
национальный траур На похороны великого физика прибыли ученые из разных
стран. От Голландской академии наук выступал Эренфест, от Англии -
Резерфорд, от Франции - Ланжевен, от Германии - Эйнштейн. «Его блестящий
ум указал нам путь от теории Максвелла к достижениям физики наших дней
Именно он заложил краеугольные камни этой физики, создал ее методы Образ
и труды его будут служить на благо и просвещение еще многих поколений»,
- сказал Эйнштейн над прахом Лоренца. Стиль работы Лоренца «брать
глубоко и стремиться к полной завершенности» послужит, по словам Макса
Планка, образцом и для будущих поколений. «Его труды не перестали быть
захватывающе интересными, он оставил после себя огромное наследие -
истинное завершение классической физики», - оценивал вклад Лоренца Луи
де Бройль. Таким был и таким остается в памяти потомков Гендрик Лоренц -
этот «великий классик теоретической физики». |