Гендрік Лоренц

В історію фізики Лоренц увійшов як творець електронної теорії, в якій синтезував ідеї теорії поля і атомістики.

Гендрік Антон Лоренц народився 15 липня 1853 в голландському місті Арнхема. Шести років він пішов до школи. У 1866 році, закінчивши школу кращим учнем, Гендрік вступив до третього класу вищої цивільної школи, приблизно відповідної гімназії.

Його улюбленими предметами стали фізика і математика, іноземні мови. Для вивчення французької та німецької мов Лоренц ходив в церкви і слухав на цих мовах проповіді, хоча в бога не вірив з дитинства. У 1870 році він вступив до Лейденський університет.

З великим інтересом Гендрік слухав лекції університетських професорів, хоча його долю як вченого, мабуть, в більшій мірі визначило читання праць Максвелла , дуже важких для розуміння і названих ним у зв'язку з цим «інтелектуальними джунглями». Але ключ до них, за словами Лоренца, йому допомогли підібрати статті Гельмгольца, Френеля і Фарадея .

У 1871 році Гендрік з відзнакою склав іспити на ступінь магістра, але в 1872 році покинув Лейденський університет, щоб самостійно підготуватися до докторських іспитів. Він повертається в Арнем і починає працювати вчителем вечірньої школи. Робота йому дуже подобається, і незабаром Лоренц стає хорошим педагогом.

Удома він створює невелику лабораторію, продовжуючи посилено вивчати праці Максвелла і Френеля. «Моє захоплення і повагу переплелося з любов'ю і прихильністю; як велика була радість, яку я відчув, коли зміг прочитати самого Френеля », - згадував Лоренц.

Він стає затятим прихильником електромагнітної теорії Максвелла: «Його« Трактат про електрику і магнетизм »справив на мене, мабуть, одне з найсильніших вражень у житті; тлумачення світла як електромагнітного явища по своїй сміливості перевершило всі, що я до сих пір знав ».

У 1875 році Лоренц блискуче захищає докторську дисертацію і в 1878 році стає професором спеціально для нього заснованої кафедри теоретичної фізики (однієї з перших в Європі) Лейденського університету. У 1881 році він стає членом Королівської академії наук в Амстердамі.

Уже в докторській дисертації «Про відображення і в ламанні променів світла» Лоренц намагається обгрунтувати зміну в швидкості поширення світла в середовищі впливом наелектризованих частинок тіла. Під дією світлової хвилі заряди молекул приходять в коливальний рух і стають джерелами вторинних електромагнітних хвиль. Ці хвилі, интерферируя з первинними, і обумовлюють заломлення і віддзеркалення світла. Тут вже намічені ті ідеї, які приведуть до створення електронної теорії дисперсії світла.

У наступній статті «Про співвідношення між швидкістю поширення світла і щільністю і складом середовища», опублікованій в 1878 році, Лоренц виводить знамените співвідношення між показником заломлення і щільністю середовища, відоме під назвою «формули Лоренц-Лоренца», оскільки датчанин Людвіг Лоренц незалежно від Гендріка Лоренца прийшов до того ж результату. У цій роботі Лоренц розвиває електромагнітну теорію дисперсії світла з урахуванням того, що на молекулярний заряд, крім поля хвилі, діє поле поляризованих частинок середовища.

У 1892 році Лоренц виступив з великою роботою «Електромагнітна теорія Максвелла і її додаток до рухомих тіл». У цій роботі окреслено основні контури електронної теорії. Світ складається з речовини і ефіру, причому Лоренц називає речовиною «все те, що може брати участь в електричних токах, електричних зсувах і електромагнітних рухах».

«Все вагомі тіла складаються з безлічі позитивно і негативно заряджених частинок, і електричні явища породжуються зміщенням цих частинок». Лоренц виписує далі вираз сили, з якою електричне поле діє на рухомий заряд. Лоренц робить фундаментальне припущення - ефір в русі речовини участі не бере (гіпотеза нерухомого ефіру).

Це припущення прямо протилежно гіпотезі Герца про повністю захоплюємося рухомими тілами ефірі. У замітці 1892 року «Відносний рух Землі і ефіру» вчений описує єдиний, на його думку, спосіб узгодити результат досвіду з теорією Френеля, тобто з теорією нерухомого ефіру. Цей спосіб полягає в припущенні про скорочення розмірів тіл у напрямку їх руху (скорочення Лоренца-Фітцджеральда).

У 1895 році вийшла фундаментальна праця Лоренца «Досвід теорії електричних та оптичних явищ в рухомих тілах». У цій роботі Лоренц дає систематичний виклад своєї електронної теорії. Правда, слово «електрон» в ній ще не зустрічається, хоча елементарна кількість електрики було вже названо цим ім'ям.

Вчений просто говорить про заряджених позитивно або негативно частинках матерії - іони і свою теорію відповідно називає, «іонної теорією». «Я приймаю, - пише Лоренц, що у всіх тілах перебувають маленькі заряджені електрикою матеріальні частки і що всі електричні процеси базуються на конфігурації та рух цих« іонів ». Лоренц вказує, що таке уявлення загальноприйнято для явищ в електролітах і що останні дослідження електричних розрядів показують, що «в електропровідності газів ми маємо справу з конвекцією іонів».

Інше припущення Лоренца полягає в тому, що ефір не приймає участі в русі цих часток і, отже, матеріальних тіл, він нерухомий. Цю гіпотезу Лоренц зводить до Френеля. Лоренц підкреслює, однак, що мова йде не про абсолютному спокої ефіру, такий вислів він вважає безглуздим, а про те, що частини ефіру покояться один щодо одного і що всі дійсні руху небесних тіл є рухами відносно ефіру. Лоренц став розвивати ідеї, викладені ним в «Досвід теорії електричних та оптичних явищ в рухомих тілах», удосконалюючи і поглиблюючи свою теорію.

У 1899 році він виступив зі статтею «Спрощена теорія електричних і оптичних явищ в рухомих тілах», в якій спростив теорію, дану їм в «Досвід».

У 1900 році на Міжнародному конгресі фізиків в Парижі Лоренц виступив з доповіддю про магнітооптичних явищах. Його друзями стали Больцман, Вин, Пуанкаре, Рентген, Планк і інші знамениті фізики. У 1902 році Лоренц і його учень Пітер Земан стають нобелівськими лауреатами. У своїй промові під час вручення Нобелівської премії Лоренц сказав: «... ми сподіваємося, що електронна гіпотеза, оскільки вона прийнята в різних розділах фізики, веде до загальної теорії, яка охопить багато областей фізики і хімії. Можливо, що на цьому довгому шляху сама вона повністю перебудується ».

У 1904 році він виступив з основною статтею «Електромагнітні явища в системі, що рухається зі швидкістю, меншою швидкості світла». Лоренц вивів формули, що зв'язують між собою просторові координати і моменти часу в двох різних інерційних системах звіту (перетворення Лоренца). Вченому вдалося отримати формулу залежності маси електрона від швидкості.

У 1912 році, перевидаючи цю роботу, в примітках він визнав, що йому не вдалося повністю поєднати свою теорію з принципом відносності. «З цією обставиною, - писав Лоренц, - пов'язана безпорадність деяких подальших міркувань в цій роботі».

У 1911 році в Брюсселі відбувся I Міжнародний Сольвеєвський конгрес фізиків, присвячений проблемі «Випромінювання і кванти». У його роботі брали участь двадцять три фізика, головував Лоренц. «Нас не покидає відчуття, що ми знаходимося в глухому куті; старітеорії виявляються усе менш здатними проникнути в темряву, що оточує нас з усіх боків », - сказав він у вступному слові. Він ставить перед фізиками завдання створити нову механіку: «Ми будемо дуже щасливі, якщо нам вдасться хоч трохи наблизитися до тієї майбутньої механіки, про яку йде мова».

У 1912 році Лоренц пішов на посаду екстраординарного професора кафедри і запропонував своїм наступником жив тоді в Росії фізика Пауля еренфеста. У 1913 році Лоренц зайняв посаду директора фізичного кабінету Тейлоровской музею в Гарлемі.

Лоренц був членом багатьох академій наук і наукових товариств. У 1925 році він був обраний іноземним членом Академії наук СРСР. У тому ж році в Голландії було урочисто відзначено п'ятдесятиріччя наукової діяльності Лоренца. Це були великі урочистості, що перетворилися, за словами академіка П. Лазарєва, в міжнародний з'їзд. Голландська академія наук засновує «Золоту медаль Лоренца». Учасники урочистостей виступають з вітальними промовами. Відповідна мова Лоренца була дуже цікавою і, як завжди, надзвичайно скромною: «Я безмежно щасливий, що мені вдалося внести свій скромний внесок у розвиток фізики. Наш час пройшло, але ми передали естафету в надійні руки ».

Лоренц був визнаний старійшиною фізичної науки, великим класиком теоретичної фізики і її духовним батьком. У 1927 році відбувся V Сольвеєвський конгрес з проблеми «Електрони, фотони і квантова механіка». Як і на всіх попередніх, головою конгресу був Лоренц.

А 4 лютого 1928 року Лоренца не стало. У Голландії був оголошений національний траур. На похорон великого фізика прибули вчені з різних країн. Від Голландської академії наук виступав Еренфест, від Англії - Резерфорд, від Франції - Ланжевен, від Німеччини - Ейнштейн.

«Його блискучий розум вказав нам шлях від теорії Максвелла до досягнень фізики наших днів. Саме він заклав наріжні камені цієї фізики, створив її методи ... Образ і праці його будуть служити на благо і просвітництво ще багатьох поколінь », - сказав Ейнштейн над прахом Лоренца. Стиль роботи Лоренца «брати глибоко і прагнути до повної завершеності» послужить, за словами Макса Планка, зразком і для майбутніх поколінь.

«Його праці не перестали бути захоплююче цікавими ... він залишив після себе величезну спадщину - справжнє завершення класичної фізики», - оцінював внесок Лоренца Луї де Бройль.

Таким був і таким залишається в пам'яті нащадків Гендрік Лоренц - цей «великий класик теоретичної фізики».