Ло́ренц Хендрик Антон - Лорентц (Lorentz) (1853-1928), нидерландский физик, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1910) и иностранный почетный член АН СССР (1925). Труды по теоретической физике. Создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснил многие электрические и оптические явления, в том числе эффект Зеемана. Разработал электродинамику движущихся сред. Вывел преобразования, названные его именем. Близко подошёл к созданию теории относительности. Нобелевская премия (1902, совместно с П. Зееманом).
* * *
ЛОРЕНЦ Хендрик Антон - ЛО́РЕНЦ (Лорентц) (Lorentz) Хендрик Антон (1853-1928), нидерландский физик, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1910) и иностранный почетный член АН СССР, (1925). Труды по теоретической физике. Создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснил многие электрические и оптические явления, в т. ч. эффект Зеемана. Разработал электродинамику движущихся сред. Вывел преобразования, названные его именем. Близко подошел к созданию теории относительности. Нобелевская премия (1902, совместно с П. Зееманом).
* * *
ЛО́РЕНЦ (Lorentz) Хендрик Антон (18 июля 1853, Арнем, Нидерланды - 4 февраля 1928, Харлем), выдающийся нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории, член Нидерландской академии наук и многих иностранных академий и научных обществ, иностранный член АН СССР (1925), организатор и председатель многих Сольвеевских конгрессов по теоретической физике (1911-27 гг.). Нобелевский лауреат по физике за 1902 г.
Детство
В 1857 Хендрик и его старший брат остались, потеряв мать, на попечении отчима, а через 4 года в доме появилась мачеха. К этой женщине Хендрик на всю жизнь сохранил самые теплые чувства. Маленький Лоренц, как казалось, очень отставал в развитии. Когда его сводный брат уже пошел в школу, Хендрик мог лишь с трудом произнести «до свидания». Хрупкий и не отличавшийся крепким здоровьем мальчик не увлекался резвыми играми, хотя и не сторонился сверстников. Шести лет Хендрик был отдан в школу, считавшейся лучшей в Арнеме, и вскоре он стал первым в своем классе. В 1866 он перешел в только что открывшуюся тогда Высшую гражданскую школу. И здесь он учился блестяще. Приобщение к наукам было увлекательным и успехи порождали поддерживавшую его всю жизнь уверенность в своих силах. Обладая исключительной памятью Хендрик, помимо всех школьных дел успел выучить английский, французский, и немецкий языки, а перед поступлением в университет еще греческий и латынь (до старости он мог сочинять стихи по латыни).
Но на первом месте уже тогда была наука - математика и, особенно, физика. В 1870 Лоренц поступил в Лейденский университет. И здесь произошло событие, во многом определившее весь дальнейший путь Лоренца в науке: он познакомился с трудами Джеймса Клерка Максвелла (см. МАКСВЕЛЛ Джеймс Клерк). К этому времени «Трактат об электричестве» был понят лишь немногими физиками. Более того, когда юный Хендрик попросил парижского переводчика «Трактата...» объяснить ему физический смысл уравнений Максвелла, он услышал в ответ, что «...никакого физического смысла эти уравнения не имеют и понять их нельзя; их следует рассматривать как чисто математическую абстракцию».
Лоренц не только досконально изучил, но и развил теорию Максвелла. Дело в том, что эта теория как бы распадалась на две части. Одна из них - это так называемые полевые уравнения; они позволяют по заданному распределению источников, т. е. зарядов и токов, вычислить напряженности электрического и магнитного полей. Но есть и вторая часть: нужно выяснять, что же собой представляют сами источники, т.е. носители зарядов и как на них действуют эти поля. Лоренц выдвинул идею, что основное влияние на электрические и магнитные свойства сред оказывают мельчайшие носители электрических зарядов - электроны. Это может показаться невероятным: диссертацию, в которой впервые была намечена грандиозная программа объяснения всех электрических и магнитных свойств сред, в которой центральная роль отводилась электронам, Лоренц защитил 11 декабря 1875 г., т.е. за двадцать лет до «официального рождения» электрона! Догадки о дискретной структуре электричества, о мельчайших носителях заряда высказывались уже в начале 19 века, но в ту пору, когда об устройстве атомов физики, в сущности, почти ничего не знали (и даже еще не располагали доказательствами самого факта их существования), нужна была большая научная смелость и убежденность, чтобы выдвинуть такую программу. Тем более, что и «образ» самого электрона совершенно не был ясен.
Лоренц и начал с этого вопроса, приняв, что электрон - частица, имеющая определенную массу и электрический заряд и подчиняющаяся законам классической механики Ньютона. Из-за малости массы электрона он сильнее всех остальных частиц реагирует на действие электрических и магнитных сил и становится поэтому наиболее активным участником всех электромагнитных процессов в веществах. Наши сегодняшние представления об электронах сильно отличаются от лоренцовских, теперь принято, что они «живут» по законам квантовой, а не классической физики, но глубочайшие идеи Лоренца не потеряли актуальности и поныне.
Лоренц - профессор Лейденского университета
Утрехтский университет предложил Лоренцу место профессора математики, но он предпочел должность учителя в лейденской классической гимназии, в надежде на профессуру в Лейденском университете. Надеждам суждено было вскоре сбыться, и 25 января 1878 двадцатипятилетний Лоренц, профессор первой в истории всех университетов кафедры теоретической физики, произнес вступительную речь «Молекулярные теории в физике». В начале 1881 Лоренц женился, и Алетта Лоренц сумела сделать все, чтобы его жизнь была спокойной, деятельной и счастливой. Он жил размеренной жизнью, наполненной повседневным напряженным и счастливым творческим трудом, небогатой внешними событиями. Он в первый раз поехал с научным докладом за границу (в Париж, на Международный конгресс физиков) в 1900 году. Он к тому времени был уже известным ученым. В 1895 вышла его книга «Опыт теории электрических и магнитных явлений в движущихся телах». Ее автор писал о том, как на базе представлений об электронах можно описать многие эффекты - от явлений дисперсии, т.е. зависимости показателя преломления в веществах от частоты, до явлений проводимости. И еще он там писал о том, что вскоре стало в электродинамике наиболее актуальным и волнующим, об электромагнитных явлениях в движущихся средах.
Основу теории Максвелла составляли уравнения, определяющие зависимость напряженностей электрических и магнитных полей от координат точек пространства. Но со времен Ньютона и даже Галилея было известно, что эти величины относительны, что они меняются при переходе от одной системы отсчета к другой, движущейся относительно первой. В какой же системе отсчета записываются уравнения Максвелла? Может быть, в той, в которой рассматриваемое тело покоится? Но ведь движение относительно, как, по крайней мере, считается в механике. А в электродинамике?
Лоренц, как и многие его предшественники, в том числе, и великие Фарадей (см. ФАРАДЕЙ Майкл) и Максвелл, считали, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, натяжения в котором и проявляются как напряженности электромагнитных полей. Если эфир в целом не увлекается материальными телами в их движении, значит существует абсолютное движение - движение по отношению к эфиру. Окончательное решение проблемы - за экспериментом. Такой эксперимент был осуществлен в конце 19 века Майкельсоном (см. МАЙКЕЛЬСОН Альберт Абрахам) и Морли, пытавшимися обнаружить движение Земли относительно эфира. Но обнаружить «эфирный ветер» не удалось, и это породило принципиальную проблему в электродинамике движущихся сред. Попытку спасти положение предпринял в 1892 Джордж Фицджеральд (1851-1901), который показал, что отрицательные результаты опыта Майкельсона можно объяснить, если принять, что размеры тел,движущихся со скоростью V, сокращаются в направлении их движения в раз, где b= V / C, (C - скорость света).Это было всего лишь блестящей гипотезой, но Лоренц предложил ее обоснование. Он исходил из того, что все положения атомов и молекул в любой линейке определяются почти лишь электростатическими силами; Лоренц (эти вопросы были детально исследованы в его работах) уже знал, что кулоновские поля движущихся зарядов испытывают точно такое же сокращение, что и должно было объяснять фицджералдово сокращение (теперь все называют его лоренцовым).
Впоследствии появилась критика этой интерпретации (в роли «линейки» могут выступать не твердые тела, а сами электромагнитные волны, а они вовсе не состоят из атомов). Анализ всего комплекса возникающих здесь проблем привел к пересмотру многих классических представлений о пространстве и времени, к возникновению одной из великих теорий 20 века - теории относительности. Воспитанный в традициях классической теории и сделавший весьма многое для ее углубления и развития, Лоренц не мог легко и быстро принять все те грандиозные перемены, которые пришли в физику с началом нового века. Но он не только не препятствовал распространению новых идей, но, всегда стремился глубже их понять и популяризировать. Не случайно он в глазах многих был достоин почетного титула «Старейшины физической науки». В 1902 он совместно с Зееманом (см. ЗЕЕМАН Питер) был удостоен Нобелевской премии, многократно приглашался для чтения лекций в университеты Европы и Америки.
Особо нужно отметить его участие в подготовке и проведении Сольвеевских конгрессов. Уже на первом из этих авторитетнейших собраний ведущих физиков, проходившем в 1911, как и на последующих четырех, до 1927 Лоренц неизменно избирался председателем и блистательно справлялся с этой ролью. Далеко не последнее значение здесь имели человеческие черты личности Лоренца - его высочайшая научная компетентность и исключительные нравственные качества. Можно с уверенностью сказать, что именно на этих конгрессах и происходило формирование новой - квантовой и релятивистской физики.
Лоренц не замыкался в одной лишь теоретической физике. Он много лет вел трудоемкие расчеты, связанные с проблемой осушения Зейдер-Зе (см. ЗЕЙДЕР-ЗЕ), большое внимание уделял вопросам преподавания, добился организации в Лейдене бесплатных библиотек, во время и после войны тратил много усилий для объединения ученых разных стран. Он любил свою страну и писал: «Я счастлив, что принадлежу к нации, слишком маленькой, чтобы совершать большие глупости». Он пользовался огромным уважением и любовью как у себя на родине, так и везде, где его знали. Празднование пятидесятилетия со дня защиты им докторской диссертации, начавшееся 11 декабря 1925 года вылилось в общенациональный праздник. В 1927 г., незадолго до кончины, он писал дочери, что надеется «завершить еще несколько научных дел», но тут же добавил: «Впрочем, то, что есть - тоже хорошо: за плечами у меня - большая и чудесная жизнь».
ЛОРЕНЦ Хендрик Антон (Lorentz, Hendrik Antoon)
(1853-1928), нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории, лауреат Нобелевской премии 1902 по физике, присужденной ему за объяснение эффекта Зеемана. Родился в Арнеме (Нидерланды) 18 июля 1853. В 17 лет стал студентом Лейденского университета и в 1871, всего через год учебы, защитил диплом с отличием. Продолжая оставаться студентом университета, работал преподавателем в вечерной школе и с энтузиазмом читал работы Максвелла, поступившие в университетскую библиотеку. В 1875 защитил докторскую диссертацию, посвященную теории отражения и преломления света. В 1878-1913 - профессор Лейденского университета, с 1913 - директор физического кабинета Тейлеровского музея в Харлеме (должность, аналогичная по рангу должности президента Лондонского королевского общества). Работы Лоренца относятся к области электродинамики, статистической физики, оптики, теории излучения, атомной физики. Основываясь на электромагнитной теории Максвелла и введя в учение об электричестве атомистические представления, Лоренц создал классическую электронную теорию (1880-1909). С помощью этой теории объяснил многие электрические, магнитные и оптические свойства вещества и различные электромагнитные явления. Одно из значительных научных достижений Лоренца - предсказание расщепления спектральных линий в магнитном поле. В 1896 этот эффект был экспериментально подтвержден П.Зееманом, а в 1897 Лоренц разработал его теорию. В 1892 Лоренц дал объяснение опыта Майкельсона - Морли (определение скорости движения Земли относительно неподвижного эфира), выдвинул (независимо от Дж.Фитцджеральда) гипотезу о сокращении размеров тел в направлении их движения (сокращение Лоренца - Фитцджеральда). В 1895 ввел понятие локального времени (время для движущихся тел протекает иначе, чем для покоящихся). В 1904 вывел формулы, связывающие между собой координаты и время для одного и того же события в двух разных инерциальных системах отсчета (преобразование Лоренца). Из этих формул следовали все кинематические эффекты специальной теории относительности. В том же году получил формулу, связывающую массу электрона со скоростью его движения. Среди других работ Лоренца - создание теории дисперсии света, объяснение зависимости электропроводности вещества от теплопроводности, вывод формулы, связывающей диэлектрическую проницаемость диэлектрика с плотностью, получение зависимости показателя преломления вещества от его плотности (формула Лоренца), определение силы, действующей на заряд, движущийся в электрическом поле (сила Лоренца). Известны также работы Лоренца по кинетической теории газов, электронной теории металлов. Лоренц - организатор и председатель (1911-1927) Сольвеевских физических конгрессов. Умер Лоренц в Харлеме 4 февраля 1928.
ЛИТЕРАТУРА
Лоренц Х. Теория электронов. М., 1953 Де Бройль Л. По тропам науки. М., 1962 Лоренц Х. Старые и новые проблемы физики. М., 1970
(в СГС системе единиц), где e, v - заряд и скорость частицы, E - напряжённость электрического поля, B - магнитная индукция, c - скорость света в вакууме. Часть Лоренца силы, обусловленная действием магнитного поля, направлена перпендикулярно v и B, она не совершает работы, а лишь искривляет траекторию частицы.