Изобретение лоренца. Презентация по физике на тему "антон хендрик лоренц"
(1853-1928) нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории
Хендрик Антон Лоренц родился в небольшом голландском городе Арнем в семье садовода и земледельца. Его родители не были образованными людьми, но тянулись к культуре и книгам. В 1859 году в возрасте шести лет Хендрик Антон был отдан в частную школу выдающегося педагога, автора научно-популярных книг и учебников по физике Тим-мера. Уже здесь мальчик обнаружил выдающиеся способности и окончил школу лучшим учеником.
В 1866 году Х. Лоренц поступил в третий класс только что созданной Высшей гражданской школы, примерно соответствующей гимназии. Его любимыми предметами стали физика и математика, а также языки. Лоренц увлекался и литературой, историей, философией. Физику в школе преподавал блестящий лектор Ван-дер-Стадт. Во время занятий, проводимых на лоне природы, учащиеся дискутировали на разнообразные научные темы. Лоренц не был верующим человеком, но для изучения французского и немецкого языков он ходил в церковь и слушал проповеди на этих языках.
В 1870 году Хендрик Антон поступил в Лейденский университет, где проучился немногим более года. С большим интересом слушал лекции университетских профессоров, однако решающим событием, определившим дальнейший путь ученого, было знакомство с работами английского физика Джеймса Клерка Максвелла. Преподаватели не могли ему помочь в овладении теорией Максвелла, но ключ к ней, по словам Лоренца, ему помогли подобрать научные статьи немецкого физика Гельмгольца, английского физика Фарадея и французского физика Френеля. В 1871 году Лоренц блестяще сдал экзамен на степень магистра, а в 1872 году покинул Лейденский университет и вернулся в Арнем. Здесь он самостоятельно готовится к докторским экзаменам и начинает работать учителем вечерней школы. Но несмотря на то, что ему нет еще 20 лет и мешает врожденная стеснительность, учащихся он покоряет своим сильным интеллектом и вскоре становится хорошим педагогом. Лоренц продолжает изучать труды Максвелла и Фарадея, дома создает небольшую лабораторию, проводит эксперименты и ищет свой путь в физике. В это же время выходит «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла, который произвел на Лоренца одно из самых сильных впечатлений в жизни.
Один из немногих он понимал содержание «Библии электричества» и видел слабые стороны новой теории. Он намечает пути ее развития и свою программу формулирует в докторской диссертации на тему «К теории отражения и преломления света». В 1875 году Лоренц блестяще защитил диссертацию, но из-за большой скромности даже не посылал своих работ в центральные научные журналы. Только в 1877 году в немецком журнале появился сокращенный перевод его диссертации. После защиты молодой доктор продолжал учительствовать в родном Арнеме и вести интенсивную творческую работу.
В 1878 году Хендрик Антон Лоренц становится профессором кафедры теоретической физики Лейденского университета - одной из первых в Европе. После публикации работ, содержащих идеи новой электродинамики, имя 25-летнего профессора становится широко известным. В 1881 году Лоренц становится членом Королевской академии наук в Амстердаме. В 1897 году он впервые принял участие в Международном конгрессе немецких естествоиспытателей и врачей, а в 1900 году в Париже выступил с докладом о магнитооптических явлениях. Среди знаменитых физиков мира друзьями Лоренца были Вин, Больцман, Пуанкаре, Планк, Рентген, русский физик П. Н. Лебедев и другие.
В течение 29 лет (1880-1909) Лоренц разрабатывал и совершенствовал классическую электронную теорию как теорию электрических, магнитных и оптических свойств вещества и электромагнитных явлений, основанных на анализе движения электрических зарядов. Это главное детище ученого. Первое систематическое изложение этой теории он дал в 1895 году в своей основополагающей работе «Опыт теории электрических и оптических явлений в движущихся телах». Затем в 1903 году он записал ее уравнения в современной форме, и в 1909 году в книге «Теория электронов и ее применение к явлениям света и теплового излучения» дается уже наиболее полное изложение электронной теории Лоренца. Основываясь на ней, он объяснил целый ряд физических факторов и явлений и предсказал новые.
Ученый дал выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле, названной силой Лоренца.
В 1896 году его ученик Питер Зееман (1865-1943) открыл явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле, предсказанное учителем. В 1897 году Лоренц разработал теорию этого явления. Спустя пять лет (в 1902 году) он и Зееман становятся нобелевскими лауреатами.
В 1904 году Хендрик Лоренц вывел формулы, связывающие между собой моменты времени одного и того же события и пространственные координаты в двух различных инерциальных системах отсчета - так называемые преобразования Лоренца, из которых получают все кинематические эффекты специальной теории относительности. В том же году он получил формулу зависимости массы электрона от скорости, подготовив переход к теории относительности и квантовой механике.
Исследования Лоренца посвящены также кинетической теории газов, кинетике твердых тел и электронной теории металлов, созданной совместно с немецким физиком П. Друде (1863-1906) в начале XX века.
Известность Х. А. Лоренца непрерывно росла. Он возглавляет международные форумы выдающихся физиков. С момента учреждения Сольвеевского фонда был неизменным председателем Сольвеевских конгрессов. В 1911 году в Брюсселе на I Международном Сольвеевском конгрессе физиков, посвященном проблеме «Излучение и кванты», перед 23 его участниками поставил задачу создания новой механики.
В 1913 году Лоренц оставил кафедру в Лейденском университете, уйдя на должность экстраординарного профессора, и посвятил себя общественной деятельности: созданию методики обучения и реформы образования. Будучи блестящим педагогом, ученый оказал значительное влияние на молодое поколение физиков. Лоренц обладал редким дипломатическим талантом и объективностью, свободно изъяснялся на нескольких языках. Он был всегда доброжелательным и исключительно добросовестным человеком, обладал тонким чувством юмора, который отражался и в его улыбке. Лоренц со спокойной уверенностью и легкостью владел собой так же, как владел физикой и математическим аппаратом.
Хендрик Антон Лоренц был связан с выдающимися русскими физиками, глубоко интересовался развитием физики в России, особенно после Октябрьской революции 1917 года. В 1923 году он занял должность директора научного института в Харлеме.
В 1925 году в Голландии проходили большие торжества, посвященные 50-летию научной деятельности Хендрика Лоренца, превратившиеся, по словам академика П. Лазарева, в международный съезд. Голландская академия наук учредила Золотую медаль Лоренца. В ответной речи юбиляр - великий классик теоретической физики и ее духовный отец - сказал: «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, величайшим классиком теоретической физики и ее духовным отцом. В этом же году он был избран иностранным членом Академии наук СССР.
В 1927 году на V Сольвеевском конгрессе по проблеме «Электроны, фотоны и квантовая механика» Лоренц председательствовал в последний раз.
В феврале 1928 года в возрасте 75 лет Хендрик Антон Лоренц скончался. В Голландии был объявлен национальный траур. Немецкий ученый Альберт Эйнштейн сказал: «Его блестящий ум указал нам путь от теории Максвелла к достижениям физики наших дней. Образ и труды его будут служить на благо и просвещение еще многим поколениям».
(1853 - 1928)
Хендрик Лоренц , нидерландский физик, родился 18 июля 1853 г. в г.Арнеме, в семье мелкого предпринимателя, который удерживал детские ясли. Начальное и среднее образование Хендрик получил в местной школе.
С 1870 г. продолжает обучение в Лейденском университете, посещает лекции известного к тому времени профессора астрономии Фредерика Кайзера. За 2 года Лоренц получает звание бакалавра наук по физике и математике и возвращаеться в Арнем учителем местной средней школы. 1873 г. успешно составляет экзамены на присвоение докторской степени и исследует теорию отбивания и преломление света, а 1875 г. защищает в Лейденском университете докторскую диссертацию по этой проблеме.
1878 г. Лоренц переезжает с Арнема в Лейден и работает на кафедре теоретической физики университета, одной из первых в Европе, продолжая изучать оптические явления. Здесь он публикует работу, в которой теоретически обосновывается соотношение между плотностью вещества и показателями его преломления, опираясь на общепринятую точку зрения, а именно на то, что вещество составляется из молекул и атомов.
В 1881 г. он вступает в брак с племянницей профессора астрономии Кайзера Аллеттой Кайзер. У них родилось четверо детей, однако один ребенок умерший грудным ребенком.
Продолжая работать в университете, Лоренц 1892 г. формулирует теорию электронов, публикует работы по расщеплению спектральных линий в магнитном поле.
1896 г. коллега Хендрика Лоренца Питер Зееман подтвердил его теоретическое положение о поляризации света. В это время Лоренц применяет теорию электронов для объяснения спектрального явления, которое было самым важным шагом на пути понимания строения вещества.
За развитие электромагнитной теории света 1902 г. Лоренц вместе с Зееманом получают Нобелевскую премию по физике, а вместе с тем и мировое признание руководящих ученых-физиков.
1911 г. он возглавляет первую Сольвеевскую конференцию по физике — международный форум известнейших ученых. Каждый год, до конца своей жизни, он председательствовал на этих конференциях.
1912 г. Лоренц подает в отставку из Лейденского университета, однако раз в неделю читает лекции и исполняет обязанности секретаря Нидерландского научного общества. Через год переезжает в Гаарлем, где работает директором физического кабинета Тейлеровського музея.
С 1923 г. входит в состав международной комиссии по интеллектуальному сотрудничеству Лиги Наций, а 1925 г. возглавляет ее.
Кроме Нобелевской премии, Хендрик Лоренц был награжден медалями Копли и Румфорда Лондонского королевского общества, был почетным доктором Парижского и Кембриджского университетов, членом Лондонского королевского и Немецкого физического обществ.
Хендрик Лоренц сохранял интеллектуальную активность до самой смерти.
(нидерл. Hendrik Antoon Lorentz, 18 июля 1853, Арнем – 4 февраля 1928, Харлем, Нидерланды) – нидерландский физик. Создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснил многие электрических и оптических явлениях, в том числе эффект Зеемана. Разработал электродинамику движущихся сред. Вывел преобразования, названные его именем. Г. Лоренц близко подошел к созданию теории относительности. Лауреат нобелевской премии по физике (1902, совместно с П. Зееманом)Нидерландский физик родился 18 июля 1853 в городе Арнеме, в семье мелкого предпринимателя, который удерживал детские ясли. предпринимателя, который удерживал детские ясли. Начальное и среднее образование Хендрик получил в местной школе. В 1857 г. 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».
В шесть лет Хендрик был отдан в школу, считалась лучшей в Арнеме, и вскоре он стал первым в своем классе. В 1866 г. он перешел в Высшую гражданскую школу, которая только что открылась. И здесь он учился блестяще. Привлечение к наукам было увлекательным и успехи порождали поддерживала его всю жизнь уверенность в своих силах. Обладая исключительной памятью Хендрик Лоренц, кроме 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).
С 1870 г. продолжает учебу в Лейденском университете, посещает лекции известного в то время профессора астрономии Фредерика Кайзера. И тут произошло событие, которое определило весь дальнейший путь Лоренца в науке: он познакомился с трудами Джеймса Клерка Максвелла. К этому времени «Трактат об электричестве» был понятен 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 ».
За 2 года Лоренц получает звание бакалавра наук по физике и математике и возвращается в Арнеме учителем местной средней школы. 1873 успешно сдает экзамены на присвоение докторской степени и исследует теорию отражения и преломления света, а в 1875 г. защищает в Лейденском университете докторскую диссертацию по этой проблеме. 1878 Лоренц переезжает из Арнема к Лейдена и работает на кафедре теоретической физики университета, одной из первых в Европе, продолжая изучать оптические явления.
В 1881 г. он женится на племяннице профессора астрономии Кайзера Аллеттою Кайзер. У них родилось четверо детей, однако один ребенок умер младенцем.
Продолжая работать в университете, Лоренц 1892 формулирует теорию электронов, публикует работы по расщеплению спектральных линий в магнитном поле. 1896 коллега Хендрик Лоренца Питер Зееман подтвердил его теоретическое положение о поляризации света. В 1900 году на Международном конгрессе физиков в Париже Лоренц выступил с докладом о магнитооптические явления. Его друзьями стали Больцман, Он, Пуанкаре, Рентген, Планк и другие знаменитые физики. В 1902 году Лоренц и его коллега Питер Зееман становятся Нобелевскими лауреатами.
.
Через четыре года 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 разных инерциальных системах отсчета (Преобразование Лоренца). Ученому удалось получить формулу зависимости массы электрона от скорости.
Особо нужно отметить участие Хендрик Лоренца в подготовке и проведении «I Международного конгресса Сольвеевских физиков». Он состоялся в 1911 году в Брюсселе, и был посвящен проблеме «Излучение и кванты». В его работе принимали участие 23 физика, председательствовал Лоренц.
Он ставит перед физиками задачу создать новую механику: «Мы будем очень счастливы, если нам удастся хоть немного приблизиться к той будущей механики, о которой идет речь».
В 1912 году Лоренц подает в отставку с Лейденского университета, однако раз в неделю читает лекции и исполняет обязанности секретаря Нидерландского научного общества. Через год переезжает в Гарлема, где работает директором физического кабинета Тейлеривського музея. С 1923 г. входит в состав международной комиссии по интеллектуальному сотрудничеству Лиги Наций, а с 1925 г. возглавляет ее.
Лоренц любил свою страну и писал:
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 вылилось в общенациональный праздник.
В 1927 году, Хендрик Лоренц 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 прекрасная жизнь». Ученый хранил интеллектуальную активность до самой смерти. Умер он 4 февраля 1928 в возрасте 75 лет в Гарлеме.
Хендрик Лоренц развил электромагнитную теорию света и электронную теорию материи, а также сформулировал самосогласованную теорию электричества, магнетизма и света. С именем этого ученого связана известная из школьного курса физики сила Лоренца (это понятие он развил в 1895 г.) – сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле.
Развил теорию о превращении состояния движущегося тела, одним из результатов которой было так называемое сокращение Лоренца-Фитцжеральда (Георг Фитцжеральд – ирландский физик), описывающее уменьшение длины объекта при поступательном движении. Полученные в рамках этой теории преобразования Лоренца являются важнейшим вкладом в развитие теории относительности.
Объяснил феномен, известный как эффект Зеемана, за который получил Нобелевскую премию.
Хендрик Лоренц был почетным доктором Парижского и Кембриджского университетов, членом Лондонского королевского и Германского физического обществ.
В прошлом выпуске нашей рубрики «Как получить Нобелевку» мы рассказали о Питере Зеемане - нидерландском ученом, получившем Нобелевскую премию по физике 1902 года. Сегодня мы впервые не будем переходить к новой номинации, а останемся в «физическом нобеле» 1902 года, потому что именно эта премия впервые в истории была разделена между двумя учеными: открывшим эффект расщепления спектральных линий в магнитном поле учеником и объяснившим его учителем. Итак, встречайте: Хендрик Лоренц .
Хендрик Антон Лоренц. Фото 1902 года
Wikimedia Commons
Родился 18 июля 1853 года, Арнем, Нидерланды. Скончался 4 февраля 1928 года, Харлем, Нидерланды.
Нобелевская премия по физике 1902 года (совместно с Питером Зееманом) .
Формулировка Нобелевского комитета : «В знак признания исключительных услуг, которые они оказали науке своими исследованиями влияния магнетизма на явления излучения» (in recognition of the extraordinary service they rendered by their researches into the influence of magnetism upon radiation phenomena).
Детство
Наш герой, в отличие от Питера Зеемана, росшего в деревне, родился в сравнительно крупном и достаточно древнем городе Арнеме, известном еще с IX века и входившем в Ганзейский союз.
Его родители, Геррит Фредерик Лоренц и Гертруда ван Гинкел, содержали небольшой детский сад. К сожалению, когда Хендрику (впрочем, когда говоришь о детях Лоренцов, правильнее говорить Хендрик Антон, поскольку в семье рос еще и Хендрик Ян Якоб, сын Гертруды от первого брака) исполнилось восемь, его мама скоропостижно умерла. Через год, в 1862 году, его отец женился вновь, на Люберте Хюпкес. Она смогла заменить детям мать, и будущий нобелевский лауреат пронес через всю жизнь любовь и память к матери и мачехе. В 32 года Лоренц назовет своего первого ребенка, свою старшую дочь, Гертрудой Любертой, в честь двух первых женщин в своей жизни.
В шесть лет Хендрик пошел в начальную школу Герта Корнелиса Тиммера, очень известную в Арнеме. Ее хозяин и старший преподаватель был автором учебников и, как сейчас принято говорить, популяризатором науки. Поэтому учеба давалась Хендрику легко и в школе Тиммера, и в открывшейся потом «высшей гражданской школе» (что-то наподобие лицея). Там ему преподавал физику Х. Ван-дер-Стадт, лекции и учебники которого привили Лоренцу любовь к физике.
Отрочество и юность
Впрочем, одной физикой интересы Лоренца не ограничились. Именно в школе он «заболел» литературой, полюбил Теккерея, Диккенса и Вальтера Скотта, перед поступлением в университет самостоятельно выучил греческий и латынь. Видимо, книги заменяли ему общение: юный физик был очень стеснительным, почти ни с кем не делился эмоциями и вообще был весьма скромным человеком, хотя успехи его были все виднее год от года.
Посудите сами: в 1870 году Лоренц поступил в Лейденский университет. Там он сошелся с профессором астрономии Фредериком Кайзером, автором трудов о комете Галлея и директором Лейденской обсерватории, который узнал о гениальном юноше от своего ученика Ван-дер-Стадта. Десять лет спустя Кайзер «подарит» Лоренцу не только многие знания, но и нечто более приятное - свою племянницу, дочь известного гравера Алетту. Они поженятся в 1881 году, и у них родится двое сыновей и две дочери.
Но пока Лоренцу было всего семнадцать, он учился. Учился очень успешно: уже в 1871 году, на следующий год после поступления, он сдал экзамены на степень магистра, а потом спокойно вернулся в Арнем преподавать в начальную школу Тиммера. К докторским экзаменам он решил готовиться сам.
Фредерик Кайзер
Wikimedia Commons
Помимо Кайзера, в университете он встретил еще одну родную душу. Впрочем, этот человек, судя по всему, никогда не встречался с Лоренцом. И звали его Джеймс Клерк Максвелл. Ученый, объединивший электричество и магнетизм. Удивительно, но практически все биографы Лоренца в один голос пишут, что уже в 1870-71 годах Лоренц ознакомился с фундаментальным трудом Максвелла, «Трактатом об электричестве и магнетизме», и поразился ему. Но вот беда: этот двухтомник вышел в 1873 году. Так что, видимо, Лоренц читал статью «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864) и другие более ранние работы Максвелла. Впрочем, похоже, и знакомство с «Трактатом» не внесло ясности в голову Лоренца. Вот как он сам описывал свои ощущения:
«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. Но книга Максвелла была не из легких! Написанная в годы, когда идеи ученого еще не получили окончательной формулировки, она не представляла законченного целого и не давала ответа на многие вопросы».
Джеймс Клерк Максвелл
Wikimedia Commons
Чтобы осилить этот труд, Лоренцу пришлось капитально перечесть работы Фарадея, Френеля и Гельмгольца. Но это пошло на пользу учебе: в 1873 году Лоренц сдал докторские экзамены (напомним, молодому человеку было всего 20 лет), а в 1875 году защитил диссертацию «К теории отражения и преломления света», в которой использовал электромагнитную теорию Максвелла для объяснения оптических процессов.
Начало научного пути
Тем не менее Лоренц, ставший доктором наук, не пошел в университет. Он гулял с друзьями (в 1876 году он прошел пешком всю Швейцарию), преподавал в школе… Утрехтский университет предложил ему должность профессора математики (23 года человеку!), при этом человек отказался - ему больше хотелось получить место учителя в лейденской гимназии. Однако мировой науке повезло: альма-матер Лоренца, Лейденский университет, первой в Нидерландах решила основать у себя кафедру теоретической физики. Сначала должность профессора одной из первых в мире кафедр теоретической физики предложили опытному Йоханнесу Дидерику Ван-дер-Ваальсу (если у вас есть машина времени, можете сгонять в будущее и прочитать нашу статью про «нобелевку» по физике 1910 года). Но коренной лейденец решил отказаться, поэтому в 25 лет Лоренц стал первым нидерландским профессором теоретической физики.
25 января 1878 года Лоренц официально вступил в звание профессора, произнеся вступительную речь-доклад «Молекулярные теории в физике». Он будет читать много лекций (даже заменит заболевшего Хейнке Камерлинг-Оннеса) и всегда пользоваться успехом у студентов. Профессором физики Лейденского университета он пробудет ровно треть века, до 1911 года. Четыре года спустя и Лоренц начнет заниматься популяризацией науки, читая публичные лекции, всегда успешные.
«Теория электронов» Лоренца. Издание 1909 года
Wikimedia Commons
Любопытно, что первые годы Лоренц работал «в стол», почти не публикуясь. Первое знакомство с зарубежными коллегами состоялось через девятнадцать (!) лет после начала работы, в 1897 году, на Дюссельдорфском съезде немецких естествоиспытателей и врачей. Зато там он сразу же сошелся с такими величинами, как Анри Пуанкаре, Макс Планк, Людвиг Больцман. И сразу же получил признание. Неудивительно: к тому времени он сумел дополнить «мутную» максвелловскую теорию конкретными деталями, в том числе представлением о заряженных «атомах электричества» (читай, электронах). Именно благодаря этому он смог объяснить открытое в 1896 году его учеником расщепление спектральных линий в сильном магнитном поле.
Питер Зееман
Wikimedia Commons
«Как и подобало открытости его страны, он читал без разбора немецкие, английские и французские источники. Его основные вдохновители, Гельмгольц, Максвелл и Френель, принадлежали к очень разным, иногда несовместимым традициям. В то время как в обычном уме эклектизм мог бы создать неразбериху, Лоренц извлек из него пользу».
После Нобелевской премии
О присуждении Нобелевской премии по физике 1902 года мы подробно рассказали в предыдущей статье, посвященной Питеру Зееману. Слава, свалившаяся на Лоренца еще до премии, была огромной. Его постоянно приглашали выступить то там, то тут. Но одновременно с этим пришла и трагедия: наступившая эпоха теории относительности и квантовой физики разрушила его собственную электронную теорию и классическую теоретическую физику.
Лоренц боролся за свою правоту, как истинный рыцарь. Как писали в предисловии к советскому изданию его «Теории электронов», «его борьба за свое учение поистине грандиозна. Поразительно и научное беспристрастие автора, который с уважением идет навстречу всем возражениям, всем трудностям. Прочтя его книгу, видишь воочию, что для спасения старых привычных воззрений сделано все - и это все не принесло им спасения». При этом сам Лоренц отлично понимал правоту Эйнштейна и Планка и пользовался их уважением.
Эйнштейн и Лоренц у порога лейденской квартиры Пауля Эренфеста. 1921 год
Пауль Эренфест
В 1911 году состоялся первый в истории Сольвеевский конгресс. Он проходил по инициативе (и за деньги) Эрнеста Сольве - ученого и крупного бизнесмена-промышленника, который решил собрать сильнейших физиков с тем, чтобы они ответили (аргументированно, конечно), на один-единственный вопрос: «Действительно ли нужно прибегать к квантовому описанию мира?». Председателем конгресса был избран Хендрик Лоренц. К слову, он председательствовал на всех Сольвеевских конгрессах, прошедших при его жизни, коих было пять. Под его руководством величайшие физики мира рассуждали о строении вещества (второй конгресс, 1913), атомах и электронах (третий, 1921), проводимости металлов (четвертый, 1924), электронах и фотонах (пятый, 1927).
ЛОРЕНЦ (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).
ЛОРЕНЦ (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. 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 и , 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 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 (корень квадратный из (1-b2)) 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 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.
Статьи по теме
