Що відкрив Лоренц. Біографія хендріка антона лоренца

(1853-1928) нідерландський фізик-теоретик, творець класичної електронної теорії

Гендрік Антон Лоренц народився в невеликому голландському місті Арнем у сім'ї садівника та землероба. Його батьки не були освіченими людьми, але тяглися до культури та книг. У 1859 році у віці шести років Хендрік Антон був відданий приватну школувидатного педагога, автора науково-популярних книг та підручників з фізики Тім-мера. Вже тут хлопчик виявив видатні здібності та закінчив школу найкращим учнем.

У 1866 році Х. Лоренц вступив до третього класу щойно створеної Вищої громадянської школи, приблизно відповідної гімназії. Його улюбленими предметами стали фізика та математика, а також мови. Лоренц захоплювався і літературою, історією, філософією. Фізику у школі викладав блискучий лектор Ван-дер-Стадт. Під час занять на лоні природи учні дискутували на різноманітні наукові теми. Лоренц не був віруючою людиною, але для вивчення французької та німецької моввін ходив до церкви і слухав проповіді цими мовами.

У 1870 році Хендрік Антон вступив до Лейденського університету, де провчився трохи більше року. З великим інтересом слухав лекції університетських професорів, проте вирішальною подією, які визначили подальший шляхвченого було знайомство з роботами англійського фізика Джеймса Клерка Максвелла. Викладачі не могли йому допомогти у оволодінні теорією Максвелла, але ключ до неї, за словами Лоренца, йому допомогли підібрати наукові статтінімецького фізика Гельмгольца, англійського фізика Фарадея та французького фізика Френеля. 1871 року Лоренц блискуче склав іспит на ступінь магістра, а 1872 року залишив Лейденський університет і повернувся до Арнема. Тут він самостійно готується до докторських іспитів та починає працювати учителем вечірньої школи. Але незважаючи на те, що йому ще немає 20 років і заважає вроджена сором'язливість, учнів він підкорює своїм сильним інтелектом і незабаром стає добрим педагогом. Лоренц продовжує вивчати праці Максвелла та Фарадея, вдома створює невелику лабораторію, проводить експерименти та шукає свій шлях у фізиці. В цей же час виходить «Трактат про електрику та магнетизм» Максвелла, який справив на Лоренца одне з найсильніших вражень у житті.

Один із небагатьох він розумів зміст «Біблії електрики» та бачив слабкі сторони нової теорії. Він намічає шляхи її розвитку та свою програму формулює в докторській дисертації на тему «До теорії відображення та заломлення світла». У 1875 році Лоренц блискуче захистив дисертацію, але через велику скромність навіть не посилав своїх робіт до центральних. наукові журнали. Лише 1877 року у німецькому журналі з'явився скорочений переклад його дисертації. Після захисту молодий лікар продовжував вчителювати у рідному Арнемі та вести інтенсивну творчу роботу.

У 1878 році Хендрік Антон Лоренц стає професором кафедри теоретичної фізикиЛейденського університету – однією з перших у Європі. Після публікації робіт, що містять ідеї нової електродинаміки, ім'я 25-річного професора стає відомим. У 1881 році Лоренц стає членом Королівської академіїнаук у Амстердамі. У 1897 році він вперше взяв участь у Міжнародному конгресі німецьких дослідників природи та лікарів, а в 1900 році в Парижі виступив з доповіддю про магнітооптичні явища. Серед знаменитих фізиків світу друзями Лоренца були Він, Больцман, Пуанкаре, Планк, Рентген, російський фізик П. М. Лебедєв та інші.

Протягом 29 років (1880-1909) Лоренц розробляв та вдосконалював класичну електронну теорію як теорію електричних, магнітних та оптичних властивостей речовини та електромагнітних явищ, заснованих на аналізі руху електричних зарядів. Це головне дітище вченого. Перший систематичний виклад цієї теорії він дав у 1895 році у своїй основній роботі «Досвід теорії електричних та оптичних явищу рухомих тілах». Потім у 1903 році він записав її рівняння в сучасній формі, і в 1909 році в книзі «Теорія електронів та її застосування до явищ світла та теплового випромінювання» дається вже найповніший виклад електронної теорії Лоренца. Грунтуючись на ній, він пояснив цілий ряд фізичних факторіві явищ і передбачив нові.

Вчений дав вираз для сили, що діє на заряд, що рухається в електромагнітному полі, названої силою Лоренца.

В 1896 його учень Пітер Зееман (1865-1943) відкрив явище розщеплення спектральних ліній в сильному магнітному полі, передбачене вчителем. 1897 року Лоренц розробив теорію цього явища. Через п'ять років (1902 року) він і Зеєман стають нобелівськими лауреатами.

У 1904 році Хендрік Лоренц вивів формули, що пов'язують між собою моменти часу однієї і тієї ж події та просторові координати у двох різних інерційних системахвідліку - звані перетворення Лоренца, у тому числі отримують все кінематичні ефекти спеціальної теорії відносності. У тому ж році він отримав формулу залежності маси електрона від швидкості, підготувавши перехід до теорії відносності та квантової механіки.

Дослідження Лоренца присвячені також кінетичній теорії газів, кінетиці твердих тілта електронної теорії металів, створеної спільно з німецьким фізиком П. Друде (1863–1906) на початку XX століття.

Популярність Х. А. Лоренца безперервно зростала. Він очолює міжнародні форуми видатних фізиків. З моменту заснування Сольвіївського фонду був постійним головою Сольвіївських конгресів. У 1911 році в Брюсселі на I Міжнародному Сольвіївському конгресі фізиків, присвяченому проблемі «Випромінювання та кванти», перед 23 його учасниками поставив завдання створення нової механіки.

У 1913 році Лоренц залишив кафедру в Лейденському університеті, пішовши на посаду екстраординарного професора, і присвятив себе громадської діяльності: створення методики навчання та реформи освіти Будучи блискучим педагогом, вчений вплинув на молоде покоління фізиків. Лоренц мав рідкісний дипломатичний талант і об'єктивність, вільно розмовляв кількома мовами. Він був завжди доброзичливою і винятково сумлінною людиною, володів тонким почуттямгумору, який відбивався і у його посмішці. Лоренц зі спокійною впевненістю та легкістю володів собою так само, як володів фізикою та математичним апаратом.

Хендрік Антон Лоренц був пов'язаний із видатними російськими фізиками, глибоко цікавився розвитком фізики в Росії, особливо після Жовтневої революції 1917 року. У 1923 році він обійняв посаду директора наукового інститутуу Харлемі.

1925 року в Голландії проходили великі урочистості, присвячені 50-річчю наукової діяльностіХендріка Лоренца, які, за словами академіка П. Лазарєва, перетворилися на міжнародний з'їзд. Голландська академія наук започаткувала Золоту медаль Лоренца. У промові у відповідь ювіляр - великий класик теоретичної фізики та її духовний отець- сказав: «Я нескінченно щасливий, що мені вдалося зробити свій скромний внесок у розвиток фізики. Наш час минув, але ми передали естафету у надійні руки». Лоренц був визнаний старійшиною фізичної науки, найбільшим класиком теоретичної фізики та її духовним отцем. У цьому року він був обраний іноземним членом Академії наук СРСР.

У 1927 році на V Сольвіївському конгресі з проблеми «Електрони, фотони та квантова механікаЛоренц головував востаннє.

У лютому 1928 року у віці 75 років Хендрік Антон Лоренц помер. У Голландії було оголошено національну жалобу. Німецький вчений Альберт Ейнштейн сказав: «Його блискучий розум вказав нам шлях від теорії Максвелла до фізики наших днів. Образ і праці його будуть служити на благо і просвітництво ще багатьом поколінням».

(1853 - 1928)

Хендрік Лоренц, нідерландський фізик, народився 18 липня 1853 р. в Арнемі, в сім'ї дрібного підприємця, який утримував дитячі ясла. Початкову та середню освіту Хендрік здобув у місцевій школі.

З 1870 продовжує навчання в Лейденському університеті, відвідує лекції відомого на той час професора астрономії Фредеріка Кайзера. За 2 роки Лоренц отримує звання бакалавра наук з фізики та математики та повертається до Арнема вчителем місцевої середньої школи. 1873 р. успішно складає іспити на присвоєння докторського ступеня та досліджує теорію відбивання та заломлення світла, а 1875 р. захищає у Лейденському університеті докторську дисертацію з цієї проблеми.

1878 р. Лоренц переїжджає з Арнема до Лейдена і працює на кафедрі теоретичної фізики університету, однією з перших у Європі, продовжуючи вивчати оптичні явища. Тут він публікує роботу, в якій теоретично обґрунтовується співвідношення між щільністю речовини та показниками її заломлення, спираючись на загальноприйняту точку зору, а саме на те, що речовина складається з молекул та атомів.

У 1881 р. він одружується з племінницею професора астрономії Кайзера Аллеттою Кайзер. У них народилося четверо дітей, проте одна дитина померла немовлям.

Продовжуючи працювати в університеті, Лоренц 1892 формулює теорію електронів, публікує роботи з розщеплення спектральних ліній в магнітному полі.

1896 р. колега Хендріка Лоренца Пітер Зеєман підтвердив його теоретичне положення про поляризацію світла. У цей час Лоренц застосовує теорію електронів для пояснення спектрального явища, яке було самим важливим крокомпо дорозі розуміння будови речовини.

За розвиток електромагнітної теоріїсвітла 1902 р. Лоренц разом із Зееманом отримують Нобелівську премію з фізики, а водночас і світове визнання керівних учених-фізиків.

1911 року він очолює першу Сольвіївську конференцію з фізики — міжнародний форум найвідоміших учених. Щороку, до кінця свого життя, він головував на цих конференціях.

1912 р. Лоренц подає у відставку з Лейденського університету, проте раз на тиждень читає лекції та виконує обов'язки секретаря Нідерландського наукового товариства. За рік переїжджає до Гаарлема, де працює директором фізичного кабінету Тейлерівського музею.

З 1923 р. входить до складу міжнародної комісії з інтелектуального співробітництва Ліги Націй, а 1925 р. очолює її.

Крім Нобелівської премії, Хендрік Лоренц був нагороджений медалями Коплі та Румфорда Лондонського королівського товариства, був почесним доктором Паризького та Кембриджського університетів, членом Лондонського королівського та Німецького фізичного товариств.

Хендрік Лоренц зберігав інтелектуальну активність аж до смерті.

Хендрік Антон Лоренц (Hendrik Antoon Lorentz) - нідерландський найбільший діяч у галузі дослідження фізичних явищ, володар врученої в 1902 премії Альфреда Нобеля (Alfred Nobel).

Хендрік Лоренц народився 15 липня 1853 року в місті Арнем.Багато поколінь його родичів по батьківській лінії були німецького походження, жили в долині річки Рейн і селянство. Батько Герріт Фредерік (Gerrit Frederik) займався розведенням фруктових дерев неподалік міста Велп (Velp). Мама майбутнього доктора фізичних наук Гертруда ван Гінкел (Geertruida van Ginkel) була родом із міста Ренсвауд (Renswoude) у провінції Утрехт. Перш ніж стати дружиною Герріта Лоренца, вона побувала в заміжжі, втратила чоловіка і виховувала сина. У Лоренцов народилося двоє хлопчиків, але молодший помер зовсім маленьким. 1862 року мати Лоренца померла, і надалі його виховувала мачуха Люберта Хюпкес (Luberta Hupkes).

З 6 років Хендрік Лоренц почав відвідувати школу знаменитого педагога на той час – Герта Корнеліса Тіммера (Gert Cornelis Van Timer), який написав кілька навчальних посібників з фізики. Лоренц з цього часу полюбив фізичні та математичні науки.

У віці 13 років Лоренц вступає до Вищої громадянської школи (Hogereburgerschool),де рівень отримуваної освіти відповідав гімназійному. Вчитися було легко завдяки майстерності виняткових освітян:

• Ван Дер Стадта (Van Der Stadt), який написав підручник з фізики;
• Якоба Мартіна ван Беммелена (Jacob Martin van Bemmelen), вчителя хімії.

Лоренц всією душею полюбив фізику, але був різнобічною людиною:

• Цікавився історичною наукою;
• Багато читав, віддаючи перевагу історичним творамВальтера Скотта, романів Чарльза Діккенса, Вільяма Теккерея;
• Самостійно навчився говорити і читати англійською, німецькою, французькою, грецькою, латиною.

Лоренцу допомагала здатність швидко і з вражаючою точністю запам'ятовувати значну кількість інформації та гаряча зацікавленість у навчанні.

Альма-Матер

З 1870 року Лоренц навчається у Лейденському університеті.Йому пощастило, що його педагогами були великі вчені:

• Фізик Пітер Рейке (Pieter Rijke);
• Математик Пітер ван Гер (Pieter van Geer);
• Астроном Фредерік Кайзер (Frederik Kaiser).

Самостійно Лоренц вивчає наукові праціДжеймса Максвелла (James Maxwell), Майкла Фарадея (Michael Faraday), Германа Гельмгольца (Hermann Helmholtz) та ін.

Вже через рік після вступу, 1871 року, Хенрік Лоренц захистив магістерську дисертацію.Після цього він повертається додому і вступає на службу викладачем математики до школи Тіммера (Timmer) і одночасно вечірню школудля дорослих. У вільний часвін поринав у науку.

Інтерес Лоренца був зосереджений на вченні Максвелла про електромагнітне поле.Експерименти Лоренца були спрямовані на доказ існування електромагнітних хвиль. Ще через 2 роки, в 1873, Лоренц захищає дисертацію, присвячену властивостям світлових променів, і отримує звання доктора наук. І знову повертається додому та продовжує працювати шкільним викладачем.

1876 ​​року Лоренцу запропонували постійно викладати в Утрехті, проте відмовився, сподіваючись згодом здобути місце в Лейдені. Так і вийшло: у 1878 році великого дослідника природи включили до складу кафедри теорії фізики.

Лоренц виявився одним із першопрохідників у розвитку теоретичного спрямування цієї науки і досяг великих успіхіву розробці теорій оптики, електромагнітного поля, електронної теорії.

Один із напрямків – дослідження залежності між швидкістю руху та кінетичної енергії фізичних тіл, що заклало основу багатьох положень механіки Праці Лоренца вплинули на розробників теорії відносності, у тому числі на Альберта Ейнштейна (Albert Einstein).

Викладання

Лоренц із задоволенням читав у Лейдені лекційні курси з різним галузямфізики, студенти його дуже любили. Лекційні заняття були такими популярними, що їх записали та видали на їх основі підручники.

Свої лекції щопонеділка він продовжував читати в Лейденському університеті до самого кінця життя.

З 1882 року Лоренц почав займатися просвітницькою діяльністюсеред широкого кола населення, став читати публічні лекції, і це заняття стало справою всього життя – нести знання людям.

сім'я

У 1881 році Лоренц одружився з Алетте Кайзер (Aletta Kaiser), 1858-1931), в 1885 році з'явилася дочка Гертруда Люберта (Gertrude Luberta), яку назвали подвійним ім'ямна згадку про рідну та прийомну матір Хенріка.

Дружина Лоренца дбала про нього і намагалася забезпечити для нього в будинку спокій та зручність, ідеальну обстановку, що не заважала науковій роботі.
У 1889 році з'являється на світ ще одна донька Йоханна Вілхелміна (Johanna Wilhelmina), у 1893 році у подружжя народжується хлопчик, який невдовзі помер, а в 1895 році хлопчик Рудольф (Rudolf).

Перша донька, як і батько, захопилася фізичними та математичними дослідженнямиі присвятила цьому все своє життя.

За характером Лоренц був дуже товариським, доброзичливим людямз тонким почуттям гумору.Його завжди оточували друзі та соратники, учні та послідовники. Сучасники говорили про його дипломатичні таланти, про вміння вибудовувати спілкування в будь-якій ситуації, про великий педагогічний дар великого фізика.

Внесок у світову науку

Теоретично Лоренца об'єдналися поняття та закони двох наук – оптики та електродинаміки.У дисертації назва доктора наук Лоренц виклав свої погляди на те, що електромагнітне поле впливає на швидкість поширення світла. Справа в тому, що світлові хвилі, що проходять через електромагнітне поле, переломлюються під впливом дрібних заряджених частинок у середовищі. Лоренц довів своє припущення, представивши досвід, під час якого спостерігалася дисперсія спектра.

Наступним висновком Лоренца стала обумовленість величини заломлення світлового променящільністю того середовища, через яке він проходить.
Електронна теорія Лоренца базувалася на ідеях його попередника Максвелла.Вчений виділяє частинки речовини з позитивним і негативним зарядомі називає їх іонами. Рух таких частинок і є причиною появи електричного струму та електромагнітних явищ. Докази були представлені за допомогою дослідів над електролітами та газами.

Заряджена частка, потрапляючи в електромагнітне поле, підпадає під його вплив і відхиляється від своєї початкової траєкторії. Друге наслідок впливу електромагнітного поля на рухоме тіло - зменшення обсягу такого тіла.

Такі висновки були відзначені Нобелівською премією, оскільки виявилися основою для пояснення багатьох фізичних та хімічних процесів.
Наступним кроком у розвитку електронної теорії став висновок про залежність маси електрона від швидкості руху. Цей висновок послужив поштовхом до розвитку теорії відносності, вивчення природи гравітації.

Лоренц запропонував формулу сили, що діє на заряджену частку в електромагнітному полі. Ця сила вивчається в шкільному курсі фізики і називається силою Лоренца.

Свій внесок вчений вносить і в термодинаміку, і в розвиток теорії газів, розробляє проблеми взаємозв'язку теплопровідності та електропровідності, електродинаміки тіл, що рухаються.

Лоренц розуміє, що подальший розвитокфізики піде убік квантової теоріїта теорії відносності. Однак учений-класик, який звик досліджувати всі явища шляхом численних копітких експериментів і таким чином представляв традиційну фізику, було перебудувати своє мислення те що, щоб від широких узагальнень рухатися їх доказам. Лоренц підтримував нові напрями дослідження матерії та простору, у своїх лекціях пропагував їх у всьому світі.

Світова популярність

До 1897 Лоренц був знаменитий тільки в Лейдені і в університетах Голландії. У 1897 році він вперше в житті виїхав за межі Нідерландіві представляв результати своїх багаторічних досліджень на симпозіумі в Дюссельдорфі, де виступали дослідники природничих наукта медики.

З цього року він постійно бере участь у наукових конференціях, де зміг познайомитися з Вільгельмом Рентгеном (Wilhelm Roentgen), Людвігом Больцманом (Ludwig Boltzmann), Максом Планком (Max Planck) та ін.

Його погляди на будову атома та теорія електронів стають популярними у всьому світі., одночасно він представляє свої теорії про дисперсію світла та інших хвиль, про властивості металів, про електромагнітну індукцію, електропровідність та ін. Він пізнавав фізичні явища«знизу та зсередини», проводячи численні досліди та спостереження над найдрібнішими елементами та на основі скрупульозного аналізу висуваючи гіпотези та роблячи узагальнення.

1902 року разом із Пітером Зеєманом (Peter Seemann) Лоренц удостоївся Нобелівської премії.У промови про заслуги Лоренца було відзначено його роль вивченні будови атома, у створенні електронної теорії.

Після цього він виступав як лектор з проблем фізичної науки в Берліні, Парижі, Нью-Йорку та ін. З 1909 року Лоренц очолив відділення фізичних дослідженьу Королівській академії наук Нідерландів.

З 1911 року він переселився в Харлем і став завідувачем Тейлорівського музею (Taylor Museum), де міг займатися наукою у своїй лабораторії. При цьому він не може відмовитись від діяльності лектора і продовжує популяризувати актуальні відкриття у світі фізики. Лоренц був переконаний, що наука потрібна широкому колу населення.Він захоплено включається до роботи комітету захисту Амстердама від повеней, бере участь у проекті, спрямованому на здійснення постійного контролю води, що загрожувала повенями.

Він виступає безкорисливим двигуном освіти: домагається відкриття загальнодоступних бібліотечних фондів і читалень у Лейдені, ліцею у місті Гаага, Міжнародного інститутуфізики. Завдяки Лоренцю Сольвіївський фонд (Solvay Stichting) виплачує стипендії та інші посібники талановитим молодим вченим.

Після першої світової війни Лоренц виступав за єдність усіх представників науки.

У Лоренці поєднувалися далекоглядний теоретик та мудрий викладач з великої літери. Тому з 1921 року він керує управлінням вищої освітиГолландії.З 1923 року бере участь у реалізації програм Міжнародного Комітету з взаємодії представників наукового знання різних країн. Навіть у Радянському Союзі 1925 року його було обрано почесним членом Академії наук СРСР.

В 1925 Лоренца нагородили Великим хрестом Ордену принців Оранських-Нассау (Van Oranje-Nassau) - найбільшою нагородою в Нідерландах.

Помер Лоренц у 1928 році від тяжкої хвороби, у день похорону в жалобу поринула вся держава, попрощатися з ним перед його останньою дорогою приїхали знамениті вчені, прощальну мовусказав Альберт Ейнштейн. Дивовижний вчений, талановитий педагог, безкорисливий служитель справі народної освіти – таким був Гендрік Антон Лоренц.

Голландський фізик Хендрік Антон Лоренц народився в Арнхемі в сім'ї Герріта Фредеріка Лоренца та Гертруди (ван Гінкель) Лоренц. Батько Л. містив дитячі ясла. Мати хлопчика померла, коли йому виповнилося чотири роки. Через п'ять років батько одружився вдруге з Любертою Хупкес. Л. навчався у середній школіАрнхема і мав чудові оцінки з усіх предметів.

У 1870 р. він вступив до Лейденського університету, де познайомився з професором астрономії Фредеріком Кайзером, чиї лекції з теоретичної астрономії зацікавили його. Менш ніж за два роки Л. став бакалавром наук з фізики та математики. Повернувшись до Арнхема, він викладав у місцевій середній школі і одночасно готувався до іспитів на докторський ступінь, які він чудово здав у 1873 р. Через два роки Л. успішно захистив у Лейденському університеті дисертацію на здобуття наукового ступенядоктора наук. Дисертація була присвячена теорії відображення та заломлення світла. У ній Л. досліджував деякі наслідки з електромагнітної теорії Джеймса Клерка Максвелла щодо світлових хвиль. Дисертацію було визнано визначною роботою.

Л. продовжував жити в рідному доміта викладати у місцевій середній школі до 1878 р., коли його було призначено на кафедру теоретичної фізики Лейденського університету. На той час теоретична фізика як самостійна наукаробила ще перші кроки. Кафедра у Лейдені була однією з перших у Європі. Нове призначення якнайкраще відповідало смакам і нахилам Л., який мав особливий дар формулювати теорію і застосовувати витончений математичний апаратдо вирішення фізичних проблем.

Продовжуючи займатися дослідженням оптичних явищ, Л. в 1878 р. опублікував роботу, в якій теоретично вивів співвідношення між щільністю тіла та його показником заломлення (відношенням швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в тілі – величині, що характеризує, наскільки сильно відхиляється від початкового напрямку промінь) світла під час переходу з вакууму в тіло). Сталося так, що раніше ту ж формулу опублікував датський фізик Людвіг Лоренц, тому вона отримала назву формули Лоренца – Лоренца. Однак робота Хендріка Л. представляє особливий інтерестому, що заснована на припущенні, згідно з яким матеріальний об'єкт містить електрично заряджені частинки, що коливаються, взаємодіють зі світловими хвилями. Вона підкріпила не загальноприйняту тоді точку зору те що, що речовина складається з атомів і молекул.

У 1880 р. наукові інтересиЛ. були пов'язані головним чином з кінетичною теорієюгазів, що описувала рух молекул і встановлення співвідношення між їх температурою та середньою кінетичною енергією. У 1892 р. Л. приступив до формулювання теорії, яку як він, і інші згодом назвали теорією електронів. Електрика, стверджував Л., виникає під час руху крихітних заряджених частинок – позитивних і негативних електронів. Пізніше було встановлено, що це електрони негативно заряджені. Л. уклав, що коливання цих крихітних заряджених частинок породжують електромагнітні хвилі, у тому числі світлові і радіохвилі, передбачені Максвеллом і відкриті ГенріхомГерцем у 1888 р. У 1890-ті рр. Л. продовжив заняття теорією електронів. Він використав її для уніфікації та спрощення електромагнітної теорії Максвелла, опублікував серйозні роботиз багатьох проблем фізики, у тому числі про розщеплення спектральних ліній у магнітному полі.

Коли світло від розпеченого газу проходить через щілину і розділяється спектроскопом на частоти, що складають, або чисті кольори, виникає лінійний спектр– серія яскравих ліній на чорному тлі, положення яких вказує на відповідні частоти. Кожен такий спектр характерний для певного газу. Л. припустив, що частоти електронів, що коливаються, визначають частоти у випромінюваному газом світлі. Крім того, він висунув гіпотезу про те, що магнітне поле позначається на русі електронів і злегка змінювати частоти коливань, розщеплюючи спектр на кілька ліній. У 1896 р. колега Л. за Лейденським університетом Пітер Зеєман помістив натрієве полум'я між полюсами електромагніту і виявив, що дві найбільш яскраві лінії спектру натрію розширилися. Після подальших ретельних спостережень над полум'ям різних речовинЗееман підтвердив висновки теорії Л., встановивши, що розширені спектральні лінії насправді є групами з близьких окремих компонентів. Розщеплення спектральних ліній у магнітному полі отримало назву ефекту Зеємана. Зееман підтвердив і припущення Л. про поляризацію світла, що випускається.

Хоча ефект Зеємана не вдалося повністю пояснити до появи у XX ст. квантової теорії, запропоноване Л. пояснення з урахуванням коливань електронів дозволило зрозуміти найпростіші особливості цього ефекту. У наприкінці XIXв. багато фізиків вважали (як з'ясувалося згодом, правильно), що спектри повинні стати ключем до розгадки будови атома. Тому застосування Л. теорії електронів до пояснення спектрального явища вважатимуться надзвичайно важливим кроком шляху до з'ясування будови речовини. У 1897 р. Дж.Дж. Томсон відкрив електрон у вигляді вільно рухомої частинки, що виникає при електричних розрядах у вакуумних трубках. Властивості відкритої частинкивиявилися такими ж, як у постульованих Л. електронів, що коливаються в атомах.

Зеєман і Л. були удостоєні Нобелівської премії з фізики 1902 «на знак визнання видатного внеску, який вони внесли своїми дослідженнями впливу магнетизму на випромінювання». «Найзначнішим внеском у подальший розвиток електромагнітної теорії світла ми завдячуємо професору Л., – заявив на церемонії вручення премії Ялмар Теель із Шведської королівської академії наук. – Якщо теорія Максвелла вільна від будь-яких припущень атомістичного характеру, то Л. починає з гіпотези про те, що речовина складається з мікроскопічних частинок, які називаються електронами, які є носіями цілком певних зарядів».

Наприкінці XIX – на початку XX ст. Л. по праву вважався провідним фізиком-теоретиком світу. Роботи Л. охоплювали не тільки електрику, магнетизм та оптику, а й кінетику, термодинаміку, механіку, статистичну фізику та гідродинаміку. Його зусиллями фізична теоріядосягла меж, можливих у рамках класичної фізики. Ідеї ​​Л. вплинули на розвиток сучасної теоріївідносності та квантової теорії.

У 1904 Л. опублікував найбільш відомі з виведених ним формул, що отримали назву перетворень Лоренца. Вони описують скорочення розмірів тіла, що рухається в напрямку руху і зміна ходу часу. Обидва ефекти малі, але зростають, якщо швидкість руху наближається до швидкості світла. Цю роботу він зробив у надії пояснити невдачі, які осягали всі спроби виявити вплив ефіру – загадкової гіпотетичної речовини, яка нібито заповнює весь простір.

Вважалося, що ефір необхідний як середовище, в якому поширюються електромагнітні хвилі, наприклад світло, подібно до того, як молекули повітря необхідні поширення звукових хвиль. Незважаючи на численні труднощі, що зустрілися на шляху тих, хто намагався визначити властивості всюдисущого ефіру, який вперто не піддавався спостереженню, фізики все ж таки були переконані в тому, що він існує. Одне зі наслідків існування ефіру мало б спостерігатися обов'язково: якщо швидкість світла вимірювати приладом, що рухається, то вона повинна бути більше при русі до джерела світла і менше при русі в інший бік. Ефір можна було б розглядати як вітер, що переносить світло і змушує його поширюватися швидше, коли спостерігач рухається проти вітру, і повільніше, коли він рухається вітром.

У знаменитому експерименті, виконаному в 1887 р. Альбертом А. Майкельсоном та Едвардом У. Морлі за допомогою високоточного приладу, званого інтерферометром, промені світла мали пройти певну відстань у напрямку руху Землі і потім таку ж відстань у протилежному напрямку. Результати вимірів порівнювалися з вимірами, зробленими над променями, що поширюються туди і назад перпендикулярно до напрямку руху Землі. Якби ефір якось впливав на рух, то часи розповсюдження світлових променів уздовж напрямку руху Землі і перпендикулярно йому через відмінності в швидкостях відрізнялися достатньо для того, щоб їх можна було виміряти інтерферометром. На подив прихильників теорії ефіру, ніякої різниці виявлено не було.

Безліч пояснень (наприклад, посилання те що, що Земля захоплює у себе ефір і тому він лежить щодо неї) були дуже незадовільними. Для вирішення цього завдання Л. (і незалежно від нього ірландський фізик Дж. Ф. Фітцджералд) припустив, що рух крізь ефір призводить до скорочення розмірів інтерферометра (і, отже, будь-якого тіла, що рухається) на величину, яка пояснює здається відсутність вимірної відмінності швидкості світлових променів у експерименті Майкельсона – Морлі.

Перетворення Л. надали великий впливна подальший розвиток теоретичної фізики загалом і зокрема на створення наступного року Альбертом Ейнштейном спеціальної теорії відносності. Ейнштейн мав до Л. глибоку повагу. Але якщо Л. вважав, що деформація тіл, що рухаються, повинна викликатися якимись молекулярними силами, Зміна часу – не більше ніж математичний трюк, а сталість швидкості світла для всіх спостерігачів повинна випливати з його теорії, то Ейнштейн підходив до відносності та сталості швидкості світла як до основним принципам, а чи не проблемам. Прийнявши радикально нову точкузору на простір, час і кілька фундаментальних постулатів, Ейнштейн вивів перетворення Л. та виключив необхідність введення ефіру.

Л. співчутливо ставився до новаторським ідеямі одним із перших виступив на підтримку спеціальної теорії відносності Ейнштейна та квантової теорії Макса Планка. Протягом майже трьох десятиліть нового століття Л. виявляв великий інтересдо розвитку сучасної фізики, усвідомлюючи, що нові уявлення про час, простір, матерію та енергію дозволили вирішити багато проблем, з якими йому доводилося стикатися у власних дослідженнях. Про високий авторитет Л. серед колег свідчить хоча б такий факт: на їхнє прохання він у 1911 р. став головою першої Сольвіївської конференції з фізики – міжнародного форумунайвідоміших учених – і щороку, аж до смерті, виконував ці обов'язки.

У 1912 р. Л. пішов у відставку з Лейденського університету для того, щоб приділяти велику частинучасу науковим дослідженнямАле раз на тиждень він продовжував читати лекції. Переїхавши в Гарлем, Л. прийняв він обов'язки зберігача фізичної колекції Музею гравюр Тейлора. Це давало йому можливість працювати у лабораторії. У 1919 р. Л. взяв участь в одному з найбільших у світі проектів запобігання повеням та контролю за ними. Він очолив комітет зі спостереження за переміщеннями морської водипід час та після осушення Зюйдерзеї (затоки Північного моря). Після закінчення першої світової війни Л. активно сприяв відновленню наукового співробітництва, докладаючи зусиль, щоб відновити членство громадян країн. Центральної Європиу міжнародних наукових організаціях. У 1923 р. його було обрано до міжнародної комісії з інтелектуального співробітництва Ліги Націй. До складу цієї комісії входили семеро вчених зі світовим ім'ям. Через два роки Л. став її головою. Л. зберігав інтелектуальну активність аж до смерті, що відбулася 4 лютого 1928 р. у Гарлемі.

У 1881 р. Л. одружився з Аллеттою Катериною Кайзер, племінницею професора астрономії Кайзера. У подружжя Лоренц народилося четверо дітей, один із яких помер у дитячому віці. Л. був надзвичайно привабливим і скромною людиною. Ці якості, а також його дивовижні здібностідо мов дозволили йому успішно керувати міжнародними організаціями та конференціями.

Крім Нобелівської премії Л. був удостоєний медалей Коплі та Румфорда Лондонського королівського товариства. Він був почесним доктором Паризького та Кембриджського університетів, членом Лондонського королівського та Німецького фізичного товариств. У 1912 р. Л. став секретарем Нідерландського наукового товариства.

Гендрік Лоренц (1853-1928).

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

Гендрік Антон Лоренц народився 18 липня 1853 року в голландському місті Арнемі. Шість років він пішов до школи. У 1866 році, закінчивши школу найкращим учнем, Гендрік вступив до третього класу вищої громадянської школи, приблизно відповідної гімназії. Його улюбленими предметами стали фізика та математика, іноземні мови. Для вивчення французької та німецької мов Лоренц ходив у церкві та слухав цими мовами проповіді, хоча в бога не вірив з дитинства.

У 1870 році він вступив до Лейденського університету. З великим інтересом Гендрік слухав лекції університетських професорів, хоча його долю як вченого, мабуть, більшою мірою 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 Гельмгольця, Френеля та Фарадея.

У 1871 році Гендрік з відзнакою склав іспити на ступінь магістра, але в 1872 році залишив Лейденський університет, щоб самостійно підготуватися до докторських іспитів. Він повертається до Арнема і починає працювати вчителем вечірньої школи. Робота йому дуже подобається, і незабаром Лоренц стає добрим педагогом. Вдома він створює невелику лабораторію, продовжуючи посилено вивчати праці Максвелла та Френеля. "Моє захоплення і повага переплелося з любов'ю і прихильністю; якою була велика радість, яку я відчув, коли зміг прочитати самого Френеля", - згадував Лоренц. Він стає затятим прихильником електромагнітної теорії Максвелла: "Його "Трактат про електрику та магнетизм" справив на мене, мабуть, одне з найсильніших вражень у житті; тлумачення світла як електромагнітного явища за своєю сміливістю перевершило все, що я досі знав".

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

Вже в докторській дисертації "Про відображення та заломлення променів світла" Лоренц намагається обґрунтувати зміну швидкості поширення світла в середовищі впливом наелектризованих частинок тіла. Під дією світлової хвилі заряди молекул приходять у коливальний рухта стають джерелами вторинних електромагнітних хвиль. Ці хвилі, інтерферуючи з первинними, і зумовлюють заломлення та віддзеркалення світла. Тут уже намічені ті ідеї, що призведуть до створення електронної теорії дисперсії світла.

У наступній статті "Про співвідношення між швидкістю поширення світла і щільністю та складом середовища", опублікованою в 1878 році, Лоренц виводить знамените співвідношення між показником заломлення і щільністю середовища, відоме під назвою "формули Лоренц-Лоренца", оскільки данець Людвіг Лоренц незалежно від Гендрика Лоренца дійшов того ж результату. У цій роботі Лоренц розвиває електромагнітну теорію дисперсії світла з огляду на те, що на молекулярний заряд, крім поля хвилі, діє поле поляризованих частинок середовища.

У 1892 році Лоренц виступив з великою роботою"Електромагнітна теорія Максвелла та її додаток до рухомих тіл". У цій роботі окреслено основні контури електронної теорії. Світ складається з речовини та ефіру, причому Лоренц називає речовиною "все те, що може брати участь у електричних струмах, електричних усуненняхі електромагнітних рухах". "Всі вагомі тіла складаються з безлічі позитивно та негативно заряджених частинок, та електричні явищапороджуються усуненням цих частинок".

Лоренц виписує далі вираз сили, з якою електричне поле діє рухомий заряд. Лоренц робить фундаментальне припущення - ефір у русі речовини участі не бере (гіпотеза нерухомого ефіру). Це припущення прямо протилежне гіпотезі Герца про ефірі, що повністю захоплюється рухомими тілами.

У замітці 1892 року Відносний рух"Землі та 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 роботаЛоренца "Досвід теорії електричних і оптичних явищ у тілах, що рухаються". У роботі Лоренц дає систематичний виклад своєї електронної теорії. Щоправда, слово " електрон " у ній ще зустрічається, хоча елементарне кількість електрики було вже названо цим ім'ям. Вчений просто говорить про заряджені позитивно або негативно частинки матерії - іони і свою теорію відповідно називає "іонною теорією". "Я приймаю, - пише Лоренц, що у всіх тілах знаходяться маленькі заряджені електрикою матеріальні частинки і всі електричні процеси засновані на конфігурації та русі цих "іонів"". Лоренц вказує, що таке уявлення є загальноприйнятим для явищ в електролітах і що останні дослідження електричних розрядівпоказують, що "в електропровідності газів ми маємо справу з конвекцією іонів".

Інше припущення Лоренца у тому, що ефір не бере участі у русі цих частинок і, отже, матеріальних тіл, він нерухомий. Цю гіпотезу Лоренц зводить до Френеля. Лоренц підкреслює, проте, що мова йдене про абсолютний спокій ефіру, такий вираз він вважає безглуздим, а про те, що частини ефіру спочивають один щодо одного і що всі дійсні рухи небесних тіл є рухами щодо ефіру.

Лоренц став розвивати ідеї, викладені їм у "Досвіді теорії електричних і оптичних явищ у тілах, що рухаються", удосконалюючи і поглиблюючи свою теорію. У 1899 році він виступив зі статтею "Спрощена теорія електричних і оптичних явищ у тілах, що рухаються", в якій спростив теорію, дану їм в "Досліді".

У 1900 році на Міжнародному конгресі фізиків у Парижі Лоренц виступив із доповіддю про магнітооптичні явища. Його друзями стали Больцман, Він, Пуанкаре, Рентген, Планк та інші знамениті фізики.

1902 року Лоренц та його учень Пітер Зеєман стають нобелівськими лауреатами. У своїй промові за вручення Нобелівської премії Лоренц сказав: "...ми сподіваємося, що електронна гіпотеза, оскільки вона прийнята в різних розділах фізики, веде до загальної теорії, яка охопить багато сфер фізики та хімії. Можливо, що на цьому довгим шляхомсама вона повністю перебудується”.

У 1904 році він виступив із основною статтею " Електромагнітні явищав системі, що рухається зі швидкістю, меншою швидкістю світла". Лоренц вивів формули, що пов'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, у примітках він визнав, що йому не вдалося повністю поєднати свою теорію із принципом відносності. "З цією обставиною, - писав Лоренц, - пов'язана безпорадність деяких подальших міркувань у цій роботі".

У 1911 році в Брюсселі відбувся І Міжнародний Сольвіївський конгрес фізиків, присвячений проблемі"Випромінювання та кванти". У його роботі брали участь двадцять три фізики, головував Лоренц. "Нас не залишає почуття, що ми перебуваємо в глухому куті, старі теорії виявляються все менш здатними проникнути в пітьму, 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 йдеться".

У 1912 році Лоренц пішов на посаду екстраординарного професора кафедри і запропонував своїм наступником фізика Пауля Еренфеста, який жив тоді в Росії. 1913 року Лоренц обійняв посаду директора фізичного кабінету Тейлорівського музею в Гарлемі.

Лоренц був членом багатьох академій наук та наукових товариств. 1925 року його обрано іноземним членом Академії наук СРСР. Того ж року в Голландії було урочисто відзначено п'ятдесятиріччя наукової діяльності Лоренца. Це були великі урочистості, які, за словами академіка П. Лазарєва, перетворилися на міжнародний з'їзд. Голландська академія наук створює "Золоту медаль Лоренца". Учасники урочистостей виступають із вітальними промовами. Мова у відповідь Лоренца була дуже цікавою і, як завжди, надзвичайно скромною: "Я нескінченно щасливий, що мені вдалося зробити свій скромний внесок у розвиток фізики. Наш час минув, але ми передали естафету в надійні руки".

Лоренц був визнаний старійшиною фізичної науки, великим класиком теоретичної фізики та її духовним отцем.

У 1927 році відбувся V Сольвіївський конгрес з проблеми "Електрони, фотони та квантова механіка". Як і на всіх попередніх, головою конгресу був Лоренц.

А 4 лютого 1928 року Лоренца не стало. У Голландії було оголошено національну жалобу. 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 служитимуть на благо та просвітництво ще багатьох поколінь", - сказав Ейнштейн над прахом Лоренца. Стиль роботи Лоренца "брати глибоко і прагнути повної завершеності" послужить, за словами Макса Планка, взірцем і для майбутніх поколінь. "Його праці не перестали бути цікавими, він залишив по собі величезну спадщину - справжнє завершення класичної фізики", - оцінював внесок Лоренца Луї де Бройль. Таким був і таким залишається у пам'яті нащадків Гендрік Лоренц - цей "великий класик теоретичної фізики".