Лоренц доклад по физике
Обновлено: 05.07.2024
Хендрик Антон Лоренц (часто пишется Гендрик) (1853—1928) — выдающийся 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. Х. Лоренц близко подошел к созданию теории относительности. Нобелевская премия (1902, совместно с П. Зееманом).
Хендрик Лоренц родился 18 июля 1853, Арнем, в Нидерландах. Скончался 4 февраля 1928, Харлем.
Детство
В шесть 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 Лоренц, 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).
Лоренц — профессор Лейденского университета
Основу теории Максвелла составляли уравнения, определяющие зависимость напряженностей электрических и магнитных полей от координат точек пространства. Но со времен Ньютона и даже Галилео-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?
Попытку спасти положение предпринял в 1892 Джордж Фицджеральд (1851-1901). 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).
Особо нужно отметить участие Хенрика Лоренца 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.
Хенрик Лоренц не замыкался в одной лишь теоретической физике. Он много лет вел трудоемкие расчеты, связанные с проблемой осушения 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.
С 1913 года занимал должность директора физического кабинета Тейлеровского музея в городе Гарлем. В его активе работы в области электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, теории излучения, теории металлов, атомной физики. На основе электронной теории ученый объяснил целый ряд физических фактов и явлений и предсказал новые.
Лоренц вывел формулу, связывающую диэлектрическую проницаемость с плотностью диэлектрика: формула Лоренца-Лоренца; дал выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле; объяснил зависимость электропроводности вещества от теплопроводности; развил теорию дисперсии света. Хендрик предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле и разработал теорию магнитного поля, открытого Питером Зееманом, за что в 1902 году получил Нобелевскую премию.
В 1904 году ученый вывел формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в двух различных инерциальных системах отсчета, преобразования Лоренца. Из их преобразований получают все кинематические эффекты специальной теории относительности.
Формулу зависимости массы электрона от скорости вывел в 1904 году. Подготовил переход к теории относительности и квантовой механике, особенно способствовал созданию теории относительности. Исследования Лоренца посвящены также кинетической теории газов, кинетике твердых тел, электронной теории металлов, созданной им в 1904 году. Оказал значительное влияние на молодое поколение физиков. По мировоззрению являлся материалистом, активно боролся против проявлений идеализма в физике.
Нобелевская премия по физике (1902)
Медаль Румфорда (1908)
Медаль Франклина (1917)
Медаль Копли (1918)
Орден Почетного легиона (1923)
Орден Оранских-Нассау (1925)
Иностранный член Лондонского королевского общества (1905), Национальной академии наук США (1906), Парижской академии наук (1910), Королевского общества Эдинбурга (1920), Академии наук СССР (1925).
Почетные докторские степени Высшей технической школы в Делфте (1918), Кембриджского (1923) и Парижского университетов, степень доктора медицины Лейденского университета (1925).
Lorentz H. A. Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht (Doct. diss.). - Arnhem: Van der Zande, 1875.
Lorentz H. A. Leerboek der differentiaal- en integraalrekeningen van de eerste beginselen der analytische meetkundemet het oog op de toepassingen in de natuurwetenschap. - Leiden: Brill, 1882. Русский перевод: Лоренц Г. А. Элементы высшей математики. - Изд. 3-е. - М.: Госиздат, 1910-1926.
Lorentz H. A. Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern. - Leiden: Brill, 1895.
Lorentz H. A. Zichtbare en onzichtbare bewegingen. Voordrachten, op uitnoodiging van het bestuur van het Departement Leiden der Maatschappij tot Nut van ’t Algemeen (Cursus van Hooger Onderwijs buiten de Universiteit), in Februari en Maart 1901. - Leiden: Brill, 1901. Русский перевод с немецкого издания: Лоренц Г. А. Видимые и невидимые движения. - Изд. 2-е. - М., 1905.
Lorentz H. A. The theory of electrons and its applications to the phenomena of light and radiant heat. A course of lectures delivered in Columbia University, New York, in March and April 1906. - New York: Columbia University Press, 1909. Русский перевод: Лорентц Г. А. Теория электронов и её применение к явлениям света и теплового излучения. - Изд. 2-е. - М.: ГИТТЛ, 1953.
Lorentz H. A. Les théories statistiques en thermodynamique. Conférences faites au Collège de France en novembre 1912. - Leipzig; Berlin: Teubner, 1916. Русский перевод: Лоренц Г. А. Статистические теории в термодинамике. - Изд. 2-е. - Ижевск: НИЦ РХД, 2001.
Lessen over theoretische natuurkunde aan de Rijks-Universiteit te Leiden gegeven (Лекции по теоретической физике в 8 томах):
В 1925 году Нидерландская королевская академия наук учредила золотую медаль Лоренца, которая присуждается раз в четыре года за достижения в области теоретической физики.
Имя Лоренца носит система шлюзов (Lorentzsluizen), которая входит в комплекс сооружений дамбы Афслейтдейк, отделяющей залив Зейдерзе от Северного моря.
Именем Лоренца названы многочисленные объекты (улицы, площади, школы и так далее) в Нидерландах. В 1931 году в Арнеме, в парке Сонсбек (Sonsbeek), открыт памятник Лоренцу работы скульптора Освальда Венкебаха (нидерл. Oswald Wenckebach ).
В Харлеме на площади Лоренца и в Лейдене у входа в Институт теоретической физики находятся бюсты ученого. На зданиях, связанных с его жизнью и деятельностью, расположены мемориальные доски.
В 1953 году, к столетнему юбилею знаменитого физика, учреждена стипендия Лоренца для студентов из Арнема, обучающихся в голландских университетах.
В Лейденском университете имя Лоренца носят институт теоретической физики (Instituut-Lorentz), почетная кафедра (Lorentz Chair), которую каждый год занимает кто-либо из видных физиков-теоретиков, и международный центр по проведению научных конференций.
Один из лунных кратеров назван именем Лоренца.
Отец - Геррит Фредерик Лоренц (1822-1893), владел питомником плодовых деревьев близ Велпа.
Мать - Гертруда ван Гинкел (1826-1861), выросла в Ренсвауде в провинции Утрехт, была замужем, рано овдовела и на третьем году вдовства вышла замуж во второй раз, за Геррита Фредерика.
У них было двое сыновей, однако второй из них умер еще в младенческом возрасте; Хендрик Антон воспитывался вместе с Хендриком Яном Якобом, сыном Гертруды от первого брака.
В 1862 году, после ранней смерти супруги, отец семейства женился на Люберте Хюпкес (1820-1897), которая стала детям заботливой мачехой.
Дочь - Гертруда Люберта (род. 1885), получившая имена в честь матери и мачехи ученого. Дочь - Йоханна Вильгельмина (род. 1889).
Сын - (род. 1893), прожил менее года.
Сын - Рудольф (род. 1895).
Хендрик Антон Лоренц (Hendrik Antoon Lorentz) – нидерландский величайший деятель в области исследования физических явлений, обладатель врученной в 1902 году премии Альфреда Нобеля (Alfred Nobel).
Детство и отрочество
Хендрик Лоренц появился на свет 15 июля 1853 года в городе Арнем. Многие поколения его родственников по отцовской линии были немецкого происхождения, жили в долине реки Рейн и крестьянствовали. Отец Геррит Фредерик (Gerrit Frederik) занимался разведение фруктовых деревьев неподалеку от города Велп (Velp). Мама будущего доктора физических наук Гертруда ван Гинкел (Geertruida van Ginkel) была родом из города Ренсвауд (Renswoude) в провинции Утрехт. До того как стать женой Геррита Лоренца, она побывала в замужестве, потеряла мужа и воспитывала сына. У Лоренцов родились два мальчика, но младший умер совсем маленьким. В 1862 году мать Лоренца скончалась, и в дальнейшем его воспитывала мачеха Люберта Хюпкес (Luberta Hupkes).
С 6 лет Хендрик Лоренц начал посещать школу знаменитого педагога того времени – Герта Корнелиса Тиммера (Gert Cornelis Van Timer), написавшего несколько учебных пособий по физике. Лоренц с этих пор полюбил физические и математические науки.
В возрасте 13 лет Лоренц поступает в Высшую гражданскую школу (Hogereburgerschool), где уровень получаемого образования соответствовал гимназическому. Учиться было легко благодаря мастерству исключительных педагогов:
- Ван Дер Стадта (Van Der Stadt), написавшего учебник по физике;
- Якоба Мартина ван Беммелена (Jacob Martin van Bemmelen), учителя химии.
Лоренц всей душой полюбил физику, но был разносторонним человеком:
- Интересовался исторической наукой;
- Много читал, отдавая предпочтение историческим произведениям Вальтера Скотта, романам Чарльза Диккенса, Уильяма Теккерея;
- Самостоятельно научился говорить и читать по-английски, по-немецки, по-французски, по-гречески, по-латыни.
Лоренцу помогала способность быстро и с поразительной точностью запоминать значительное количество информации и горячая заинтересованность в учении.
Альма-Матер
С 1870 года Лоренц учится в Лейденском университете. Ему посчастливилось, что его педагогами были великие ученые:
- Физик Питер Рейке(Pieter Rijke);
- Математик Питер ван Гер (Pieter van Geer);
- Астроном Фредерик Кайзер (Frederik Kaiser).
Самостоятельно Лоренц изучает научные труды Джеймса Максвелла (James Maxwell), Майкла Фарадея (Michael Faraday), Германа Гельмгольца (Hermann Helmholtz) и др.
Уже через год после поступления, в 1871 году, Хенрик Лоренц защитил магистерскую диссертацию. После этого он возвращается домой и поступает на службу преподавателем математики в школу Тиммера (Timmer) и одновременно в вечернюю школу для взрослых. В свободное время он погружался в науку.
Интерес Лоренца был сосредоточен на учении Максвелла об электромагнитном поле. Эксперименты Лоренца были направлены на доказательство существования электромагнитных волн. Еще через 2 года, в 1873 году, Лоренц защищает диссертацию, посвященную свойствам световых лучей, и получает звание доктора наук. И снова возвращается домой и продолжает работать школьным преподавателем.
В 1876 году Лоренцу предложили постоянно преподавать в Утрехте, однако отказался, надеясь со временем получить место в Лейдене. Так и получилось: в 1878 году великого естествоиспытателя включили в состав кафедры теории физики.
Лоренц оказался одним из первопроходцев в развитии теоретического направления этой науки и достиг больших успехов в разработке теорий оптики, электромагнитного поля, электронной теории.
Одно из направлений – исследование зависимости между скоростью движения и кинетической энергии физических тел, заложившее основу многих положений механики. Труды Лоренца оказали влияние на разработчиков теории относительности, в том числе на Альберта Эйнштейна (Albert Einstein).
Преподавание
Лоренц с удовольствием читал в Лейдене лекционные курсы по различным отраслям физики, студенты его очень любили. Лекционные занятия были такими популярными, что их записали и издали на их основе учебники.
Свои лекции по понедельникам он продолжал читать в Лейденском университете до самого конца жизни.
С 1882 года Лоренц начал заниматься просветительской деятельностью среди широкого круга населения, стал читать публичные лекции, и это занятие стало делом всей его жизни – нести знание людям.
Семья
В 1881 году Лоренц женился на Алетте Кайзер (Aletta Kaiser), 1858—1931), в 1885 году появилась дочка Гертруда Люберта (Gertrude Luberta), которую назвали двойным именем в память о родной и приемной матери Хенрика.
Жена Лоренца заботилась о нем и старалась обеспечить для него в доме спокойствие и удобство, идеальную обстановку, не мешавшую научной работе.
В 1889 году появляется на свет еще одна дочка Йоханна Вилхелмина (Johanna Wilhelmina), в 1893 году у супругов рождается мальчик, вскоре умерший, а в 1895 году мальчик Рудольф (Rudolf).
Первая дочка, как и отец, увлеклась физическими и математическими исследованиями и посвятила этому всю свою жизнь.
По характеру Лоренц был очень общительным, доброжелательным человекам, с тонким чувством юмора. Его всегда окружали друзья и соратники, ученики и последователи. Современники говорили о его дипломатических талантах, об умении выстраивать общение в любой ситуации, о большом педагогическом даре великого физика.
Вклад в мировую науку
В теории Лоренца объединились понятия и законы двух наук – оптики и электродинамики. В диссертации название доктора наук Лоренц изложил свои взгляды о том, что электромагнитное поле влияет на скорость распространения света. Дело в том, что проходящие через электромагнитное поле световые волны преломляются под влиянием мельчайших заряженных частиц в среде. Лоренц доказал свое предположение, представив опыт, в ходе которого наблюдалась дисперсия спектра.
Следующим выводом Лоренца стала обусловленность величины преломления светового луча плотностью той среды, через которую он проходит.
Электронная теория Лоренца базировалась на идеях его предшественника Максвелла. Ученый выделяет частицы вещества с положительным и отрицательным зарядом и называет их ионами. Движение таких частичек и является причиной появления электрического тока и электромагнитных явлений. Доказательства были представлены с помощью опытов над электролитами и газами.
Заряженная частица, попадая в электромагнитное поле, попадает под его воздействие и отклоняется от своей первоначальной траектории. Второе следствие воздействия электромагнитного поля на движущееся тело –уменьшение объема такого тела.
Такие выводы были отмечены Нобелевской премией, так как оказались основой для объяснения множества физических и химических процессов.
Следующим шагом в развитии электронной теории стал вывод о зависимости массы электрона от скорости его движения. Этот вывод послужил толчком к развитию теории относительности, к изучению природы гравитации.
Лоренц предложил формулу силы, которая действует на заряженную частицу в электромагнитном поле. Это сила изучается в школьно курсе физики и называется силой Лоренца.
Свой вклад ученый вносит и в термодинамику, и в развитие теории газов, разрабатывает проблемы взаимосвязи теплопроводности и электропроводности, электродинамики движущихся тел.
Лоренц понимает, что дальнейшее развитие физики пойдет в сторону квантовой теории и теории относительности. Однако ученый-классик, привыкший исследовать все явления путем многочисленных кропотливых экспериментов и таким образом представлявший традиционную физику, не мог перестроить свое мышление на то, чтобы от широких обобщений двигаться к их доказательствам. Лоренц поддерживал новые направления исследования материи и пространства, в своих лекциях пропагандировал их во всем мире.
Мировая известность
До 1897 года Лоренц был знаменит только в Лейдене и в университетах Голландии. В 1897 году он первый раз в жизни выехал за границы Нидерландов и представлял результаты собственных многолетних изысканий на симпозиуме в Дюссельдорфе, где выступали исследователи естественных наук и медики.
С этого года он постоянно участвует в научных конференциях, где смог познакомиться с Вильгельмом Рентгеном (Wilhelm Roentgen), Людвигом Больцманом (Ludwig Boltzmann), Максом Планком (Max Planck) и др.
В 1902 году вместе с Питером Зееманом (Peter Seemann) Лоренц удостоился Нобелевской премии. В речи о заслугах Лоренца была отмечена его роль в изучении строения атома, в создании электронной теории.
После этого он выступал в качестве лектора по проблемам физической науки в Берлине, Париже, Нью-Йорке и др. С 1909 года Лоренц возглавил отделение физических исследований в Королевской академии наук Нидерландов.
С 1911 года он переселился в Харлем и стал заведующим Тейлоровского музея (Taylor Museum), где имел возможность заниматься наукой в собственной лаборатории. При этом он не может отказаться от деятельности лектора и продолжает популяризировать актуальные открытия в мире физики. Лоренц был убежден, что наука нужна широкому кругу населения. Он увлеченно включается в работу комитета по защите Амстердама от наводнений, участвует в проекте, направленном на осуществление постоянного контроля воды, угрожавшей наводнениями.
Он выступает бескорыстным двигателем просвещения: добивается открытия общедоступных библиотечных фондов и читален в Лейдене, лицея в городе Гаага, Международного института физики. Благодаря Лоренцу Сольвеевский фонд (Solvay Stichting) выплачивает стипендии и другие пособия талантливым молодым ученым.
После I Мировой войны Лоренц выступал за единство всех представителей науки.
В Лоренце соединялись дальновидный теоретик и мудрый преподаватель с большой буквы. Поэтому с 1921 года он руководит управлением высшего образования Голландии. С 1923 года участвует в реализации программ Международного Комитета по взаимодействию представителей научного знания из разных стран. Даже в Советском Союзе в 1925 году он был избран почетным членом Академии наук СССР.
В 1925 году Лоренца наградили Большим крестом Ордена принцев Оранских-Нассау (Van Oranje-Nassau) – самой значительной наградой в Нидерландах.
Умер Лоренц в 1928 году от тяжелой болезни, в день похорон в траур погрузилось все государство, попрощаться с ним перед его последней дорогой приехали знаменитые ученые, прощальную речь произнес Альберт Эйнштейн. Удивительный ученый, талантливый педагог, бескорыстный служитель делу народного просвещения – таким был Хендрик Антон Лоренц.
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Работы в области электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, теории излучения, теории металлов, атомной физики. Исходя из электромагнитной теории Максвелла-Герца и вводя в учение об электричестве атомистику, создал (1880-1909) классическую электронную теорию как теорию электрических, магнитных и оптических свойств вещества и электромагнитных явлений, базирующихся на анализе движений дискретных электрических зарядов (уравнения Лоренца-Максвелла). На основе электронной теории объяснил целый ряд физических фактов и явлений и предсказал новые.
Вывел формулу, связывающую диэлектрическую проницаемость с плотностью диэлектрика, и зависимость показателя преломления вещества от его плотности (формула Лоренца-Лоренца), дал выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле (сила Лоренца), объяснил зависимость электропроводности вещества от теплопроводности, развил теорию дисперсии света. Предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле и, когда оно в 1896 году было открыто Питером Зееманом, разработал (1897) его теорию (Нобелевская премия, 1902).
Для объяснения опыта Майкельсона-Морли выдвинул (1892) независимо от Дж. Фитцджеральда гипотезу о сокращении размеров тел в направлении их движения (сокращение Лоренца-Фитцджеральда), ввел (1895) понятие о местном времени, которое в движущихся телах протекает иначе, чем в покоящихся. Разработал электродинамику движущихся тел. В 1904 году вывел формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в двух различных инерциальных системах отсчета (преобразования Лоренца). Из преобразований Лоренца получают все кинематические эффекты специальной теории относительности. В 1904 году получил формулу зависимости массы электрона от скорости. Подготовил переход к теории относительности и квантовой механике, особенно способствовал созданию теории относительности.
Исследования Лоренца посвящены также кинетической теории газов, кинетике твердых тел, электронной теории металлов, созданной им в 1904 году. Оказал значительное влияние на молодое поколение физиков. По мировоззрению был материалистом, активно боролся против проявлений идеализма в физике.
Член многих академий наук и научных обществ, в частности иностранный член АН СССР (1925).
Выдающийся нидерландский физик-теоретик Хендрик Антон Лоренц родился 18 июля 1853 года в Арнеме (Нидерланды) в семье Геррита Фредерика Лоренца и Гертруды Лоренц (урожденной ван Гинкель).
Отец будущего ученого содержал детский сад. Мать умерла, когда мальчику было 4 года, и спустя пять лет отец женился на Люберте Хупкес.
В детстве Хендрик Антон был хрупким и неуверенным в себе мальчиком. В возрасте шести лет его отдали учиться в одну из лучших начальных школ Арнема, а через некоторое время он стал лучшим учеником в классе.
В 1966 году в Арнеме открылась Высшая гражданская школа, и Хендрика Лоренца как одаренного ребенка сразу взяли в третий класс.
В школе не отличающийся крепким здоровьем мальчик ловил все на лету. Особенно будущего ученого увлекало изучение физики и математики. Имея прекрасную память, унаследованную от своего деда, Хендрик Антон изучил английский, французский, немецкий, греческий и латинский языки. На латыни Лоренц сочинял прекрасные стихи до самой смерти.
Успехи в учебе породили у юноши дальнейшее желание учиться. После окончания 5-го класса Высшей гражданской школы Хендрик целый год изучал работы классиков. А в 1870 году будущий ученый поступил в престижный Лейденский университет. Здесь его больше всего заинтересовали лекции по теоретической астрономии профессора Фредерика Кайзера, но его воображение было потрясено работами Джеймса Клерка Максвелла, которые как раз поступили в университетскую библиотеку.
Учеба в Лейденском университете давалась Лоренцу легко, и уже в следующем году (1871) он защитил с отличием свою диссертационную работу и стал бакалавром физико-математических наук.
В это время он продолжал штудировать работы Максвелла. Кроме изучения полевых уравнений, будущий ученый, за двадцать лет до открытия электрона, предположил, что крохотные носители электрического заряда являются главными факторами влияния на свойства сред.
11 декабря 1875 года, в возрасте 22 лет, Лоренц блестяще защитил в Лейденском университете свою диссертационную работу по теории отражения и преломления света с точки зрения электромагнетизма Максвелла и был удостоен ученой степени доктора наук.
В своей диссертации Хендрик Антон исследовал вытекающие из электромагнитной теории Максвелла свойства световых волн и пытался обосновать изменение скорости распространения света в среде влиянием наэлектризованных частиц тела. И хотя в те времена некоторые физики высказывали идеи о существовании таких частиц, но структура атома была еще не известна, и предположения такого рода мало кто воспринимал серьезно.
После получения Лоренцом степени доктора наук Утрехтский университет предложил молодому ученому место профессора математики, однако он отказался, предпочтя должность учителя в гимназии. Выбор Лоренца объяснялся тем, что он надеялся на профессорское место в Лейденском университете.
Работа Хендрика Антона основывалась на предположении, что материальный объект содержит колеблющиеся электрически заряженные частицы, взаимодействующие со световыми волнами. Она стала еще одним доводом в пользу того, что вещество состоит из атомов и молекул.
В начале 1880-х годов голландский физик заинтересовался кинетической теорией газов, описывающей движение молекул и соотношения между их температурой и средней кинетической энергией.
В последующие годы, будучи уже знаменитым ученым, Лоренц возвратился к своим студенческим исследованиям. Уже в 1892 году он сформулировал знаменитую теорию электронов. По Лоренцу, электричество возникает при движении очень маленьких отрицательно и положительно заряженных частиц, которые имеют определенную массу и подчиняются классическим законам. Только более поздние открытия установили, что все электроны отрицательно заряжены и подчиняются законам квантовой физики.
Кроме того, ученый сделал вывод, что колебания крохотных заряженных частиц (электронов), которые менее инертны, чем другие заряженные частицы вещества, порождают электромагнитные волны, в том числе световые и радиоволны, открытые еще в 1888 году гениальным физиком Генрихом Герцем.
Теория Лоренца объясняла различные электрические, магнитные и оптические свойства вещества, а также некоторые электромагнитные явления, в том числе эффект Зеемана.
В это время голландский физик много и плодотворно работал. Из-под его пера вышли замечательные работы по различным проблемам физики того времени.
Продолжая заниматься теорией электронов, Лоренц значительно упростил электромагнитную теорию Максвелла.
В 1892 году он опубликовал знаменитую статью о расщеплении спектральных линий в магнитном поле. Световой луч от раскаленного газа при прохождении через щель разделяется спектроскопом на составляющие частоты. В результате возникает линейчатый спектр – последовательность цветовых линий на черном фоне, позиция каждой из которых соответствует определенной частоте. Каждый газ имеет свой спектр.
Хендрик Антон Лоренц предположил, что частоты в испускаемом газом световом луче определяются частотами колеблющихся электронов. Кроме того, ученый выдвинул идею, что магнитное поле влияет на движение электронов, в результате чего изменяются частоты колебаний и спектр расщепляется на несколько линий.
В 1896 году студент Лоренца (а позже и его сотрудник) Питер Зееман провел опыт, который подтвердил эффект, прогнозируемый Лоренцом. Он поместил натриевое пламя между полюсами электромагнита, в результате чего две наиболее яркие линии в спектре натрия расширились. В своих дальнейших экспериментах Зееман использовал различные вещества и убедился в правильности предположения Лоренца о том, что расширенные спектральные линии в действительности представляют собой группы отдельных близких компонент.
Явление расщепления спектральных линий в магнитном поле было названо эффектом Зеемана. Питер Зееман экспериментально подтвердил также предположение Лоренца о поляризации испускаемого света. В следующем году Хендрик Антон Лоренц разработал теорию эффекта Зеемана, основанную на явлениях колебаний электронов. Полностью эффект Зеемана удалось объяснить позже, с помощью квантовой теории.
Как и его гениальные предшественники Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл, Лоренц полагал, что все пространство заполнено эфиром – особой средой, в которой распространяются электромагнитные волны. Хотя определить свойства эфира физикам не удалось, они не смогли доказать ни его отсутствие, ни его наличие.
Но в 1887 году Альберт Майкельсон и Эдвард Морли провели знаменитый эксперимент, в котором с помощью высокоточного интерферометра попытались определить скорость движения Земли относительно эфира. В этом опыте световые лучи должны были пройти определенное расстояние по направлению движения Земли, а затем такое же расстояние – в противоположном направлении. Теоретически должны были получиться разные результаты измерений при движении луча в одном и другом направлениях. Однако опыты не выявили какой-либо разницы в скорости света, а значит, эфир никак не влиял на движение или же его не существует.
Впоследствии проблемы, рассматриваемые знаменитыми физиками, привели к анализу и пересмотру многих классических представлений о времени и пространстве и в итоге – к разработке теории относительности и квантовой теории.
Нидерландский ученый ввел понятие локального времени, подразумевая, что время для движущихся тел протекает иначе, чем для покоящихся. На базе своих представлений об электронах Лоренц описал различные явления – от явлений дисперсии до явлений проводимости. Кроме того, он рассматривал электромагнитные явления в движущихся средах.
В 1897 году директор Кавендишской лаборатории Дж. Дж. Томсон открыл электрон – свободно движущуюся частицу, ее свойства оказались аналогичными тем, что Лоренц теоретически предполагал в электронах, колеблющихся в атомах.
В конце XIX – начале XX века Лоренц стал одним из ведущих физиков-теоретиков в мире. Многие ученые обращались к нему, когда сталкивались с непредвиденными трудностями. Нидерландский ученый был прекрасно осведомлен о состоянии дел в различных областях физики. Его работы касались таких областей физики, как теория электричества и магнетизма, оптика, кинетика, термодинамика, механика и др.
Лоренц близко подошел к созданию теории относительности, но так и не сделал необходимого шага в сторону от классических физических законов.
Почти все свои гениальные труды ученый написал, работая в Лейдене. В 1900 году он впервые выехал с научным докладом за границу на Международный конгресс физиков в Париже.
На основании работ Лоренца и Пуанкаре в 1905 году Альберт Эйнштейн создал частную теорию относительности, которая по-новому рассматривала проблемы пространства и времени. Формулы Лоренца, по сути, объясняли все кинематические эффекты этой теории.
Хендрик Антон способствовал многим физическим открытиям. Он одним из первых поддержал теорию относительности Эйнштейна и квантовую теорию Макса Планка.
Среди знаменитых работ Лоренца следует также выделить создание теории дисперсии света, объяснение зависимости электропроводности вещества от его теплопроводности, вывод формулы, связывающей проницаемость диэлектрика с плотностью.
В 1912 году Лоренц ушел в отставку из Лейденского университета. В следующем году он занял престижный пост директора физического кабинета Тейлоровского музея в Харлеме, который по рангу находился на одной ступени с президентом Лондонского королевского общества.
Еще при жизни Хендрик Антон Лоренц был признан старейшиной физической науки, одним из классиков теоретической физики.
В 1919 году Лоренца пригласили принять участие в одном из величайших в истории проектов гидротехники – предупреждения наводнений и контроля за ними. Он был избран главой комитета по изучению движения морской воды во время и после осушения Зейдер-Зее (залива Северного моря). Его теоретические вычисления – результат восьмилетней работы – были подтверждены практикой и с того времени постоянно применяются в гидравлике.
Во время и после окончания Первой мировой войны голландский ученый активно выступал за объединение ученых разных стран. Лоренц добился открытия в Лейдене бесплатных библиотек, много времени уделял вопросам преподавания.
В 1923 году Лоренц стал членом Международного комитета Лиги Наций по интеллектуальному сотрудничеству, а в 1925 году – его председателем.
В начале 1881 года знаменитый нидерландский ученый женился на Аллетте Катерине Кайзер, племяннице профессора астрономии Кайзера. Жена родила Лоренцу четверых детей, но один из них умер еще в младенческом возрасте. Старшая дочь, Гертруда Люберта Лоренц, пошла по стопам отца и стала физиком. Благодаря жене, которая полностью взяла на себя воспитание детей, Хендрик Антон мог целиком отдавать себя любимому делу – науке.
В одном из писем 1927 года своей дочери ученый написал, что он планирует завершить несколько научных дел, но и то, что он уже сделал, – тоже хорошо, ведь он прожил большую и чудесную жизнь.
Кроме Нобелевской премии знаменитый ученый был награжден различными медалями и премиями, среди которых можно выделить медали Копли (1918) и Румфорда (1908) Лондонского королевского общества.
Лоренц был членом различных академий наук и научных обществ. В 1912 году он стал секретарем Нидерландского научного общества, в 1910 году был избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской АН, а в 1925 году – иностранным почетным членом Академии наук СССР. В 1881 году Лоренц стал членом Королевской академии наук в Амстердаме. Кроме того, Хендрик Антон был почетным доктором Парижского и Кембриджского университетов, членом Лондонского королевского и Германского физического обществ.
4 февраля 1928 года в возрасте 75 лет Хендрик Антон Лоренц умер в Харлеме. В Нидерландах был объявлен национальный траур.
Еще при жизни Лоренц стал живым классиком физики. После его смерти его именем был назван один из лунных кратеров.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Хендрик Якобсон Люцифер
Хендрик Якобсон Люцифер (Hendrick Jacobszoon Lucifer) (1583–1627), ГолландияЭтот голландский корсар со столь запоминающимся именем действовал на Карибах. Вполне оправдывая свое имя, Люцифер обожал ошеломлять экипажи разграбляемых кораблей ураганной огневой атакой, подобной адскому
БОР НИЛЬС ХЕНДРИК ДАВИД (1885 г. – 1962 г.)
БОР НИЛЬС ХЕНДРИК ДАВИД (1885 г. – 1962 г.) «Бор не только был основателем квантовой теории, которая открыла человечеству путь к познанию нового мира – мира атомов и элементарных частиц – и тем самым проложила путь в атомный век и позволила овладеть атомной энергией, –
Дрекслер, Антон
Дрекслер, Антон (Drexler), (1884–1942), один из основателей национал-социалистического движения в Германии. Родился 13 июня 1884 в Мюнхене. Работал слесарем-инструментальщиком. Во время 1-й мировой войны Дрекслер вступил в Партию отечества, членами которой являлись в основном
Эрих Лоренц, Хайнц
Эрих Лоренц, Хайнц (Lorenz), гауптштурмфюрер СС, заместитель заведующего Отделом печати НСДАП Отто Дитриха и его постоянный представитель в ставке
Лоренц, Конрад
Лоренц, Конрад (Lorenz), австрийский специалист в области поведения животных. Родился 7 ноября 1903 в Вене в семье хирурга. После окончания гимназии в Шоттене, специализировался в Венском университете по медицине, философии и политологии.В 1937 был назначен приват-доцентом
5. АНТОН
5. АНТОН Покинув сквер, Антон напрямую зашагал к Петропавловскому собору, обогнул его, постоял на остановке конки, что было излишней предосторожностью, и твердо уверившись в отсутствии наблюдения, вошел в здание губернского суда. В вестибюле он повернул налево и двинулся
Антон Деникин
Антон Деникин Антон Иванович Деникин начал службу после окончания Киевского юнкерского училища. Он тоже не имел ни крупной собственности, ни денежной родни, ни титулов. Как и Корнилов, окончил Академию Генерального штаба, а с первых дней войны – начальник 4-й стрелковой
Лоренц Эррен. Российское дворянство первой половины XVIII века на службе и в поместье[4]
Лоренц Эррен. Российское дворянство первой половины XVIII века на службе и в поместье[4] Введение Если оставить в стороне прослойку высшей знати и фаворитов, находившихся при дворе и вершивших политику, то в остальном российское дворянство начала XVIII века редко привлекало
Ермолова Мария Николаевна (род. в 1853 г. – ум. в 1928 г.)
Ермолова Мария Николаевна (род. в 1853 г. – ум. в 1928 г.) Выдающаяся русская трагедийная актриса.Среди поклонников таланта Ермоловой были совершенно разные люди – члены императорской семьи, известные деятели культуры, революционеры. Каждый по-своему понимал ее игру, но
Антон Коломієць. “Не голова ти…”
Антон Фрязин
Антон Фрязин Об этом итальянском архитекторе известно очень немного. Некоторые источники называют его родиной итальянский город Бигенцу. В Москву он приехал в 1469 г. в составе посольства грека Юрия от кардинала Виссариона, начавшего тогда переговоры о женитьбе Ивана III на
Читайте также: