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).
Хендрик Антон Лоренц – выдающийся голландский физик, лауреат Нобелевской премии, ввел понятие силы, которая действует на электрический заряд в магнитном поле (сила Лоренца). Он создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснялись многие электрические и оптические явления. Разработал электродинамику движущихся тел.
Хендрик Лоренц родился 18 июля 1853 года в городе Арнем (Нидерланды). В 1859 родители отдают мальчика в местную школу, считавшуюся лучшей в городе. Через семь лет очень успешного обучения его переводят в только что открывшуюся Высшую гражданскую школу. Благодаря своей феноменальной памяти за время учебы в школе будущий ученый успел выучить пять языков: английский, немецкий, французский, греческий и латынь.
В 1970 году Хендрик поступает в Лейденский университет, где знакомится с научными трудами Джеймса Максвелла , во многом определившими дальнейшее становление Лоренца как будущего великого ученого. Через пять лет он защищает диссертацию, в которой попытался объяснить электрические и магнитные свойства сред, исследуя некоторые следствия из электромагнитной теории Максвелла. В этой же диссертации Лоренц предполагает, что электричество это дискретная среда, состоящая из мельчайших частиц (носителей заряда). Все бы ничего, но это было в 1875 году за 20 лет до официального открытия электрона английским физиком Джозефом Томсоном . Лоренц принял электрон за частицу, имеющую определенную массу и электрический заряд, а его движение подчинил законам классической механики.
После защиты диссертации ученый некоторое время работал преподавателем в Лейденской классической гимназии, через три с половиной года в 1878 стал профессором в родном университете, возглавив первую в истории всех университетов кафедру теоретической физики. Работая в университете Лоренц публикует работу в которой выводит соотношение между плотностью тела и его показателем преломления. Работа ученого была интересна тем, что предполагала наличие в веществе колеблющихся электрических заряженных частиц, взаимодействующих со световыми волнами. На то время это было одно из обоснований отнюдь не общепринятой теории о том, что любое вещество состоит из атомов и молекул.
В 1892 году Хендрик Лоренц формирует собственную теорию электронов. По его утверждению электричество возникает при движении крохотных заряженных частиц – положительных и отрицательных электронов. Также ученый заключил, что колебания заряженных частиц способны порождать электромагнитные волны . Хотя его утверждение о положительных и отрицательных электронах было в последствие опровергнуто (на самом деле все электроны заряжены отрицательно) – все же его теория была настоящим прорывом в области изучения электричества. В 1890-е годы ученый публикует работы о расщеплении спектральных линий в магнитном поле . Кроме того он предполагает, что магнитное поле сказывается на траектории движения электронов, слегка изменяя частоты их колебаний и тем самым расщепляя спектр на несколько линий.
На основании теории Лоренца о колеблющихся электронах его коллега Питер Зееман в 1896 году открывает эффект расщепления спектральных линий в магнитном поле, позже названный его именем. Хотя эффект Зеемана и не удалось полностью описать теорией Лоренца – полностью он был описан лишь при помощи квантовой теории – все же она стала необычайно важным шагом на пути дальнейшего изучения строения вещества. За свои работы в 1902 году Лоренц вместе с Зееманом удостаиваются Нобелевской премии. Свойства, открытого позже электрона удивительно совпадали с предположениями Хендрика Лоренца.
Хендрик Лоренц за свою научную деятельность создал много научных трудов. Им была сформулирована теория дисперсии света, объяснена зависимость электропроводности от теплопроводности вещества, выведена формула для связи диэлектрической проницаемости и плотности вещества, определена сила, которая действует на электрический заряд в электрическом поле.
Помимо Нобелевской премии за свои заслуги перед наукой великий ученый был удостоен медалей Копли и Румфорда Лондонского королевского общества. Он являлся почетным доктором наук Парижского и Кембриджского университетов. Был членом Лондонского и Германского физических обществ. Умер Хендрик Лоренц 4 февраля 1928 года .
(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.
Хендрик Антон Лоренц (Hendrik Antoon Lorentz) – нидерландский величайший деятель в области исследования физических явлений, обладатель врученной в 1902 году премии Альфреда Нобеля (Alfred Nobel).
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.
Его взгляды на строение атома и теория электронов становятся популярными во всем мире , одновременно он представляет свои теории о дисперсии света и других волн, о свойствах металлов, об электромагнитной индукции, электропроводности и др. Он познавал физические явления «снизу и изнутри», проводя многочисленные опыты и наблюдения над мельчайшими элементами и на основе скрупулезного анализа выдвигая гипотезы и делая обобщения.
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.