Hendrik Anton Lorenz kort besked. Manden, der skabte elektronteorien

Den hollandske fysiker Hendrik Anton Lorenz blev født i Arnhem af Gerrit Frederick Lorenz og Gertrude (van Ginkel) Lorenz. Lorenz' far drev en vuggestue. Drengens mor døde, da han var fire år gammel. Fem år senere giftede min far sig igen med Luberta Hupkes. Lorenz gik på Arnhem High School og havde fremragende karakterer i alle fag.

I 1870 kom han ind på universitetet i Leiden, hvor han mødte professor i astronomi Frederick Kaiser, hvis forelæsninger om teoretisk astronomi interesserede ham. På mindre end to år blev Lorenz en Bachelor of Science i fysik og matematik. Da han vendte tilbage til Arnhem, underviste han på det lokale gymnasium og forberedte sig samtidig til eksaminerne til en doktorgrad, som han bestod med glans i 1873. To år senere forsvarede Lorenz med succes sin afhandling til doktorgraden kl. Leiden Universitet. Afhandlingen var helliget teorien om lysets refleksion og brydning. I den udforskede Lorentz nogle af implikationerne af James Clerk Maxwells elektromagnetiske teori om lysbølger. Afhandlingen blev anerkendt som et fremragende arbejde.

Lorentz fortsatte med at bo i sit hjem og undervise på det lokale gymnasium indtil 1878, hvor han blev udnævnt til afdelingen for teoretisk fysik ved Leiden Universitet. På det tidspunkt tog teoretisk fysik som selvstændig videnskab kun sine første skridt. Afdelingen i Leiden var en af de første i Europa. Den nye udnævnelse passede perfekt til Lorentz smag og tilbøjelighed, som havde en særlig evne til at formulere teori og anvende sofistikerede matematiske apparater til at løse fysiske problemer.

For at fortsætte med at studere optiske fænomener udgav Lorentz et papir i 1878, hvori han teoretisk udledte forholdet mellem densiteten af et legeme og dets brydningsindeks (forholdet mellem lysets hastighed i et vakuum og lysets hastighed i kroppen - en værdi, der karakteriserer, hvor meget en lysstråle afviger fra sin oprindelige retning under overgangen fra vakuum til krop). Det skete sådan, at den samme formel lidt tidligere blev udgivet af den danske fysiker Ludwig Lorentz, så den blev kaldt Lorentz–Lorentz-formlen. Hendrik Lorentz' arbejde er dog af særlig interesse, fordi det er baseret på antagelsen om, at en materiel genstand indeholder oscillerende elektrisk ladede partikler, der interagerer med lysbølger. Det forstærkede det på ingen måde almindeligt anerkendte synspunkt på det tidspunkt, at stof består af atomer og molekyler.

I 1880 var Lorentz' videnskabelige interesser hovedsageligt relateret til den kinetiske teori om gasser, som beskrev molekylernes bevægelse og etableringen af forholdet mellem deres temperatur og gennemsnitlige kinetiske energi. I 1892 begyndte Lorentz at formulere en teori, som han og andre senere kaldte teorien om elektroner. Elektricitet, hævdede Lorenz, opstår fra bevægelsen af små ladede partikler - positive og negative elektroner. Det blev senere opdaget, at alle elektroner er negativt ladede. Lorentz konkluderede, at vibrationerne af disse små ladede partikler genererer elektromagnetiske bølger, herunder lys og radiobølger, forudsagt af Maxwell og opdaget af Heinrich Hertz i 1888. I 1890'erne. Lorentz fortsatte sine studier i teorien om elektroner. Han brugte det til at forene og forenkle Maxwells elektromagnetiske teori og udgav seriøse værker om mange problemer i fysik, herunder opsplitning af spektrallinjer i et magnetfelt.

Når lys fra en varm gas passerer gennem en spalte og adskilles af et spektroskop i dets komponentfrekvenser, eller rene farver, producerer det et linjespektrum - en række lyse linjer på en sort baggrund, hvis positioner angiver de tilsvarende frekvenser. Hvert sådant spektrum er karakteristisk for en meget specifik gas. Lorentz foreslog, at frekvenserne af de oscillerende elektroner bestemte frekvenserne i det lys, der udsendes af gassen. Derudover formodede han, at magnetfeltet skulle påvirke elektronernes bevægelse og ændre oscillationsfrekvenserne lidt og opdele spektret i flere linjer. I 1896 placerede Lorentz' kollega ved Leiden Universitet, Peter Zeeman, en natriumflamme mellem polerne på en elektromagnet og fandt ud af, at de to lyseste linjer i natriums spektrum blev udvidet. Efter yderligere omhyggelige observationer af flammerne af forskellige stoffer, bekræftede Zeeman konklusionerne af Lorentz' teori, idet han fastslog, at de udvidede spektrallinjer faktisk var grupper af nært beslægtede individuelle komponenter. Spaltningen af spektrallinjer i et magnetfelt kaldes Zeeman-effekten. Zeeman bekræftede også Lorentz' antagelse om polariseringen af det udsendte lys.

Selvom Zeeman-effekten ikke kunne forklares fuldt ud, før den dukkede op i det 20. århundrede. kvanteteori, forklaringen foreslået af Lorentz baseret på elektronoscillationer gjorde det muligt at forstå de enkleste træk ved denne effekt. I slutningen af det 19. århundrede. mange fysikere mente (korrekt, som det viste sig senere), at spektre skulle være nøglen til at optrevle atomets struktur. Derfor kan Lorentz' brug af elektronteori til at forklare spektrale fænomener betragtes som et ekstremt vigtigt skridt i retning af at belyse stoffets struktur. I 1897 opdagede J. J. Thomson elektronen som en frit bevægende partikel produceret af elektriske udladninger i vakuumrør. Egenskaberne af den åbne partikel viste sig at være de samme som dem for elektroner, der oscillerer i atomer, postuleret af Lorentz.

Zeeman og Lorentz blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1902 "som anerkendelse af det fremragende bidrag, de ydede ved deres undersøgelser af magnetismens indflydelse på stråling." "Vi skylder professor Lorentz det væsentligste bidrag til den videre udvikling af den elektromagnetiske teori om lys," sagde Hjalmar Theel fra Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi ved prisoverrækkelsen. "Hvis Maxwells teori er fri for antagelser af atomart, så begynder Lorentz med den hypotese, at stof består af mikroskopiske partikler kaldet elektroner, som er bærere af veldefinerede ladninger."

I slutningen af det 19. – begyndelsen af det 20. århundrede. Lorentz blev med rette betragtet som verdens førende teoretiske fysiker. Lorentz' arbejde dækkede ikke kun elektricitet, magnetisme og optik, men også kinetik, termodynamik, mekanik, statistisk fysik og hydrodynamik. Gennem hans indsats nåede fysisk teori de grænser, der var mulige inden for klassisk fysik. Lorentz' ideer påvirkede udviklingen af moderne relativitetsteori og kvanteteori.

I 1904 udgav Lorentz den mest berømte af sine formler, kaldet Lorentz-transformationer. De beskriver reduktionen i størrelsen af et bevægeligt legeme i bevægelsesretningen og ændringen i tidens gang. Begge effekter er små, men øges, når hastigheden nærmer sig lysets hastighed. Han påtog sig dette arbejde i håbet om at forklare de fejl, der ramte alle forsøg på at opdage æterens indflydelse - et mystisk hypotetisk stof, der angiveligt fylder hele rummet.

Man mente, at æteren var nødvendig som et medium, hvor elektromagnetiske bølger, såsom lys, forplantede sig, ligesom luftmolekyler var nødvendige for udbredelsen af lydbølger. På trods af de talrige vanskeligheder, som dem, der forsøgte at bestemme egenskaberne af den allestedsnærværende æter, som stædigt trodsede observation, var fysikere stadig overbeviste om, at den eksisterede. En af konsekvenserne af æterens eksistens skal iagttages: Hvis lysets hastighed måles af en bevægelig enhed, så bør den være større, når man bevæger sig mod lyskilden og mindre, når man bevæger sig i den anden retning. Æteren kunne opfattes som vinden, der bærer lys og får den til at rejse hurtigere, når iagttageren bevæger sig mod vinden og langsommere, når han bevæger sig med vinden.

I et berømt eksperiment udført i 1887 af Albert A. Michelson og Edward W. Morley ved hjælp af et højpræcisionsinstrument kaldet et interferometer, var lysstråler påkrævet for at rejse en vis afstand i retning af Jordens bevægelse og derefter den samme afstand i modsatte retning. Måleresultaterne blev sammenlignet med målinger foretaget på stråler, der forplantede sig frem og tilbage vinkelret på Jordens bevægelsesretning. Hvis æteren på en eller anden måde påvirkede bevægelsen, ville udbredelsestiderne for lysstråler langs jordens bevægelsesretning og vinkelret på den, på grund af forskellen i hastigheder, afvige nok til, at de kunne måles med et interferometer. Til æter-teoretikernes overraskelse blev der ikke fundet nogen forskel.

Mange forklaringer (for eksempel henvisningen til, at Jorden bærer æteren med sig, og derfor er i hvile i forhold til den) var meget utilfredsstillende. For at løse dette problem foreslog Lorentz (og uafhængigt den irske fysiker J. F. Fitzgerald), at bevægelse gennem æteren reducerer størrelsen af interferometeret (og derfor ethvert bevægeligt legeme) med en mængde, der forklarer det tilsyneladende fravær af en målbar forskel i hastigheden af lysstråler i Michelson-Morley-eksperimentet.

Lorentz' transformationer havde stor indflydelse på den videre udvikling af teoretisk fysik generelt og i særdeleshed på skabelsen af den særlige relativitetsteori af Albert Einstein året efter. Einstein havde dyb respekt for Lorentz. Men hvis Lorentz mente, at deformationen af bevægelige legemer skulle være forårsaget af nogle molekylære kræfter, er ændringen i tid intet andet end et matematisk trick, og konstanten af lysets hastighed for alle observatører skulle følge af hans teori, så nærmede Einstein sig relativitet og lyshastighedens konstanthed som grundlæggende principper, ikke problemer. Ved at antage et radikalt nyt syn på rum, tid og flere grundlæggende postulater, udledte Einstein Lorentz-transformationerne og eliminerede behovet for indførelsen af æteren.

Lorentz var sympatisk over for innovative ideer og var en tidlig fortaler for Einsteins specielle relativitetsteori og Max Plancks kvanteteori. I næsten tre årtier af det nye århundrede viste Lorentz stor interesse for udviklingen af moderne fysik, idet han erkendte, at nye ideer om tid, rum, stof og energi kunne løse mange af de problemer, han skulle stå over for i sin egen forskning. Lorentz' høje autoritet blandt sine kolleger bevises af følgende kendsgerning: på deres anmodning blev han i 1911 formand for den første Solvay-konference om fysik - et internationalt forum for de mest berømte videnskabsmænd - og udførte disse opgaver hvert år indtil sin død.

I 1912 trak Lorenz sig tilbage fra Leiden Universitet for at afsætte det meste af sin tid til videnskabelig forskning, men han fortsatte med at forelæse en gang om ugen. Efter at have flyttet til Harlem påtog Lorenz sig ansvaret som kurator for Taylor Print Museums fysiske samling. Dette gav ham mulighed for at arbejde i laboratoriet. I 1919 deltog Lorenz i et af verdens største oversvømmelsesforebyggelses- og kontrolprojekter. Han ledede et udvalg, der skulle overvåge havvandets bevægelser under og efter dræningen af Zuiderzee (Nordhavsbugten). Efter afslutningen af Første Verdenskrig fremmede Lorenz aktivt genoprettelsen af det videnskabelige samarbejde og gjorde en indsats for at genoprette medlemskabet af borgere i centraleuropæiske lande i internationale videnskabelige organisationer. I 1923 blev han valgt til Folkeforbundets internationale kommission for intellektuelt samarbejde. Denne kommission omfattede syv verdensberømte videnskabsmænd. To år senere blev Lorenz dens formand. Lorenz forblev intellektuelt aktiv indtil sin død den 4. februar 1928 i Harlem.

I 1881 giftede Lorenz sig med Alletta Katherine Kaiser, niece til Kaisers astronomiprofessor. Parret Lorenz fik fire børn, hvoraf den ene døde som spæd. Lorenz var en usædvanlig charmerende og beskeden person. Disse egenskaber, såvel som hans fantastiske evner med sprog, har gjort ham i stand til med succes at lede internationale organisationer og konferencer.

Foruden Nobelprisen blev Lorenz tildelt Copley- og Rumford-medaljerne fra Royal Society of London. Han var æresdoktor ved universiteterne i Paris og Cambridge og medlem af Londons Royal and German Physical Societies. I 1912 blev Lorenz sekretær for det nederlandske videnskabelige selskab.

Beskrivelse af præsentationen ved individuelle slides:

1 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

2 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Fotoportræt af 1902 Hendrik (ofte stavet Hendrik) Anton Lorentz (hollandsk. Hendrik Antoon Lorentz; 18. juli 1853, Arnhem, Holland – 4. februar 1928, Haarlem, Holland) – hollandsk teoretisk fysiker, vinder af Nobelprisen i Fysik (1902, sammen med Pieter Zeeman) og andre priser, medlem af Royal Netherlands Academy of Sciences (1881), en række udenlandske videnskabsakademier og videnskabelige selskaber. Lorentz er bedst kendt for sit arbejde inden for elektrodynamik og optik. Ved at kombinere konceptet om et kontinuerligt elektromagnetisk felt med ideen om diskrete elektriske ladninger, der udgør stoffet, skabte han den klassiske elektroniske teori og anvendte den til at løse mange særlige problemer: han fik et udtryk for den kraft, der virker på en bevægelig ladning fra det elektromagnetiske felt (Lorentz-kraften) og den afledte formel, der forbinder et stofs brydningsindeks med dets densitet (Lorentz-Lorentz-formlen), udviklede teorien om lysspredning, forklarede en række magneto-optiske fænomener (især Zeeman-effekten) ) og nogle egenskaber ved metaller. Baseret på elektronisk teori udviklede videnskabsmanden elektrodynamikken i bevægelige medier, herunder at fremsætte en hypotese om sammentrækning af kroppe i retning af deres bevægelse (Fitzgerald - Lorentz kontraktion), introducerede begrebet "lokal tid", opnåede et relativistisk udtryk for massens afhængighed af hastighed, og afledte forhold mellem koordinater og tid i inertielle referencesystemer, der bevæger sig i forhold til hinanden (Lorentz-transformationer). Lorentz' arbejde bidrog til dannelsen og udviklingen af ideerne om den særlige relativitetsteori og kvantefysik. Derudover opnåede han en række væsentlige resultater i termodynamikken og kinetisk teori om gasser, den generelle relativitetsteori og teorien om termisk stråling. Generel information 

3 slide

Slidebeskrivelse:

Hendrik Anton Lorenz blev født den 15. juli 1853 i Arnhem. Hans forfædre kom fra Rhin-regionen i Tyskland og var hovedsageligt beskæftiget med landbrug. Faderen til den kommende videnskabsmand, Gerrit Frederik Lorentz (1822-1893), ejede en frugttræplanteskole ved Velp. Hendrik Antons mor, Gertrude van Ginkel (Geertruida van Ginkel, 1826-1861), voksede op i Renswoude i provinsen Utrecht, blev gift, blev tidligt enke, og i det tredje år af enkestanden giftede hun sig anden gang - med Gerrit Frederick. De havde to sønner, men den anden af dem døde som spæd; Hendrik Anton blev opdraget sammen med Hendrik Jan Jakob, Gertruds søn fra første ægteskab. I 1862, efter sin hustrus tidlige død, giftede familiefaderen sig med Luberta Hupkes (1819/1820-1897), som blev en omsorgsfuld stedmor for børnene. Som seksårig kom Hendrik Anton ind på Timmer Folkeskole. Her stiftede unge Lorenz i undervisningen af Gert Cornelis Timmer, forfatter til lærebøger og populærvidenskabelige bøger om fysik, bekendtskab med det grundlæggende i matematik og fysik. I 1866 bestod den kommende videnskabsmand med succes adgangsprøverne til den nyåbnede Højere Borgerskole (Dutch Hogereburgerschool) i Arnhem, som nogenlunde svarede til et gymnasium. At studere var let for Hendrik Anton, hvilket blev lettet af lærernes pædagogiske talent, primært H. Van der Stadt, forfatteren til flere berømte lærebøger om fysik, og Jacob Martin van Bemmelen, der underviste i kemi. Som Lorenz selv indrømmede, var det Van der Stadt, der indpodede ham en kærlighed til fysik. Et andet vigtigt møde i den kommende videnskabsmands liv var hans bekendtskab med Herman Haga, der studerede i samme klasse og senere også blev fysiker; de forblev nære venner gennem hele deres liv. Foruden naturvidenskaben interesserede Hendrik Anton sig for historie, læste en række værker om Hollands og Englands historie og var glad for historiske romaner; i litteratur blev han tiltrukket af engelske forfatteres arbejde - Walter Scott, William Thackeray og især Charles Dickens. Udmærket ved sin gode hukommelse studerede Lorenz adskillige fremmedsprog (engelsk, fransk og tysk), og før han kom ind på universitetet, mestrede han selvstændigt græsk og latin. På trods af sin omgængelige karakter var Hendrik Anton en genert person og kunne ikke lide at tale om sine oplevelser selv med sine kære. Han var fremmed for enhver mystik og ifølge sin datter "blev han berøvet troen på Guds nåde... Troen på fornuftens højeste værdi... erstattede hans religiøse overbevisning." Oprindelse og barndom 

4 dias

Slidebeskrivelse:

En af bygningerne på Leiden University (1875) I 1870 gik Lorenz ind på Leiden University, det ældste universitet i Holland. Her deltog han i forelæsninger af fysiker Pieter Rijke og matematiker Pieter van Geer, som underviste i et kursus i analytisk geometri, men kom tættest på astronomiprofessor Frederick Kaiser, som lærte om en ny talentfuld studerende fra sin tidligere elev Van der Stadt. Det var mens han studerede på universitetet, at den fremtidige videnskabsmand blev bekendt med de grundlæggende værker af James Clerk Maxwell og med en vis vanskelighed var i stand til at forstå dem, hvilket blev lettet af studiet af værkerne af Hermann Helmholtz, Augustin Fresnel og Michael Faraday. I november 1871 bestod Lorenz sin kandidateksamen med udmærkelse og besluttede at forberede sig til doktorgradseksamener på egen hånd, og forlod Leiden i februar 1872. Tilbage til Arnhem blev han matematiklærer ved aftenskole og på Timmers skole, hvor han engang havde studeret; dette job gav ham nok fritid til at lave videnskab. Hovedretningen for Lorentz' forskning var Maxwells elektromagnetiske teori. Derudover udførte han i skolelaboratoriet optiske og elektriske eksperimenter og forsøgte endda uden held at bevise eksistensen af elektromagnetiske bølger ved at studere udladningerne fra en Leyden-krukke. Efterfølgende, ved at berøre den britiske fysikers berømte arbejde, sagde Lorentz: "Hans "Afhandling om elektricitet og magnetisme" gjorde måske et af de stærkeste indtryk på mig i mit liv; fortolkningen af lys som et elektromagnetisk fænomen overgik i sin dristighed alt, hvad jeg hidtil havde vidst. Men Maxwells bog var ikke nem! Skrevet i de år, hvor videnskabsmandens ideer endnu ikke havde fået endelig formulering, repræsenterede den ikke en komplet helhed og besvarede ikke mange spørgsmål." Studerer på universitetet. Første skridt i videnskaben 

5 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Fotoportræt af Lorenz, 1902 Den 25. januar 1878 overtog Lorenz officielt titlen som professor og holdt en indledende tale "Molecular Theories in Physics". Ifølge en af hans tidligere elever havde den unge professor "en ejendommelig gave, trods al sin venlighed og enkelhed, at bevare en vis afstand mellem sig selv og sine elever, uden overhovedet at stræbe efter det og uden at bemærke det." Lorenz' forelæsninger var populære blandt studerende; han nød at undervise, på trods af at denne aktivitet tog en betydelig del af hans tid. Desuden påtog han sig i 1883 en ekstra byrde ved at afløse sin kollega Heike Kamerlingh Onnes, der på grund af sygdom ikke var i stand til at undervise i et kursus i almen fysik ved det medicinske fakultet; Lorenz fortsatte med at holde disse foredrag selv efter Onnes' bedring, indtil 1906. På baggrund af hans forelæsningsforløb udkom en række kendte lærebøger, som blev genoptrykt flere gange og oversat til mange sprog. I 1882 begyndte professor Lorenz sine populariseringsaktiviteter, hans taler til et bredt publikum var en succes på grund af hans talent for at præsentere komplekse videnskabelige problemstillinger på en tilgængelig og klar måde. I sommeren 1880 mødte Lorenz Aletta Catharina Kaiser (1858-1931), niece til professor Kaiser og datter af den berømte gravør Johann Wilhelm Kaiser, direktør for Rijksmuseum i Amsterdam. Forlovelsen fandt sted samme sommer, og tidligt næste år blev de unge gift. I 1885 blev deres datter Gertrude Luberta (hollandsk: Geertruida de Haas-Lorentz) født, som modtog navne til ære for videnskabsmandens mor og stedmor. Samme år købte Lorenz et hus på Heugracht 48, hvor familien levede et stille, afmålt liv som professor i Leiden 

6 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

liv. I 1889 blev en anden datter, Johanna Wilhelmina, født, i 1893, en første søn, som levede mindre end et år, og i 1895, en anden søn, Rudolf. Den ældste datter blev efterfølgende elev af sin far, studerede fysik og matematik og blev gift med den berømte videnskabsmand Vander Johannes de Haas, elev af Kamerlingh Onnes. Lorenz tilbragte sine første år i Leiden i frivillig selvisolation: han udgav lidt i udlandet og undgik praktisk talt kontakt med omverdenen (dette skyldtes sandsynligvis hans generthed). Hans arbejde var lidt kendt uden for Holland indtil midten af 1890'erne. Først i 1897 deltog han første gang i kongressen for tyske naturforskere og læger, der blev afholdt i Düsseldorf, og siden blev han en fast deltager i store videnskabelige konferencer. Han mødte så berømte europæiske fysikere som Ludwig Boltzmann, Wilhelm Wien, Henri Poincaré, Max Planck, Wilhelm Roentgen og andre. Lorentz' anerkendelse som videnskabsmand voksede også, hvilket blev lettet af succesen med den elektroniske teori, han skabte, som komplementerede Maxwells elektrodynamik med ideen om "elektricitetsatomer", det vil sige eksistensen af ladede partikler, der udgør stof. Den første version af denne teori blev offentliggjort i 1892; efterfølgende blev det aktivt udviklet af forfatteren og blev brugt til at beskrive forskellige optiske fænomener (spredning, egenskaber af metaller, grundlæggende elementer i elektrodynamik af bevægelige medier og så videre). En af de mest slående resultater af elektronisk teori var forudsigelsen og forklaringen af spaltningen af spektrallinjer i et magnetfelt, opdaget af Pieter Zeeman i 1896. I 1902 delte Zeeman og Lorentz Nobelprisen i fysik; Leiden-professoren blev dermed den første teoretiker, der modtog denne pris. Professor i Leiden (fortsat) 

7 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Taylor Museum i Haarlem (moderne syn) I 1911 modtog Lorenz et tilbud om at tiltræde stillingen som kurator for Taylor Museum, som havde et fysiklokale med et laboratorium, og det hollandske videnskabelige selskab (Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen) i Haarlem . Videnskabsmanden accepterede og begyndte at lede efter en efterfølger til stillingen som Leiden-professor. Efter Einsteins afslag, som på det tidspunkt allerede havde accepteret invitationen fra Zürich, henvendte Lorentz sig til Paul Ehrenfest, som arbejdede i St. I efteråret 1912, da sidstnævntes kandidatur blev officielt godkendt, flyttede Lorenz endelig til Haarlem. På Taylor Museum modtog han et lille laboratorium til eget brug; Hans opgaver omfattede at organisere populære foredrag for fysiklærere, som han begyndte at holde selv. Derudover forblev han i yderligere ti år en ekstraordinær professor ved Leiden Universitet, og hver mandag klokken 11 holdt han særlige forelæsninger dér om de nyeste fysiske ideer. Dette traditionelle seminar blev bredt kendt i den videnskabelige verden, og det blev overværet af mange berømte forskere fra forskellige lande i verden. Efterhånden som Lorenz blev ældre, lagde han mere og mere opmærksomhed på sociale aktiviteter, især problemer med uddannelse og internationalt videnskabeligt samarbejde. Dermed blev han en af grundlæggerne af det første hollandske lyceum i Haag og arrangør af de første gratis biblioteker og læsesal i Leiden. Han var en af lederne af Solvay-fonden, med hvis midler Det Internationale Fysiske Institut blev grundlagt, og stod i spidsen for udvalget, der var ansvarligt for at fordele ydelser til videnskabelig forskning fra videnskabsmænd fra forskellige lande. I en artikel fra 1913 skrev Lorenz: “Alle erkender, at samarbejde og forfølgelsen af et fælles mål i sidste ende giver anledning til Haarlem 

8 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

en dyrebar følelse af gensidig respekt, samhørighed og gode venskaber, som igen styrker freden.” Men den første verdenskrig, som kom snart, afbrød båndene mellem videnskabsmænd fra de krigsførende lande i lang tid; Lorenz forsøgte som borger i et neutralt land efter bedste evne at udjævne disse modsætninger og genoprette samarbejdet mellem individuelle forskere og videnskabelige samfund. Efter at have trådt ind i ledelsen af Det Internationale Forskningsråd, der blev grundlagt efter krigen (forgængeren til Det Internationale Videnskabsråd), opnåede den hollandske fysiker og hans ligesindede udelukkelse fra charteret for denne organisation af klausuler, der diskriminerede repræsentanter af de besejrede lande. I 1923 blev Lorenz medlem af den internationale komité for intellektuelt samarbejde, oprettet af Folkeforbundet for at styrke de videnskabelige bånd mellem europæiske stater, og afløste nogen tid senere filosoffen Henri Bergson som formand for denne institution. I 1918 blev Lorenz udnævnt til formand for statsudvalget for dræning af Zuiderzee-bugten, og indtil slutningen af sit liv brugte han meget tid på dette projekt, idet han direkte overvågede ingeniørberegninger. Problemets kompleksitet krævede under hensyntagen til talrige faktorer og udviklingen af originale matematiske metoder; her kom videnskabsmandens viden inden for forskellige områder af teoretisk fysik til nytte. Byggeriet af den første dæmning begyndte i 1920; projektet sluttede mange år senere, efter dets første leders død. En dyb interesse for pædagogikkens problemer førte Lorenz til bestyrelsen for offentlig uddannelse i 1919, og i 1921 ledede han afdelingen for højere uddannelse i Holland. Året efter besøgte videnskabsmanden på opfordring fra California Institute of Technology for anden gang USA og holdt foredrag i en række byer her i landet. Efterfølgende rejste han to gange mere til udlandet: i 1924 og i efterårsvinteren 1926/27, da han holdt et forelæsningskursus i Pasadena. I 1923, da han nåede aldersgrænsen, gik Lorenz officielt på pension, men fortsatte med at holde sine mandagsforelæsninger som emeritusprofessor. I december 1925 blev der holdt festligheder i Leiden for at markere 50-året for Lorenz' forsvar af sin doktorafhandling. Omkring to tusinde mennesker fra hele verden var inviteret til denne fejring, herunder mange fremtrædende fysikere, repræsentanter for den hollandske stat, studerende og venner af dagens helt. Den 4. februar 1928 døde videnskabsmanden. Haarlem (fortsat) 

Slide 9

Slidebeskrivelse:

James Clerk Maxwell Ved begyndelsen af Lorentz' videnskabelige karriere var Maxwells elektrodynamik kun i stand til fuldt ud at beskrive udbredelsen af lysbølger i det tomme rum, mens spørgsmålet om lysets interaktion med stof stadig ventede på sin løsning. Allerede i den hollandske videnskabsmands første værker blev der taget nogle skridt i retning af at forklare stoffets optiske egenskaber inden for rammerne af den elektromagnetiske teori om lys. Baseret på denne teori (mere præcist, på dens fortolkning i ånden af langtrækkende handling foreslået af Hermann Helmholtz), løste Lorentz i sin doktorafhandling (1875) problemet med refleksion og brydning af lys i grænsefladen mellem to transparente medier. Tidligere forsøg på at løse dette problem inden for rammerne af den elastiske teori om lys, hvor lys behandles som en mekanisk bølge, der forplanter sig i en speciel lysende æter, stødte på fundamentale vanskeligheder. En metode til at eliminere disse vanskeligheder blev foreslået af Helmholtz i 1870; et matematisk stringent bevis blev givet af Lorentz, som viste, at processerne for refleksion og brydning af lys er bestemt af fire grænsebetingelser pålagt de elektriske og magnetiske feltvektorer ved mediernes grænseflade, og afledt heraf de berømte Fresnel-formler. Videre i afhandlingen blev total intern refleksion og optiske egenskaber af krystaller og metaller overvejet. Lorentz' arbejde indeholdt således grundlaget for moderne elektromagnetisk optik. Hvad der er lige så vigtigt, her dukkede de første tegn på den ejendommelighed ved Lorentz' kreative metode, som Paul Ehrenfest udtrykte med følgende ord: "en klar opdeling af den rolle, som i hvert givet tilfælde optiske eller elektromagnetiske fænomener opstår i et stykke glas eller metal, "æteren" spiller på den ene side og "vægtig stof" på den anden side." Sondringen mellem æter og stof bidrog til tidligt arbejde med den elektromagnetiske teori om lys 

10 dias

Slidebeskrivelse:

11 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Titelside på den første udgave af The Theory of Electrons (1909) I begyndelsen af 1890'erne opgav Lorentz endelig begrebet langrækkende kræfter i elektrodynamik til fordel for kortdistancehandling, det vil sige ideen om en begrænset hastighed for udbredelse af elektromagnetisk interaktion. Dette blev sandsynligvis lettet af Heinrich Hertz' opdagelse af elektromagnetiske bølger forudsagt af Maxwell, samt af forelæsningerne af Henri Poincaré (1890), som indeholdt en dybdegående analyse af konsekvenserne af Faraday-Maxwell teorien om det elektromagnetiske felt. Og allerede i 1892 gav Lorentz den første formulering af sin elektroniske teori. Lorentz' elektroniske teori er en Maxwelliansk teori om det elektromagnetiske felt, suppleret med ideen om diskrete elektriske ladninger som grundlag for stoffets struktur. Feltets interaktion med bevægelige ladninger er kilden til legemers elektriske, magnetiske og optiske egenskaber. I metaller genererer bevægelsen af partikler en elektrisk strøm, mens i dielektrika forårsager forskydningen af partikler fra en ligevægtsposition elektrisk polarisering, som bestemmer værdien af stoffets dielektriske konstant. Den første konsekvente fremstilling af den elektroniske teori dukkede op i det store værk "Maxwell's electromagnetic theory and its application to moving bodies" (fransk: La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants, 1892), hvor Lorentz bl.a. opnået formlen i en simpel form for den kraft, hvormed feltet virker på ladninger (Lorentz-kraft). Efterfølgende forfinede og forbedrede videnskabsmanden sin teori: I 1895 udkom bogen "An Experience in the Theory of Electrical and Optical Phenomena in Moving Bodies" (tysk: Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern), og i 1909 den berømte monografi "The Theory of Electrons" blev offentliggjort og dens anvendelse Elektronisk teori. Overordnet skema for teorien 

12 dias

Slidebeskrivelse:

til fænomenerne lys og termisk stråling" (engelsk: Theory of elektrons and its applications to the fænomen of light and radial heat), indeholdende den mest komplette præsentation af spørgsmålet. I modsætning til de indledende forsøg (i værket fra 1892) på at opnå teoriens grundlæggende relationer ud fra mekanikkens principper, begyndte Lorentz allerede her med Maxwells ligninger for det tomme rum (ether) og lignende fænomenologiske ligninger, der gælder for makroskopiske legemer, og rejste derefter spørgsmålet om den mikroskopiske mekanisme af elektromagnetiske processer i materien. En sådan mekanisme er efter hans mening forbundet med bevægelsen af små ladede partikler (elektroner), der er en del af alle legemer. Ved at antage de endelige størrelser af elektroner og immobiliteten af æteren til stede både uden for og inde i partiklerne, introducerede Lorentz i vakuumligningerne udtryk, der er ansvarlige for fordelingen og bevægelsen (strømmen) af elektroner. De resulterende mikroskopiske ligninger (Lorentz-Maxwell-ligninger) er suppleret med et udtryk for Lorentz-kraften, der virker på partikler fra det elektromagnetiske felt. Disse forhold ligger til grund for den elektroniske teori og gør det muligt at beskrive en lang række fænomener på en samlet måde. Selvom forsøg på at konstruere en teori, der forklarer elektrodynamiske fænomener ved vekselvirkningen af et elektromagnetisk felt med bevægelige diskrete ladninger, var blevet gjort tidligere (i værker af Wilhelm Weber, Bernhard Riemann og Rudolf Clausius), var Lorentz' teori fundamentalt forskellig fra dem. Hvis man tidligere troede, at ladninger virker direkte på hinanden, mente man nu, at elektroner interagerer med det medium, de er placeret i - den stationære elektromagnetiske æter, der adlyder Maxwells ligninger. Denne idé om ether er tæt på det moderne koncept for det elektromagnetiske felt. Lorentz gjorde en klar skelnen mellem stof og æter: de kan ikke kommunikere mekanisk bevægelse til hinanden ("blive revet med"), deres interaktion er begrænset til elektromagnetismens sfære. Kraften af denne vekselvirkning for tilfældet med en punktladning kaldes Lorentz, selvom lignende udtryk tidligere blev opnået af Clausius og Heaviside fra andre betragtninger. En af de vigtige og meget diskuterede konsekvenser af den ikke-mekaniske karakter af indflydelsen beskrevet af Lorentz-styrken var dens krænkelse af det newtonske princip om handling og reaktion. I Lorentz' teori blev hypotesen om at trække æteren af et bevægeligt dielektrikum erstattet af antagelsen om polarisering af kropsmolekyler under påvirkning af et elektromagnetisk felt (dette blev udført ved at indføre den tilsvarende dielektriske konstant). Elektronisk teori. Generel ordning (fortsat) 

Slide 13

Slidebeskrivelse:

Ved at anvende sin teori på forskellige fysiske situationer opnåede Lorentz en række væsentlige delresultater. I sit første arbejde om elektronisk teori (1892) udledte videnskabsmanden således Coulombs lov, et udtryk for kraften, der virker på en strømførende leder, og loven om elektromagnetisk induktion. Her opnåede han Lorentz-Lorentz-formlen ved hjælp af en teknik kendt som Lorentz-sfæren. For at gøre dette blev feltet beregnet separat i og uden for en imaginær sfære beskrevet omkring molekylet, og for første gang blev det såkaldte lokale felt forbundet med størrelsen af polarisationen ved sfærens grænse eksplicit introduceret. Artiklen "Optiske fænomener på grund af ionens ladning og masse" (hollandsk Optische verschijnselen die met de lading en de massa der ionen in verband staan, 1898) præsenterede den klassiske elektroniske spredningsteori i en komplet form tæt på den moderne. . Hovedideen var, at spredning er resultatet af lysets interaktion med oscillerende diskrete ladninger - elektroner (i Lorentz' oprindelige terminologi - "ioner"). Efter at have nedskrevet bevægelsesligningen for en elektron, som er underlagt en drivkraft fra det elektromagnetiske felt, en genoprettende elastisk kraft og en friktionskraft, der forårsager absorption, nåede videnskabsmanden frem til den velkendte dispersionsformel, som specificerer den så- kaldet Lorentziansk form for dielektrisk konstants afhængighed af frekvens. I en række artikler udgivet i 1905 udviklede Lorentz den elektroniske teori om metallers ledningsevne, hvis grundlag blev lagt i Paul Drudes, Eduard Rieckes og J. J. Thomsons værker. Udgangspunktet var antagelsen om tilstedeværelsen af et stort antal frit ladede partikler (elektroner), der bevægede sig i mellemrummene mellem metallets stationære atomer (ioner). Den hollandske fysiker tog højde for hastighedsfordelingen af elektroner i et metal (Maxwell-fordeling) og udledte ved hjælp af statistiske metoder fra den kinetiske teori for gasser (kinetisk ligning for fordelingsfunktionen) en formel for specifik elektrisk ledningsevne og gav også en analyse af termoelektriske fænomener og opnåede forholdet mellem termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne, generelt i overensstemmelse med Wiedemann-Franz lov. Lorentz' teori var af stor historisk betydning for udviklingen af teorien om metaller, såvel som for kinetisk teori, der repræsenterede den første nøjagtige løsning på et kinetisk problem af denne art. Samtidig kunne den ikke give nøjagtig kvantitativ overensstemmelse med især eksperimentelle data, den forklarede ikke metallers magnetiske egenskaber og det lille bidrag fra frie elektroner til metallets specifikke varme. Elektronisk teori. Anvendelser: optisk spredning og ledningsevne af metaller 

Slide 14

Slidebeskrivelse:

Elektronisk teori. Anvendelser: magneto-optik, Zeeman-effekt, elektronopdagelse 

15 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

16 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Slide 17

Slidebeskrivelse:

elektrisk. Dette betød, at teorien og dens transformationer ikke kun var anvendelige på ladede partikler (elektroner), men også på tungt stof af enhver art. Således gik konsekvenserne af den Lorentzianske teori, bygget på syntesen af ideer om det elektromagnetiske felt og partiklernes bevægelse, åbenbart ud over grænserne for den newtonske mekanik. Ved at løse problemer med elektrodynamik af bevægelige medier blev Lorentz' ønske om at trække en skarp grænse mellem egenskaberne af æteren og det tunge stof igen manifesteret, og derfor at opgive enhver spekulation om æterens mekaniske egenskaber. I 1920 skrev Albert Einstein om dette: "Med hensyn til Lorentz-æterens mekaniske natur kan vi i spøg sige, at Lorentz kun efterlod den en mekanisk egenskab - ubevægelighed. Hertil kan vi tilføje, at hele den forandring, som den særlige relativitetsteori introducerede i æterens begreb, bestod i at fratage æteren og dens sidste mekaniske egenskab.” Lorentz' sidste værk før fremkomsten af den særlige relativitetsteori (SRT) var artiklen "Elektromagnetiske fænomener i et system, der bevæger sig med en hvilken som helst hastighed, der er mindre end lysets hastighed" (hollandsk: Electromagnetische verschijnselen in et system dat zich met wille-keurige hastighed , kleiner dan die van het licht , beweegt., 1904). Dette arbejde var rettet mod at eliminere de mangler, der eksisterede i teorien på det tidspunkt: det var påkrævet for at give en samlet begrundelse for fraværet af indflydelsen fra Jordens bevægelse i eksperimenter af enhver rækkefølge i forhold til v / c og for at forklare resultaterne af nye eksperimenter (såsom Troughton-Noble og Rayleigh-Brace eksperimenterne (eng. . Experiments of Rayleigh and Brace)). Med udgangspunkt i den elektroniske teoris grundlæggende ligninger og indførelse af hypoteser om sammentrækning af længder og lokal tid, formulerede videnskabsmanden kravet om, at formen af ligningerne skulle bevares under overgangen mellem referencesystemer, der bevæger sig ensartet og retlinet i forhold til hinanden. Med andre ord talte vi om teoriens invarians med hensyn til visse transformationer, som blev fundet af Lorentz og brugt til at registrere vektorerne af elektriske og magnetiske felter i en bevægelig referenceramme. Lorentz formåede imidlertid ikke at opnå fuldstændig invarians i dette arbejde: ekstra andenordens termer forblev i ligningerne for elektronisk teori. Denne ulempe blev elimineret samme år af Henri Poincaré, som gav de resulterende transformationer navnet Lorentz-transformationer. Den endelige form for SRT blev formuleret det følgende år af Einstein. Elektrodynamik af bevægelige medier. Vigtigste resultater (fortsat) 

18 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Lorentz (ca. 1916) Der bør lægges særlig vægt på forskellene mellem Lorentz' teori og den særlige relativitetsteori. Således var den elektroniske teori ikke opmærksom på relativitetsprincippet og indeholdt ingen formulering af det fraværet af observerbare beviser for Jordens bevægelse i forhold til æteren (og lysets hastigheds konstanthed) var kun en; konsekvens af gensidig kompensation af flere effekter. For Lorentz optræder transformationen af tid kun som en bekvem matematisk teknik, mens reduktionen af længder er af dynamisk (og ikke kinematisk) karakter og forklares ved en reel ændring i samspillet mellem et stofs molekyler. Efterfølgende assimilerede den hollandske fysiker formalismen i SRT fuldstændigt og præsenterede den i sine forelæsninger, men indtil slutningen af sit liv accepterede han aldrig dens fortolkning: han ville ikke opgive ideerne om æteren ("overflødig essens", ifølge til Einstein) og den "sande" (absolutte) tid, bestemt i referencerammen for æteren i hvile (omend uopdagelig eksperimentelt). Eksistensen af et privilegeret referencesystem forbundet med æteren fører til ikke-gensidigheden af transformationer af koordinater og tid i Lorentz' teori. At nægte æter eller ej, var ifølge Lorenz et spørgsmål om personlig smag. De generelle tilgange til at forene mekanik og elektrodynamik, implementeret i Lorentz og Einsteins værker, afveg også betydeligt. På den ene side var elektronteorien i centrum for det "elektromagnetiske verdensbillede", et forskningsprogram, der forudså en forening af al fysik på et elektromagnetisk grundlag, hvorfra klassisk mekanik skulle følge som et særtilfælde. Lorentz og den særlige relativitetsteori 

Slide 19

Slidebeskrivelse:

Einstein og Lorentz ved døren til Ehrenfests hus i Leiden (foto taget af husets ejer, 1921) I første omgang interesserede tyngdekraftsproblemet Lorentz i forbindelse med forsøg på at bevise massens elektromagnetiske oprindelse ("elektromagnetisk billede af verden" ), som han var meget opmærksom på. I 1900 gjorde videnskabsmanden sit eget forsøg på at kombinere tyngdekraften med elektromagnetisme. Med udgangspunkt i Ottaviano Mossottis, Wilhelm Webers og Johann Zöllners ideer forestillede Lorentz sig materielle partikler af stof bestående af to elektroner (positive og negative). Ifølge teoriens hovedhypotese forklares partiklers gravitationsinteraktion ved, at tiltrækningen af ulige ladninger er noget stærkere end frastødningen af ens ladninger. Teorien havde vigtige konsekvenser: a) en naturlig forklaring på ligheden mellem inerti- og gravitationsmasser som afledte af antallet af partikler (elektroner); b) tyngdekraftens udbredelseshastighed, fortolket som den elektromagnetiske æters tilstand, skal være begrænset og lig med lysets hastighed. Lorentz forstod, at den konstruerede formalisme ikke kan fortolkes i betydningen at reducere tyngdekraften til elektromagnetisme, men i betydningen at skabe en gravitationsteori i analogi med elektrodynamik. De opnåede resultater og konklusionerne fra dem var usædvanlige for den mekaniske tradition, hvor tyngdekraften var repræsenteret som en langtrækkende kraft. Selvom beregninger af den sekulære bevægelse af Merkurs perihelion ved hjælp af Lorentz' teori ikke gav en tilfredsstillende forklaring på observationerne, vakte dette konceptuelle skema betydelig interesse i den videnskabelige verden. I 1910'erne fulgte Lorentz udviklingen af generel relativitetsteori (GR) med dyb interesse, studerede omhyggeligt dens formalisme og fysiske konsekvenser og skrev flere vigtige værker om dette emne. Så i 1913 han Gravity og den generelle relativitetsteori 

20 dias

Slidebeskrivelse:

arbejdet i detaljer på en tidlig version af generel relativitetsteori, indeholdt i artiklen af Einstein og Grossman "Projekt for en generaliseret relativitetsteori og gravitationsteorien" (tysk: Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und Theorie der Gravitation), og opdagede, at feltligninger af denne teori er kun kovariante med hensyn til vilkårlige koordinattransformationer i tilfældet med den symmetriske energi-momentum-tensor. Han rapporterede dette resultat i et brev til Einstein, som var enig i sin hollandske kollegas konklusion. Et år senere, i november 1914, vendte Lorentz sig igen til teorien om tyngdekraften i forbindelse med udgivelsen af Einsteins værk "The Formal Foundations of the General Relativity Theory" (tysk: Die formale Grundlage der allgemeinen Relativitatstheorie). Den hollandske fysiker udførte en stor mængde beregninger (flere hundrede sider med udkast) og publicerede i begyndelsen af næste år en artikel, hvori han udledte feltligninger fra variationsprincippet (Hamiltons princip). Samtidig blev problemet med generel kovarians diskuteret i to videnskabsmænds korrespondance: mens Einstein forsøgte at retfærdiggøre ikke-kovariansen af de resulterende ligninger med hensyn til vilkårlige koordinattransformationer ved hjælp af det såkaldte "hul-argument" (hul argument, ifølge hvilket brud på kovarians er en konsekvens af kravet om entydighed af løsningen), så Lorentz ikke, at der ikke er noget galt med eksistensen af dedikerede referencesystemer. Tyngdekraft og generel relativitet (fortsat) 

21 dias

Slidebeskrivelse:

Paul Ehrenfest, Hendrik Anton Lorenz, Niels Bohr og Heike Kamerlingh Onnes ved Leiden Cryogenic Laboratory (1919) Lorenz begyndte at studere problemet med termisk stråling omkring 1900. Hans hovedmål var at forklare egenskaberne af denne stråling på grundlag af elektroniske koncepter, især for at opnå fra elektronisk teori Plancks formel for spektret af ligevægts termisk stråling. I artiklen "On the emission and absorption by metals of rays of heat of great wave-lengths", 1903, overvejede Lorentz elektronernes termiske bevægelse i et metal og fik et udtryk for fordelingen af den stråling, der udsendes af dem stråling, som faldt sammen med langbølgegrænsen for Plancks formel, nu kendt som Rayleigh-Jeans-loven. Dette samme værk indeholder tilsyneladende den første seriøse analyse af Plancks teori i den videnskabelige litteratur, som ifølge Lorentz ikke besvarede spørgsmålet om fænomenernes mekanisme og årsagen til fremkomsten af mystiske energikvanter. I de efterfølgende år forsøgte videnskabsmanden at generalisere sin tilgang til tilfældet med vilkårlige bølgelængder og finde en mekanisme til emission og absorption af stråling fra elektroner, der ville tilfredsstille eksperimentelle data. Alle forsøg på at opnå dette var dog forgæves. I 1908 viste Lorentz i sin rapport "Fordelingen af energi mellem det overvejende stof og æteren" (fransk Le partage de l'énergie entre la matière pondérable et l'éther), læst på den internationale matematikkongres i Rom, at klassisk mekanik og elektrodynamik fører til teoremet om ligefordelingen af energi over frihedsgrader, hvorfra man kun kan få Rayleigh-Jeans formlen. Som en konklusion foreslog han, at fremtidige målinger ville hjælpe med at træffe et valg mellem Plancks teori og Jeans-hypotesen, ifølge hvilken afvigelse fra Rayleigh-Jeans lov er en konsekvens af systemets manglende evne til at opnå ligevægt. Denne konklusion fik kritik fra Wilhelm Wien og andre forsøgspersoner, som gav yderligere argumenter mod Rayleigh-Jeans-formlen. Senere i samme Termisk stråling og kvanter 

22 dias

Slidebeskrivelse:

år blev Lorenz tvunget til at indrømme: ”Nu blev det klart for mig, hvilke enorme vanskeligheder vi støder på på denne vej; Jeg kan konkludere, at udledningen af strålingslovene fra elektronteorien næppe er mulig uden dybtgående ændringer i dens grundlag, og jeg må betragte Plancks teori som den eneste mulige." Den hollandske fysikers romerske forelæsning, som indeholdt resultater af stor almenhed, tiltrak det videnskabelige samfunds opmærksomhed på problemerne med den nye kvanteteori. Dette blev lettet af Lorenz' autoritet som videnskabsmand. En detaljeret analyse af den klassiske elektrodynamiks muligheder for at beskrive termisk stråling er indeholdt i rapporten "Anvendelse af sætningen om den ensartede fordeling af energi til stråling" (fransk: Sur l'application au rayonnement du théorème de l'équipartition de l 'énergie), som Lorentz gav ved den første Solvay-kongres (1911). Resultatet af betragtningen ("alle mekanismer, der kan tænkes, ville føre til Rayleighs formel, hvis blot deres natur er sådan, at Hamiltons ligninger er anvendelige på dem") pegede på behovet for at revidere de grundlæggende ideer om lysets og lysets vekselvirkning. stof. Selvom Lorentz accepterede Plancks hypotese om energikvanter og foreslog den berømte kombinatoriske afledning af Plancks formel i 1909, kunne han ikke acceptere Einsteins mere radikale forslag om eksistensen af lyskvanter. Den vigtigste indvending, som den hollandske videnskabsmand fremførte, var vanskeligheden ved at forene denne hypotese med optiske interferensfænomener. I 1921, som et resultat af diskussioner med Einstein, formulerede han en idé, som han betragtede som et muligt kompromis mellem lysets kvante- og bølgeegenskaber. Ifølge denne idé består stråling af to dele - et energikvante- og en bølgedel, som ikke overfører energi, men er med til at skabe et interferensmønster. Størrelsen af "intensiteten" af bølgedelen bestemmer antallet af energikvanter, der falder ind i et givet område af rummet. Selvom denne idé ikke har tiltrukket sig det videnskabelige samfunds opmærksomhed, er dens indhold tæt på den såkaldte pilotbølgeteori, udviklet flere år senere af Louis de Broglie. Termisk stråling og kvanter (fortsat) 

Slide 23

Slidebeskrivelse:

Ludwig Boltzmann (1875) Fra begyndelsen af sin videnskabelige karriere var Lorentz en overbevist atomist, hvilket ikke kun afspejledes i den elektroniske teori, han byggede, men også i hans dybe interesse for den molekylære kinetiske teori om gasser. Videnskabsmanden udtrykte sine synspunkter om materiens atomare struktur tilbage i 1878 i sin tale "Molecular Theories in Physics" (hollandsk: De moleculaire theorien in de natuurkunde), der blev holdt ved sin tiltræden som professor ved Leiden Universitet. Efterfølgende vendte han sig mere end én gang til at løse specifikke problemer i den kinetiske teori om gasser, som ifølge Lorentz er i stand til ikke kun at underbygge de opnåede resultater inden for termodynamikkens rammer, men også tillader en at gå ud over disse grænser. Lorentz' første arbejde om den kinetiske teori om gasser blev udgivet i 1880 under titlen "Bevægelsesligninger for gasser og udbredelse af lyd i overensstemmelse med den kinetiske teori om gasser" (hollandsk: De bewegingsvergelijkingen der gassen en de voortplanting van het geluid volgens den kinetiske gasteori). Efter at have overvejet en gas af molekyler med indre frihedsgrader (polyatomiske molekyler), opnåede videnskabsmanden en ligning foren, svarende til Boltzmanns kinetiske ligning (1872). Lorentz var den første til at vise, hvordan man opnår ligningerne for hydrodynamikken ud fra denne ligning: i den lavere tilnærmelse giver afledningen Euler-ligningen, mens i den højere tilnærmelse Navier-Stokes-ligningerne. Metoden præsenteret i artiklen, der er meget generel, gjorde det muligt at bestemme de minimumsantagelser, der kræves for at udlede de hydrodynamiske ligninger. Derudover blev der i denne artikel for første gang, baseret på den kinetiske teori om gasser, opnået Laplace-udtrykket for lydens hastighed, og en ny mængde forbundet med indre termodynamik og kinetisk teori for gasser blev introduceret 

24 dias

Slidebeskrivelse:

molekyler og er nu kendt som koefficienten for volumetrisk viskositet. Lorentz anvendte snart resultaterne opnået i dette arbejde til undersøgelsen af gassens adfærd i nærværelse af en temperaturgradient og gravitationskræfter. I 1887 offentliggjorde den hollandske fysiker et papir, hvori han kritiserede den oprindelige udledning af Boltzmanns H-sætning (1872) og viste, at denne udledning ikke var anvendelig til tilfældet med en gas af polyatomiske (ikke-sfæriske) molekyler. Boltzmann indrømmede sin fejl og præsenterede snart en forbedret version af sit bevis. Derudover foreslog Lorentz i samme artikel en forenklet udledning af H-sætningen for monoatomiske gasser, tæt på den, der bruges i moderne lærebøger, og et nyt bevis for bevarelsen af elementært volumen i hastighedsrummet under kollisioner; disse resultater blev også godkendt af Boltzmann. Et andet problem i kinetisk teori, som interesserede Lorentz, vedrørte anvendelsen af virialsætningen til at opnå tilstandsligningen for en gas. I 1881 undersøgte han en gas af elastiske kugler og var ved hjælp af virialsætningen i stand til at tage hensyn til de frastødende kræfter mellem partikler under kollisioner. Den resulterende tilstandsligning indeholdt et udtryk, der var ansvarligt for virkningen af udelukket volumen i van der Waals-ligningen (dette udtryk blev tidligere kun introduceret af kvalitative årsager). I 1904 viste Lorentz, at det var muligt at nå frem til den samme tilstandsligning uden at bruge virialsætningen. I 1891 udgav han et papir om den molekylære teori om fortyndede opløsninger. Den forsøgte at beskrive egenskaberne af opløsninger (herunder osmotisk tryk) i form af balancen af kræfter, der virker mellem de forskellige komponenter i en opløsning, og pegede også på indvendinger mod Boltzmanns lignende forsøg på at anvende kinetisk teori til at beregne osmotisk tryk. Derudover skrev Lorenz fra 1885 adskillige artikler om termoelektriske fænomener, og i 1900-tallet brugte han metoder fra den kinetiske teori om gasser til at beskrive elektronernes bevægelse i metaller. Termodynamik og kinetisk teori for gasser (fortsat) 

26 dias

Slidebeskrivelse:

I 1925 etablerede Royal Netherlands Academy of Sciences Lorentz Gold Medal, som uddeles hvert fjerde år for præstationer inden for teoretisk fysik. Låsesystemet (Lorentzsluizen), som er en del af komplekset af strukturer i Afsluitdijk-dæmningen, som adskiller Zuiderzee-bugten fra Nordsøen, bærer navnet Lorentz. Talrige genstande (gader, pladser, skoler osv.) i Holland er opkaldt efter Lorenz. I 1931, i Arnhem, i Sonsbeek-parken, blev et monument for Lorenz af billedhuggeren Oswald Wenckebach afsløret. I Haarlem på Lorentz-pladsen og i Leiden ved indgangen til Instituttet for Teoretisk Fysik er der buster af videnskabsmanden. Der er mindeplader på bygninger forbundet med hans liv og virke. I 1953, i anledning af den berømte fysikers 100-års jubilæum, blev Lorenz-stipendiet oprettet for studerende fra Arnhem, der studerer ved hollandske universiteter. På Leiden Universitet er Institut for Teoretisk Fysik (Instituut-Lorentz), æresstolen (Lorentz-stolen), som hvert år besættes af en af de fremtrædende teoretiske fysikere, og det internationale center for afholdelse af videnskabelige konferencer, opkaldt efter Lorentz. Et af månekraterne er opkaldt efter Lorentz. Monument til Lorenz i Arnhem Mindeplade i Eindhoven Minde 

Slide 27

Slidebeskrivelse:

Bøger af H. A. Lorentz. Indtryk af hans liv og arbejde / red. G. L. De Haas-Lorentz.. - Amsterdam, 1957. Frankfurt W. I. Særlig og generel relativitetsteori (historiske essays). - M.: Nauka, 1968. Klyaus E. M., Frankfurt W. I., Frank A. M. Gendrik Anton Lorenz. - M.: Nauka, 1974. Darrigol O. Elektrodynamik fra Ampere til Einstein. - Oxford University Press, 2000. Whittaker E. Historien om teorien om æter og elektricitet. - Izhevsk: Scientific Research Center of RHD, 2001. Artikler De Broglie L. Hendrik Anton Lorentz' liv og værker // De Broglie L. Langs videnskabens veje. - M.: Udenlandsk forlag. Litterær, 1962. - S. 9-39. Hirosige T. Origins of Lorentz’ Theory of Electrons and the Concept of the Electromagnetic Field // Historical Studies in the Physical Sciences. - 1969. - Bd. 1. - S. 151-209. Schaffner K. F. The Lorentz Electron Theory of Relativity // American Journal of Physics. - 1969. - Bd. 37. - S. 498-513. Goldberg S. Lorentz' elektronteori og Einsteins relativitetsteori // Fysisk. - 1970. - Bd. 102. - S. 261-278. McCormmach R. H. A. Lorentz og det elektromagnetiske natursyn // Isis. - 1970. - Bd. 61. - S. 459-497. McCormmach R. Einstein, Lorentz og elektronteorien // Historiske studier i de fysiske videnskaber. - 1970. - Bd. 2. - S. 41-87. Litteratur 

28 rutsjebane

Slidebeskrivelse:

Hendrik Antoon Lorentz er en førende hollandsk videnskabsmand inden for fysisk forskning, vinder af Alfred Nobelprisen i 1902.

Hendrik Lorenz blev født den 15. juli 1853 i byen Arnhem. Mange generationer af hans faderlige slægtninge var af tysk oprindelse, boede i Rhindalen og var bønder. Far Gerrit Frederik dyrkede frugttræer i nærheden af byen Velp. Moderen til den fremtidige doktor i fysiske videnskaber, Geertruida van Ginkel, var fra byen Renswoude i provinsen Utrecht. Før hun blev hustru til Gerrit Lorenz, var hun gift, mistede sin mand og opfostrede en søn. Lorents havde to drenge, men den yngste døde meget ung. I 1862 døde Lorenz' mor, og han blev efterfølgende opdraget af sin stedmor Luberta Hupkes.

Fra en alder af 6 begyndte Hendrik Lorenz at gå på skolen af den berømte lærer på den tid, Gert Cornelis Van Timer, som skrev flere lærebøger om fysik. Fra da af blev Lorentz forelsket i fysiske og matematiske videnskaber.

I en alder af 13 gik Lorenz ind på Higher Civil School (Hogereburgerschool), hvor uddannelsesniveauet svarede til et gymnasiums. Det var nemt at lære takket være enestående læreres færdigheder:

Van Der Stadt, der skrev en fysiklærebog;
Jacob Martin van Bemmelen, kemilærer.

Lorentz elskede fysik af hele sit hjerte, men var en alsidig person:

Interesseret i historisk videnskab;
Jeg læser meget og foretrækker Walter Scotts historiske værker, Charles Dickens, William Thackerays romaner;
Jeg lærte selvstændigt at tale og læse engelsk, tysk, fransk, græsk og latin.

Lorenz blev hjulpet af sin evne til hurtigt og med forbløffende nøjagtighed at huske en betydelig mængde information og sin brændende interesse for at lære.

Alma Mater

Siden 1870 studerede Lorenz ved Leiden Universitet. Han var heldig, at hans lærere var store videnskabsmænd:

Fysiker Peter Rijke;
Matematiker Pieter van Geer;
Astronom Frederick Kaiser.

Lorenz studerer uafhængigt de videnskabelige værker af James Maxwell, Michael Faraday, Hermann Helmholtz og andre.

Et år efter optagelsen, i 1871, forsvarede Henrik Lorenz sin kandidatafhandling. Herefter vender han hjem og tager arbejde som matematiklærer på Timmerskolen og samtidig på en aftenskole for voksne. I sin fritid fordybede han sig i naturvidenskab.

Lorentz' interesse var fokuseret på Maxwells teori om det elektromagnetiske felt. Lorentz' eksperimenter havde til formål at bevise eksistensen af elektromagnetiske bølger. Yderligere 2 år senere, i 1873, forsvarede Lorenz sin afhandling om lysstrålernes egenskaber og modtog titlen Doctor of Science. Og han vender hjem igen og arbejder videre som skolelærer.

I 1876 blev Lorenz tilbudt en fast lærerstilling i Utrecht, men afslog i håb om til sidst at få en stilling i Leiden. Og sådan skete det: I 1878 blev den store naturvidenskabsmand optaget i afdelingen for fysikteori.

Lorentz viste sig at være en af pionererne i udviklingen af den teoretiske retning af denne videnskab og opnåede stor succes i udviklingen af teorier om optik, elektromagnetisk felt og elektronisk teori.

En af retningerne er studiet af forholdet mellem bevægelseshastigheden og fysiske legemers kinetiske energi, som lagde grundlaget for mange mekaniske principper. Lorentz' arbejde påvirkede udviklerne af relativitetsteorien, herunder Albert Einstein.

Undervisning

Lorenz holdt forelæsninger om forskellige grene af fysikken i Leiden med fornøjelse, og de studerende elskede ham meget. Forelæsningssessionerne var så populære, at de blev optaget og udgivet lærebøger baseret på dem.

Han fortsatte med at holde sine forelæsninger om mandagen på Leiden Universitet indtil slutningen af sit liv.

Siden 1882 begyndte Lorenz at engagere sig i uddannelsesaktiviteter blandt en bred vifte af befolkningen, begyndte at holde offentlige foredrag, og denne aktivitet blev hans livsværk - at bringe viden til mennesker.

Familie

I 1881 giftede Lorenz sig med Aletta Kaiser (1858-1931), i 1885 fik de datteren Gertrude Luberta, som fik et dobbeltnavn til minde om Henriks naturlige og adoptivmor.

Lorenz' kone tog sig af ham og forsøgte at give ham fred og komfort i huset, et ideelt miljø, der ikke forstyrrede hans videnskabelige arbejde.
I 1889 blev en anden datter, Johanna Wilhelmina, født i 1893, parret fik en dreng, som snart døde, og i 1895 en dreng, Rudolf.

Den første datter blev ligesom sin far interesseret i fysisk og matematisk forskning og viede hele sit liv til det.

Af natur var Lorenz en meget omgængelig, venlig person med en subtil sans for humor. Han var altid omgivet af venner og kollegaer, studerende og følgere. Samtiden talte om hans diplomatiske talenter, hans evne til at opbygge kommunikation i enhver situation og den store fysikers store pædagogiske gave.

Bidrag til verdensvidenskaben

Lorentz' teori kombinerede to videnskabers begreber og love - optik og elektrodynamik. I sin afhandling med titlen Doctor of Sciences skitserede Lorenz sine synspunkter om, at det elektromagnetiske felt påvirker lysets udbredelseshastighed. Faktum er, at lysbølger, der passerer gennem et elektromagnetisk felt, brydes under påvirkning af små ladede partikler i mediet. Lorentz beviste sin antagelse ved at præsentere et eksperiment, hvorunder spektrumspredning blev observeret.

Lorentz' næste konklusion var, at mængden af brydning af en lysstråle bestemmes af tætheden af det medium, den passerer igennem.
Lorentz' elektroniske teori var baseret på hans forgænger Maxwells ideer. Forskeren identificerer stofpartikler med en positiv og negativ ladning og kalder dem ioner. Bevægelsen af sådanne partikler er årsagen til udseendet af elektrisk strøm og elektromagnetiske fænomener. Beviser blev leveret gennem eksperimenter med elektrolytter og gasser.

En ladet partikel, der kommer ind i et elektromagnetisk felt, kommer under dens indflydelse og afviger fra sin oprindelige bane. Den anden konsekvens af påvirkningen af et elektromagnetisk felt på et bevægeligt legeme er et fald i volumenet af et sådant legeme.

Sådanne konklusioner blev tildelt Nobelprisen, da de viste sig at være grundlaget for at forklare mange fysiske og kemiske processer.
Det næste trin i udviklingen af elektronisk teori var konklusionen om elektronens masses afhængighed af hastigheden af dens bevægelse. Denne konklusion tjente som en drivkraft for udviklingen af relativitetsteorien og studiet af tyngdekraftens natur.

Lorentz foreslog en formel for den kraft, der virker på en ladet partikel i et elektromagnetisk felt. Denne kraft studeres i et skolefysikkursus og kaldes Lorentz-kraften.

Videnskabsmanden yder sit bidrag både til termodynamik og til udviklingen af teorien om gasser, udvikler problemer med forholdet mellem termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne og elektrodynamikken i bevægelige legemer.

Lorentz forstår, at fysikkens videre udvikling vil bevæge sig mod kvanteteorien og relativitetsteorien. Imidlertid kunne den klassiske videnskabsmand, der var vant til at studere alle fænomener gennem adskillige møjsommelige eksperimenter og således repræsentere traditionel fysik, ikke omstrukturere sin tænkning til at gå fra brede generaliseringer til deres beviser. Lorenz støttede nye retninger i studiet af stof og rum og fremmede dem i hele verden i sine forelæsninger.

Verdensberømmelse

Indtil 1897 var Lorenz kun berømt i Leiden og på universiteterne i Holland. I 1897 rejste han uden for Holland for første gang i sit liv. og præsenterede resultaterne af sin egen mangeårige forskning på et symposium i Düsseldorf, hvor naturvidenskabelige forskere og læger talte.

Siden i år har han konstant deltaget i videnskabelige konferencer, hvor han kunne møde Wilhelm Roentgen, Ludwig Boltzmann, Max Planck m.fl.

Hans syn på atomets struktur og teorien om elektroner bliver populære over hele verden, samtidig præsenterer han sine teorier om spredning af lys og andre bølger, om metallers egenskaber, om elektromagnetisk induktion, elektrisk ledningsevne osv. Han lærte fysiske fænomener "nedefra og indefra", udførte talrige eksperimenter og observationer af de mindste elementer og, baseret på omhyggelig analyse, fremsættelse af hypoteser og generaliseringer.

I 1902 blev Lorenz sammen med Peter Seemann tildelt Nobelprisen. I talen om Lorentz' fortjenester blev hans rolle i studiet af atomets struktur og i skabelsen af den elektroniske teori noteret.

Derefter fungerede han som foredragsholder om problemer inden for fysisk videnskab i Berlin, Paris, New York osv. Siden 1909 ledede Lorenz afdelingen for fysisk forskning ved Royal Academy of Sciences i Holland.

I 1911 flyttede han til Haarlem og blev leder af Taylor Museum, hvor han fik mulighed for at lave videnskab i sit eget laboratorium. Samtidig kan han ikke opgive at være foredragsholder og fortsætter med at popularisere aktuelle opdagelser i fysikkens verden. Lorenz var overbevist om, at videnskab var nødvendig for en bred vifte af befolkningen. Han er entusiastisk involveret i arbejdet i udvalget for beskyttelse af Amsterdam mod oversvømmelser og deltager i et projekt, der har til formål permanent at overvåge det vand, der truede med at oversvømme.

Han fungerer som en uselvisk motor for uddannelse: han stræber efter at åbne offentlige bibliotekssamlinger og læsesale i Leiden, et lyceum i byen Haag og International Institute of Physics. Takket være Lorenz giver Solvay Stichting stipendier og andre fordele til talentfulde unge videnskabsmænd.

Efter Første Verdenskrig talte Lorenz for enhed af alle repræsentanter for videnskaben.

Lorenz kombinerede en fremsynet teoretiker og en klog lærer med stort T. Derfor Siden 1921 har han ledet det hollandske kontor for videregående uddannelse. Siden 1923 har han deltaget i gennemførelsen af programmer fra Den Internationale Komité for samspillet mellem repræsentanter for videnskabelig viden fra forskellige lande. Selv i Sovjetunionen i 1925 blev han valgt til æresmedlem af USSR Academy of Sciences.

I 1925 blev Lorenz tildelt Storkorset af Ordenen af Prinserne af Orange-Nassau (Van Oranje-Nassau), den mest betydningsfulde pris i Holland.

Lorenz døde i 1928 af en alvorlig sygdom på begravelsesdagen blev hele staten kastet ud i sorg, kom berømte videnskabsmænd for at sige farvel til ham, før hans sidste rejse, Albert Einstein, holdt en afskedstale. En fantastisk videnskabsmand, en talentfuld lærer, en uselvisk tjener for den offentlige uddannelses sag - det var Hendrik Anton Lorenz.

Hendrik(ofte skrevet Hendrik) Anton Lorenz(hollandsk Hendrik Antoon Lorentz; 18. juli 1853, Arnhem, Holland - 4. februar 1928, Haarlem, Holland) - hollandsk teoretisk fysiker, vinder af Nobelprisen i fysik (1902, sammen med Pieter Zeeman) og andre priser, medlem af Royal Netherlands Academy Sciences (1881), en række udenlandske videnskabsakademier og videnskabelige selskaber.

Lorentz er bedst kendt for sit arbejde inden for elektrodynamik og optik. Ved at kombinere konceptet om et kontinuerligt elektromagnetisk felt med ideen om diskrete elektriske ladninger, der udgør stoffet, skabte han den klassiske elektroniske teori og anvendte den til at løse mange særlige problemer: han fik et udtryk for den kraft, der virker på en bevægelig ladning fra det elektromagnetiske felt (Lorentz-kraften) og den afledte formel, der forbinder et stofs brydningsindeks med dets densitet (Lorentz-Lorentz-formlen), udviklede teorien om lysspredning, forklarede en række magneto-optiske fænomener (især Zeeman-effekten) ) og nogle egenskaber ved metaller. Baseret på elektronisk teori udviklede videnskabsmanden elektrodynamikken i bevægelige medier, herunder at fremsætte en hypotese om sammentrækning af kroppe i retning af deres bevægelse (Fitzgerald - Lorentz kontraktion), introducerede begrebet "lokal tid", opnåede et relativistisk udtryk for massens afhængighed af hastighed, og afledte forhold mellem koordinater og tid i inertielle referencesystemer, der bevæger sig i forhold til hinanden (Lorentz-transformationer). Lorentz' arbejde bidrog til dannelsen og udviklingen af ideerne om den særlige relativitetsteori og kvantefysik. Derudover opnåede han en række væsentlige resultater i termodynamikken og kinetisk teori om gasser, den generelle relativitetsteori og teorien om termisk stråling.

Biografi

Oprindelse og barndom (1853-1870)

Som seksårig kom Hendrik Anton ind på Timmer Folkeskole. Her stiftede unge Lorenz i undervisningen af Gert Cornelis Timmer, forfatter til lærebøger og populærvidenskabelige bøger om fysik, bekendtskab med det grundlæggende i matematik og fysik. I 1866 bestod den kommende videnskabsmand med succes adgangsprøverne til den nyåbnede Højere Borgerskole (Dutch Hogereburgerschool) i Arnhem, som nogenlunde svarede til et gymnasium. At studere var let for Hendrik Anton, hvilket blev lettet af lærernes pædagogiske talent, primært H. Van der Stadt, forfatteren til flere berømte lærebøger om fysik, og Jacob Martin van Bemmelen, der underviste i kemi. Som Lorenz selv indrømmede, var det Van der Stadt, der indpodede ham en kærlighed til fysik. Et andet vigtigt møde i den kommende videnskabsmands liv var hans bekendtskab med Herman Haga, der studerede i samme klasse og senere også blev fysiker; de forblev nære venner gennem hele deres liv. Foruden naturvidenskaben interesserede Hendrik Anton sig for historie, læste en række værker om Hollands og Englands historie og var glad for historiske romaner; i litteratur blev han tiltrukket af engelske forfatteres arbejde - Walter Scott, William Thackeray og især Charles Dickens. Udmærket ved sin gode hukommelse studerede Lorenz adskillige fremmedsprog (engelsk, fransk og tysk), og før han kom ind på universitetet, mestrede han selvstændigt græsk og latin. På trods af sin omgængelige karakter var Hendrik Anton en genert person og kunne ikke lide at tale om sine oplevelser selv med sine kære. Han var fremmed for enhver mystik og ifølge sin datter "blev han berøvet troen på Guds nåde... Troen på fornuftens højeste værdi... erstattede hans religiøse overbevisning."