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亨德里克·洛倫茲

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亨德里克·洛倫茲(Hendrik Antoon Lorentz,1853年7月18日-1928年2月4日),荷蘭著名物理學家。愛因斯坦在悼詞中稱洛倫茲是「我們時代最偉大、最高尚的人。」為紀念洛倫茲的貢獻,荷蘭政府決定從1945年起把每年他的生日那天定為「洛倫茲節」。

1 亨德里克·洛倫茲 -生平

亨德里克·洛倫茲出生於荷蘭海爾德蘭省的阿納姆,是富裕的苗圃主人格里特·弗雷德里克·洛倫茲(1822-1893)和吉爾翠答·凡·金凱爾(1826-1861)的兒子。1862年他母親死後,父親與路貝塔·赫普吉斯再婚。
亨德里克·洛倫茲

1866至1869年他就讀阿納姆新建立的高中。1870年,他通過了進入大學必須要會的經典語言考試,在萊頓大學研讀物理和數學,受業於天文學教授弗雷德里克·凱瑟。在教授的影響下,使他立志成為一位物理學家。
在取得學士學位后,於1872年回到阿納姆的高中教數學。除了教書的工作之外,但仍持續在萊頓研讀。1875年,在皮特·里傑克著作的論文《有關光的反射和折射的論文》中,精鍊了詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的電磁學,因而取得了博士學位。
1881年,亨德里克·洛倫茲娶了阿萊塔·凱薩琳娜·凱瑟,萊頓大學天文教授弗雷德里克·凱瑟的侄女。她是約翰威廉·凱瑟的女兒,任職阿姆斯特丹雕刻學校的主任,也是一個在藝術上十分傑出的教授,且設計了第一個荷蘭的郵票(1852)。後來阿萊塔·凱薩琳娜·凱瑟還成為阿姆斯特丹國立美術館的指導。亨德里克·洛倫茲和阿萊塔·凱薩琳娜·凱瑟的大女兒吉爾翠答·路貝塔·洛倫茲也成為一個物理學家。
1912年洛倫茲辭去萊頓大學教授職務,到哈勒姆擔任一個博物館的顧問,同時兼任萊頓大學的名譽教授,每星期一早晨到萊頓大學就物理學當前的一些問題作演講。後來他還在荷蘭政府中任職,1919~1926年在教育部門工作,其間在1921年擔任高等教育部部長。
1911~1927年擔任索爾維物理學會議的固定主席。在國際物理學界的各種集會上,他經常是一位很受歡迎的主持人。1923年國際科學協作聯盟委員會主席。他還是世界上許多科學院的外國院士和科學學會的外國會員。
洛倫茲於1928年2月4日在荷蘭的哈勃姆去世,終年75歲。為了悼念這位荷蘭近代文化的巨人,舉行葬禮的那天,荷蘭全國的電信、電話中止三分鐘。世界各地科學界的著名人物參加了葬禮。愛因斯坦在洛倫茲墓前致詞說:洛倫茲的成就「對我產生了最偉大的影響」,他是「我們時代最偉大、最高尚的人」。荷蘭政府決定從1945年起把每年他的生日那天定為「洛倫茲節」。

2 亨德里克·洛倫茲 -科學成就

創立電子論


洛倫茲認為一切物質分子都含有電子,陰極射線的粒子就是電子。把以太與物質的相互作用歸結為以太與電子的相互作用。這一理論成功地解釋了塞曼效應,與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學獎。
愛因斯坦和洛倫茲

洛倫茲是經典電子論的創立者.他認為電具有「原子性」,電的本身是由微小的實體組成的.後來這些微小實體被稱為電子.洛倫茲以電子概念為基礎來解釋物質的電性質.從電子論推導出運動電荷在磁場中要受到力的作用,即洛倫茲力.他把物體的發光解釋為原子內部電子的振動產生的.這樣當光源放在磁場中時,光源的原子內電子的振動將發生改變,使電子的振動頻率增大或減小,導致光譜線的增寬或分裂.1896年10月,洛倫茲的學生塞曼發現,在強磁場中鈉光譜的D線有明顯的增寬,即產生塞曼效應,證實了洛倫茲的預言.塞曼和洛倫茲共同獲得1902年諾貝爾物理學獎。
1904年,洛倫茲證明,當把麥克斯韋的電磁場方程組用伽利略變換從一個參考系變換到另一個參考系時,真空中的光速將不是一個不變的量,從而導致對不同慣性系的觀察者來說,麥克斯韋方程及各種電磁效應可能是不同的.為了解決這個問題,洛倫茲提出了另一種變換公式,即洛倫茲變換。後來,愛因斯坦把洛倫茲變換用於力學關係式,創立了狹義相對論.提出洛倫茲公式


1892年他研究過地球穿過靜止以太所產生的效應,為了說明邁克孫-莫雷實驗的結果,他獨立地提出了長度收縮的假說,認為相對以太運動的物體,其運動方向上的長度縮短了。1895年,他發表了長度收縮的準確公式,即在運動方向上,長度收縮因子為(1-v2/c2)1/2。1899年,他在發表的論文里,計論了慣性系之間坐標和時間的變換問題,並得出電子與速度有關的結論。1904年,他發表了著名的變換公式(J.-H.龐加萊首先稱之為洛倫茲變換)和質量與速度的關係式,並指出光速是物體相對於以太運動速度的極限。出色的教育家


他在萊頓大學從事普通物理和理論物理教學多年,寫過微積分和普通物理等教科書。在哈勒姆他曾致力於通俗物理講演。他一生中花了很大一部分時間和精力審查別人的理論並給予幫助。他為人熱誠、謙虛,受到愛因斯坦、薛定諤和其他青年一代理論物理學家們的尊敬,他們多次到萊頓大學向他請教,愛因斯坦曾說過,他一生中受洛倫茲的影響最大。
現在的Kornwerderzand

1896年,洛倫茲用電子論成功地解釋了由萊頓大學的塞曼新近發現的原子光譜磁致分裂現象。洛倫茲斷定該現象是由原子中負電子的振動引起的。他從理論上導出的負電子的荷質比,與湯姆遜翌年從陰極射線實驗得到的結果相一致。由於塞曼效應的發現和解釋,洛倫茲和塞曼分享了1902年度的諾貝爾獎。
當新物理學開始崛起的時候,洛倫茲也推導過黑體輻射能量分佈公式。他只能用自己的理論計算能譜的長波極限。他了解普朗克1900年的黑體輻射量子理論包含整個光譜,也了解普朗克的量子假設與他自己的電子論基礎完全不同。但1908年洛倫茲以有利於普朗克量子論的口吻說,普朗克理論是唯一能解釋黑體輻射整個光譜的。洛倫茲是最早能這樣指出並強調量子假說和電子論假說之間存在深刻對立的人之一。
除了諾貝爾物理學獎,洛倫茲還獲得過英國皇家學會的倫福特和科普利獎章,並且接受了巴黎大學和劍橋大學名譽博士、德國物理學會和英國皇家學會國外會員的光榮稱號。

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