物理学的统帅——洛伦兹.pdf

洛伦兹 - 1 -物理学的统帅——洛伦兹，他是“我们时代最伟大、最高尚的人”Hendrik ·Antoon·Lorentz ，1853～ 1928） ，1853 年 7 月 18 日生于阿纳姆一个普通的苗圃主家庭，并在该地上小学和中学幼年洛伦兹的成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读了大量历史和小说因此，他虽然生长在基督教的环境里，但却是一个自由思想家洛伦兹在语言方面有很高的天赋他能非常迅速地掌握外语，能根据上下文来推断其语法对于一个终身居住在荷兰的几个闭塞的城市而希望与世界对话的人来说，这种天赋不啻是一笔巨大的财富1870 年，洛伦兹考入莱顿大学，主要方向是数学和物理学1873 年，洛伦兹以优异的成绩通过了博士考试，两年后获得博士学位洛伦兹的学位论文是物理光学方面的，题目是“关于光的折射和反射的理论”这个课题菲涅耳已经做过，但洛伦兹运用麦克斯韦的电磁场理论重新进行了处理这项研究几乎一下子就使洛伦兹确立了他在本国的学术地位3 年后，莱顿大学聘他为教授，主持该校新设置的理论物理教席这个设置不仅在荷兰，而且在整个欧洲也是最早的洛伦兹接受了这个职位，从而确定了他的理论物理学的职业生涯。

1892 年，洛伦兹发表了经典电子论的第一篇论文在这篇论文中，洛伦兹明确地把连续的场和包含分立电子的物质完全分开，同时又为麦克斯韦方程组追加了一个洛伦兹力方程于是，连续的场和分立的电子，就由这个洛伦兹力来联系在此基础上，洛伦兹把当时所得到的电磁光学的各种结果，重新整理加以格式化，确立了经典电子论的基础许多从他那里学习电动力学的理论物理学家认为，这是洛伦兹一生中最伟大的贡献之一长波极限他了解普朗克1900 年的黑体辐射量子理论包含整个光谱，也了解普朗克的量子假设与他自己的电子论基础完全不同但1908 年洛伦兹以有利于普朗克量子论的口吻说，普朗克理论是唯一能解释黑体辐射整个光谱的洛伦兹是最早能这样指出并强调量子假说和电子论假说之间存在深刻对立的人之一. 1896 年，洛伦兹用电子论成功地解释了由莱顿大学的塞曼新近发现的原子光谱磁致分裂现象洛伦兹断定该现象是由原子中负电子的振动引起的他从理论上导出的负电子的荷质比，与汤姆逊翌年从阴极射线实验得到的结果相一致由于塞曼效应的发现和解释，洛伦兹和塞曼分享了1902 年度的诺贝尔奖桥大学名誉博士、德国物理学会和英国皇家学会国外会员的光荣称号洛伦兹对理论物理的影响不仅通过他的著作，而且也通过他同从世界各地慕名而来的青年物理学家的个人交往。

爱因斯坦、薛定谔和其他理论工作者经常到莱顿去拜访他，听取他对于他们一些最新思想的意见但他从不干扰别人的思想，他和他们的关系是靠和善而平淡的基本个性来维持的伦兹作为理论物理学家的专业见解洛伦兹说过，物理学研究的目的就在于寻求简单的、可以说明所有现象洛伦兹 - 2 -的基本原理但他告诫不要过分看重对基本原理的内心联想，或者希望原理本身能够进一步发挥他认为，由于人们不能深入地洞察事物的本性，因而把任何已有的认识途径作为唯一可靠的途径加以提倡是轻率的按照洛伦兹的观点，各种基本的理论途径应该同时由不同的研究者加以探索19 世纪末、 20 世纪初物理学界的统帅如果洛伦兹不那么具有开放精神，这种成就本来可能使他过早地退出历史舞台当世纪之交的物理学革命打破了古典物理学时，洛伦兹说过，他感到遗憾的是，他为什么不在旧的基础崩溃之前死去但是洛伦兹的个性是“超个人”的，他对过去价值的惋惜很快就由愉快地接受新事物所取代了次都被邀请参加物理学界最重要的国际会议，而且经常担任大会的主席1911 年洛伦兹主持了第一届索尔维会议这次会议使量子概念从四面八方突破了德语世界的边境，成为一个在法国和英国同样使人感兴趣的论题义，洛伦兹作了持续的努力。

1923 年洛伦兹被选为国际文化协作委员会委员，并继柏格森之后担任了该委员会主席使洛伦兹不仅在学术上富有成就，而且在人品上也赢得了同时代人的敬重1928 年 2 月 4 日，洛伦兹去世，终年７５岁在他下葬那天，荷兰的电报、服务暂停3 分钟以示哀悼出席葬礼的有荷兰王室、政府以及来自世界各国科学院的代表英国皇家学会会长、著名的实验物理学家卢瑟福，普鲁士科学院代表、第二代职业理论物理学家的领导人爱因斯坦都在他的墓旁致了悼词洛伦兹（ Hendrik Antoon Lorentz 1853~1928）与塞曼（ Pieter Zeeman 1865~1943）因研究磁场对辐射 现象的影响、发现塞曼效应，分享了1902 年度诺贝尔物理学奖1896 年，塞曼（左图）利用一半径为10 英尺的凹形罗兰光栅来观察处于强磁场中的钠火焰的光谱，发 现光谱线在磁场中发生了分裂，这就是塞曼效应塞曼的老师洛伦兹用他自己所提出的经典电子理论部分地解释了这种效应随后，塞曼又用实验证明了洛伦兹的推断 塞曼效应是19 世纪末至20 世纪初实验物理学中最重要的成就之一，是继 1845 年法拉第发现“法拉第效 应”和 1875 年克尔发现“克尔效应”之后，物理学家发现的磁场对光有影响的第三个实例。

它从实验角度为光的电磁理论提供了一个重要的证据，同时， 塞曼效应也证实了电子论在理解光谱和原子结构方面的正确性， 大大拓宽了这方面的实验研究领域另外，塞曼效应的发现也可以说是1896~1897 年间电子的四次独立发现之一，因为对于塞曼效应中辐射的负电粒子，塞曼计算的荷质比与汤姆逊在偏转实验中确定的电子的荷质比 是一致的 洛伦兹（右图）是塞曼的老师1885 年，当塞曼进入莱顿大学时，他就在洛伦兹和昂尼斯的指导下学习 物理学洛伦兹是近代卓越的理论物理学家，除了磁光方面的贡献外，他还补充和发展了经典的电磁学理论， 创立了经典的电子论；确定了电子在磁场中所受的力，即“洛伦兹力”；提出了“洛伦兹变换”，为爱因斯 坦创建“狭义相对论”开辟了道路爱因斯坦称洛伦兹为“我们时代最伟大、最高尚的人”；为了纪念洛伦 兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945 年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。