Hendrik Antoon Lorentz: βιογραφία και συνεισφορές αυτού του Ολλανδού φυσικού

Ο Hendrik Antoon Lorentz είναι ένας από τους σημαντικότερους επιστήμονες στην πρόσφατη ολλανδική ιστορία, με ευρήματα ότι συνέβαλαν στο να γίνει η φυσική όπως την ξέρουμε σήμερα και να επηρεάσουν επιφανείς μορφές όπως ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ή ο Έρνεστ Ράδερφορντ.

Πολύ προσηλωμένος τόσο στην επιστήμη όσο και στις γλώσσες, ο Λόρεντς συνέβαλε στο επιστημονικό πανόραμα της εποχής του δημοσιεύοντας διάφορες εργασίες για τα επιστημονικά του ευρήματα όχι μόνο στη μητρική του ολλανδική, αλλά και στα γαλλικά, γερμανικά και Αγγλικά.

Ο Λόρεντς που περιγράφεται ως ευέλικτος, φιλικός και χαρισματικός από τους συνομηλίκους του, έχει μείνει στην ιστορία ως αυτός που έδωσε δύναμη σε η ιδέα ότι ο ηλεκτρομαγνητισμός και το φως σχετίζονταν με αρνητικά φορτισμένα υποατομικά σωματίδια, το ηλεκτρόνια. Σήμερα θα ανακαλύψουμε τι συνέβη στη ζωή του αυτή η βιογραφία του Hendrik Antoon Lorentz σε συνοπτική μορφή.

• Σχετικό άρθρο: «Οι 10 κλάδοι της Φυσικής και τα γνωστικά τους πεδία»

Σύντομη βιογραφία του Hendrik Antoon Lorentz

Ο Hendrik Antoon Lorentz ήταν Ολλανδός φυσικός που κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής το 1902. Οι ανακαλύψεις του Λόρεντς ήταν ένα τεράστιο βήμα στην ανάπτυξη της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας και έδωσαν ώθηση θεωρητική και πρακτική για πολλές από τις σημαντικές ανακαλύψεις του περασμένου αιώνα, μεταξύ των οποίων η Θεωρία της Σχετικότητας του Albert Αϊνστάιν.

Η παιδική του ηλικία

Ο Hendrik Antoon Lorentz γεννήθηκε στις 18 Ιουλίου 1853 στο Άρνεμ της Ολλανδίας.. Οι γονείς του ήταν ο Gerrit Frederik Lorentz, ένας πλούσιος κηπουρός, και η Geertruida van Ginkel, που πέθανε όταν ο Lorentz ήταν μόλις τεσσάρων ετών. Όταν η γυναίκα του πέθανε, ο Gerrit Lorentz παντρεύτηκε ξανά τη Luberta Hupkes.

Ως παιδί, ο Hendrik Antoon παρακολουθούσε δύο από τις τρεις καθημερινές βάρδιες στο τοπικό σχολείο. Όταν άνοιξε το πρώτο ινστιτούτο στη γενέτειρά του το 1866, ο νεαρός Λόρεντς ήταν έτοιμος να ξεκινήσει την τρίτη τάξη. Ήταν εξαιρετικός μαθητής, με θεαματικά αποτελέσματα όχι μόνο για επιστήμες όπως τα μαθηματικά και τη φυσική, αλλά και για τα γαλλικά, γερμανικά και αγγλικά.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Hermann von Helmholtz: βιογραφία αυτού του Γερμανού γιατρού και φυσικού"

Πανεπιστημιακή εκπαίδευση και ακαδημαϊκή ζωή

Στο τέλος του πέμπτου και τελευταίου έτους του ινστιτούτου, ο Hendrik Antoon Lorentz σπούδασε κλασικές γλώσσες, κάτι που απαιτούνταν στην εποχή του για να μπορέσει να σπουδάσει στο πανεπιστήμιο. Γράφτηκε το 1870 στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν και, μόλις ένα χρόνο αργότερα, απέκτησε πτυχίο στα μαθηματικά και τη φυσική.. Το 1872 επέστρεψε στη γενέτειρά του Άρνεμ για να εργαστεί ως δάσκαλος μαθηματικών το απόγευμα στο τοπικό ινστιτούτο.

Περίπου αυτή την περίοδο εκπονούσε τη διδακτορική του διατριβή για την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός, με τίτλο στα ολλανδικά «Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht». Σε αυτή τη διατριβή εξήγησε με μεγάλη σαφήνεια μια έννοια που δεν είχε ακόμη μεταφραστεί Dutch, και τόλμησε επίσης να τελειοποιήσει με αυτόν τον τρόπο την ηλεκτρομαγνητική θεωρία από τον James C. Μάξγουελ. Υπερασπίστηκε τη διατριβή του το 1875, αποκτώντας μαζί της το διδακτορικό του όταν ήταν μόλις 22 ετών.

Το 1878 διορίστηκε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Leiden, αναλαμβάνοντας το νέο τμήμα θεωρητικής φυσικής του ιδρύματος. Στην εναρκτήρια διάλεξή του μίλησε για τις μοριακές θεωρίες στη φυσική, ένα σημαντικό κείμενο για την ιστορία του Ολλανδική φυσική και με τίτλο «De moleculaire theoriën in de natuurkunde» (Molecular theories in φυσικός).

Το 1880, ο Henrik Lorentz καθιέρωσε τη σχέση μεταξύ της πόλωσης ενός μορίου και του δείκτη διάθλασης μιας ουσίας που αποτελείται από μόρια με αυτή την πόλωση. Αυτό το εύρημα έγινε με τον ίδιο τρόπο όπως ο Δανός φυσικός Ludwig Valentin Lorenz, που εργαζόταν ανεξάρτητα. Για το λόγο αυτό αυτή η σχέση είναι γνωστή ως τύπος Lorenz-Lorentz.

Το 1881 ο Λόρεντς έγινε δεκτός ως μέλος της Βασιλικής Ολλανδικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών. Την ίδια χρονιά παντρεύτηκε την Aletta Catharina Kaiser, κόρη του Τζ. W. Κάιζερ, καθηγητή στην Ακαδημία Καλών Τεχνών, ο οποίος θα γινόταν διευθυντής του Rijksmuseum στο Άμστερνταμ. Ο Κάιζερ ήταν ένα επιφανές πρόσωπο, που θα συνέχιζε να είναι ο σχεδιαστής των πρώτων ολλανδικών γραμματοσήμων.

• Σχετικό άρθρο: "Rudolf Clausius: βιογραφία και συνεισφορές αυτού του Γερμανού φυσικού και μαθηματικού"

Ηλεκτρομαγνητική θεωρία

Κατά τη διάρκεια των πρώτων είκοσι ετών που ζούσε στο Leiden, ο Henrik Antoon Lorentz τα αφιέρωσε στη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και του φωτός. Μετά από λίγο κατέληξε να επεκτείνει την έρευνά του σε διάφορα θέματα, συμπεριλαμβανομένης της υδροδυναμικής και της γενικής σχετικότητας. Η κύρια συνεισφορά του ήταν στον ηλεκτρομαγνητισμό, τη θεωρία των ηλεκτρονίων και τη σχετικότητα..

Εκείνη την εποχή, η πρόθεση του Λόρεντς ήταν να καταλήξει σε μια μοναδική θεωρία που θα εξηγούσε τη σχέση μεταξύ ηλεκτρισμού, μαγνητισμού και φωτός. Για το λόγο αυτό, το 1892 δημοσίευσε το «La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants» το οποίο, όπως δηλώνει ο τίτλος του, βασίστηκε στις μελέτες του Maxwell και επιβεβαίωσε ότι τα φαινόμενα του ηλεκτρισμού οφείλονται σε κινήσεις στοιχειωδών ηλεκτρικών σωματιδίων, ηλεκτρονίων, όρος που δημιουργήθηκε αρχικά από τον George Johnstone Stoney.

Εκείνη την εποχή ήταν γνωστό ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία παρήχθη από την ταλάντωση των ηλεκτρικών φορτίων, αλλά τα φορτία που παρήγαγαν φως ήταν ακόμα άγνωστα. Θεωρήθηκε ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια, Hendrik Antoon Lorentz συμπέρανε ότι τα άτομα της ύλης πρέπει να είναι φορτισμένα σωματίδια και προέβλεψε, το 1892, ότι οι ταλαντώσεις αυτών των σωματιδίων πρέπει να είναι η πηγή φωτός.

Ο Lorentz δήλωσε ότι, εάν αντί να χρησιμοποιηθούν οι μετασχηματισμοί του Galileo χρησιμοποιήθηκαν άλλοι, οι εξισώσεις του Maxwell σχετικά με τη διάδοση του φωτός ήταν αμετάβλητες, επομένως ο αιθέρας δεν πρέπει να χρησιμοποιείται ως σύστημα αναφορά. Η πρότασή του, η οποία θα κατέληγε να ονομάζεται μετασχηματισμοί Lorentz, αφορούσε τις συντεταγμένες του χώρου και του χρόνου, επιτρέποντας την περιγραφή των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων όταν περνούν από ένα σταθερό σύστημα σε ένα άλλο με σταθερή ταχύτητα.

Με αυτό, όχι μόνο εξήγησε την αντιληπτή απουσία σχετικής κίνησης της Γης σε σχέση με τον αιθέρα, όπως έδειξαν τα πειράματα του Albert Abraham Michelson και του Edward Morley, αλλά επίσης υπηρέτησε για τον Albert Einstein αργότερα για να προτείνει τη θεωρία του σχετικότητα.

Οι μετασχηματισμοί Lorentz είναι τόσο σημαντικοί για τη φυσική γιατί έκανε μεταβλητές τις εξισώσεις της μηχανικής, που μέχρι εκείνη την εποχή έμοιαζαν ακόμη και παράλογες. Αυτοί οι τύποι περιγράφουν την αύξηση της μάζας, τη μείωση του μήκους και τη χρονική διαστολή που είναι χαρακτηριστικά ενός κινούμενου αντικειμένου. Αυτές οι ιδέες έθεσαν τα θεμέλια για την ειδική θεωρία του Αϊνστάιν και μάλιστα υπάρχουν και εκείνοι που πιστεύουν ότι ο πρόδρομος της ήταν ο Χέντρικ Αντούν Λόρεντς.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Niels Bohr: βιογραφία και συνεισφορές αυτού του Δανού φυσικού"

Ανακάλυψη του φαινομένου Zeeman και βραβείο Νόμπελ

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1880, ο Λόρεντς ανέθεσε στον μαθητή και προσωπικό του βοηθό Pieter Zeeman να διερευνήσει εάν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε να επηρεάσει τις ταλαντώσεις και τα μήκη κύματος του φωτός. Αυτό που παρατήρησε ο Zeeman το 1986 ήταν ότι οι γραμμές D νατρίου σε μια φλόγα αποσυντίθενται κάτω από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ωθώντας τον να διατυπώσει αυτό που είναι γνωστό σήμερα ως φαινόμενο Zeeman. Αυτό προϋποθέτει ότι εάν μια πηγή φωτός υποβάλλεται σε μαγνητικό πεδίο, οι φασματικές γραμμές του διαφορετικά μήκη κύματος διασπώνται σε περισσότερα στοιχεία, με ελαφρώς τις συχνότητες διαφορετικός.

Με αυτή την ανακάλυψη, Ο Hendrik Antoon Lorentz και ο Pieter Zeeman τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής το 1902. Αναγνωρίστηκαν για το σπουδαίο έργο τους σχετικά με την επίδραση του μαγνητισμού στα φαινόμενα ακτινοβολίας, μια συμβολή που θα ήταν καθοριστική για την φυσική των αρχών του εικοστού αιώνα, τόσο πολύ που θα εξυπηρετούσε τον Αϊνστάιν να συνεχίσει να αναπτύσσει τη Θεωρία της Σχετικότητας και να τη διατυπώσει όπως τη γνωρίζουμε σήμερα στο ημέρα.

Το 1907, ενώ βρισκόταν στη Λειψία της Γερμανίας, δημοσίευσε διάφορα απομνημονεύματα που συγκεντρώθηκαν με τον τίτλο «Abhandlungen über theoretische Physik» (Πραγματεία για τη θεωρητική φυσική). Το 1909 εξέδωσε το βιβλίο του «Θεωρία των ηλεκτρονίων». Μεταξύ 1919 και 1920 δημοσίευσε πέντε τόμους στους οποίους συγκέντρωσε τις διαλέξεις του για τη θεωρητική φυσική στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν.

• Σχετικό άρθρο: «Οι 5 εποχές της Ιστορίας (και τα χαρακτηριστικά τους)»

Τελευταία χρόνια και θάνατος

Το 1908, ο Hendrik Antoon Lorentz τιμήθηκε με το μετάλλιο Rumford και το Copley Medal., που απονέμεται από τη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου προς τιμήν του επιστημονικού του έργου και των εξαιρετικών επιτευγμάτων του στη φυσική. Το 1912, ο Λόρεντς διορίστηκε διευθυντής έρευνας στο Ινστιτούτο Teyler στο Χάρλεμ και γραμματέας της Ολλανδικής Εταιρείας Επιστημών. Παρά τις νέες του θέσεις, συνέχισε να εργάζεται ως επίτιμος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν, διδάσκοντας μια τάξη κάθε Δευτέρα πρωί.

Το 1919 ο Λόρεντς διορίστηκε πρόεδρος της επιτροπής για τη μελέτη των κινήσεων του θαλασσινού νερού για την οργάνωση κατά τη διάρκεια και μετά την ανάκτηση του φράγματος Zuiderzee, ενός από τα μεγαλύτερα έργα μηχανικής όλων των εποχών υδραυλική. Οι θεωρητικοί του υπολογισμοί, που ήταν αποτέλεσμα επίπονης οκταετούς έρευνας, επιβεβαιώθηκαν στην πράξη. και από τότε είναι κλασικά στην επιστήμη της υδραυλικής.

Παρά το γεγονός ότι έλαβε πολυάριθμες προτάσεις για έδρες για άσκηση στο εξωτερικό, ο Hendrik Antoon Lorentz Προτίμησε να μείνει στην πατρίδα του, την Ολλανδία, εργαζόμενος στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν μέχρι τη συνταξιοδότησή του το 1923. Θα συνέχιζε ως ομότιμος καθηγητής του ιδρύματος μέχρι το θάνατό του.

Το 1923 ο Λόρεντς εξελέγη μέλος της Διεθνούς Επιτροπής Διανοητικής Συνεργασίας, ενός οργάνου της Κοινωνίας των Εθνών (του ΟΗΕ πριν από τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο). Αυτή η επιτροπή αποτελούνταν αποκλειστικά από τους πιο επιφανείς και προικισμένους ακαδημαϊκούς. Ο Λόρεντς έγινε πρόεδρος του το 1925. Επιπλέον, ήταν πρόεδρος όλων των συνεδρίων Solvay, συνεδρίων όπου συναντήθηκαν οι πιο επιφανείς επιστήμονες της εποχής.

Τον Ιανουάριο του 1928, ο Hendrik Antoon Lorentz αρρώστησε βαριά και πέθανε στις 4 Φεβρουαρίου του ίδιου έτους στο Χάρλεμ., σε ηλικία 74 ετών. Η κηδεία πραγματοποιήθηκε στις 10 Φεβρουαρίου, υπό την προεδρία του Sir Ernest Rutherford εκ μέρους της Βασιλικής Εταιρείας. Στο τελευταίο χτύπημα του κουδουνιού για να δείξει ότι ήταν 12 το μεσημέρι, όλες οι τηλεγραφικές υπηρεσίες και Οι ολλανδικές τηλεφωνικές εταιρείες στάθηκαν για τρία λεπτά ως φόρος τιμής στον μεγαλύτερο Ολλανδό πολίτη στον κόσμο. εποχή.