Файл: Кляус, Е. М. Гендрик Антон Лоренц, 1853-1928.pdf

IV

В зените славы

1

Трудно понять: что домешало Лоренцу познакомиться с такими выдающимися его современниками, как Макс­ велл, Гельмгольц и Герц?.. Правда, Максвелл умер в 1879 г., Лоренц тогда еще только начинал. Однако было бы вполне естественно послать обожаемому учителю свою диссертацию или хотя бы фрагмент ее. Сделать это было тем более просто, что Максвелл изучил (о чем Лоренц и не подозревал!) голландский язык и даже прочел доктор­ скую диссертацию Ван-дер-Ваальса, откликнувпшсь на нее в одной из своих статей 1875 г. такими словами: «Мо­ лекулярная теория непрерывности жидкого и газообраз­ ного состояний составляет предмет весьма остроумной диссертации Ван-дер-Ваальса... он так талантливо и сме­ ло взялся за этот трудный вопрос, что его исследование даст, вероятно, заметный толчок развитию учения о мо­ лекулярном строении тел. Несомненно, эта диссертация заставит многих исследователей изучить голландский язык, на котором она написана» *.

Впоследствии открылась вещь еще более поразитель­ ная: в год смерти Максвелла в Британской энциклопедии была опубликована его статья «Эфир», где в разделе об электромагнитной теории света дана ссылка на диссерта­ цию... Лоренца! 2

Герц и Гельмгольц умерли значительно позже Макс­ велла — в 1894 г., когда известность Лоренца перешагну­ ла пределы Голландии, однако с ними он тоже знаком не был. Трудно сказать, что это: скромность, безразличие,1

1Д. К. Максвелл. Статьи и речи. М., «Наука», 1968, стр. 107. Там же, стр. 204.

42

неуверенность в себе?.. Лоренц не знал и сам. Но факт остается фактом: он не только не стремился к внешним контактам, но даже как будто избегал их. Физиков в Голландии тогда было мало, Лоренц следил за иностран­ ными журналами — этим и ограничивалась его связь с внешним миром. Странно и то, что он даже не пытался печататься за границей, поэтому его работы не были из­ вестны за пределами Нидерландов фактически до 1895 г., ибо энтузиастов, готовых, подобно Максвеллу, выучить голландский язык, не находилось. Можно считать, что Лоренц работал тогда в одиночестве.

Его дочь сообщает о таком случае, имевшем место, долж­ но быть, в 1892 г. «Мы сидели за обеденным столом, когда мать случайно вспомнила, что кто-то ей сказал, буд­ то на Брее, главной улице Лейдена, видели какого-то человека, который не был местным жителем. В то время Брее была до того тихой улицей, что можно было выстре­ лить из ружья вдоль нее и никого не ранить. Говорили, что этот человек был похож на иностранного профессора. Непроизвольной реакцией моего отца было: «Надеюсь, он не окажется физиком!»

Однако это добровольное «отшельничество» большого ученого не могло не кончиться. И оно кончилось. Правда, вытащить Лоренца на Международный конгресс немецких естествоиспытателей и врачей, состоявшийся в 1897 г. в Дюссельдорфе, удалось не без труда. Там он впервые изведал прелесть живых научных^дискуссий, и они при­ шлись ему по душе. «Я редко видела отца в таком припод­ нятом настроении, как после возвращения с конгресса», — вспоминает Гертруда Луберта.

В течение следующих лет Лоренц принял участие в не­ скольких конференциях и съездах. В 1900 г. в Париже состоялся Международный конгресс физиков, на котором Голландия была представлена такими именами, как ВантГофф,Ч Ван-дер-Ваальс, Лоренц, Зееман. . Возглавлял делегацию Иоганн Босша, ставший к тому времени не­ пременным секретарем Голландского общества наук. На одной из секций конгресса, где обсуждались новые вопро­ сы физики, Лоренц прочел доклад о магнитооптических явлениях.

В течение этих лет у Лоренца завязались деловые и дружеские отношения со многими зарубежными физиками: Больцманом, Вином, Пуанкаре, Рентгеном, Планком,

43

Коном, Фойгтом и др. Тогда-то он и признался дочери, что для пего «навсегда осталось источником глубокого со­ жаления», что он не познакомился с Максвеллом, Гельм­ гольцем и Терцем. Особенно — с Генрихом Герцем, к ко­ торому он питал совершенно исключительную симпатию и с которым они являются прямыми и самыми замечатель­ ными продолжателями дела Максвелла.

2

Характеризуя научные методы Максвелла и Лоренца, известный английский физик и астрофизик Джемс Джинс писал: «Цели обоих ученых были одинаковыми, по их методы были различными. Для Максвелла наука была за­ колдованной сказочной страной, в которой никто не знал, какое чудо может произойти дальше. Наука Лоренца была мастерской, в которой инструменты исключительной точ­ ности располагались с бесконечным вниманием на глазах у всего мира в направлении заранее намеченпой цели; могло показаться, что развитие науки идет по заранее

Электронную теорию Лоренц разрабатывал свыше три­ дцати лет. Годом ее рождения, как отмечалось, можно счи­ тать 1880-й. В 1895 г. в Лейдене вышла знаменитая книга Лоренца «Опыт теории электрических и оптических яв­ лений в движущихся телах», где он дал основные уравнения своей теории. В 1903 г. в пятом томе немецкой «Энцик­ лопедии математических наук» он сформулировал ее важ­ нейшие положения. И наконец, шесть лет спустя в Лейп­ циге вышла книга Лоренца «Теория электронов и ее при­ менение к явлеииям света и теплового излучения», содер­ жащая наиболее полное изложение его теории; в ней он подытожил и свои многолетние исследования в этой области.

Теорию электрического строения вещества Лоренц начал разрабатывать еще до открытия электрона. Однако Лоренц не был первым, кому пришла идея «электрифици­ ровать» материю. Совершенно отчетливые мысли об атом­ ном строении электричества высказывал еще в 60-х годах

3Цит. по кн.: Лоренц. Старые и новые проблемы физики, стр. 278.

4Л. де Бройль. По тропам науки, стр. 18.

44

Джемс Клерк Максвелл

(.1831—1879)

Вильгельм Вебер: «При всеобщем распространении элект­ ричества можно принять, что с каждым весомым атомом связан электрический атом» 5. В начале 80-х годов мысль о существовании мельчайших электрически заряженных частиц высказали Гельмгольц, Крукс и Стоней (послед­ нему принадлежит и термин «электрон», введенный в оби­ ход в 1891 г.). Существование электронов было доказано

всамом конце XIX в. классическими опытами Дж. Дж. Том­ сона в Кавендишской лаборатории. Томсон сумел найти неопровержимые доказательства делимости атома — этого основного «кирпичика мироздания».

Томсон же предложил и свою модель строения атома: симметрично расположенные электроны как бы вкраплены

вположительно заряженное облако материи («как изю­ минки в пудинге»). Теория атома Томсона отчасти под­

45

Томсон был верным адептом классической физики, как и Лоренц. Это их роднило. Однажды, вернувшись в Лей­ ден из Англии, где он с женой недолго гостил у Томсона, Лоренц отправил ему шутливый подарок — круглый гол­ ландский сыр с надписью: «Модель электрона».

Непосредственного участия в открытии электрона Ло­ ренц не принимал, но его теория способствовала этому важнейшему в истории физики событию.

Это — с одной стороны. G другой же, опираясь на тео­ рию Максвелла и на свои электронные представления о веществе, Лоренц сумел объяснить ряд физических фак­ торов, уже известных, но введенных в научный обиход формально (диэлектрическая постоянная, магнитная про­ ницаемость, теплопроводность), и предсказал ряд других, что в очень скором времени подтвердилось. Вообще тео­ ретические предсказания Лоренца подтверждались на редкость счастливо! Особенно яркий тому пример —ис­ тория с «эффектом Зеемана».

Ученик Лоренца, молодой голландский физик Питер Зееман, работавший в лаборатории Камерлинга-Оннеса, осенью 1896 г. открыл оптический эффект — расщепление спектральных линий в магнитном поле, т. ѳ. ему удалось, образно говоря, «намагнитить свет». Теоретически такая возможность была предсказана Лоренцем за пятнадцать лет до опытов Зеемана. (Луи дѳ Бройль, например, счи­ тает это наивысшим успехом в деятельности Лоренца-тео- ретика.) Поскольку открытое явление не было объяснено теоретически, Зееман обратился за помощью к своему учи­ телю. Лоренц не только дал объяснение и разработал тео­ рию явления, но сделал еще и дополнительные предсказа­ ния. Последующие опыты Зеемана подтвердили их тоже.

Затем «Лармор внес в модель Лоренца — Зеемана не­ которые усовершенствования. Начиная по крайней мере с 1897 г. стало ясно, что необходимо задуматься о структу­ ре атома в целом, ибо открытие Зееманом внутри атома корпускул, обнаруженных в катодных лучах, еще не оз­ начало, что атом состоит только из таких корпускул. Атом не мог больше рассматриваться как мельчайшая и самая фундаментальная частица» 6.

* Д . Андерсон. Открытие электрона. М., Атомиздат, 1968, стр. 60.

46

Генрих Герц

(.1857— 1894)

В 1881 г. американский физик Майкельсон поставил опыт, имевший целью доказать наличие «эфирного ветра», т. е. выявить движение Земли относительно эфира. Но Майкельсон доказал обратное: что самые точнейшие оп­ тические опыты, каковым являлся его собственный опыт, не могут выявить этого движения. А это значило, что либо неверна механика Ньютона, либо неправильны уравнения Максвелла, либо во Вселенной нет никакого эфира!.. Спустя три года Лоренц указал на ошибку, которая вкра­ лась в расчеты Майкельсона. В 1887 г. в ответ на критику Лоренца Майкельсон повторил свои опыты (на этот раз уже с Морли), однако результат оказался прежним...

В 1895 г. в книге «Опыт теории электрических и опти­ ческих явлений в движущихся телах» Лоренц ответил на все вопросы, поставленные опытами Майкельсона. При­ шлось, правда, допустить сокращение размеров движу­ щихся тел в направлении движения (к чему это привело, мы скоро увидим!), но электронная теория и тут торжество­

47

вала. Она позволила ее создателю развить так называемую электродинамику движущихся сред, т. е. теорию электро­ магнитных, преимущественно оптических, явлений в дви­ жущихся телах. Опирался Лоренц на гипотезу абсолют­ но неподвижного эфира, в котором перемещаются тела, состоящие из заряженных частиц. Для нахождения коор­ динат и времени при переходе от тел покоящихся к дви­ жущимся Лоренц дал специальные формулы, которые Анри Пуанкаре потом назвал «преобразованиями Лоренца», а сокращение размеров движущихся тел — «лоренцевым сокращением». Эти вопросы были Лоренцем изложены в статье 1904 г. — «Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света».

Казалось, классическая электронная теория Лоренца давала возможность объяснить все явления природы (за исключением, правда, закономерности теплового излу­ чения) на электромагнитной основе и, таким образом, создать законченную и стройную электромагнитную кар­ тину мира вместо изживавшей себя механистической. Это была грандиозная перспектива! Триумф следовал за триум­ фом. Теория электронов получила всемирное признание. Росла и слава Лоренца, ставшего одним из корифеев тео­ ретической физики. В университетах многих стран был введен обязательный курс: «Электронная теория Лорен­ ца» —так сказать, последнее слово естествознания.

«Наиболее важным обобщением теоретической физики в 90-е годы была теория Лоренца»,— отмечает В. Г. Куз­ нецов 1.

В 1902 г. Лоренцу и Зееману была присуждена Нобе­ левская премия. Интересна такая подробность: по «По­ ложению», премия могла быть присуждена только за экспе­ риментальную работу, поэтому соответствующий пункт «Положения» был Шведской академией срочно дополнен.

Первым из физиков Нобелевскую премию получил в 1901 г. Рентген. Лоренц же оказался первым теоретиком, получившим эту высокую награду.

Вот с чем он подошел к своему пятидесятилетию. Заканчивая свою Нобелевскую речь, Лоренц сказал:

«... мы надеемся, что электронная гипотеза, поскольку она принята в различных разделах физики, ведет к общей тео-7

7Б. Г. Кузнецов. Принципы классической физики. М., Изд-во АН

СССР, 1958, стр. 315.

48