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

рии, которая охватит многие области физики и химии. Возможно, что на этом длинном пути сама она полностью перестроится...» 8

Эти слова были произнесены И декабря 1902 г. в Стокгольме. Казалось бы, все в них справедливо. Как на­ стоящий ученый, человек широкого кругозора, Лоренц понимал, что наука не может остановиться в своем дви­ жении, что одни теории неизбежно приходят на смену дру­ гим. Так всегда было и так будет. Однако — ретроспек­ тивно — эти слова свидетельствуют еще и о том, что своим чутким умом аналитика Лоренц уже улавливал в науч­ ной атмосфере тех дней нечто тревожное, зыбкое...

3

Идействительно, физика стояла тогда на пороге ве­ ликой ломки самых своих основ и переоценки всех ценно­ стей. Потом эту эпоху очень точно охарактеризуют сло­ вами — «революция в физике». Но в то время никто не представлял, во что все выльется. Об этих годах Лоренц впоследствии писал в статье «Новые направления в физике» так: «Было время, и оно еще не ушло от нас в далекое про­ шлое, когда казалось, что в дальнейшем физика будет развиваться в строго определенном направлении; в прин­ ципах механики усматривали надежную основу для но­ вых исследований и поэтому спокойно взирали на буду­ щее» ®.

Идаже, быть может, еще более прозорливый ум — Вильям Томсон, он же лорд Кельвин — был полон ка­ кого-то «рождественского благодушия». Уже были открыты радиоактивность, рентгеновские лучи и электрон. Однако

вречи, произнесенной в Королевском институте в апреле 1900 г., Кельвин оповестил ученый мир, что . наука-де, благополучно миновав многочисленные «рифы» и «мели» и разрешив все наиболее существенные проблемы, вошла в спокойную гавань; отныне остается уточнять детали и шлифовать частности. Работы Лоренца укрепляли эту уверенность. Вспоминая то время, Поль Ланжевен потом писал: «Открытие электрона, теоретически предсказанное

49

Лоренцем и Лармором, дало возможность присоединить к электромагнитной теории излучения концепцию ма­ терии, состоящей из обладающих инерцией электрических зерен, и построить, под названием теории Лоренца, пред­ ставление такой красоты, что был момент, когда мы счи­

тали его окончат ельны м ...» 101

В своей речи Кельвин не мог, правда, умолчать о двух, как он их назвал, «облачках», несколько омрачавших яс­ ный небосвод науки: это затруднения в теории излучения, а также затруднения, вызванные опытом Майкельсона. Но именно из них-то все громы и грянули!

Затруднения в теории излучения привели Макса План­ ка в 1900 г. к гипотезе квантов, а затруднения в объясне­ нии опыта Майкельсона были устранены Эйнштейном в 1905 г. благодаря созданию теории относительности. В по­ следнем обстоятельстве таилось начало драмы и непосред­ ственно самого Лоренца: оказалось, что в своем класси­ чески прозрачном «Опыте теории электромагнитных и оп­ тических явлений в движущихся телах» Лоренц вплотную подошел к теории относительности. Альберт Эйнштейн в качестве двух своих предшественников всегда потом на­ зывал имена Лоренца и Пуанкаре. Он неоднократно под­ черкивал: «Специальная теория относительности выкри­ сталлизовалась из теории электромагнитных явлений Максвелла — Лоренца»11. «Специальная теория относитель­ ности... явилась просто развитием электродинамики Макс­ велла и Лоренца...»12

А чем угрожала теория относительности теории Лорен­ ца и классической механике вообще? Потрясением самых основ. Хотя это стало ясно не сразу.

Эйнштейн прежде всего освободил физику от эфира. К чему, заявил он, такая условно-гипотетическая среда, наделенная притом какими-то «особыми свойствами»? А что касается механики Ньютона, то она верна лишь для тел, движущихся с малыми скоростями. В мире же боль­ ших скоростей — близких к скорости света — справед­ лива совсем иная механика. Из нее Мы легко получим и формулы Лоренца, и сокращение размеров движущихся

стр. 678.

11А. Эйнштейн. Физика и реальность. М., «Наука», 1965, стр. 191.

12Там же, стр. 249.

50

Теорию относительности Лоренц встретил, как остро­ умно отмечает Луи де Бройль, с несколько сдержанным восторгом, хотя и являлся «невольным предшественником релятивистских представлений».

Много лет спустя Эйнштейн об истории развития науки скажет: «Это —драма, драма идей». В те годы разыгры-

. вался первый акт. Классическая механика зашла в ту­ пик. Механистическое мировоззрение переживало кризис. Но электронной теории все это пока что не касалось: ведь электроны еще существуют! Не удастся ли поэтому посредством электронной теории спасти классическую ме­ ханику, опровергнув теорию относительности?

И Лоренц вдохновенно трудится в своем лейденском уединении над развитием электронной теории, ищет для нее все более широкое применение... Боец старой гвар­ дии, он не мог отступить с ключевых позиций науки, не дав генерального сражения. Он волновался не за собствен­ ную теорию. Он пытался спасти то, что накапливалось в науке веками, ценой огромных усилий величайших умов. (Вспомним еще более разительный пример: подобным же образом несколько позже будет «спасать» классическую физику Макс Планк от... собственной теории квантов!)

Это было смутное и тревожное время. Чувства трево­ ги, огромной растерянности, переживаемые учеными и философами, передавались даже поэтам. Один из них — «чуткий общественный барометр» — бельгиец Эмиль Верхарн, поэт, высоко ценимый Лоренцем, в стихотворении «Наука» (1902) выразил твердую уверенность:

Да, разум верную дорогу изберет И не заблудится в абстрактном лабиринте!

Кончалось стихотворение такими словами:

Нам чуждо Фауста уныние! Благие Провидим цели мы под небом синевы. Жар возродился в нас, сомнения мертвы,

И мы уж верим в то, что будут знать другие 13.

Но физикам и философам (особенно физикам!) прихо­ дилось труднее, нежели поэтам. Они тяжело переживали эпоху кризиса, не видя из него реального выхода. С но­

13 Э. Верхарн. Избранное. М., 1955, стр. 268—269.

51

вой силой разгоралась борьба между материализмом и идеализмом. На споры, которые велись вокруг успехов естествознания, и прежде всего физики, откликнулся В. И. Ленин, опубликовав в 1909 г. книгу «Материализм и эмпириокритицизм». Ленин показал, что в физике начал­ ся не «всеобщий разгром принципов», а революция, и что «новая физика свихнулась в идеализм главным образом именно потому, что физики не знали диалектики» 14. Новые открытия обнаружили новые свойства материи. Оказалось, например, что электрон обладает массой не в обычном механистическом смысле, а что его масса зависит от скорости движения. В ответ на тезис махистов «ма­ терия исчезла» Ленин писал: «Электрон так же неисчер­ паем, как и атом, природа бесконечна...» 15

Все это было подтверждено дальнейшим развитием науки. Перестав быть неразложимой частицей материи, «основным кирпичиком мироздания», атом оказался суб­ станцией бесконечно сложной.

4

Как-то Лоренц сказал: «Это чудесно: отыскивать ис­ тину, пропагандировать науку и — по мере своих возмож­ ностей — вносить в нее свой вклад». В этих словах по существу —программа жизни ученого.

20 декабря 1904 г. в берлинском Электротехническом обществе Лоренц прочел лекцию «Итоги и проблемы элект­ ронной теории» — популярное изложение своей теории, «доклад о самой молодой ветви учения об электричестве». Лекция получила широкое признание и среди физиков стала называться просто «Итоги» («Ergebnisse»).

“ Там же, стр. 277.

52

поездки ученых случались тогда крайне редко. Но вели­ ка была слава Лоренца, и американцам не терпелось его заполучить. Поскольку жена Гендрика Антона в то время прихварывала, его сопровождала Гертруда Луберта (или, по-домашнему, Герта), которой шел уже двадцать первый год. Сначала она была ученицей отца, потом переключи­ лась на математику. Опа с юных лет помогала отцу в ра­

боте.

Гертруде Луберте запомнилась большая группа моло­ дых голландцев, ехавших в Новый Свет в поисках успеха и счастья. Отец казался ей таким же молодым и столь же нетерпеливо-возбужденным, хотя в другом месте она зорко подметила, что «с годами его былая веселость сменилась бодростью». В устье реки Гудзона их приветствовала вы­ соко поднятым факелом статуя Свободы. «Нас глубоко тронула красота этого символа», — отмечает девушка.

В Нью-Йорке их поселили на 118-й Западной улице, неподалеку от Колумбийского университета. Герта на­ зывает имена американских ученых, с которыми позна­ комился ее отец: это астроном Саймон Ньюкомб, извест­ ный изобретатель Пуппн, серб по национальности, про­ фессора Никольс и Уэбстер. Физик и математик Артур Гордон Уэбстер являлся одним из основателей и первых президентов Американского физического общества. Эдвард Никольс был известен работами по люминесцен­ ции, излучению световому давлению и даже переписывался по этому вопросу с П. Н. Лебедевым.

Лоренц сожалел, что не застал в живых физика-тео­ ретика Джозайю Вилларда Гиббса, профессора Йельско­ го университета, которого считал одним из своих великих учителей.

Пупин и Уэбстер стремились всячески помочь своему голландскому коллеге или сделать для него что-либо при­ ятное. На официальных приемах они самоотверженно ограждали его от доброжелательно-назойливых собеседни­ ков, преимущественно американок, чтобы он мог потол­ ковать с теми, кто его интересовал.

Лекции Лоренца собирали большую аудиторию. Энту­ зиасты съезжались буквально из всех штатов. «В тех слу­ чаях, когда отец не мог выкроить времени, чтобы принять всех, кто постоянно осаждал его, эти люди ухитрялись задавать ему вопросы, когда он переходил из одного зда­ ния в другое. Я всегда боялась за этих физиков «Можно

53

вас на минутку», ибо они подвергали себя большой опас­ ности на переполненных улицах Нью-Йорка... В то время еще не было автомобилей, были только электрические трам­ ваи, шедшие друг за другом, да бесконечный поток эки­ пажей, заполнявших всю ширину улиц. Когда останавли­ вали движение, чтобы пропустить пешеходов, приходилось пробираться буквально под лошадиными мордами»16.

Однажды утром, по протекции профессора Пупииа, Лоренца с дочерью прокатили по улицам Нью-Йорка на автомобиле. «Когда мы вернулись в Голландию, кто-то спросил у отца, не было ли ему страшно. Отец ответил: «Вовсе нет. У меня создалось впечатление, что шофер уп­ равлялся со своим автомобилем лучше, чем кучера с ло­ шадьми».

«У нас обоих было такое чувство, — рассказывает Тер­ та,— будто мы на каникулах, хотя у отца было порядком работы. Но это доказывает, что он умел легко справлять­ ся с делами, требующими большого напряжения... Наше настроение особенно поднималось, когда мы выезжали куда-нибудь из Нью-Йорка».

В предыдущие годы Лоренц много занимался электро­ проводностью и теплопроводностью металлов, стремясь объяснить эти явления на основе электронной теории. Кроме успеха, эти попытки доставили ему немало и труд­ ностей.

17 апреля ученый выступил с лекцией в Американском философском обществе в Филадельфии (это общество было основано еще Франклином). Тема лекции — «О положи­ тельных и отрицательных электронах» — носила принци­ пиально важный характер. Камнем преткновения для тео­ рии свободных электронов в металлах тогда был так на­ зываемый эффект Холла. Открытие известного американ­ ского физика, казалось, свидетельствовало в пользу гипотезы о том, что носителями тока являются два рода электричества. Разобрав эту гипотезу, Лоренц показал, что она противоречит второму закону термодинамики и что, следовательно, «электрический ток в металле обуслов­ лен движением частиц одного рода — отрицательно за­ ряженных электронов».

и «Воспоминания о Лоренце», стр. 94.

54

5

Титул «великий лейденский физик», который все чаще теперь добавлялся к имени Лоренца, имел и теневую сторо­ ну: ученого начали переманивать к себе другие универ­ ситеты. Так, в 1905 г. ему предложил место профессора Мюнхенский университет, причем на значительно более выгодных условиях, чем в Лейдене. Знакомы были и «ар­ гументы», которыми подобные предложения подкрепля­ ются: у вас-де нет смелости покинуть свою крошечную за­ холустную страну, где талант большого ученого непремен­ но должен задохнуться... Однако Лоренц был не из тех, кого можно выбить из колеи так просто. Он был большим патриотом. Кроме того, он на собственном опыте, на при­ мере собратьев по профессии убедился, что у них в Гол­ ландии таланту дышится ничуть не хуже, чем, скажем, в Англии или в Германии. А главное, проводя дни в упор­ ных трудах, он любил тихую и спокойную жизнь, считая это важнейшим условием для успешного творчества.

Другое дело — условия работы. 1905/06 учебный год у Лоренца прошел очень напряженно: чтение лекций, экзамены, обязанности по университету, не говоря уже о том, что он интенсивно работал над завершением элект­ ронной теории, писал статьи, выступал с докладами. Неутомимый труженик, он артистически четко планировал свое время. Не жаловался он и на здоровье, хотя лекцион­ ная нагрузка его уже несколько тяготила; он был не прочь ее уменьшить. Поэтому, когда из Мюнхена последовало вторичное приглашение, Лоренц всерьез задумался. Но и нидерландское министерство просвещения было насторо­ же: в его планы не входило упускать Лоренца.

По возвращении из Америки ученый узнал, что усло­ вия его работы существенно улучшены. Была уменьшена лекционная нагрузка. Из Дуиде был переведен профессор Иоганнес Кюиен, ученик Камерлинга-Оинеса. В качестве «третьего профессора физики» ои взял на себя чтение лек­ ций студентам первого курса (в том числе и на медицин­ ском факультете).

Были уважены и другие просьбы ученого, которые пре­ жде тонули в туманных обещаниях администрации. Ему дали ассистента, а ассистенту — специальную комнату. Лоренц получил отдельный кабинет при лаборатории, возле лекционного зала и две небольшие лаборатории в

55

свое личное распоряжение, так как любил проводить опы­ ты порой просто для собственного удовольствия.

Полупив то, что ему казалось наиболее необходимым, Лоренц не стал помышлять о большем. Мюнхенское пред­ ложение он отклонил окончательно. Не поколебало его и предложение из Америки, еще более соблазнительное. Но Лоренц никогда ничего не делал формально: он посо­ ветовал Рентгену, заведовавшему в Мюнхенском универ­ ситете кафедрой экспериментальной физики, пригласить Арнольда Зоммерфельда. Рентген, подобно многим экспе­ риментаторам, относился к теоретикам с предубеждением, и после того как в свое время Людвиг Больцман отказался занять у него кафедру, он семь лет не мог решиться ко­ го-либо пригласить. К Лоренцу же он обратился, видимо, не только потому, что тот был всемирно известной фигурой, но и потому еще, что Лоренц, как отметил потом Планк, в отличие от Больцмана, Кирхгофа и Клаузиуса, «при­ давал большое значение осуществлению надлежащей свя­ зи между теорией и практикой» 17. Математик «Феликс Клейн, — рассказывает Макс фон Лауэ, — который всей душой был предан механике... говорил, что та потеря, которую потерпел Аахен из-за ухода Зоммерфельда, едва ли может быть восполнена. Ио для физики, сегодня мы мо­ жем утверждать с уверенностью, было благословением то, что Зоммерфельдполучил такое место, где он мог все свои силы отдать чистой науке...»18

Итак, привычная для Лоренца деятельность в родном университете продолжалась. Лекции, лабораторные заня­ тия, экзамены, диссертанты... Их через руки ученого то­ же прошло немало. Мы уже упоминали его студента ван Алкемаде. Позже он писал у Лоренца докторскую дис­ сертацию. Когда он ее закончил, Лоренц сказал с удовлет­ ворением: «Это, господин ван Рейн ван Алкемаде, всецело ваш а работа!» Ван Алкемаде очень гордился и своей дис­ сертацией и отзывом любимого учителя. Но попадались и такие диссертанты, которых приходилось вести за руку или делать за них львиную долю работы. А был случай и вовсе анекдотический.

Один из выпускников Лоренца написал свою доктор­ скую диссертацию с неимоверно большим трудом и уже

17М. Планк. Единство физической картины мира, стр. 162.

18М. Лауэ. Статьи и речи. М., «Наука», 1969, стр. 203.

56

много лет спустя после окончания университета. Он где-то служил, обзавелся семьей, но регулярно каждые две не­ дели приезжал в Лейден к профессору, выслушивал его наставления, что-то писал и переписывал, чтобы являться потом снова и снова. Наконец труд был завершен. Одна­ ко счастливый докторант свой драгоценный портфель до дома не довез: то ли потерял, то ли украли. Лоренц полу­ чил отчаянную телеграмму, на которую с присущей ему иронией телеграфировал в ответ, что диссертация отлично ему запомнилась и он берется ее восстановить. И в самом деле, диссертация, от первой до последней страницы на­ писанная его рукой, вскоре была отправлена пострадавше­ му докторанту.

Человеколюбие всегда оставалось главным качеством Лоренца и даже его слабостью. Об этом знали и родствен­ ники, и окружающие. Все смело и попросту обращались к ученому, и тот старался сделать все, что мог. Они с же­ ной, будучи людьми среднего достатка, постоянно помо­ гали нуждающимся. Конечно, большая часть забот при этом ложилась на мефроу Алетту. Так, еще до открытия в Лейдене детской клиники она ежедневно готовила бу­ тылочки молока для младенцев из бедных семей. Этим, как утверждает Гертруда Луберта, она спасла жизнь од­ ним близнецам. Когда старший брат близнецов, Теунис, окончил школу, Лоренц дал ему возможность овладеть ремеслом каменщика (о чем мальчик мечтал), следил за его успехами, помог подняться до мастера. Во время ми­ ровой войны Теунису удалось отблагодарить своего по­ кровителя, позаботившись уже о его внуках...

Каждый, кого судьба сводила с великодушным и от­ зывчивым ученьм, имел повод быть ему благодарным. Трогательно его отношение к родителям жены. Когда профессор Кейзер вышел в отставку (а это случилось вскоре после замужества Алетты), они с женой поселились в небольшом имении под Лейденом, а уже потом перееха­ ли в Лейден. В течение многих лет Лоренц навещал стари­ ков еженедельно. Болезнь сердца приковала профессора к креслу. Он уже давно отошел от искусства, зато, не без влияния своего знаменитого зятя, пристрастился к чте­ нию книг по естествознанию и истории. Книги доставлял ему из университетской библиотеки Гендрик Антон. И это продолжалось до смерти профессора Кейзера, по­ следовавшей в 1900 г.

57

6

Голландская наука в ту нору была прославлена, ко­ нечно, не одним только Лоренцем. Всемирно были из­ вестны имена Ван-дер-Ваальса, Вант-Гоффа, Камер- линга-Оннеса. Снискали славу в ученом мире Эйнтховеи, Босша, Роозебом. Получил известность и Герман Хага, школьный товарищ Лоренца, впервые доказавший волно­ вую природу рентгеновских лучей, а также благодаря своим работам по рентгеноскопическому анализу. И уже вышла на арену талантливая молодежь — Дебай, Кюпеи, Кеезом, де Гааз и в том числе ученики Лоренца — Зееман и Фоккер.

Совершенно исключительную роль, после Лоренца, играл Камерлинг-Оннес. Созданная им криогенная лабо­ ратория (т. е. лаборатория по изучению низких темпе­ ратур) задавала тон всему Лейденскому университету. Пауль Эренфест писал: «...когда Камерлинг-Оннес орга­ низовал лабораторию, он сконцентрировал работу своих студентов в двух направлениях. Одно из них было посвя­ щено молекулярным теориям Ван-дер-Ваальса, а другое, если понимать его достаточно широко,— охватывало круг идей, высказанных в лоренцевских работах. Исследо­ вания молодого Зеемана относились именно к этому маг­ нитооптическому направлению и увенчали его открытием зееман-эффекта» 10.

Оннес, быть может, первым предугадал коллективный характер науки будущего, поэтому его лаборатория стала по-настоящему современной, образцом для лабораторной практики вообще. Шутили (и не без основания), что «криогешцики оккупировали весь университет». Оннес сконструировал холодильные установки невиданных до­ толе мощностей. Была открыта школа инструментальщи­ ков, готовившая для лаборатории техников и рабочих высокой квалификации. Издавался свой журнал — «Сообщения из Лейденской лаборатории». Оннес многие годы упорно искал способы сжижения газов. И когда 10 июня 1908 г., после 18-часового заключительного экс­ перимента последний из так называемых постоянных газов — гелий — был наконец получен в жидком виде, ученого отвезли домой в бессознательном состоянии, и он

18 П, Эренфест. Относительность. Кванты. Статистика, стр. 204,