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高智商名人洛倫茲相關(guān)介紹

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  洛倫茲

  洛倫茲,人名,較為普遍出現(xiàn)。主要指荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家洛倫茲、美國(guó)氣象學(xué)家洛倫茲和奧地利統(tǒng)計(jì)學(xué)家洛倫茨等

  創(chuàng)立電子論

  洛倫茲認(rèn)為一切物質(zhì)分子都含有電子,陰極射線的粒子就是電子。把以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)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(yīng),與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

  洛倫茲是經(jīng)典電子論的創(chuàng)立者.他認(rèn)為電具有“原子性”,電的本身是由微小的實(shí)體組成的.后來這些微小實(shí)體被稱為電子.洛倫茲以電子概念為基礎(chǔ)來解釋物質(zhì)的電性質(zhì).從電子論推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中要受到力的作用,即洛倫茲力.他把物體的發(fā)光解釋為原子內(nèi)部電子的振動(dòng)產(chǎn)生的.這樣當(dāng)光源放在磁場(chǎng)中時(shí),光源的原子內(nèi)電子的振動(dòng)將發(fā)生改變,使電子的振動(dòng)頻率增大或減小,導(dǎo)致光譜線的增寬或分裂.1896年10月,洛倫茲的學(xué)生塞曼發(fā)現(xiàn),在強(qiáng)磁場(chǎng)中鈉光譜的D線有明顯的增寬,即產(chǎn)生塞曼效應(yīng),證實(shí)了洛倫茲的預(yù)言.塞曼和洛倫茲共同獲得1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

  1904年,洛倫茲證明,當(dāng)把麥克斯韋的電磁場(chǎng)方程組用伽利略變換從一個(gè)參考系變換到另一個(gè)參考系時(shí),真空中的光速將不是一個(gè)不變的量,從而導(dǎo)致對(duì)不同慣性系的觀察者來說,麥克斯韋方程及各種電磁效應(yīng)可能是不同的.為了解決這個(gè)問題,洛倫茲提出了另一種變換公式,即洛倫茲變換。后來,愛因斯坦把洛倫茲變換用于力學(xué)關(guān)系式,創(chuàng)立了狹義相對(duì)論.

  2.提出洛倫茲變換公式

  1892年他研究過地球穿過靜止以太所產(chǎn)生的效應(yīng),為了說明邁克孫-莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,他獨(dú)立地提出了長(zhǎng)度收縮的假說,認(rèn)為相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)的物體,其運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度縮短了。1895年,他發(fā)表了長(zhǎng)度收縮的準(zhǔn)確公式,即在運(yùn)動(dòng)方向上,長(zhǎng)度收縮因子為(1-v2/c2)1/2。1899年,他在發(fā)表的論文里,計(jì)論了慣性系之間坐標(biāo)和時(shí)間的變換問題,并得出電子與速度有關(guān)的結(jié)論。1904年,他發(fā)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(zhì)量與速度的關(guān)系式,并指出光速是物體相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)速度的極限。

  1875年前,光的電磁理論與物質(zhì)分子理論相結(jié)合的統(tǒng)一設(shè)想,還沒有被人明確提出。此后,洛倫茲對(duì)這一問題進(jìn)行深入研究,寫出了題為《光的反射與折射理論》論文,對(duì)光的舊波動(dòng)理論與光的新電磁理論作了綜合性評(píng)述,最后明確提出了這一統(tǒng)一設(shè)想,不僅使麥克斯韋的電磁理論有了更加堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ),而且據(jù)此創(chuàng)立了物質(zhì)的電子論。隨后他又根據(jù)電子論,確立了電子在磁場(chǎng)中所受的力即“洛倫茲力”的概念。與此同時(shí),他還與其同胞塞曼一起,發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了塞曼效應(yīng)。塞曼效應(yīng)是一種解釋置于磁場(chǎng)中的光源發(fā)射的各種譜線,受磁場(chǎng)影響分裂成幾條,各分譜線之間間隔的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的理論。塞曼最先發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象并對(duì)其進(jìn)行了研究,但他通過研究在理論上雖然可以正確解釋這一現(xiàn)象,卻在實(shí)驗(yàn)中遇到了難題。洛倫茲對(duì)此進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于找到了問題的癥結(jié)所在,用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了塞曼理論的正確,使塞曼效應(yīng)在理論和實(shí)驗(yàn)上都站住了腳,成了物理學(xué)中的一個(gè)經(jīng)典定律。

  3.出色的物理教育家

  洛倫茲還是一位教育家,他在萊頓大學(xué)從事普通物理和理論物理教學(xué)多年,寫過微積分和普通物理等教科書。在哈勒姆他曾致力于通俗物理講演。他一生中花了很大一部分時(shí)間和精力審查別人的理論并給予幫助。他為人熱誠(chéng)、謙虛,受到愛因斯坦、薛定諤和其他青年一代理論物理學(xué)家們的尊敬,他們多次到萊頓大學(xué)向他請(qǐng)教,愛因斯坦曾說過,他一生中受洛倫茲的影響最大。

  趣聞?shì)W事

  在物理學(xué)家中,洛倫茲是最富有國(guó)際性的。在他事業(yè)的最初20年中,他的國(guó)際性工作僅限于著作。后來,他開始離開萊頓書房和教室,廣泛地與國(guó)外科學(xué)家進(jìn)行個(gè)人接觸。他的電子理論使他在物理學(xué)界獲得領(lǐng)導(dǎo)地位。1898年,洛倫茲接受玻爾茲曼的邀請(qǐng),為德國(guó)的自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)的迪塞爾多夫會(huì)議物理組做演講。1900年在巴黎,為國(guó)際物理代表會(huì)(世界性物理學(xué)家集會(huì))做演講。洛倫茲在物理方面最重要的國(guó)際性活動(dòng)是擔(dān)任物理學(xué)的索爾維會(huì)議的定期主席(1911—1927年),他在臨終前還主持了最后一次會(huì)議。洛倫茲在這些國(guó)際性的集會(huì)中主持會(huì)議并成為公認(rèn)的領(lǐng)袖。大家對(duì)他淵博的學(xué)問、高明的技術(shù)、善于總結(jié)最復(fù)雜的爭(zhēng)論以及無比精煉的語方都非常佩服。第一次大戰(zhàn)后,洛倫茲的國(guó)際主義活動(dòng)帶有若干政治色彩。1909年至1921年,他擔(dān)任荷蘭皇家科學(xué)與文學(xué)研究院物理組的主任時(shí),以自己的影響來說服人們參加戰(zhàn)后盟國(guó)創(chuàng)立的國(guó)際性科學(xué)組織。1923年,他成為國(guó)聯(lián)文化協(xié)作國(guó)際委員會(huì)的七個(gè)委員之一,并繼承伯格森(H.Bergson)擔(dān)任主席。

  洛倫茲在物理學(xué)上最重要的貢獻(xiàn)是他的電子論。早在他作學(xué)位論文之前,由于讀過菲涅耳文集而深受其影響;后來受到H.von亥姆霍茲的啟發(fā),他用J.C.麥克斯韋的電磁理論來處理光在電介質(zhì)交界面上的反射和折射問題作為他的博士論文,在論文的末尾,他提到把光磁理論與物質(zhì)的分子理論結(jié)合起來的前景,這就是他后來創(chuàng)立電子論的根源。1878年,他發(fā)表了光與物質(zhì)相互作用的論文,把以太與普通的物質(zhì)區(qū)別開來,認(rèn)為以太是靜止的,無所不在,而普通物質(zhì)的分子則都含有帶電的諧振子;在這個(gè)基礎(chǔ)上,他導(dǎo)出了分子折射率的公式(即洛倫茲-洛倫茨公式)1892年,他開始發(fā)表電子論的文章,他認(rèn)為一切物質(zhì)的分子都含有電子,陰極射線的粒子就是電子,電子是很小的有質(zhì)量的剛球,電子對(duì)于以太是完全透明的,以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與物質(zhì)中的電子的相互作用。這在個(gè)基礎(chǔ)上,1895年他提出了著名的洛倫茲力公式。1896年,P.塞曼發(fā)現(xiàn)放在磁場(chǎng)中的光源,其光譜線發(fā)生分裂(塞曼效應(yīng))。洛倫茲立即用他的電子論對(duì)這一現(xiàn)象作了定量的解釋。由于這一貢獻(xiàn),他和塞曼共同獲得1902年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

  洛倫茲變換

  狹義相對(duì)論中關(guān)于不同慣性系之間物理事件時(shí)空坐標(biāo)變換的基本關(guān)系式。設(shè)兩個(gè)慣性系為S系和S′系,它們相應(yīng)的笛卡爾坐標(biāo)軸彼此平行,S′系相對(duì)于S系沿x方向運(yùn)動(dòng),速度為v,且當(dāng)t=t′=0時(shí),S′系與S系的坐標(biāo)原點(diǎn)重合,則事件在這兩個(gè)慣性系的時(shí)空坐標(biāo)之間的洛倫茲變換為x′=γ(x-vt),y′=y,z′=z,t′=γ(t-vx/c2),式中γ=(1-v2/c2)-1/2;c為真空中的光速 。不同慣性系中的物理定律必須在洛倫茲變換下保持形式不變。

  在相對(duì)論以前,H.A.洛倫茲從存在絕對(duì)靜止以太的觀念出發(fā),考慮物體運(yùn)動(dòng)發(fā)生收縮的物質(zhì)過程得出洛倫茲變換。在洛倫茲理論中,變換所引入的量?jī)H僅看作是數(shù)學(xué)上的輔助手段,并不包含相對(duì)論的時(shí)空觀。愛因斯坦與洛倫茲不同,以觀察到的事實(shí)為依據(jù),立足于兩條基本原理:相對(duì)性原理和光速不變?cè)?,著眼于修改運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間等基本概念,重新導(dǎo)出洛倫茲變換,并賦予洛倫茲變換嶄新的物理內(nèi)容。在狹義相對(duì)論中,洛倫茲變換是最基本的關(guān)系式,狹義相對(duì)論的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)論和時(shí)空性質(zhì),如同時(shí)性的相對(duì)性、長(zhǎng)度收縮、時(shí)間延緩、速度變換公式、相對(duì)論多普勒效應(yīng)等都可以從洛倫茲變換中直接得出

  科學(xué)成就

  亨德里克·安東·洛倫茲在語言方面有很高的天賦。他能非常迅速地掌握外語,能根據(jù)上下文來推斷其語法。對(duì)于一個(gè)終身居住在荷蘭的幾個(gè)閉塞的城市而希望與世界對(duì)話的人來說,這種天賦不啻是一筆巨大的財(cái)富。1870年,洛倫茲考入萊頓大學(xué),主要方向是數(shù)學(xué)和物理學(xué)。

  1873年,洛倫茲以優(yōu)異的成績(jī)通過了博士考試,兩年后獲得博士學(xué)位。洛倫茲的學(xué)位論文是物理光學(xué)方面的,題目是“關(guān)于光的折射和反射的理論”。這個(gè)課題菲涅耳已經(jīng)做過,但洛倫茲運(yùn)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論重新進(jìn)行了處理。這項(xiàng)研究幾乎一下子就使洛倫茲確立了他在本國(guó)的學(xué)術(shù)地位。3年后,萊頓大學(xué)聘他為教授,主持該校新設(shè)置的理論物理教席。這個(gè)設(shè)置不僅在荷蘭,而且在整個(gè)歐洲也是最早的。洛倫茲接受了這個(gè)職位,從而確定了他的理論物理學(xué)的職業(yè)生涯。洛倫茲是經(jīng)典電子論的開創(chuàng)者。1892年,洛倫茲發(fā)表了經(jīng)典電子論的第一篇論文。在這篇論文中,洛倫茲明確地把連續(xù)的場(chǎng)和包含分立電子的物質(zhì)完全分開,同時(shí)又為麥克斯韋方程組追加了一個(gè)洛倫茲力方程。于是,連續(xù)的場(chǎng)和分立的電子,就由這個(gè)洛倫茲力來聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上,洛倫茲把當(dāng)時(shí)所得到的電磁光學(xué)的各種結(jié)果,重新整理加以格式化,確立了經(jīng)典電子論的基礎(chǔ)。許多從他那里學(xué)習(xí)電動(dòng)力學(xué)的理論物理學(xué)家認(rèn)為,這是洛倫茲一生中最偉大的貢獻(xiàn)之一。

  當(dāng)新物理學(xué)開始崛起的時(shí)候,洛倫茲也推導(dǎo)過黑體輻射能量分布公式。他只能用自己的理論計(jì)算能譜的長(zhǎng)波極限。他了解普朗克1900年的黑體輻射量子理論包含整個(gè)光譜,也了解普朗克的量子假設(shè)與他自己的電子論基礎(chǔ)完全不同。但1908年洛倫茲以有利于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(gè)光譜的。洛倫茲是最早能這樣指出并強(qiáng)調(diào)量子假說和電子論假說之間存在深刻對(duì)立的人之一。

  1896年,洛倫茲用電子論成功地解釋了由萊頓大學(xué)的塞曼新近發(fā)現(xiàn)的原子光譜磁致分裂現(xiàn)象。洛倫茲斷定該現(xiàn)象是由原子中負(fù)電子的振動(dòng)引起的。他從理論上導(dǎo)出的負(fù)電子的荷質(zhì)比,與湯姆遜翌年從陰極射線實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果相一致。由于塞曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和解釋,洛倫茲和塞曼分享了1902年度的諾貝爾獎(jiǎng)。

  除了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),洛倫茲還獲得過英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的倫福特和科普利獎(jiǎng)?wù)?,并且接受了巴黎大學(xué)和劍橋大學(xué)名譽(yù)博士、德國(guó)物理學(xué)會(huì)和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)國(guó)外會(huì)員的光榮稱號(hào)。

  海納百川的大師風(fēng)范

  作為第一代理論物理學(xué)家,洛倫茲的顯著特點(diǎn)之一是對(duì)于一套套的新思想表現(xiàn)出不同尋常的開放態(tài)度。洛倫茲對(duì)理論物理的影響不僅通過他的著作,而且也通過他同從世界各地慕名而來的青年物理學(xué)家的個(gè)人交往。愛因斯坦、薛定諤和其他理論工作者經(jīng)常到萊頓去拜訪他,聽取他對(duì)于他們一些最新思

  想的意見。但他從不干擾別人的思想,他和他們的關(guān)系是靠和善而平淡的基本個(gè)性來維持的。 不過,洛倫茲的開放態(tài)度不完全是出于他的性格。從他在萊頓大學(xué)的就職演說中可以了解到,這也是洛倫茲作為理論物理學(xué)家的專業(yè)見解。洛倫茲說過,物理學(xué)研究的目的就在于尋求簡(jiǎn)單的、可以說明所有現(xiàn)象的基本原理。但他告誡不要過分看重對(duì)基本原理的內(nèi)心聯(lián)想,或者希望原理本身能夠進(jìn)一步發(fā)揮。他認(rèn)為,由于人們不能深入地洞察事物的本性,因而把任何已有的認(rèn)識(shí)途徑作為唯一可靠的途徑加以提倡是輕率的。按照洛倫茲的觀點(diǎn),各種基本的理論途徑應(yīng)該同時(shí)由不同的研究者加以探索。

  洛倫茲的電子論把經(jīng)典物理學(xué)推上了它所能達(dá)到的最后高度。洛倫茲本人幾乎成了19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)界的統(tǒng)帥。如果洛倫茲不那么具有開放精神,這種成就本來可能使他過早地退出歷史舞臺(tái)。當(dāng)世紀(jì)之交的物理學(xué)革命打破了古典物理學(xué)時(shí),洛倫茲說過,他感到遺憾的是,他為什么不在舊的基礎(chǔ)崩潰之前死去。但是洛倫茲的個(gè)性是“超個(gè)人”的,他對(duì)過去價(jià)值的惋惜很快就由愉快地接受新事物所取代了。

  由于洛倫茲在理論物理方面享有很高的威望、通曉多種語言并善于駕馭最為紊亂的辯論,所以他生前每次都被邀請(qǐng)參加物理學(xué)界最重要的國(guó)際會(huì)議,而且經(jīng)常擔(dān)任大會(huì)的主席。1911年洛倫茲主持了第一屆索爾維會(huì)議。這次會(huì)議使量子概念從四面八方突破了德語世界的邊境,成為一個(gè)在法國(guó)和英國(guó)同樣使人感興趣的論題。

  第一次世界大戰(zhàn)后,洛倫茲的開放精神在他的世界主義立場(chǎng)中也得到了充分的體現(xiàn)。為恢復(fù)科學(xué)國(guó)際主義,洛倫茲作了持續(xù)的努力。1923年洛倫茲被選為國(guó)際文化協(xié)作委員會(huì)委員,并繼柏格森之后擔(dān)任了該委員會(huì)主席。

  這種本質(zhì)上的偉大開放精神,使洛倫茲不僅在學(xué)術(shù)上富有成就,而且在人品上也贏得了同時(shí)代人的敬重。1928年2月4日,洛倫茲去世,終年75歲。在他下葬那天,荷蘭的電報(bào)、電話服務(wù)暫停3分鐘以示哀悼。出席葬禮的有荷蘭王室、政府以及來自世界各國(guó)科學(xué)院的代表。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、著名的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家盧瑟福,普魯士科學(xué)院代表、第二代職業(yè)理論物理學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)人愛因斯坦都在他的墓旁致了悼詞。


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