開發(fā)的世界主義者洛倫茲

慕瀅

不管是否從事科學(xué)研究，你對愛因斯坦這個(gè)名字想必都不會(huì)感到陌生，如果有一定的科學(xué)素養(yǎng)的人，可能也會(huì)知道薛定諤和他的成就。在互聯(lián)網(wǎng)浩如煙海的信息資源中，這兩位大科學(xué)家的學(xué)術(shù)造詣、乃至個(gè)人秉性等信息并不難查到，但當(dāng)二人還是青年研究者時(shí)對他們一直有所幫助的洛倫茲，留在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)世界的信息卻并不如上述二人多。

年輕的物理學(xué)天才

1928年2月4日，荷蘭著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家亨德里克·安東·洛倫茲（Hendrik AntoonLorentz）的心臟停止了跳動(dòng)，那一年他75歲。這位在19世紀(jì)末、20世紀(jì)初引領(lǐng)經(jīng)典物理學(xué)走向新高度的科學(xué)家，以同樣卓越的人格贏得了世界的尊重。在他下葬的當(dāng)天，荷蘭的電報(bào)、電話服務(wù)暫停3分鐘向他表示哀悼。

F=QvB，很多人可能對著名的洛倫茲力公式并不感到陌生。洛倫茲提出了運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場和磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)，故而，人們將運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力。以他的名字命名的物理學(xué)術(shù)語還有很多，比如洛倫茲變換。

實(shí)際上，這位對經(jīng)典物理學(xué)影響深遠(yuǎn)的科學(xué)家，確實(shí)有著過人的天賦和常人難以企及的才華。

1853年夏天，洛倫茲出生在荷蘭的阿納姆。這個(gè)出生在普通人家的孩子，從少年時(shí)就對物理學(xué)十分感興趣。他成績優(yōu)異，有著出色的學(xué)習(xí)能力，不僅酷愛物理學(xué)，還廣泛地閱讀歷史書籍，并且在語言學(xué)習(xí)上天賦異稟。

洛倫茲后來的各種經(jīng)歷證明，他對語言的天賦，不僅為他的科學(xué)研究帶來了重要的支持和幫助，也使他成為當(dāng)時(shí)最具國際性的物理學(xué)家。

洛倫茲17歲便進(jìn)入萊頓大學(xué)開始他的大學(xué)生涯，自此與物理學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)下不解之緣。在萊頓大學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)行了3年，普通人的本科或許還沒拿到手，但那時(shí)的洛倫茲卻已經(jīng)順利通過了博士考試，開始進(jìn)入博士研究生的學(xué)習(xí)階段，并最終于1875年獲得博士學(xué)位。

23歲，很多人剛剛完成本科的學(xué)業(yè)走出校門不久，但洛倫茲卻在這時(shí)就已經(jīng)成為了萊頓大學(xué)的理論物理學(xué)教授。他在該校長達(dá)35年的任教生涯自此拉開序幕，同時(shí)拉開大幕的還有他在物理學(xué)研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。

卓越的研究者

愛因斯坦曾在洛倫茲的墓前致辭稱，洛倫茲的研究“對我產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時(shí)代最偉大、最高尚的人”。

洛倫茲對物理學(xué)研究最重要的貢獻(xiàn)便是電子論。

作為經(jīng)典電子論的創(chuàng)立者，他認(rèn)為電本身是由微小的實(shí)體組成，具有“原子性”。后來，這些微小的實(shí)體被稱為電子。以電子概念為基礎(chǔ)，洛倫茲解釋了物質(zhì)的電性質(zhì)，并由此推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中要受到力的作用，也就是洛倫茲力。

在他看來一切物質(zhì)分子都含有電子，陰極射線的粒子就是電子。他將以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與電子的相互作用。1896年，洛倫茲的學(xué)生塞曼發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)磁場中鈉光譜的D線有明顯的增寬，也就是產(chǎn)生了塞曼效應(yīng)，由此證實(shí)了洛倫茲的預(yù)言。通過洛倫茲的研究，塞曼效應(yīng)得到了成功的解釋，最終洛倫茲與塞曼共同摘得了1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的桂冠。

獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，洛倫茲又提出了對愛因斯坦狹義相對論影響深遠(yuǎn)的洛倫茲變換。1904年，洛倫茲證明當(dāng)把麥克斯韋的電磁場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。如此一來，觀察者的慣性系不同，麥克斯韋方程及各種電磁效應(yīng)可能也不相同。

愛因斯坦的相對論提出之前，洛倫茲便從存在絕對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，從而得出洛倫茲變換。通過洛倫茲變換，上述麥克斯韋電磁場方程組的問題便得到了解決。

后來，愛因斯坦將洛倫茲變換用于力學(xué)關(guān)系式，才創(chuàng)立了狹義相對論。如果說，愛因斯坦是站在巨人的肩膀上看得更遠(yuǎn)，成就更高，那么洛倫茲便是愛因斯坦所依賴的巨人。

開放的教育家

與許多有著卓越成就的桀驁不馴的才子不同，洛倫茲卻一直以謙遜著稱。

在萊頓大學(xué)從事物理學(xué)教學(xué)的幾十年間，除了醉心于物理學(xué)研究之外，占據(jù)洛倫茲大多數(shù)時(shí)間的便是提攜后輩、幫助他人。

當(dāng)時(shí)如愛因斯坦、薛定諤這樣后來譽(yù)滿全球的大科學(xué)家，都曾多次到萊頓大學(xué)向洛倫茲求教。而洛倫茲的幫助，也令當(dāng)時(shí)的這些年輕后輩受益匪淺。所以，愛因斯坦才會(huì)在洛倫茲墓前以如此高的評價(jià)向這位物理學(xué)前輩致敬。

作為第一代的理論物理學(xué)家，洛倫茲始終用開放包容的態(tài)度看待一切新思潮、新思想。對于像愛因斯坦和薛定諤等青年理論物理工作者所帶給他的新思想，他從來都以開放的姿態(tài)傾聽、接納。

在洛倫茲看來，物理學(xué)研究的目的就在于尋求簡單的、可以說明所有現(xiàn)象的基本原理?；蛟S是源于對物理學(xué)研究的追尋，也令他與其他人的溝通變得平和而簡單。

通曉多種語言的洛倫茲，還常常因自己崇高的理論物理威望和優(yōu)秀的語言能力，而成為諸多重量級的物理學(xué)國際會(huì)議的主席。

無論是1898年德國自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)的迪塞爾多夫會(huì)議物理組的演講，還是1900年巴黎世界性物理學(xué)家集會(huì)上為國際物理代表會(huì)做的講話，他都用自己淵博的知識(shí)、對復(fù)雜爭論的把控能力和優(yōu)秀的語言表達(dá)，贏得了與會(huì)科學(xué)家的一致認(rèn)可。

一戰(zhàn)之后，戰(zhàn)爭帶來的隔閡也嚴(yán)重阻礙了科學(xué)家之間的溝通交流。一向持世界主義立場的洛倫茲，在此時(shí)發(fā)揮了重要作用。他堅(jiān)持不懈地努力，希望科學(xué)國際主義得以恢復(fù)。1909年至1921年，在洛倫茲擔(dān)任荷蘭皇家科學(xué)與文學(xué)研究院物理組主任期間，他通過自己的威望和影響力，說服人們參加戰(zhàn)后盟國創(chuàng)立的國際性科學(xué)組織。

1923年，洛倫茲成為國際文化協(xié)作委員會(huì)委員，并在柏格森之后擔(dān)任該委員會(huì)主席。