Hendrik Lorentz
Hendrik Antoon Lorentz (Arnhem, 18 juli 1853 – Haarlem, 4 februari 1928) was één van Nederlands grootste natuurkundigen.
Biografie
Lorentz kwam uit een familie van tuinders en doorliep de lagere en middelbare school in Arnhem. Rond 1866 ging hij naar de HBS in die plaats, een van de eerste HBS'en van Nederland. Hij had hoge cijfers, niet alleen voor exacte vakken, maar ook voor de talen. Lorentz sprak vloeiend Engels, Frans en Duits. Met een HBS-diploma kon Lorentz niet naar de universiteit, dus deed hij staatsexamen gymnasium. In 1870 ging hij naar de Rijksuniversiteit Leiden, maar keerde al in 1872 naar zijn geboorteplaats terug om avondlessen te geven; daarnaast studeerde hij voor zijn doctoraat en bestuurde hij ook natuurkundige stof buiten het curriculum. Op 11 december 1875 promoveerde Lorentz met het proefschrift "De theorie der terugkaatsing en breking van het licht". Hierin beschreef hij voor het eerst de lichtbreking en -terugkaatsing vanuit de elektromagnetische theorie van Maxwell.
In 1878 werd hij benoemd tot hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Universiteit van Leiden, nog slechts 24 jaar oud, en de rest van zijn leven zou hij aan deze universiteit verbonden blijven. Internationaal zette hij zich, als voorzitter van verschillende wetenschappelijke conferenties, in voor het samenbrengen van wetenschappers uit verschillende, soms elkaar vijandige landen. Na zijn emeritaat werkte hij mee aan plannen voor de drooglegging van de Zuiderzee. Hij stelde de belangrijke golfvergelijking op, waarmee de waterhoogtes - en daarmee benodige dijkhoogtes - na afsluiting voorspeld konden worden.
Elektromagnetisme
In zijn promotie-onderzoek toonde Lorentz voor het eerst aan dat de elektromagnetische theorie van Maxwell de regels van lichtbreking en -terugkaatsing minstens zo goed kon verklaren als rivaliserende theorieën die de ronde deden. Bovendien had de theorie van Maxwell het voordeel dat deze transversale golven toestond.
Lorentz zag echter ook enkele zwaktes in de theorie van Maxwell. Zo kon de theorie niet verklaren waarom stoffen zo sterk verschillen in hun optisch gedrag. Lorentz verklaarde dit doordat de verschillende stoffen verschillende soorten, aantallen of plaatsing van ladingsdragers hadden. Alle atomen en moleculen hadden echter ook bepaalde gelijke ladingsdragers, de elektronen.
In de theorie van Lorentz bevonden de elektronen en andere ladingsdragers zich in de ether. Voor de ether gelden de wetten van Maxwell, en de ether en de deeltjes werken op elkaar in.
Een van de voorspellingen van Lorentz was dat in een magnetisch veld de spectraallijnen van atomen zich zouden moeten splitsen. Deze splitsing werd in experimenteel werk van Pieter Zeeman inderdaad aangetroffen, en voor deze ontdekking ontvingen Lorentz en Zeeman in 1902 gezamenlijk de Nobelprijs "in recognition of the extraordinary service they rendered by their researches into the influence of magnetism upon radiation phenomena" (Vertaald: Als erkenning voor de buitengewone dienst die zij verleenden door hun onderzoek naar de invloed van magnetisme op stralingsverschijnselen).
Lorentzcontractie
De manier waarop licht zich voorplant door de ether stond eind 19e eeuw zeer in de belangstelling. Men dacht dat snelheid van het licht, als dat reist door dit veronderstelde medium, op de snel door de ether bewegende aarde, in verschillende richtingen een verschillende waarde zou hebben. Zoals bleek uit het interferometer-experiment van Albert Michelson en Edward Morley, was dit echter niet het geval. De lichtsnelheid bleek in alle richtingen precies gelijk te zijn. Dit betekende een wetenschappelijke revolutie, omdat daaruit bleek dat licht zich tot heel anders gedroeg dan een soortgelijke straling, geluid, waarover in die tijd al veel meer bekend was. Nog steeds is het gegeven dat de lichtsnelheid altijd constant is moeilijk te begrijpen en leidt het ogenschijnlijk tot de vreemdste paradoxen.
Lorentz ontwikkelde om dit experiment te begrijpen het begrip van lokale tijd. Hij stelde ook voor dat lichamen die de snelheid van het licht benaderen, zich samentrekken (korter worden). Dit wordt aangeduid met de term Lorentzcontractie. In de vergelijkingen van Maxwell diende op bepaalde plaatsen een factor te worden toegevoegd, waarbij v de snelheid van het voorwerp is, en c de lichtsnelheid.
Lorentz zag de lokale tijd die hij ontwikkelde als een puur wiskundige manier om de natuurkundige experimenten te beschrijven. Met deze inzichten stond Lorentz echter aan de basis van de relativiteitstheorie, die ten volle door Albert Einstein werd ontwikkeld.
Nestor
Lorentz wordt vaak de nestor van de Nederlandse natuurkunde genoemd. Het respect dat Lorentz genoot wordt treffend tot uitdrukking gebracht door O.W. Richardson's beschrijving van zijn begrafenis: "De begrafenis vond plaats op vrijdag, 10 februari, in Haarlem. Klokslag 12 uur werden bij wijze van eerbetoon de telegraaf- en telefoondiensten in Nederland drie minuten stilgelegd. Sir Ernest Rutherford hield een toespraak namens de British Royal Society. Albert Einstein verklaarde de later relatieve beperkte roem van Lorentz als volgt: "De natuurkundigen van de jongere generatie zijn zich meestal niet meer ten volle bewust van de beslissende rol, die H.A. Lorentz speelde bij de vorming van de fundamentele ideeen van de theoretische natuurkunde. Dit wonderlijke feit berust hierop, dat de grondslag van Lorentz' ideeen hun zozeer vlees en bloed geworden is, dat zij nauwelijks nog in staat zijn zich voor te stellen hoe vermetel deze ideeen waren en hoever ze het natuurkundig fundament vereenvoudigden."
Publicaties
- 1875: Over the theorie der terugkaatsing en breking van het licht/Sur la theorie de la reflexion et de la refraction de la lumiere
- 1882: Leerboek der differentiaal- en integraalrekening en van de eerste beginselen der analytische meetkunde met het oog op de toepassingen in de natuurwetenschap
- 1892: La theorie electromagnetique de Maxwell et son application aux corps mouvants
- 1895: Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Korpern
- 1899: Theorie simplifiee des phenomenes electricques et optiques dans des corps en mouvement
- 1904: Elctromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light
- 1909: The theory of electrons and its applications to the phenomena of light and radiant heat
- 1910: Sichtbare und Unsichtbare Bewegungen
- 1918: Beginselen der natuurkunde, 2 delen
- 1919: De zwaartekracht en het licht. Een bevestiging van Einsteins Gravitatietheorie, Nieuwe Rotterdamsche Courant, 13 november 1919
- 1919-1925: Lessen over theoretische natuurkunde aan de Rijks-Universiteit te Leiden gegeven door H.A. Lorentz, 8 delen
- 1922: Problems of modern physics. Lecture notes California Institute of Technology
- 1926: The quantum theory. Present day problems and outstanding questions of the quantum theory. Notes accompanying lectures delivered by Professor H.A. Lorentz at Cornell University, fall term 1926
- 1926: Verslag Staatscommissie Zuiderzee 1918 - 1926
- 1935-1939: Collected Papers, ed. P. Zeeman and A.D. Fokker, 9 volumes
