книги из ГПНТБ / Кляус, Е. М. Гендрик Антон Лоренц, 1853-1928

роить званый вечер. Старшей дочери эти вечера запомни­ лись как «очень веселые».

А вообще жизнь была тихая, устоявшаяся, размерен­ ная. Ученый мог спокойно, сосредоточенно работать, по­ этому и считал Лейден идеальным для себя местом, тогда

Вас. Ив. Немирович-Данченко, посетивший Голландию как раз в то^время, писал о Лейдене: «Один университет поддерживает его прежнее значение, но и университету в самой Голландии явились счастливые соперники. Ка­ кая-то кроткая улыбка медленной смерти лежит будто на всем — на домах и улицах. Даже новые постройки смот­ рят печально и задумчиво. А когда-то — вся Голландия жила и дышала им» ’. И в другом месте: «...в город въез­ жаешь скорее как в музей, где все вам будет говорить о прошлом и почти ничего о настоящем». Вместе с тем Не­ мирович-Данченко не может этим «городом-музеем» не залюбоваться. «Всюду попадаются дома с барельефами и гербами, между ними есть замечательно старые и краси­ вые... Посреди улиц попадаются старые башни, совсем по­ зеленевшие и покрытые мохом; мимо них выходишь на каналы, где громадные вековые деревья смотрят в мутную воду. Торговля избрала для себя другой центр, и Лейден замер, оставленный ею. Его каналы пусты, изредка толь­ ко лениво тянется по ним судно, выбравшее себе путь че­ рез город в другие, более счастливые пункты Голландии. Через мост с деревянными колоннами... мы идем по узень­ кой Бооргштрассе к центральному холму, па котором рас­ положен замок, очень древний... За зубцами внизу виден весь город; острые красные черепичные кровли борются с облаками зелени и то заставляют их расступиться, то сами гибнут в ее задушающих объятиях. Вот св. Панкратий — громадный, величавый, могучий. Весь серый — этот собор смотрит прямо на вас своим черным колоссаль­ ным окном, прислонясь к своей стрельчатой второй башне. Каменная резьба наверху — вся во мху и лишаях; эти серебряные седины истории захватили частью и кровли церкви... Из другой амбразуры опять виден внизу город; дым вьется из его красных труб;"кругом старых башен и

В. И. Немирович-Данченко. По Германии и Голландии. СПб,, 1892, стр. 452 п след.

39

великолепных, хотя и одряхлевших дворцов выросло мелкое и золотушное, выродившееся поколение современ­ ных домов... А там, дальше, в легком тумане — зеленая равнина, сады, мельницы... На противоположной стороне, через амбразуры все того же бюрга, видна затейливая башня Статхауса — сквозная вся, вся в острых колоннах и стрелках, видны башни других церквей...»

5

От внимания Немировича-Данченко ускользнуло, что Лейденский университет расширялся и совсем недав­ но получил новое здание — на левом берегу канала, где некогда стоял дом всемирно знаменитых голландских ти­ пографов Эльзевиров. В 1807 г., во время французской оккупации, этот дом, как и множество домов соседних, был уничтожен при взрыве французского корабля с боепри­ пасами. Пустырь долгое время назывался «руинами», потом тут расчистили площадь, на площади возвели трех­ этажное здание университета. Так что совсем не все было «мертво и сонно» в тихом Лейдене!..

Пробуждалась от застоя и вся Голландия, где с 70-х годов XIX в. под влиянием соседней Англии и стремитель­ но индустриализировавшейся Германии ускорилось раз­ витие капитализма. Это привело к возникновению в стра­ не рабочего движения, и оно все ширилось. Голландия бы­ стро превращалась в крупную торговую державу. Огром­ ные капиталы, выкачиваемые из колоний, прежде всего из Индонезии, позволяли правительству развернуть большие строительства железных и шоссейных дорог, работы по переустройству портов и прорытию каналов. Развивалась текстильная промышленность. Как грибы после дождя росли предприятия по переработке колони­ ального сырья: кофе, какао, табака, сахара, пряностей.

Мультатули, оклеветанный и затравленный, доживал последние дни на чуя{бине, в Германии. Оправдывался вы­ бранный им псевдоним: по-латыни «мультатули» — много­ страдальный. С болью в сердце писатель видел, что его гражданский подвиг, долгие годы замалчивавшийся, пре­ зрительно расцененный как «голландское донкихотство», ни к чему, собственно, не привел: колониальный разбой все нарастал. На Суматре, в Ачине второе десятилетие

40

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