創造者洛倫茲及其人格,愛因斯坦,洛倫茲誕辰一百周年紀念會

面向天空的特別沉靜 發佈 2022-06-11T12:20:57.086807+00:00

1953年,愛因斯坦在荷蘭萊頓舉行的「洛倫茲誕辰一百周年紀念會」上的致辭: 容易理解的第二部分感謝萊頓大學的慷慨,我經常到那裡同我的摯友保爾·埃倫菲斯特小聚,因此常有機會聆聽洛倫茲講課,這些課程是他退休後定期給少數年輕同事開的。


1953年,愛因斯坦在荷蘭萊頓舉行的「洛倫茲誕辰一百周年紀念會」上的致辭:

容易理解的第二部分

感謝萊頓大學的慷慨,我經常到那裡同我的摯友保爾·埃倫菲斯特小聚,因此常有機會聆聽洛倫茲講課,這些課程是他退休後定期給少數年輕同事開的。從他卓越的心靈中流出的東西總是如藝術傑作一般清澈美妙,那種平易流暢的表述是我在任何人那裡都沒有感受過的。

我們年輕人即使只認識到洛倫茲心靈的崇高,就已經非常欽佩和尊敬他了。然而當我想起洛倫茲時,所感受到的還遠不止於此。在我的人生中,他對我個人的意義超過了所有其他人。

和對物理學和數學形式的駕馭一樣,他對自己的駕馭也是輕鬆自如的。他完全沒有平常人的那些弱點,但從不會讓人有壓迫感。大家都覺得他很卓越,但誰都不會因此而感到壓力。對於人世,他雖然並未心存幻想,但對每個人和每件事都充滿善意。他從未給人專橫的印象,而總是服務和助人。他勤勤懇懇,認真盡責,但又不過分看重任何東西;一種微妙的幽默守護著他,這從眼神和微笑中可以流露出來。與此相應,他儘管完全投身於科學,但深信我們的理解力無法洞徹事物的本質。直到晚年,我才能完全理解這種懷疑與謙卑參半的態度。

儘管做了誠懇的嘗試,但我發現語言——至少是我的語言——無法道盡這篇短文的主題。因此,我想引用洛倫茲讓我印象特別深的兩句話作為結語:

「我幸而屬於這個國家,它太小了,干不出什麼大蠢事。」

在第一次世界大戰期間,有人想說服他相信,人類的命運取決於強權和武力,對此他答道:

「或許您說得對,但我不想生活在這樣的世界裡。」

專業的第一部分

世紀之交的時候,各國的理論物理學家都把洛倫茲看成他們當中的領導者,這是理所當然的。然而,當今的物理學家大都沒有充分意識到,洛倫茲對於理論物理學基本概念的塑造起了決定性的作用。之所以出現這種怪事,是因為洛倫茲的基本觀念已經在相當程度上成為大家觀念的一部分,以致很難意識到這些觀念是多麼大膽,以及如何簡化了物理學的基礎。

當洛倫茲開始其創造性的科學工作時,麥克斯韋的電磁學理論已經取得最終的勝利。但該理論的基本原理包含著一種獨特的複雜性,導致理論的關鍵特徵無法清晰地呈現出來。雖然場的概念的確已經取代了超距作用概念,但電場和磁場尚未被看成原初的東西,而是被看成後來被當作連續體來處理的有重物質的狀態。結果,電場被分解為電場強度矢量和電介質位移矢量。在最簡單的情況下,這兩種場以介電常數聯繫在一起,但原則上被當作獨立的東西來處理。對磁場的處理也是類似。與這種基本觀念相一致,真空被當作有重物質的一種特殊情況來處理,此時場強和位移之間的關係碰巧特別簡單。特別是,根據這種解釋,我們不能設想電場和磁場與被視為場的載體的物質的運動狀態無關。

對麥克斯韋電動力學的這種當時流行的解釋,可見於赫茲對運動物體電動力學的研究。

洛倫茲對該理論做了決定性的簡化。他始終一致地將其研究建立在如下假說之上:

電磁場存在於真空中,只包含一個電場矢量和一個磁場矢量。這種場是由原子式的電荷產生的,而場又反過來將有質動力施加於電荷。電磁場與有重物質之間唯一的關聯產生於這樣一個事實,即基本電荷牢固地附著在原子式的物質粒子上。對於這種物質粒子,牛頓運動定律是成立的。

在這個簡化的基礎上,洛倫茲建立起一種完備的理論,解釋了當時已知的所有電磁現象,包括運動物體的電動力學現象。經驗科學中極少有這種一致、明晰和美妙的工作。在此基礎上不做額外假定就不能完全解釋的現象只有著名的麥可孫–莫雷實驗。若不是把電磁場定位於真空中,就不能設想這個實驗會引出狹義相對論。事實上,關鍵步驟正是把電磁學歸結為真空或(當時所說的)以太中的麥克斯韋方程。

洛倫茲甚至還發現了後來以他的名字命名的「洛倫茲變換」,儘管沒有認識到它的群特徵。在他看來,真空中的麥克斯韋方程只適用於一個特殊的坐標系,該坐標系因其靜止狀態而區別於其他一切坐標系。這種狀況實在悖謬,因為該理論對慣性系的限制似乎比經典力學更強。從經驗的觀點看,這似乎完全沒有道理,它必定會引出狹義相對論。

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