世纪之交的时候,所有国家的理论物理学家都把洛伦兹看成他们的领导者,这是名至实归的。我们这个时代的物理学家大都没有充分意识到洛伦兹对理论物理学基本概念的塑造所起的决定作用。之所以出现如此怪事,是因为洛伦兹的基本观念已经在相当程度上成了他们自己观念的一部分,以致他们几乎意识不到这些观念是多么大胆以及在多大程度上简化了物理学的基础。
洛伦兹在开始其创造性科学工作时,麦克斯韦的电磁理论已经取得最终的胜利。但该理论的基本原理中蕴含着一种独特的复杂性,导致理论的本质特征无法清楚地显现。虽然场的概念的确已经取代了超距作用概念,但电场和磁场还没有被看成原初的东西,而是被看成处理为连续体的有重物质的状态。结果,电场被分解为电场强度矢量和电介质位移矢量。在最简单的情况下,这两种场通过介电常数联系在一起,但原则上被当作独立的东西来考虑和处理。对磁场的处理也是类似。与这种基本观念相一致,空虚空间被当作有重物质的一种特殊情况来处理,在这种情况下,场的强度和位移之间的关系显得尤为简单。特别是,根据这种解释,我们不能设想电场和磁场与被视为场的载体的物质的运动状态无关。
对麦克斯韦电动力学的这种当时流行的解释可见于赫兹(H. Hertz)对运动物体电动力学的研究。
然后是洛伦兹的营救行动。他以极大的一致性将其研究建立在如下假说之上:
电磁场的处所是空虚空间。其中只有 一个 电场矢量和 一个 磁场矢量。这种场是由原子式的电荷产生的,这种场又反过来将有质动力(ponderomotive forces)施加于电荷。电磁场与有重物质之间产生的关联乃是缘于一个事实,即基本电荷牢固地附着在原子式的物质粒子之上。对于这种物质粒子,牛顿运动定律是成立的。
洛伦兹在这个简化的基础上建立了一种完备的理论,解释了当时已知的所有电磁现象,包括运动物体的电动力学现象。经验科学中极少有这样一致、明晰和美妙的工作。在此基础上不作额外假定就不能完全解释的现象只有著名的迈克尔逊-莫雷实验。要不是把电磁场定位于空虚空间中,就不能设想这个实验会引出狭义相对论。事实上,关键步骤正是把电磁学归结为虚空中或(如当时所说的)以太中的麦克斯韦方程。
洛伦兹甚至还发现了后来以他的名字命名的“洛伦兹变换”,尽管没有认识到它的群特征。在他看来,空虚空间中的麦克斯韦方程只适用于一个特殊的坐标系,该坐标系因其静止状态而区别于其他一切坐标系。这种状况实在悖谬,因为这种理论对惯性系的限制似乎比经典力学还要强。从经验的观点看,这种状况似乎完全没有理由,它必定会引出狭义相对论。
感谢莱顿大学的友好协助,我得以经常同我难忘的挚友保尔·埃伦菲斯特(Paul Ehrenfest)在那里小聚。因此我常有机会聆听洛伦兹讲演,这些讲演是他退休以后定期为少数青年同事所作。从这个卓越的心灵中流淌出来的东西总是如艺术杰作一般清澈美妙,那种表述的平易流畅是我从任何人那里都未曾感受过的。
即使只把洛伦兹当成一个有崇高觉悟的人来认识,我们这些后来者对他的钦佩和尊敬也已经无可匹敌了。而当我想到洛伦兹时,所感觉到的还远不止于此。对我个人来说,他比我一生中遇到的任何人都更重要。
和对物理学和数学形式的驾驭一样,他对自己的驾驭也轻松自如。他完全没有常人的那些弱点,亦不因此而让人感到压抑。谁都承认他的卓越,但谁都不会因此而感到压力。他虽然对人和人类事务不抱幻想,但又对每个人和每件事都充满善意。他从不给人专横的印象,总是乐于服务和助人。他极其认真尽责,但又不过分看重任何东西。有一种微妙的幽默守护着他,这可以从他的眼睛和微笑中反映出来。与此相应,尽管他完全投身于科学认识,但他确信,我们的理解力永远不可能深深地洞见事物的本质。直到晚年,我才能充分理解这种半是怀疑半是谦卑的态度。
虽然我作了诚恳的努力,但我发现语言——至少是我的语言——无法恰当表达这篇短文的主题。因此,我想以让我印象特别深刻的洛伦兹的两句话作结:
“我幸而属于这样一个国家,它太小了,做不出什么大蠢事。”
在第一次世界大战期间,有人力图说服他相信,命运取决于强权和武力,对此他回答:
“可以设想,你是正确的。但我不想生活在这样的世界里。”