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创造者H.A.洛伦兹及其为人

1953年7月18日,为纪念荷兰著名物理学家洛伦兹诞辰100周年,在莱顿举办了专门纪念会,同时在荷兰皇家自然科学史博物馆(Rijkmuseum voor de Geschiedenis der Natuurwetenschappen)举办了有关洛伦兹及其同事,超导现象的发现者、低温物理学的奠基人海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes,1853—1926)的生平和工作展览。在这次展览中,博物馆收到了一份厚礼——洛伦兹写给爱因斯坦的大量信件手稿。洛伦兹的其他通信均保留在海牙的国立档案馆。本文是爱因斯坦为洛伦兹诞辰100周年纪念会写的祝词。原文发表于1953年德文版《我的世界观》。

文中提到的“迈克尔逊实验”或“迈克尔逊—莫雷实验”首先是由美国物理学家迈克尔逊(Albert A. Michelson,1852—1931)做出来的。因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和度量学的研究工作中所做出的贡献,他于1907年获得了诺贝尔物理学奖。

在世纪之交时,所有国家的理论物理学家都认为H. A.洛伦兹是他们的领导者。这样说是有完全正当的理由的。我们这个时代的物理学家大多数都没有充分意识到H. A.洛伦兹在理论物理学基本概念形成时所起到的决定性作用。造成这个奇特事实的原因是,洛伦兹的基本想法已经如此深刻地变成了他们自己的观点,以至于他们无法充分认识到这些想法是多么大胆,它们又是在多大程度上简化了物理学基础。

当H. A.洛伦兹开始他那富有创造性的科学工作时,麦克斯韦的电磁理论已经获得了成功。但是这个理论的基本原理却出奇复杂,以至于它的本质特征无法被清楚地表现出来。尽管场的概念的确已经取代了超距作用的概念,但是电场和磁场还不被看作是基本的实体,而只是被设想为一种可以当作连续体的有重物质的状态。结果,电场被分解为电场强度和电介质位移。在最简单的情况下,电场强度和电介质位移通过介电常数联系在一起,但原则上它们被视为两种独立的实体。对磁场的处理也是类似的。根据这种基本观点,将空的空间视为有重物质的一种特殊情况来处理,在这种情况下,场强和电位移之间的关系就变得尤为简单。尤其是,这种解释致使我们不能认为电场和磁场与物质的运动状态无关,因为物质被看作是场的载体。

通过对H.赫兹关于动体电动力学的研究,可以清楚地了解当时流行的麦克斯韦电动力学的解释。

然后出现了H. A.洛伦兹的拯救行动。他将研究始终一致地建立在如下假说上:

电磁场位于空的空间。在那里只有 一个 电场矢量和 一个 磁场矢量。这个场是由原子性的电荷产生的,而它反过来又以有质动力作用在电荷上。电磁场同有重物质之间的唯一联系是因为基元电荷固着在组成原子的物质粒子上。对于后者,牛顿运动定律是适用的。

根据这个简化了的基础,洛伦兹建立起一个包括动体的电动力学在内的关于当时已知的一切电磁现象的完备理论。这样自洽、明晰和美丽的工作,在经验科学里是极少达到的。在这个基础上,不加其他假设就不能得到完全解释的唯一现象,就是著名的迈克尔逊—莫雷实验。如果不是把电磁场定位在空的空间里,这个实验就不会令人信服地推导出狭义相对论。最重要的步骤就是(将电磁现象)还原到空的空间里——或者像当时人们所说的那样——以太里的麦克斯韦方程组。

洛伦兹甚至发现了后来以他名字命名的“洛伦兹变换”,尽管他没有认识到它的群特征。对他来说,空的空间中的麦克斯韦方程组只适于一个特殊的坐标系,这个坐标系因其静止的状态而与其他一切坐标系区分开来。这是一种矛盾的状况,因为这个理论对惯性系的限制似乎比经典力学还要强。这种情况从经验的观点来看是完全没有理由的, 必然 会导致狭义相对论。

感谢莱顿大学的慷慨,使得我能经常到那里与我亲爱的挚友保罗·埃伦费斯特(Paul Ehrenfest)共度一段时光。因此我常常有机会参加洛伦兹的演讲,这些演讲是他退休以后定期为少数年轻同事所做的。凡是这位卓越人物讲的东西,都如同精美的艺术品一样明澈美丽,并表现得那么轻松灵巧,这是我从未在其他人身上感受过的。

我们这些年轻人只要认识到了H. A.洛伦兹的开明精神,便会特别钦佩和尊敬他。但是当我想起H. A.洛伦兹时,我所感觉到的远远不止于此。对我个人而言,他比我一生中遇到的所有其他人都更重要。

正如他对物理学和数学驾驭自如一样,他毫不费力、冷静沉着地支配自己。令人难以置信的是,他没有平常人的弱点,可是这一点也从来没有令他人感到压抑。每个人都感受到了他的卓越,但是从没有人觉得有压迫感。尽管他从不对人类和人类事务心存幻想,但他对每个人、每件事都满怀善念。他总是尽力服务和帮助他人,从未给人留下盛气凌人的印象。他极其认真负责,从不赋予任何事情以过分的重要性;在这一点上,一种微妙的幽默感守护着他,这从他的眼神和微笑里便可觉知。与此相应的是,尽管他全身心地献身科学,但他确信我们的理解不可能太深入探究事物的本质。直到晚年,我才能够充分欣赏这种半是怀疑、半是谦卑的态度。

尽管做了真诚的努力,语言——至少是我的语言——并不足以公正地讨论这篇文章的主题。因此,我希望在此引用洛伦兹的两句对我产生特别强烈的影响的话:

“我很高兴自己属于这样一个国家,它太小了,无法做出什么大的愚蠢行为来。”

第一次世界大战期间,有人在谈话中试图使他相信,在人类领域里,命运是由武力和强权决定的。对此,他这样回答:“或许您是对的,但我不愿生活在这样一个世界里。” L1y+GnOqNLSTuRWB9nFcAfftwwwuQ/9OfTEbmj0EtiWlKTkKG9gyRoeuKrJXRKz5

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