# 1853-1928 洛伦兹 Lorentz ![](assets/1853lorentz.webp) 亨德里克·安东·洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853年7月18日-1928年2月4日） 荷兰理论物理学家、1902年诺贝尔奖物理学奖获得者、数学家、经典电子论的创立者。 洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成功地解释了塞曼效应，因此与塞曼一起获1902年诺贝尔物理学奖。 洛伦兹在物理学上最重要的贡献是他的电子论。早在他写学位论文之前，由于读过菲涅耳文集而深受其影响；后来受到H．von亥姆霍兹的启发，他用J．C．麦克斯韦的电磁理论来处理光在电介质交界面上的反射和折射问题作为他的博士论文，在论文的末尾，他提到把光磁理论与物质的分子理论结合起来的前景，这就是他后来创立电子论的根源。 洛伦兹是经典电子论的创立者。他认为电具有“原子性”，电的本身是由微小的实体组成的。后来这些微小实体被称为电子。洛伦兹以电子概念为基础来解释物质的电性质。从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。他把物体的发光解释为原子内部电子的振动产生的。这样当光源放在磁场中时，光源的原子内电子的振动将发生改变，使电子的振动频率增大或减小，导致光谱线的增宽或分裂。 1896年10月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的D线有明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。塞曼和洛伦兹共同获得1902年诺贝尔物理学奖。 当新物理学开始崛起的时候，洛伦兹也推导过黑体辐射能量分布公式。他只能用自己的理论计算能谱的长波极限。他了解普朗克1900年的黑体辐射量子理论包含整个光谱，也了解普朗克的量子假设与他自己的电子论基础完全不同。但1908年洛伦兹以有利于普朗克量子论的口吻说，普朗克理论是能解释黑体辐射整个光谱的。洛伦兹是最早能这样指出并强调量子假说和电子论假说之间存在深刻对立的人之一。 1875年前，光的电磁理论与物质分子理论相结合的统一设想，还没有被人明确提出。此后，洛伦兹对这一问题进行深入研究，写出了题为《光的反射与折射理论》的论文，对光的旧波动理论与光的新电磁理论作了综合性评述，最后明确提出了两者统一的设想，不仅使麦克斯韦的电磁理论有了更加坚实的物理基础，而且据此创立了物质的电子论。随后他又根据电子论，确立了电子在磁场中所受的力即“洛伦兹力”的概念。与此同时，他还与其同胞塞曼一起，发现并验证了塞曼效应。 塞曼效应是一种解释置于磁场中的光源发射的各种谱线，受磁场影响分裂成几条，各分谱线之间间隔的大小与磁场强度成正比的理论。塞曼最先发现这一现象并对其进行了研究，但他通过研究在理论上虽然可以正确解释这一现象，却在实验中遇到了难题。洛伦兹对此进行反复实验，终于找到了问题的症结所在，用实验证实了塞曼理论的正确，使塞曼效应在理论和实验上都站住了脚，成了物理学中的一个经典定律。 1878年，他发表了光与物质相互作用的论文，把以太与普通的物质区别开来，认为以太是静止的，无所不在，而普通物质的分子则都含有带电的谐振子；在这个基础上，他导出了分子折射率的公式（即洛伦兹-洛伦茨公式）。 1892年，洛伦兹发表了经典电子论的第一篇论文——《麦克斯韦电磁学理论及其对运动物体的应用》。在这篇论文中，洛伦兹明确地把连续的场和包含分立电子的物质完全分开，同时又为麦克斯韦方程组追加了一个洛伦兹力方程。于是，连续的场和分立的电子，就由这个洛伦兹力来联系。在此基础上，洛伦兹把当时所得到的电磁光学的各种结果，重新整理加以格式化，确立了经典电子论的基础。许多从他那里学习电动力学的理论物理学家认为，这是洛伦兹一生中最伟大的贡献之一。 1892年，他研究地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克尔逊-莫雷实验的结果，他独立地提出了长度收缩的假说，认为相对以太运动的物体，其运动方向上的长度缩短。 他开始发表电子论的文章，他认为一切物质的分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子，电子是很小的有质量的刚球，电子对于以太是完全透明的，以太与物质的相互作用归结为以太与物质中的电子的相互作用。 1895年，他提出了著名的洛伦兹力公式。1896年，P．塞曼发现放在磁场中的光源，其光谱线发生分裂——塞曼效应。洛伦兹立即用他的电子论对这一现象作了定量的解释。由于这一贡献，他和塞曼共同获得1902年的诺贝尔物理学奖。 1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即在运动方向上，长度收缩因子为（1－v^2/c^2）1/2。 1896年，洛伦兹用电子论成功地解释了由莱顿大学的塞曼新近发现的原子光谱磁致分裂现象。洛伦兹断定该现象是由原子中负电子的振动引起的。他从理论上导出的负电子的荷质比，与汤姆逊翌年从阴极射线实验得到的结果相一致。由于塞曼效应的发现和解释，洛伦兹和塞曼分享了1902年度的诺贝尔物理学奖。 1899年，他在发表的论文里，讨论了惯性系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子与速度有关的结论。 1904年，他发表了著名的变换公式（J.-H.庞加莱首先称之为洛伦兹变换）和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。 1904年，洛伦兹证明，当把麦克斯韦的电磁场方程组用伽利略变换从一个参考系变换到另一个参考系时，真空中的光速将不是一个不变的量，从而导致对不同惯性系的观察者来说，麦克斯韦方程及各种电磁效应可能是不同的。为了解决这个问题，洛伦兹提出了另一种变换公式，即洛伦兹变换。后来，爱因斯坦把洛伦兹变换用于力学关系式，创立了狭义相对论。 1895年，他提出了著名的洛伦兹力公式。