邁克耳孫實驗和長度收縮假說(3 / 3)

通過這些討論可以看出,洛倫茲理論同愛因斯坦相對論有著根本的區別,而它們的相似卻隻是形式和局部的。正是由於這些形式上和局部的相似,使一些人把洛倫茲理論錯當為相對論的一個流派,或當作一個可以與相對論競爭的理論。如肯培爾在1911年還這樣說:“值得注意的是還有另一個理論,洛倫茲理論。它能夠解釋作相對運動的係統的所有電學定律;從相對論原理出發的推導與從洛倫茲理論出發的推導是同一的,而且兩組推導完全與已進行的實驗相符合。”

這顯然是缺乏曆史分析所得到的錯誤結論。

洛倫茲一生所獲榮譽和獎勵很多,最有名的是他與他的學生塞曼在1902獲得的諾貝爾物理學獎金,那是為了表彰他們研究磁場對光譜的影響所作出的貢獻。

1896年10月31日,塞曼在提交荷蘭科學院的實驗報告中,報道了他發現的磁場使鈉D-線變寬的現象。洛倫茲隨後用電子論解釋這個現象。根據他的理論,光輻射的本質是電子的振蕩,光的頻率決定於振蕩的頻率,每一條光譜線定量反映出電子振蕩的情況。他同塞曼經過反複研究,發現增寬的D-線實為三條精細線。洛倫茲指出,本來的鈉D—線是由電子的一種直線振蕩和電子的兩個反向旋轉的圓周運動共同產生的。它們的頻率原是相同的,當加上磁場後,作直線振動的電子不受影響,而作圓周運動的兩個電子一個被加速,另一個速度則減慢,它們的頻率都改變了一個相同的因子,即增加或減少了一個拉莫爾進動頻率,從而使原先的一條譜線分裂為三條譜線。

同時,他們又提出了可用於計算電子荷質比的塞曼公式:

式中H是磁場強度,T和T′分別表示加入磁場前後的電子振蕩周期。洛倫茲由此算出的電子荷質比e/m與湯姆孫(J.J.Thomson)根據電子在電場和磁場中的軌道計算出的結果十分接近。

洛倫茲在1905年曾一度想到慕尼黑大學任理論物理學教授,在萊頓大學同意免去他的物理學引論的課程後,他才放棄了離走的念頭。遲至1912年,他最後才辭去了萊頓大學教授職務,去哈勒姆博物館任物理廳的主任。該博物館仿倫敦皇家研究所的樣式給他建造了一個物理實驗室。這時他總算有了自己的實驗室,這一願望是萊頓大學許願多次而從未兌現過的。

洛倫茲在哈勒姆一邊從事科普教育,一邊加緊研究物理學的新問題,特別是相對論。同時,他還保留有萊頓大學名譽教授的席位,在那裏開設“星期一午前講座”。

洛倫茲在晚年熱心於發展荷蘭的科教事業,他從1921年起任荷蘭高等教育部長。此外,他還擔負須德海防波堤的設計任務,曆經數年完成了此項工程的設計。

洛倫茲一輩子在偏狹的阿納姆、萊頓和哈勒姆生活和工作。但是他的影響卻是超越國界的,他是物理學共同體中最早、最傑出的成員。他的國際學術活動能力部分來自於他的影響,部分屬於他的外語才能。他在1899年第一次參加了國外學術活動,他應玻爾茲曼的邀請前去為德國自然科學家和醫生學會的杜塞爾多夫會議的物理學分會致詞。1900年,他又為物理學第一次國際會議——巴黎會議致詞。1911~1927年間,他擔任著索爾未(Solvey)會議的主席,這是他所從事的最重要的國際學術活動。第一次世界大戰後,政治嚴重衝擊了物理學界,當時許多國際性科學組織極力排斥德國成員。這種情況在美國特別嚴重。那個時候美國想發展原子科學,卻又不想邀請朗德(A.Lande)、泡利(W.Pauli)、海森伯(W.Heisenberg)、索末菲(A.Sommerfeld)這樣一批物理學家參加他們的會議,就連愛因斯坦這樣一位非軍國主義者也被拒之門外。洛倫茲在1919年至1921年擔任荷蘭科學和文學院院長時,他就利用自己的影響和地位動員本國科學家參加由協約國重組的戰後國際科學組織,同時又積極主張廢除排斥戰敗國科學家的一切條款。1925年,他在布魯塞爾召開的“國家研究委員會”(NRC)第三次大會上,宣讀了他和塞曼,開默林-昂尼斯(H.Kamerlingh-Onnes)等五人合寫的公開信,嚴正指出與戰敗國的科學家的合作是刻不容緩的事情。

洛倫茲的思想開明,他給青年物理學家指導時總能坦率談吐自己的觀點,在他的意見中摻合著期望、同情和批評。他認為發展理論物理學的途徑是多種多樣的,不必千篇一律遵循某一模式。他早在1877年擔任萊頓大學教授的就職講演時,就指出物理學的目的是要尋找能夠解釋盡可能多的現象的簡單的基本原理。他認為,在尚未深入現象的最根本的實質之前就宣布某一途徑是唯一可靠的作法,是危險的;各種理論途徑,如原子論、超距論、場論等等,都不應偏廢,隻有通過多種方法的比較和綜合,才能找到我們所需要的最簡單、最基本的原理。他在創立電子論時就曾綜合使用過超距論和場論的方法,這樣做既保留了麥克斯韋的以太連續場的優點,又納入了分離的“源”——電子,結果導致了有源場論。愛因斯坦稱讚他的這種作法是“智力的大解放”。這正是洛倫茲開明的思想風格的體現。

被稱為“19世紀上空第一號烏雲”的以太,是使洛倫茲大受挫折的問題。洛倫茲堅持以太存在的觀點,不是他個人的錯誤,而是整個經典物理學所造成的局限。他作了最大努力將經典物理學推向了最後的高度,為現代物理學的誕生準備了盡可能多的條件,最後在愛因斯坦等人麵前展示了必須進行物理學革命的必要性。這就是生活在經典物理學和物理學革命的交疊時代的他的貢獻。雖然與他同時代的人中沒有哪一位更能像他那樣為保留以太這個絕對參考框架而竭盡全力,但也沒有哪一位像他後來那樣承認自己的錯誤,否定以太存在。在愛因斯坦創立廣義相對論後,他相信廣義相對論的物理空間完全能夠取代他的經典電子論中的以太的作用。他積極支持愛因斯坦用統一引力場和電磁場的方法來鏟除自己理論中連續場和分離粒子的二重性。

愛因斯坦是最能中肯評價洛倫茲的人,他在臨終之前還念念不忘先師之德。他於1955年寫道:“在兩世紀之交,H.A.洛倫茲被所有國家的理論物理學家尊為領袖人物,對他是充分肯定的。然而,年青一代的物理學家對H.A.洛倫茲在形成理論物理學基本原理方麵所起的決定作用,不再有足夠的認識了。這種奇怪的事實的原因在於,他們已經如此完全地吸收了洛倫茲的思想,以致難以認識到這種思想的高度勇敢和它們帶入物理學科基礎中的簡明性。”

1928年2月4日,洛倫茲在哈勒姆去世,享年74歲。他被定為荷蘭近代史中的最偉大的文人。在他出葬的那一天,荷蘭電報電話公司停止通電三分鍾,以示哀悼。荷蘭皇家和政府的代表出席了他的葬禮。愛因斯坦作為普魯士科學院的代表給洛倫茲送葬,他在墓地所致的悼詞中說道:洛倫茲是“我們時代最偉大、最崇高的人”。