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荷兰物理学家、数学家洛伦兹生平简介洛伦兹，H．A．(Hendrik Antoon Lorentz,1853～1928)，荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。他虽然生长在基督教的环境里，但却是一个自由思想家。 1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。1875年获博士学位。1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，这个职位最早是为J．D．范瓦耳斯设 洛伦兹的，其学术地位很高，而这时洛伦兹年仅23岁。在莱顿大学任教35年，他对物理学的贡献都是在这期间作出的。 1912年洛伦兹辞去莱顿大学教授职务，到哈勒姆担任一个博物馆的顾问，同时兼任莱顿大学的名誉教授，每星期一早晨到莱顿大学就物理学当前的一些问题作演讲。后来他还在荷兰政府中任职，1919～1926年在教育部门工作，其间1921年起担任高等教育部部长。 1911～1927年担任索尔维物理学会议的固定主席。在国际物理学界的各种集会上，他经常是一位很受欢迎的主持人。1923年国际科学协作联盟委员会主席。他还是世界上许多科学院的外国院士和科学学会的外国会员。 洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他是“我们时代最伟大、最高尚的人”。 科学成就1．创立电子论洛伦兹 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 洛伦兹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，与塞曼一起获1902年诺贝尔物理学奖。 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． 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． 2．提出洛伦兹变换公式 1892年他研究过地球穿过静止以太所产生的效应，为了说明迈克孙-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了。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－v2/c2）1/2。1899年，他在发表的论文里，计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 洛伦兹度的极限。 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》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，最后明确提出了这一统一设想，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。 3．出色的物理教育家 洛伦兹还是一位教育家，他在莱顿大学从事普通物理和理论物理教学多年，写过微积分和普通物理等教科书。在哈勒姆他曾致力于通俗物理讲演。他一生中花了很大一部分时间和精力审查别人的理论并给予帮助。他为人热诚、谦虚，受到爱因斯坦、薛定谔和其他青年一代理论物理学家们的尊敬，他们多次到莱顿大学向他请教，爱因斯坦曾说过，他一生中受洛伦兹的影响最大。 趣闻轶事在物理学家中，洛伦兹是最富有国际性的。在他事业的最初20年中，他的国际性工作仅限于著作。后来，他开始离开莱顿书房和教室，广泛地与国外科学家进行个人接触。他的电子理论使他在物理学界获得领导地位。1898年，洛伦兹接受玻尔兹曼的邀请，为德国的自然科学与医学学会的迪塞尔多夫会议物理组做演讲。1900年在巴黎，为国际物理代表会（世界性物理学家集会）做演讲。洛伦兹在物理方面最重要的国际性活动是担任物理学的索尔维会议的定期主席(1911—1927年)，他在临终前还主持了最后一次会议。洛伦兹在这些国际性的集会中主持会议并成为公认的领袖。大家对他渊博的学问、高明的技术、善于总结最复杂的争论以及无比精炼的语方都非常佩服。第一次大战后，洛伦兹的国际主义活动带有若干政治色彩。1909年至1921年，他担任荷兰皇家科学与文学研究院物理组的主任时，以自己的影响来说服人们参加战后盟国创立的国际性科学组织。1923年，他成为国联文化协作国际委员会的七个委员之一，并继承伯格森(H．Bergson)担任主席。 洛伦兹在物理学上最重要的贡献是他的电子论。早在他作学位论文之前，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。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，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。这在个基础上，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。
科学家们得趣闻轶事
牛顿
一、生平简介 牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。
1643年1月4日（儒略历1642年12月25日）牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯索普的一个自耕农家庭。12岁进入离家不远的格兰瑟姆中学。 牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，1664年成为奖学金获得者，1665年获学士学位。
1665～1666年伦敦大疫。剑桥离伦敦不远，为恐波及，学校停课。牛顿于1665年6月回故乡乌尔斯索普。
1667年牛顿返剑桥大学，10月1日被选为三一学院的仲院侣，次年3月16日被选为正院侣。当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。
1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学会主席
牛顿于1696年谋得造币厂监督职位，1699年升任厂长，1701年辞去剑桥大学工作。1705年受封为爵士。
牛顿晚年患有膀胱结石、风湿等多种疾病，于1727年3月30日深夜在伦敦去世，葬在威斯特教堂，终年84岁。人们为了纪念牛顿，特地用他的名字来命名力的单位，简称“牛”。
二、科学成就
牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。
1．牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系，从而光成了物理学史上第一次大综合。
2￡? 对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。
3￡? 牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。
4￡? 在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星运动的规律。
牛顿在17世纪70年代设计的望远镜。它一般被称为反射望远镜，效果远优于伽利略所设计的著名的折射望远镜。
三、趣闻轶事
1￡? 关于苹果落地的故事
一个偶然的事件往往能引发一位科学家思想的闪光。
这是1666年夏末一个温暧的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来。一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克牛顿的头上
恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些的答案——万有引力理论。
由于牛顿的《自然哲学的数学原理》一书用的是欧几里德几何学的表述方式，它是一个严密的、完美的体系，书中没有叙述苹果落地的故事，致使许多人对苹果落地一说持保留意见。
实际上，牛顿的亲戚和朋友多次证实苹果落地的故事。法国文学家、科学家伏尔泰曾追忆过，他在牛顿去世前一年，即1726年去英国时，听牛顿的继姊妹说过，一天，牛顿躺在苹果树下，忽然看到一个苹果落地，引起了他的思考。牛顿灵机一动，脑中突然形成一种观点：苹果落地和行星绕日会不会由同一宇宙规律所支配的？悟出了万有引力定律。
牛顿晚年的一位密友斯多克雷也明确提到，在1726年4月的一天，和牛顿共进午餐后，一起来到牛顿家后园，并在苹果树下饮茶。在谈话中“他（指牛顿）告诉我正是在过去同样情况下，注意引力的思想出现在他的脑海里，那是在一棵苹果树下偶然发生的，当时他处于沉思冥想之中。”
还有牛顿晚年的另一位密友潘伯顿在有关追忆牛顿的著作中，也谈及因苹果落地而引起验证引力平方反比关系的故事。
牛顿在晚年再次讲述当时苹果的故事，那是离苹果落地时已经是60年过去了，为什么一个老人对此事记忆那么深刻，我认为有两个原因：首先是因为万有引力定律是一项举世瞩目的辉煌的成果，当事人对触发灵感的事件当然是深深的激动和怀念的；其次是与胡克的争执也留下深深的记忆，牛顿就从一个侧面澄清事实真相，应该认为苹果落地一说的事实是成立的。
2．科学研究的痴情
牛顿对于科学研究专心到痴情的地步。据说有一次牛顿煮鸡蛋，他一边看书一边干活，糊里糊涂地把一块怀表扔进了锅里，等水煮开后，揭盖一看，才知道错把怀表当鸡蛋煮了。还有一次，一位来访的客人请他估价一具棱镜。牛顿一下就被这具可以用作科学研究的棱镜吸引住了，毫不迟疑地回答说：“它是一件无价之宝！”客人看到牛顿对棱镜垂涎三尺，表示愿意卖给他，还故意要了一个高价。牛顿立即欣喜地把它买了下来，管家老太太知道了这件事，生气地说：“咳，你这个笨蛋，你只要照玻璃的重量折一个价就行了！”
3．喜欢养猫
传说牛顿在盖房子时，坚持要留大小两个猫洞，好让大猫走大洞、小猫走小洞。当然，这只是个传说，不足为据。不过牛顿喜欢养猫倒是真的。由于牛顿终身未婚，猫成了他生活中不可缺少的伙伴，但猫也给他惹了不小的麻烦，1692年牛顿母亲去世使他极其痛苦。一天早晨，他为了平静一下，到桥大学礼拜堂做礼拜时，忘了熄灭蜡烛，可能是猫闯的祸，蜡烛翻倒后，把摆在桌上的光学、化学手稿和其他论文化为灰烬。
4．终身未婚之迷
牛顿少年时代在一首诗里表白自己的远大抱负：
世俗的冠冕啊，我鄙视它如同脚下的尘土，
它是沉重的，而最佳也只是一场空虚；
可是现在我愉快地欢迎顶荆棘冠冕，
尽管刺得人痛，但味道主要的是甜；
我看见光荣之冠在我的面前呈现，
它充满幸福，永恒无边。
可以说，每一个伟大的科学家，都是富的激情、富有理想的诗人，但牛顿是一个追求用科学中的光线谱来解释他的理想的特殊类型的诗人。他让他的思想展翅飞翔，以整个宇宙作为藩篱。在他的整个心田里，填满了自然、宇宙。也许这是他终身未娶的最根本原因。
不过，牛顿并没有完全与爱情绝缘。他一生中甚至有过两次恋爱。牛顿23岁正在剑桥大学求学时，由于剑桥发生了瘟疫，学校放假。牛顿回到乡下，住在舅父家里。在那里，他一次爱上了美丽、聪明、好学、富有思想的表妹。表妹也很喜欢这个学识渊博、卓见非凡的大学生。他们常常一起散步。牛顿喜欢即兴发表长篇讲话，他的讲话内容又多是他正在学习和研究的问题。表妹虽听不懂，但她还是耐心地听，似乎觉得很有趣。牛顿在心里想：“这样一个可爱的女子，对于我所讲的觉得这样有味，我一定很不错。当然，她的脑筋一定也很好，是个不平凡的女子。如果能得到她的帮助，解决我的许多困难问题，与我共同工作，那该多好啊！”
但是牛顿生性腼腆，并未及时向表妹表白心中的爱情。等他回到剑桥大学后，又聚集会神地沉浸到科学研究中去了。他早已忘记了远方的乡村还有一位美丽的少女在等着他。他对个人生活一直不予重视，而她的表妹却误以为牛顿对她冷淡，便择夫另嫁了。牛顿因醉心于科学研究而耽误了一次爱情的大好时机。
牛顿实在太忙了，他连做梦想是宇宙、世界。他往往领带不结，鞋带不系好，马裤也不扣好，就走进大学餐厅。尽管如此，牛顿毕竟是个年轻人，还有一颗浪漫的心。有一次，“青春迫不及待的激情”，催使他向一位年轻姑娘求婚。他轻轻地握着她的手，含情脉脉地看着这位美人。正在这紧要关头，他的心思忽地溜到另一个世界去了。他的头脑中只剩下无穷量的二项式定理。他象做梦似的，下意识地抓住情人的一个手指，把它当成是通烟斗的通条，硬往烟斗里塞。姑娘痛得大叫一声，他才清醒过来。面对吃惊的姑娘，他连忙象只绵羊似的柔声道歉：“啊，亲爱的，饶恕我吧！我知道，我是不行了。看来，我是该打一辈子光棍！”
姑娘饶恕了牛顿，却无法理解他，爱情又成了泡影。科学上许多新的问题不断扑向牛顿的脑海，他整个热情都集中到了科学事业上。此后那种“青春的热情”再也没有涌现《多彩的旋律》
5、名言
(1)“我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。”
(2)“如果说我所看的比笛卡尔更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。
6、牛顿学说在中国传播及其影响
牛顿学说在中国的传播
牛顿生活的年代相当于明亡之前一年到清雍正5年，《自然哲学的数学原理》一书发表的时间相当于康熙25年。从牛顿《原理》发表的1687年到1840年的150余年间，牛顿物理学和天文学知识几乎没有介绍到中国。《原理》一书的基本内容直到鸦片战争之后才在中国传播。
牛顿学说对中国的影响
哥白尼的太阳中心说、开普勒的椭圆轨道、牛顿的万有引力三者相继传入中国，它们和中土奉为圭臬的“天动地静”、“天圆地方”、“阴阳相感”的传统有天壤之别。这就不能不引起中国人的巨大反响。
牛顿学说在中国的传播决不只是影响了学术界，唤醒了人们对于科学真理的认识。更重要的是，也为中国资产阶级改良派发起的戊戌变法（1898年）提供了一种舆论准备。这个运动的主将康有为、梁启超和谭嗣同等人，都无例外地从牛顿学说中寻找维新变法的根据，尤其是牛顿在科学上革故图新的精神鼓舞了清代一切希望变革社会的有志之士。
科学家趣闻轶事集锦：
物理学家卢瑟福（1871－1937）的实验室里有一个学生非常用功。一天晚上，卢瑟福碰到他，就问：“那么你白天也工作吗？”这个学生自豪地回答说，“没错”，以为自己会得到表扬。卢瑟福却吃惊地问，“但是你什么时候思考呢？”
匈牙利血统的数学家埃尔德什与不知多少人共同发表过数学论文，但是未必与他们见过面，而是通信来往。或者，即使见过面，他也未必记得住人。有一次，他碰见一位数学家，就问他是哪里的人。那人说，“温哥华”。埃尔多什说，“是吗，那么你一定认识我的好朋友埃利奥特. 门德尔松”。那人说，“我就是你的好朋友门德尔松”。
一次， 麻省理工学院的一位学生在走廊里堵住匈牙利血统的美国数学家约翰·冯·诺伊曼，“呃，对不起，诺伊曼教授，能不能请您帮我看一道积分题？”“好吧，小伙子，只要是能很快做出的题。我可忙得很啊”。“我做这道积分题有些麻烦”。“让我看看。”（看题）“答案有了，小伙子，是2π／5”。“我知道答案，先生，答案在题的后面。不过我不知道是怎么推导出来的”。“好吧，我再看看。”（看题）“答案是2π／5。”学生有点不知所措，“呃，先生，我――知道――答案，就是不知道怎么推导出来。”“小伙子，你到底要什么？我已经用两种不同的方法解出这道题了”。
艾尔伯特.爱因斯坦会拉小提琴，有一次他参加排练海顿的弦乐四重奏。可是，进入第二乐章时，他连续四次都出错。此时大提琴手抬头看他一眼，说，“你的问题呀，艾尔伯特，就是不会数数。”
一天， 德国化学家李比希（1803－1873）看到自己的助手无比兴奋地跑来了，说刚刚发现了万能溶剂。李比希问，“什么是万能溶剂呢？”助手说，“就是能溶解所有东西的溶剂”。李比希说，“那么，你把这个万能溶剂储存在什么地方呢？”
1902年诺贝尔化学奖得主费希尔一次遇见小说家赫尔曼. 苏德曼，苏德曼感谢费希尔发现了佛罗拉（一种安眠药），“你知道，它的效力太强了，我简直不用服药，只要看一眼放在床头柜上的佛罗拉，就足以入睡。”费希尔说，“太巧了，我要是睡不着了，我就拿起你的一本小说。事实上，我只要扫一眼放在床头柜上的任何一本你的美妙的小说，就足以倒头便睡。”
德国著名物理化学家能斯特（1864－1941）开发出一种电灯，称为“能斯特灯”，这项技术产品的销售为他带来一大笔可观的收入。他的一位同事不无醋意地问他，下一项开发项目是不是制造钻石。能斯特说，“不是，我现在有的是钱，买得起钻石，不需要造钻石了。”
民用航空问世不久，一次大数学家希尔伯特受邀请去外地做数学演讲，题目由他定。于是，它将题目定为“费尔马大定理的证明”。果不其然，听者如潮。可是，演讲内容与费尔马大定理毫无关系。后来有人问他，为什么选一个与演讲内容完全无关的题目，他说：“费尔马大定理的证明这个题目是为万一飞机失事而准备的。”
奥地利物理学家泡利（1900－1958）的同事们都知道，不能让这位笨手笨脚的人做实验。只要他做实验，一定出问题。同事们戏称之为“泡利效应”。有一天，一个非常重要的实验又出了问题，找不出原因，泡利也不在场，令人百思不得其解。几天后才发现，事故发生之时，正巧泡利乘坐的火车从实验大楼旁边驶过。
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