ヘンドリック・ロレンツ

ヘンドリック・ロレンツ フォーメモリRS
1902年のローレンツ
生まれる	( 1853-07-18 )1853年7月18日 オランダ、アーネム
死亡	1928年2月4日(1928-02-04)（74歳） ハールレム、オランダ
母校	ライデン大学
知られている	リストを見る ローレンツ・フィッツジェラルド収縮 ローレンツ共変性 ローレンツエーテル理論 ローレンツ因子 ローレンツ力 ローレンツの相互性 ローレンツ・ベルトロ則 ローレンツ振動子モデル ローレンツ多様体 ローレンツ変換 アブラハム・ローレンツ力 コーシー・ローレンツ分布 ドルーデ・ローレンツモデル ローレンツ・ローレンツ方程式 レイリー・ローレンツ振り子
配偶者	アレッタ・カタリーナ・カイザー ​ ​ （ 1881年生まれ）
子供たち	3、ゲルトルーダを含む
受賞歴	ノーベル物理学賞(1902) ForMemRS（1905）[1] ランフォードメダル（1908年） フランクリンメダル（1917年） コプリー賞（1918年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	ライデン大学
論文	Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht (光の反射と屈折の理論について)  (1875)
博士課程の指導教員	ピーター・ライケ
博士課程の学生	ゲルトリューダ・デ・ハース＝ローレンツ アドリアン・フォッカー レナード・オーンスタイン ヘンドリカ・ヨハンナ・ファン・レーウェン

ヘンドリック・アントーン・ローレンツ（Hendrik Antoon Lorentz ForMemRS、1853年7月18日 - 1928年2月4日）は、オランダの物理学者。ゼーマン効果の発見と理論的説明により、ピーテル・ゼーマンとともに1902年のノーベル物理学賞を受賞した。彼は、特殊相対性理論のローレンツ変換と、電磁場中の荷電粒子に働く電気と磁気の複合力を説明するローレンツ力を導き出した。ローレンツは、ローレンツ振動子モデルも考案した。これは、電界の駆動周波数が材料の共振周波数に近く、異常な屈折率をもたらす場合に誘電体で観察される異常分散を説明するために使用される古典的なモデルである。

ノーベル財団が出版した伝記によると、「ローレンツは、すべての理論物理学者から、先人たちが成し遂げられなかったことを成し遂げ、量子論に基づく新しいアイデアが実り多い形で受け入れられる土壌を整えた、世界をリードする精神の持ち主とみなされていたと言っても過言ではない」^{[2] 。彼は、1925年から1928年まで}ユネスコの前身である国際知的協力委員会^[3]の議長を務めるなど、多くの栄誉と栄誉を受けた。彼は、ヘルトリューダ・デ・ハース・ローレンツの父親であり、博士課程の指導者でもあった。

ヘンドリック・ローレンツは、オランダのヘルダーラント州アーネムで、裕福な園芸家ヘリット・フレデリック・ローレンツ（1822年 - 1893年）とヘルトルーダ・ファン・ヒンケル（1826年 - 1861年）の息子として生まれました。1862年、母親の死後、父親はルベルタ・フプケスと再婚しました。プロテスタントとして育てられたにもかかわらず、彼は宗教に関しては自由思想家であり、地元のフランス語教会のカトリックのミサに定期的に出席していました。 ^[4] 1866年から1869年まで、彼はアーネムの「ホヘレ・ブルガースクール」に通いました。これは、ヨハン・ルドルフ・トルベッケによって最近設立された新しいタイプの公立高校です。彼の学校での成績は模範的で、物理科学と数学だけでなく、英語、フランス語、ドイツ語でも優秀でした。1870年、彼は当時大学入学に必須だった古典語の試験に合格しました。^[5]

ローレンツはライデン大学で物理学と数学を学び、天文学教授フレデリック・カイザーの教えに強い影響を受けた。カイザーの影響で物理学者になった。学士号を取得後、1871年にアルンヘムに戻り、夜間学校で数学を教えたが、教職の傍らライデンでも研究を続けた。1875年、ローレンツはピーテル・ライケの指導の下、「光の反射と屈折の理論について」と題する論文で博士号を取得し、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学理論を改良した。^{[5] [6]}

1877年11月17日、ローレンツは24歳にして、ライデン大学に新設された理論物理学の教授に任命された。このポストは当初ヨハン・ファンデルワールスに提供されていたが、彼はアムステルダム大学のポストを受け入れた。^{[5] 1878年1月25日、ローレンツは}「物理学における分子理論」と題した就任講演を行った。1881年、彼はオランダ王立芸術科学アカデミーの会員となった。^[7]

ライデンでの最初の20年間、ローレンツは主に電気、磁気、光の電磁気理論に興味を持っていました。その後、彼は理論物理学に焦点を当てながらも、研究をより広い分野に広げました。ローレンツは、流体力学から一般相対性理論に至るまでの分野に多大な貢献をしました。彼の最も重要な貢献は、電磁気学、電子理論、相対性理論の分野でした。^[5]

ローレンツは、原子は荷電粒子で構成されている可能性があるという理論を立て、これらの荷電粒子の振動が光の源であると示唆しました。ローレンツの同僚でかつての教え子であったピーター・ゼーマンが1896年にゼーマン効果を発見したとき、ローレンツはその理論的解釈を提供しました。この実験的および理論的研究は、1902年にノーベル物理学賞の栄誉を受けました。ローレンツの名前は現在、ローレンツ-ローレンツ方程式、ローレンツ力、ローレンツ分布、ローレンツ振動子モデル、ローレンツ変換と結び付けられています。

1892年と1895年に、ローレンツは、仮定された光伝導エーテルに対して移動する基準系における電磁気現象（光の伝播）の記述に取り組んだ。^{[8] [9]}彼は、ある基準系から別の基準系への移行は、世界時と対象の位置に依存する、彼が地方時と呼んだ新しい時間変数を使用することで簡略化できることを発見した。ローレンツは地方時の物理的意味について詳細な解釈を与えなかったが、それによって光の行差とフィゾーの実験の結果を説明することができた。1900年と1904年に、アンリ・ポアンカレは地方時間をローレンツの「最も独創的なアイデア」と呼び、移動するフレーム内の時計は、フレームの運動に逆らって、またフレームとともに同じ速度で移動すると想定される光信号を交換することによって同期されることを示してそれを説明した^{[10] [11]}（アインシュタインの同期と同時性の相対性を参照）。 1892年、マイケルソン・モーリーの実験を説明する試みとして、ローレンツは運動する物体は運動方向に収縮するという説も提唱した（長さの収縮を参照。ジョージ・フィッツジェラルドは1889年にすでにこの結論に達していた）。^[12]

1899年と1904年にローレンツは時間の遅れを変換に加え、1905年にポアンカレがローレンツ変換と名付けたものを発表しました。^{[13] [14]}

ジョセフ・ラーモアが1897 年に電子の軌道を描くために同一の変換を使用していたことは、ローレンツには明らかに知られていなかった。ラーモアとローレンツの方程式は多少異なっているように見えるが、代数的にはポアンカレとアインシュタインが 1905 年に発表したものと同等である。 ^[15]ローレンツの 1904 年の論文には、電気力学の共変定式化が含まれている。この定式化では、異なる基準フレームにおける電気力学現象が、明確に定義された変換特性を持つ同一の方程式で記述される。この論文は、この定式化の重要性、つまり電気力学実験の結果が基準フレームの相対運動に依存しないことを明確に認識している。1904 年の論文には、運動量をニュートンの運動量とまったく同じに見せようとする無駄な試みで、高速で移動する物体の慣性質量が増加するという詳細な議論が含まれている。また、長さの収縮を、質量に「物質」が蓄積して速度が遅くなり収縮する現象として説明しようとする試みでもあった。

1905年、アインシュタインはローレンツが議論した多くの概念、数学的ツール、結果を使用して、「運動物体の電磁力学について」^{[16]と題する論文を執筆しました。これは今日では特殊相対性理論として知られています。ローレンツがアインシュタインの研究の基礎を築いたため、この理論は当初}ローレンツ-アインシュタイン理論と呼ばれていました。^[17]

1906年、ローレンツの電子理論はコロンビア大学での講義で本格的に扱われ、『電子の理論』というタイトルで出版されました。

質量の増加はローレンツとアインシュタインの予測が検証された最初のものであったが、カウフマンのいくつかの実験ではわずかに異なる質量の増加が示されたようであった。これによりローレンツは「au bout de mon latin」（「私のラテン語の知識の限界」= 途方に暮れた）という有名な発言をした^[18]。 彼の予測の確認は1908年以降まで待たなければならなかった（カウフマン・ブヘラ・ノイマンの実験を参照）。

ローレンツは、彼が「アインシュタインの相対性原理」と呼ぶものを扱う一連の論文を発表した。例えば、1909年、^{[19] [検証に失敗]} 1910年、^{[20] [21]} 1914年^[22]。 1909年に加筆されて出版された1906年の講義（1915年に改訂）では、アインシュタインの理論を肯定的に語っている。^[19]

これまで述べてきたことから、2 人の観測者 A0 と A が受ける印象は、あらゆる点で同じであることが明らかです。エーテルに対してどちらが動いているか、あるいは静止しているかを判断することは不可能であり、一方が測定する時間と長さを他方が決定する時間や長さよりも優先する理由も、どちらかが「真の」時間や「真の」長さを持っていると言う理由もありません。これは、アインシュタインが特に強調した点です。彼は相対性原理と呼ばれるものから出発した理論で、この原理をアインシュタインが応用した非常に興味深い多くの例についてここで述べることはできません。彼の電磁気現象と光学現象に関する結果は、前のページで得た結果と大体一致していますが、主な違いは、アインシュタインは、電磁場の基本方程式から、多少の困難を伴い、完全に満足できるものではないが、私たちが導き出したものを単に仮定しているという点です。そうすることで、彼は、マイケルソン、レイリー、ブレースなどの実験の否定的な結果の中に、相反する効果の偶然の補償ではなく、一般的で基本的な原理の発現を私たちに理解させたという功績を確かに得ることができるでしょう。その出発点の魅力的な大胆さに加えて、アインシュタインの理論には私の理論よりも別の顕著な利点があることを付け加えないのは不公平でしょう。私は、動いている軸に関連する方程式を、静止系に適用される方程式とまったく同じ形式にすることはできませんでしたが、アインシュタインは、私が導入したものとは少し異なる新しい変数のシステムによってこれを達成しました。

ローレンツは、静止した時計が「真の時間」を示す（検出不可能な）エーテルが存在すると主張し続けました。

1909: しかし、私が理論を提示した形式に賛成する主張もあると思う。私は、エネルギーと振動を伴う電磁場の座となり得るエーテルを、通常の物質とどれほど異なっていても、ある程度の実体性を備えているとみなさずにはいられない。^[19]
1910: エーテルが存在するとすれば、x、y、z、t のすべてのシステムにおいて、座標軸と時計がエーテル内に静止しているという事実が有利である。これに、空間と時間はまったく異なるものであり、「真の時間」が存在する (したがって、同時性は場所とは無関係であり、無限に大きい速度の考えを持つことができるという状況と一致する) という考え (私はしぶしぶ放棄する) を結び付けると、この真の時間はエーテル内に静止している時計によって示されるはずであることが容易にわかる。しかし、相対性原理が自然界で一般的に妥当性を持つとしたら、今使用した参照系が望ましいものかどうかを判断できないでしょう。すると、（アインシュタインとミンコフスキーに従って）エーテルと真の時間の存在を否定し、すべての参照系を同等に妥当であると見なすのと同じ結果になります。これら 2 つの考え方のどちらに従うかは、確かに個人に任せることができます。^[20]

ローレンツもまた、相対性理論へのポアンカレの貢献を称賛した。^[23]

実際、数式に出てくる物理量のいくつかについては、最も適切な変換を示しませんでした。それはポアンカレ氏、そしてその後アインシュタイン氏とミンコフスキー氏によって行われました。私は方程式の正確な不変性を得ることに成功しませんでした。それとは逆に、ポアンカレ氏は電気力学の方程式の完全な不変性を得て、「相対性公理」を定式化しました。この用語は彼が初めて採用したものです。私の仕事の不完全さを修正しても、彼は私を非難することはなかったことを付け加えておきます。

ローレンツは、アインシュタインの一般相対性理論の探求を最初から支持した数少ない科学者の一人で、いくつかの研究論文を書き、アインシュタインと個人的に、また手紙で議論しました。^[24]たとえば、彼はアインシュタインの形式論をハミルトンの原理と組み合わせようと試みました(1915)、^{[25]また、それを}座標に依存しない方法 で再定式化しようとしました(1916)。^{[26] [27]}ローレンツは1919年に次のように書いています: ^[28]

5 月 29 日の皆既日食は、アルバート・アインシュタインが提唱した万有引力の新しい理論を印象的に裏付ける結果となり、この理論の定義付けが自然科学の分野でこれまでに行われた最も重要なステップの 1 つであるという確信を強めました。

ローレンツは1926年秋にコーネル大学で新しい量子力学に関する一連の講義を行い、その中でエルヴィン・シュレーディンガーの波動力学を紹介した。^[29]

1910年、ローレンツは人生を立て直すことを決意した。ライデン大学での教育と管理の職務に多くの時間を費やし、研究に割ける時間がほとんどなくなっていた。1912年、彼は理論物理学の教授職を辞し、ハールレムのテイラーズ博物館の「物理学室」の学芸員となった。彼は外部教授としてライデン大学と関わり続け、理論物理学の新展開に関する彼の「月曜朝の講義」はすぐに伝説となった。^[5]

ローレンツは当初、アインシュタインにライデン大学の理論物理学教授として後任として就任するよう依頼した。しかし、アインシュタインはチューリッヒ工科大学の職を引き受けたばかりだったため、辞退した。ローレンツの後任になるかもしれないと思うと身震いしたが、アインシュタインはこの件について後悔はしていなかった。代わりにローレンツはライデン大学の理論物理学教授としてポール・エーレンフェストを任命し、エーレンフェストは後にローレンツ研究所として知られる理論物理学研究所を設立した。^[5]

第一次世界大戦後、ローレンツは「国民生活と食料問題に関する科学研究に関する助言委員会」設立の立役者の一人となった。この委員会は、オランダ王立芸術科学アカデミー(KNAW) に結集した科学的潜在力を、戦争による食糧不足などの民間問題の解決に役立てることを目的としていた。ローレンツは委員会の委員長に任命された。しかし、多くの参加者の最大限の努力にもかかわらず、委員会はほとんど成果を上げなかった。唯一の例外は、最終的にオランダ応用科学研究機構(TNO) の設立につながったことである。^[5]

ローレンツはまた、オランダ政府から、提案中のアフスライトダイク（囲い込みダム）洪水制御ダムがワッデン海の水位に与える影響を計算する委員会の議長を務めるよう依頼された。当時の水理工学は主に経験科学であったが、アフスライトダイクによって引き起こされた潮流の乱れは前例のないものであったため、経験則は信頼できなかった。当初、ローレンツは委員会で調整役を務めるだけだったが、この問題について基本的な知識を持つ物理学者はローレンツだけであることがすぐに明らかになった。1918年から1926年まで、ローレンツはこの問題に多くの時間を費やした。^{[30]ローレンツは、基本的な}流体力学の運動方程式から始めて、問題を数値的に解くことを提案した。ワッデン海の水の流れは準1次元であるため、これは「人間型コンピューター」にとって実行可能であった。アフスライトダイクは1932年に完成し、ローレンツと彼の委員会の予測は驚くほど正確であることが判明しました。^{[31] [5]}アフスライトダイクの2組の閘門のうちの1つは彼の名にちなんで名付けられました。

1881 年、ロレンツはアレッタ カタリーナ カイザーと結婚しました。彼女の父親は JW カイザーで、美術アカデミーの教授でした。彼は、後に有名なアムステルダム国立美術館(ナショナル ギャラリー) となった美術館の館長でした。彼はまた、オランダ初の郵便切手のデザイナーでもありました。

この結婚から二人の娘と一人の息子が生まれました。

長女のゲルトリューダ・ルベルタ・ロレンツ博士は物理学者であり、ライデン大学の極低温研究所所長であったワンダー・ヨハネス・デ・ハース教授と結婚した。 ^[32]

1928年1月、ローレンツは重病に陥り、その直後の2月4日に亡くなった。^[5]オランダで彼がどれほど尊敬されていたかは、オーウェン・ウィランズ・リチャードソンが彼の葬儀について書いた記述から明らかである。

葬儀は2月10日金曜日の正午にハールレムで執り行われた。12時の鐘が鳴ると、オランダが現代に生んだ最も偉大な人物への敬意を表すため、オランダの国営電信電話サービスが3分間停止された。多くの同僚や外国の著名な物理学者が参列した。会長のアーネスト・ラザフォード卿が王立協会を代表し、墓前で感謝の言葉を述べた。

—  OWリチャードソン^[33]

1928年に撮影された、葬列を映したユニークなフィルム映像がYouTubeで公開されている。先頭の馬車に10人の会葬者が続き、その後に棺を載せた馬車が続き、さらに少なくとも4台の馬車がハールレムのグローテ・マルクトの群衆の前を通り過ぎ、ゼイル通りからスメデ通りまで行き、その後再びグローテ・ホート通りを通ってバルテルヨリス通りへ向かい、クレバーラーン（ハールレム北部の墓地）の「アルヘメーネ・ベグラーフ広場」に向かう葬列の様子が映されている。^{[34]葬儀には}アルベルト・アインシュタインやマリー・キュリーらも参列した。^[35]

ローレンツは、1900年前後の数十年間にオランダで自然科学が栄えた時代である「第二次オランダ黄金時代」を代表する人物の一人と考えられている。^[5]

リチャードソンはローレンツを次のように説明しています。

驚くべき知的能力の持ち主。彼は、その時々の独自の研究に没頭していたが、常にその影響が宇宙の隅々にまで及ぶことを即座に把握していたようだった。彼の著作の並外れた明快さは、この点における彼の素晴らしい能力を鮮やかに反映している。彼は、議論のやり取りを追うために必要な知的活力、真の困難を明らかにする発言を引き出すために必要な洞察力、そして議論を有益な方向に導く知恵を持ち、それをうまく活用していた。そして、その過程をほとんど感じさせないほど巧みにこなしていた。^[33]

MJ クライン(1967) は、1920 年代のローレンツの評判について次のように書いています。

長年にわたり物理学者たちは、新しい理論が発表されるたびに「ローレンツがそれについて何と言うか」を熱望していたが、72歳になってもローレンツは彼らを失望させることはなかった。^[36]

アインシュタインはローレンツについてこう書いています。

1928年：彼の研究の大きな意義は、それが原子論と一般相対性理論および特殊相対性理論の基礎を形成したことです。特殊理論は、1895年のローレンツの研究に見られる概念をより詳細に明らかにしたものです。^[37]
1953年：私にとって、彼は私の人生の旅で出会った誰よりも大切な存在でした。^[38]

ポアンカレ（1902）はローレンツの電磁力学理論について次のように述べている。^[39]

最も満足のいく理論はローレンツの理論です。これは疑いなく、既知の事実を最もよく説明する理論であり、最も多くの既知の関係を浮き彫りにする理論です。ローレンツのおかげで、フィゾーの運動物体の光学、正常分散と異常分散、吸収の法則に関する結果は互いに関連しています。新しいゼーマン現象がいかに容易にその地位を確立し、マクスウェルの努力をすべて無視したファラデーの磁気回転の分類にさえ役立ったかを見てください。

ポール・ランジュバン（1911）はローレンツについて次のように述べている。^[40]

ローレンツが有名になった最大の理由は、電磁気学の基本方程式が、ある基準系から別の基準系に移行したときに、同じ形に戻ることができる変換のグループも許容していることを証明したことだ。このグループは、空間と時間の変換に関して、上記のグループとは根本的に異なる。」

ローレンツは1911年秋にブリュッセルで開催された第1回ソルベー会議の議長を務めた。会議の直後、ポアンカレは量子物理学に関するエッセイを執筆し、当時のローレンツの地位を示唆している。^[41]

常に、さまざまな国から来た20人の物理学者が、古い力学と対比して[量子力学]について話しているのが聞こえた。では、古い力学とは何だったのか? それは、19世紀末にまだ誰も異論を唱える余地のないニュートンの力学だったのか? いいえ、それは相対性原理を扱うローレンツの力学だった。わずか5年前には、大胆さの極みと思われていた力学だった。

ノーベル賞に加えて、ローレンツはその傑出した業績により数多くの栄誉を受けた。1905年に王立協会の外国人会員（ForMemRS）に選出された。^[1]同協会は1908年にランフォードメダル、1918年にコプリーメダルを授与した。 1912年にはオランダ化学会の名誉会員に選出された。 ^[42]アメリカ哲学協会、米国科学アカデミー、アメリカ芸術科学アカデミーの国際会員でもあった。^{[43] [44] [45]}

ウィキソースにはヘンドリック・ローレンツに関する原著作品があります。

ドイツ語版ウィキソースには、この記事に関連する原文があります:

ヘンドリック・アントーン・ロレンツ

• ロレンツの多くの論文（ほとんどが英語）は、アムステルダムのオランダ王立芸術科学アカデミーの紀要でオンラインで閲覧できます。
• ローレンツ、ヘンドリック・アントゥーン (1900)、「重力に関する考察」、Proc.アカド。科学アムステルダム、2 : 559–74
• ローレンツ、ヘンドリック・アントーン（1927–1931）、「理論物理学講義（第I巻–第III巻）」、ニューヨーク：マクミラン社。、（第1巻オンライン）

• デ・ハース・ローレンツ、ゲルトルイダ L. ;ファッギンガー・アウアー、ジョー。 C. (翻訳) (1957)、HA ローレンツ: 彼の人生と仕事の印象、アムステルダム: 北オランダ出版。株式会社
• ポール・ランジュバン(1911)、「宇宙と一時の進化」、Scientia、X : 31–54
• アンリ、ポアンカレ(1900)、「ローレンツの理論と反応の原理」、科学正確性と自然科学アーカイブ、V : 253–78英語の翻訳を参照してください。
• ポアンカレ、アンリ(1902)、「科学と仮説」、パリ: アーネスト・フラマリオン : np. 引用は英訳（ポアンカレ、アンリ（1952）、科学と仮説、ニューヨーク：ドーバー出版、p. 175）からのものである。）
• ポアンカレ、アンリ(1913)、デルニエール パンセ、パリ: アーネスト フラマリオン:np. 記事中の引用は英語訳からの引用です: (ポアンカレ、アンリ; ボルドック、ジョン W. (訳) (1963)、数学と科学:最後のエッセイ、ニューヨーク:ドーバー出版:np)
• Sri Kantha、S. アインシュタインとローレンツ。ネイチャー、1995年7月13日; 376: 111。(手紙)

• ウィキクォートにおけるヘンドリック・ローレンツに関する引用
• ウィキメディア・コモンズのヘンドリック・アントーン・ローレンツに関連するメディア
• HA ロレンツのスキャンされた出版物
• ローレンツの学生たちの博士論文をスキャンしたもの。
• Nobelprize.org の Hendrik Lorentz
• プロジェクト・グーテンベルクにおけるヘンドリック・アントゥーン・ローレンツの作品
• インターネット アーカイブにあるヘンドリック ローレンツの著作またはヘンドリック ローレンツに関する作品
• LibriVoxの Hendrik Lorentz の作品(パブリック ドメイン オーディオブック)
• ベーナッカー、カルロ、ローレンツおよびゾイデル海プロジェクト、ライデン、[オランダ]: ライデン大学ローレンツ研究所
• アルバート・ファン・ヘルデン（1999）、「ヘンドリック・アントゥーン・ローレンツ 1853–1928」、ファン・ベルケル、クラースにて。アルバート・ファン・ヘルデン。 Palm、Lodewijk (編)、「オランダの科学の歴史: 調査、テーマ、参照」、ライデン、[オランダ]: Brill、514–518 ページ、ISBN 978-90-04-10006-0
• O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., Hendrik Lorentz、MacTutor History of Mathematics アーカイブ、 2008 年5 月 1 日取得
• ロレンツの葬儀の映像
• 20 世紀のヘンドリック・ローレンツに関する新聞記事ZBWの報道アーカイブ