今までは、他に何もなくても—太陽も、地球も、星もなくても—時間と空間は存在すると信じられていました。しかし今、私たちは時間と空間は宇宙の容器ではなく、もし何も内容物、すなわち太陽、地球、その他の天体がなかったら、まったく存在することはできないことを知っています。
ヘンドリク・アントゥーン・ローレンツはオランダの物理学者で、Zeeman効果の発見とその理論的説明によって、1902年のノーベル物理学賞をピーテル・ゼーマンと共有しました。彼はまた、Albert Einsteinの特殊相対性理論を支える変換方程式を導きました。
ノーベル財団によって発表された伝記によれば、「ローレンツは、すべての理論物理学者に世界の指導的精神と見なされ、前任者によって未完成のままにされたものを完成させ、量子論に基づく新しい思想を実り多く受け入れるための基礎を準備したと言ってよいでしょう。」彼は多くの名誉と栄誉を受け、1925年から1928年にかけてUNESCOの前身である国際知的協力委員会の委員長を務めました。
伝記
初期の人生
ヘンドリク・ローレンツはオランダのGelderland州のArnhemで生まれ、裕福な園芸家であったGerrit Frederik Lorentz（1822～1893年）とGeertruida van Ginkel（1826～1861年）の息子でした。1862年、母の死後、彼の父はLuberta Hupkes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、彼は宗教的な問題に関しては自由思想家でした。1866年から1869年まで、彼はArnhemの「Hogere Burger School」に通いました。これはJohan Rudolph Thorbeckeによって最近確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した。物理学と数学で優秀なだけでなく、英語、フランス語、ドイツ語でも優秀でした。1870年に、彼は大学入学に必要であった古典言語の試験に合格しました。
ローレンツはLeiden大学で物理学と数学を学びました。そこで彼は天文学教授Frederik Kaiserの教育に強く影響を受けました。彼の影響により、彼は物理学者になることになりました。学士号を取得した後、1871年にArnhemに戻り、数学の夜間学級を教えましたが、彼は教職に加えてLeidenでの研究を継続しました。1875年、ローレンツはPieter Rijkeの下で博士号を取得しました。論文のタイトルは「Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht」（光の反射と屈折の理論について）であり、James Clerk Maxwellの電磁気論を改良しました。
経歴
Leiden大学の教授
1877年11月17日、わずか24歳で、ヘンドリク・アントゥーン・ローレンツはLeiden大学に新たに設立された理論物理学の講座に任命されました。このポジションは当初Johan van der Waalsに提供されていましたが、彼はUniversiteit van Amsterdamのポジションを受け入れました。1878年1月25日、ローレンツは「De moleculaire theoriën in de natuurkunde」（物理学の分子理論）というタイトルの就任講演を行いました。1881年に、彼はRoyal Netherlands Academy of Arts and Sciencesのメンバーになりました。
Leidenでの最初の20年間、ローレンツは主に電気、磁気、光の電磁気論に関心を持っていました。その後、彼はまだ理論物理学に焦点を当てながら、彼の研究をはるかに広い領域に拡大しました。ローレンツは流体力学から一般相対性理論まで、幅広い分野に重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、および相対性理論の分野でした。
ローレンツは原子が荷電粒子で構成されているかもしれないと理論化し、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。ローレンツのかつての同僚で学生であったPieter Zeeman が1896年にZeeman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。実験的および理論的な仕事は1902年のノーベル物理学賞で栄誉を受けました。ローレンツの名前は、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、およびローレンツ変換に関連付けられています。
電気力学と相対性
1892年と1895年に、ローレンツは、仮定された光学エーテルに対して相対的に移動する参照フレームにおける電磁現象の光の伝播を説明することに取り組みました。彼は、ある参照フレームから別の参照フレームへの遷移は、彼が「局所時間」と呼ぶ新しい時間変数を使用することで簡略化されることを発見しました。この変数は普遍時間と検討中の位置に依存していました。ローレンツは局所時間の物理的意味の詳細な解釈を与えませんでしたが、それで、彼は光の収差とFizeau実験の結果を説明することができました。1900年と1904年に、Henri Poincaréはローレンツの「最も独創的な考え」と呼ぶ局所時間を指し、移動フレーム内の時計は同じ速度で移動のフレームに対して同じ速度で移動すると仮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すことによって、それを説明しました（Einstein同期と同時性の相対性を参照）。1892年に、Michelson–Morley実験を説明する試みで、ローレンツはまた、移動体が運動の方向に収縮することを提案しました（長さ収縮を参照）。George FitzGeraldは既に1889年にこの結論に達していました。
1899年と再び1904年に、ローレンツは時間膨張を彼の変換に追加し、Poincaréが1905年に「ローレンツ変換」と名付けたものを発表しました。Joseph Larmorが1897年に周回する電子を説明するために同一の変換を使用していたことはローレンツに見かけ上不明でした。LarmorとローレンツのEqualityは多少異なって見えますが、それらはPoincaréとEinsteinが1905年に提示したものと代数的に等価です。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ます。これにより、異なる参照フレームの電気力学的現象は、よく定義された変換プロパティを持つ同一の方程式で説明されます。この論文は、明らかにこの定式化の意義を認識しています。すなわち、電気力学的実験の結果は参照フレームの相対運動に依存しません。1904年の論文には、急速に動く物体の慣性質量の増加の詳細な議論が含まれていますが、これは運動量をニュートン運動量のようにしようとする試みです。また、それは長さ収縮を、質量に「物質」が蓄積して物質の質量を遅くし、収縮させるものとして説明しようとする試みでもありました。
ローレンツと特殊相対性理論
1905年に、Einstein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、「On the Electrodynamics of Moving Bodies」というタイトルの論文を書きました。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Einsteinの仕事の基礎を築いたので、この理論は元々「Lorentz–Einstein理論」と呼ばれていました。
1906年に、ローレンツの電子理論はColumbia大学での彼の講義で完全な治療を受け、「The Theory of Electrons」というタイトルの下で発表されました。
質量の増加はローレンツとEinsteinの最初の予測でテストされましたが、Kaufmannによるいくつかの実験は、わずかに異なる質量増加を示しているように見えました。これはローレンツに、彼が「au bout de mon latin」「ラテン語の終わり」＝知恵を尽くしているという有名な発言をさせました。彼の予測の確認は1908年以降に待つ必要がありました（Kaufmann–Bucherer–Neumann実験を参照）。
ローレンツは、彼が「Einsteinの相対性原理」と呼んだものに関連する一連の論文を発表しました。例えば、1909年、1910年、1914年に。彼の1906年の講義は1909年に追加されて「The theory of electrons」という本で発表され、1915年に更新されました。彼はEinsteinの理論についてこう述べました：
これまで述べたことで、2人の観測者A0とAが受けた印象はあらゆる点で同じであることが明らかでしょう。どちらがエーテルに対して動いているか、または静止しているかを決めることは不可能であり、どちらかが測定した時間と長さを他方によって決定されたものに優先させる理由もないでしょう。また、どちらかが「真の」時間または「真の」長さを所有していると言う理由もありません。これはEinsteinが特に強調してきた点です。彼が相対性原理と呼ぶものから始まる理論において。私はここでEinsteinがこの原理を適用した多くの非常に興味深い応用について話すことはできません。電磁気および光学現象に関する彼の結果は、前のページで得られたものと主に一致しています。主な違いは、Einsteinが簡単に推演したものを単純に仮定していることです。困難をしましたが、電磁場の基本方程式から完全には満足のいく方法ではありません。そうすることで、彼は確かにMichelson、Rayleigh、Braceのような実験の負の結果を、対立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現れとして見るようにさせてくれたことで、信用を受けるべきです。Einsteinの理論が私のものより別の顕著な利点を持つことに加えたことは不正ではないでしょう。私は移動する軸のために正確に同じ形式の方程式を得ることができなかったのに対して、静止したシステムに適用されるもの、Einsteinはこれらの新しい変数の異なるシステムを使用することによってこれを達成しました。私が導入したもの。
ローレンツはまだ、静止した時計が「真の時間」を示すエーテルが存在することを保持していましたが：
1909年：しかし、私は、理論を提示した形式のために何かも主張することができると思います。私は、電磁場とそのエネルギーと振動の座席である可能性があるエーテルを、通常の問題とは異なるかもしれませんが、ある程度の物質性を持つものとして見なすことなく見なすことはできません。
1910年：エーテルがあることを提供された場合、すべてのシステムx、y、z、t の下では、座標軸と時計がエーテルで静止しているという事実によって優先されるものです。これを、（これだけで躊躇して放棄するアイデア）空間と時間は完全に異なるものであり、「真の時間」が存在するというアイデア（同時性は場所とは無関係であり、無限に大きな速度を持つことができるという状況に同意していることに同意しています）、その場合、この真の時間はエーテルで静止している時計で示される必要があることは簡単に見ることができます。しかし、相対性原理が自然に一般的な妥当性を持っていた場合、参照システムが優先されているかどうかを決定することはできません。その後、1つは同じ結果に達します。（EinsteinとMinkowskiに従い、）エーテルと真の時間の存在を否定し、すべての参照システムを同様に有効と見なします。これらの2つの思考方法のどちらに従っているのかは、確かに個人に任せることができます。
ローレンツはまた、相対性に対するPoincaréの貢献に信用を与えました。
実際のところ、公式に入る物理的な量の一部については、最も適した変換を指摘しませんでした。それはPoincaréによって、そしてその後Mr. EinsteinとMinkowskiによって行われました。方程式の正確な不変性を取得することに成功しませんでした。一方、Poincaréは電気力学の方程式の完全な不変性を取得し、「相対性の仮定」を定式化しました。これは彼が最初に採用した用語です。私の仕事の不完全性を訂正することで、彼は決して私を非難しなかったことを付け加えましょう。
ローレンツと一般相対性理論
ローレンツは、最初からEinsteinの一般相対性理論の探索をサポートした数少ない科学者の一人でした。彼は、いくつかの研究論文を書いており、Einsteinと個人的にそして手紙で議論しました。例えば、1915年にEinsteinの形式主義をHamiltonの原理と組み合わせようとしました。また、1916年にそれを座標のない方法で改計算しました。ローレンツは1919年に次のように書きました：
5月29日の太陽の全日食は、Albert Einsteinによって開発された宇宙の万有引力の新しい理論の印象的な確認をもたらしました。したがって、この理論の定義が自然科学の領域で常に取られた最も重要なステップの1つであるという確信を強化しました。
ローレンツと量子力学
ローレンツは1926年の秋にCornell大学で新しい量子力学についての講義シリーズを行いました。これらの講義では、彼はErwin Schrödinger の波動力学を提示しました。
評価
Einsteinはローレンツについて次のように書きました：
1928年：彼の仕事の莫大な意義は、それが原子の理論、および相対性の一般および特別な理論の基礎を形成するという事実に存在しました。特別な理論は、ローレンツの1895年の研究に見られた概念についてのより詳細な説明でした。
1953年：私個人的には、彼は私の人生の旅で会ったすべての他の人よりも私を意味していました。
Poincaré 1902年はローレンツの電気力学理論について次のように述べました：
最も満足のいく理論はローレンツのものです。それは疑いなく、既知の事実を最もよく説明する理論であり、それは
