Menu

Uw zoekacties: Lorentz, prof. dr. H.A., te Haarlem

364 Lorentz, prof. dr. H.A., te Haarlem

Uitleg bij archieftoegang

Een archieftoegang geeft uitgebreide informatie over een bepaald archief.

Een archieftoegang bestaat over het algemeen uit de navolgende onderdelen:

• Kenmerken van het archief
• Inleiding op het archief
• Inventaris of plaatsingslijst
• Eventueel bijlagen

De kenmerken van het archief zijn o.m. de omvang, vindplaats, beschikbaarheid, openbaarheid en andere.

De inleiding op het archief bevat interessante informatie over de geschiedenis van het archief, achtergronden van de archiefvormer en kan ook aanwijzingen voor het gebruik bevatten.

De inventaris of plaatsingslijst is een hiërarchisch opgebouwd overzicht van beschreven archiefstukken. De beschrijvingen zijn formeel en globaal. Het lezen en begrijpen van een inventaris behoeft enige oefening en ervaring.

Bij het zoeken in de inventaris wordt de hiërarchie gevolgd. De rubrieken in de inventaris maken deel uit van de beschrijving op een lager niveau. Komt de zoekterm in een hoger niveau voor, dan voldoen onderliggende niveaus ook aan de zoekvraag.

beacon
 
 
Inleiding
1. Leven
2. Werk
364 Lorentz, prof. dr. H.A., te Haarlem
Inleiding
2.
Werk
De betekenis van Lorentz' wetenschappelijke werk ligt historisch gezien in de belangrijke rol die het speelt bij de overgang van klassieke naar moderne natuurkunde. Als elke vernieuwer staat Lorentz met het ene been in het oude, waarmee hij zo vertrouwd is, en met het andere been wat onwennig in de vernieuwing die hij zelf teweegbrengt en waaraan anderen een wending geven die hem vreemd is. Door de continentale denkbeelden van elektriciteit als een vloeistof van geladen deeltjes in een synthese samen te brengen met de elektromagnetische lichttheorie van J.C. Maxwell weet hij zowel de laatste te voltooien als een nieuwe, veelomvattende theorie van het elektron als elementaire lading en massa op te bouwen. Deze elektronentheorie, die op te vatten is als een uitbreiding van de atomistische natuurvisie naar het gebied van de elektriciteit, onderscheidt voor het eerst helder de rollen van ether, of elektromagnetisch veld, en materie; na te zijn aangepast aan de consequenties van het begrip van de rustende ether zal zij als uitgangspunt dienen voor de relativiteitstheorieën van Einstein. Zo wordt Lorentz ertoe gebracht oude ideeën met revolutionaire te combineren; zijn werk is een transformatie van de klassieke natuurkunde op weg naar een nieuwe synthese, die vooral in de algemene relativiteitstheorie kan worden gevonden.
Zijn voornaamste werk ligt op het gebied van de elektromagnetische theorie en de optica, waarmee een begin wordt gemaakt in zijn proefschrift van 1875, "Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht". (Zie ook I. Leven). Door twee rivaliserende theorieën van de lichtdragende ether, namelijk die van Fresnel en Maxwell, met elkaar te confronteren op het vraagstuk van de breking en weerkaatsing van licht, kan een keuze ten gunste van de laatste worden gedaan en een koers voor de verdere ontwikkeling van de natuurkunde worden uitgezet. Wel houdt Lorentz voorlopig nog vast aan Helmholtz' interpretatie van Maxwells theorie, wat onder andere blijkt uit zijn aanvaarding van de doctrine van de werking van krachten op afstand. Behalve een definitieve behandeling van zulke onderwerpen als de optica van kristallen en metalen geeft deze dissertatie ook een aanzet tot de scheiding van de nog met elkaar verwarde begrippen van ether en stof: recente proeven van die tijd, die het geringe verschil in optische en elektrische eigenschappen van gas en ether in vacuo aantonen, doen hem de gedachte aan de hand dat in "beide gevallen de ether als voornamelijk verantwoordelijk voor deze eigenschappen moet worden gezien: zij doordringt de stof, die in haar ingebed ligt.
Drie jaar later lost Lorentz de eerste belofte van zijn programma van 1875 in: hij verklaart de kleurschifting van het licht, ook voor kleine golflengten, uit de elektromagnetische theorie en wel aan de hand van een model dat voorzag in harmonische, geladen oscillatoren binnen de moleculen te midden van een milieu van de overal eendere ether als universeel diëlektricum; door de invallende lichtstralen in trilling gebracht zenden de oscillatoren zelf secundair licht uit, dat door interferentie met het primaire licht de frequentieafhankelijkheid van de lichtsnelheid in middenstoffen verklaart: voor elke kleur geldt een andere diëlektrische constante. Dit model, dat ook gelijkenis vertoont met Hertz' vibrator, zal in Lorentz' eerste elektronentheorie van 1892 opnieuw opduiken. Verder wordt in 1878 het verband tussen de dichtheid van een stof en zijn brekingsindex vastgelegd in een formule, die bekend staat als de Lorentz-Lorenz-formule, vanwege de onafhankelijke afleiding ervan door de Deen Lorenz al in 1869.
In de jaren tachtig werkt Lorentz vooral aan een moleculaire grondslag voor de vrijwel voltooide thermodynamica: hij levert zelfs het definitieve bewijs voor Boltzmanns H-theorema. Naast enkele verhandelingen over de elektrodynamica en het Hall-effect is verder zijn belangrijkste publicatie "De l'influence du mouvement de la terre sur les phénomènes lumineux" van 1886; daarin spreekt hij zich voor het eerst duidelijk uit voor de rustende ether van Fresnel, in een beschouwing over Stokes' verklaring van de astronomische aberratie. Na onder invloed van Hertz en Poincaré eveneens gekozen te hebben voor Faradays werking in de nabijheid (action at contiguity) komt Lorentz tot de eerste formulering van zijn elektronentheorie waarin eerder verworven inzichten bij de bestudering van de elektromagnetische lichttheorie en de moleculaire theorieën samenvloeien. Onmiddellijke aanleiding vormt de algemene belangstelling die Maxwells theorie heeft gewonnen door de opzienbarende proeven van Hertz met elektromagnetische trillingen in 1887-1888, die zowel als een bevestiging van die theorie als van het bestaan van de ether beschouwd worden. Hertz' behandeling van de elektrodynamica van bewegende lichamen mag niet geheel bevredigend wezen, zijn kernachtige formulering van Maxwells theorie geeft de stoot tot verscheidene elektronentheorieën, die onafhankelijk van elkaar door Larmor, Lorentz en Wiechert worden ontwikkeld. Alleen die van Lorentz scheidt de ether principieel van de stof; zij weet meer verschijnselen te verklaren dan de andere twee, zij het nog niet alle, waarmee de drijfveer achter haar ontwikkeling gegeven is.
Later zal Lorentz zijn elektronen, die hij in aansluiting op de nieuwe chemische terminologie van zijn tijd voorlopig "ionen" noemt, als volgt omschrijven: "uiterst kleine deeltjes, geladen met elektriciteit, die in geweldige aantallen binnen alle ponderabele stof aanwezig zijn, en door welker verdeling en beweging wij alle elektrische en optische verschijnselen die niet beperkt zijn tot de vrije ether trachten te verklaren." In "La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants" van 1892 leidt Lorentz naar mechanische trant de bewegingsvergelijkingen van het elektron en de veldvergelijkingen af uit een aantal veronderstellingen die nauwkeurig aangegeven worden. Deze bestaan onder meer uit het begrip van een universele, rustende ether, die alle stof doordringt, en een elementair deeltje, dat zowel een lading als een massa bezit; daardoor vormt het de middelaar tussen de ponderabele materie en de ether, die de enige drager van elektromagnetische verschijnselen is: elektrisch geladen lichamen zoals elektronen kunnen dus alleen door tussenkomst van de ether op elkaar inwerken. Zo is de aard van elektriciteit verhelderd: een elektrische stroom is een stroom van elektrisch geladen deeltjes. Om de kracht van de ether op de geladen stof te beschrijven moet een nieuwe grootheid gedefinieerd worden: de zogenaamde Lorentz-kracht, waarvan de formule als vijfde aan de vier grondvergelijkingen van Maxwell wordt toegevoegd.
Deze verenigt in twee termen de elektrostatica en de elektrodynamica in zich; de wereld kan nu gezien worden als een dualistisch bouwsel van ether en elektronen, een veld met daarin een stelsel met geladen deeltjes. Met zijn vijf grondvergelijkingen in de hand kan Lorentz dan de befaamde meeslepingscoëfficiënt van Fresnel, die de invloed van de snelheid van lichamen op de snelheid van het licht erin bepaalt, afleiden zonder zijn hypothese van de rustende ether geweld aan te doen. Langs deze weg wordt nu het experiment van Fizeau verklaard; maar de aberratie en de uitkomst van de proef van Michelson en Morley -dat er geen relatieve snelheid van de aarde ten opzichte van de ether (de etherwind) kan worden gemeten- worden door Lorentz niet behandeld en lijken de opvatting van de rustende ether te bedreigen (zie de correspondentie met lord Rayleigh, inventarisnummer 63). Daarom bedenkt Lorentz onafhankelijk van Fitzgerald nog in 1892 een verbazingwekkend compenserend effect om de rustende ether met het experiment te rijmen: hij neemt aan, dat de intermoleculaire krachten zich net zoals de elektrische in de ether voortplanten en evenzo door beweging in de ether beïnvloed worden. Dit zou dan tot gevolg moeten hebben, dat lichamen in hun bewegingsrichting samentrekken: de Lorentz- Fitzgerald-contractie! Deze macroscopische inkrimping geldt dan ook voor de proefopstelling van Michelson en Morley en verklaart bij benadering het uitblijven van een positief meetresultaat.
In zijn "Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern" van 1895 postuleert Lorentz zijn grondvergelijkingen zonder afleiding als axioma's, hiermee de mechanica als model voor de gehele natuurkunde aan kant zettend; zij luiden in de beknopte vectornotatie:
div d = rho
div H = O
rot H = 4 pi (rho v + d )(punt op de "d")
-4 pi V2 rot d = H (punt op de "H")
E = 4 pi V2 d + v x H
Hierin is d de diëlektrische verplaatsing, rho de ladingsdichtheid, H en E respectievelijk de magnetische en elektrische veldsterkte, v de snelheid van het lichaam en V de lichtsnelheid.
Alle proeven betreffende een relatieve beweging van diëlektrica ten opzichte van de ether kunnen met behulp van een theorema van "korrespondierende Zustände" verklaard worden, mits deze proeven niet nauwkeuriger zijn dan de eerste orde van p/V, de verhouding tussen de snelheid van het lichaam en die van het licht. Dit theorema luidt: "Is voor een stelsel van lichamen in rust een bewegingstoestand bekend, waarbij D, E en H zekere functies van x, y, z en t zijn, dan kan in hetzelfde stelsel, wanneer het zich met de snelheid p verplaatst, een bewegingstoestand bestaan, waarbij D', E' en H' dezelfde functies van x', y', z' en t' (dat wil zeggen t-p.r/V2) zijn".
Maxwells vergelijkingen gelden dus ook voor een bewegend stelsel, mits bij de berekening in plaats van de gewone tijd van de "Ortszeit" t' gebruik wordt gemaakt, een modificatie van het tijdsbegrip afhankelijk van plaats en snelheid. In de verhandeling van 1895 wordt ook de contractiehypothese nader uitgewerkt, terwijl de afleiding van Fresnels meeslepingscoëfficiënt in een verfijnde theorie van de verstrooiing van het licht wordt opgenomen.
Met dit al is nog niet verklaard, hoe het experiment van Michelson en Morley ook voor de tweede orde van p/V een nul-resultaat oplevert; dit ontlokt Poincaré kritiek op Lorentz' elektronentheorie, te meer daar de doctrine van de rustende ether de schending van het beginsel van actie en reactie met zich meebrengt: volgens Lorentz kunnen geen krachten op de ether werken, hoewel diezelfde ether wel krachten op lichamen kan uitoefenen. Deze en nog andere kritiek leidt tot de derde formulering van Lorentz' theorie in zijn "Théorie simplifiée des phénomènes électriques et optiques dans des corps en mouvement" verschenen in 1899. Nu laat hij zelf voor het eerst het woord "electron" vallen, terwijl het theorema van de overeenstemmende toestanden wordt uitgebreid tot tweede-orde-effecten; de oudere ideeën van contractie en Ortszeit verschijnen nu in de vorm van algemene transformaties der coördinaten, die ruimte en tijd "scheeftrekken" en later door Poincaré "Lorentz-transformaties" gedoopt zullen worden.
De experimentele bevestiging van het bestaan van het elektron door J.J. Thomson en W. Kaufmann naast de succesvolle verklaring van het Zeeman-effect, waaruit de verhouding e/m van de lading en de massa van het elektron kan worden berekend, doen Lorentz de stap wagen voortaan alleen het individuele elektron te beschouwen. De contractie geldt nu niet meer voor de intermoleculaire krachten, maar voor de vorm en de positie van het elektron zelf, en bij uitbreiding voor alle lichamen, al dan niet geladen. Een opvallend gevolg van de uitbreiding van het theorema van de overeenstemmende toestanden is dat de massa van elektronen afhankelijk moet zijn van hun snelheid, wil men Newtons tweede wet behouden. Ook moet de massa van het elektron haaks op en evenwijdig aan de bewegingsrichting verschillen. In deze jaren doet in natuurkundige kringen de verwachting opgeld, dat wellicht een geheel elektromagnetische natuurkunde mogelijk is. Ook Lorentz deelt in dit optimisme: in een verhandeling van 1900 tracht hij ook de zwaartekracht in verband te brengen met de elektromagnetische principes.
Rond de eeuwwisseling wordt Lorentz' elektronentheorie algemeen aanvaard en met reden, want vele verschijnselen kunnen er prachtig mee worden verklaard: onder meer de gewone en anomale dispersie, de draaiing van het polarisatievlak van Faraday en Fizeaus experiment; daarnaast dient het tot leidraad bij de pogingen het mechanische wereldbeeld te vervangen.
Verschillende ontwikkelingen vragen echter om een verdere revisie van Lorentz' standpunt: Poincaré dringt aan op een samenhangende verklaring van de onmeetbaarheid van de etherwind voor alle ordes van p/V, terwijl ook nieuwe tweede-orde experimenten zijn uitgevoerd en Abrahams theorie van een onvervormbaar elektron een repliek eist. In 1903 accepteert Lorentz Poincaré's oplossing van het probleem rond de wet van actie en reactie en de rustende ether, die bestaat uit de invoering van een elektromagnetische impuls. Het jaar daarop moet hij Abrahams stelling beamen, dat het elektron alleen in stand kan blijven als er een niet-elektromagnetische, inwendige kracht werkt, die het voor uiteenspatten behoedt.
In 1904 ook verschijnt zijn "Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light" om aan een aantal bezwaren tegemoet te komen. Het theorema van de "korrespondierende Zustände" wordt nu tot alle ordes van p/V uitgebreid voor elektromagnetische stelsels zonder lading: dit betekent, dat men, hoe nauwkeurig men ook meet, nooit een zuchtje etherwind kan constateren. Daarnaast worden de impliciete suggesties van 1899 uitgewerkt in vijf nieuwe hypothesen, onder meer dat alle deeltjes, al dan niet geladen, net zo door hun beweging vervormd worden als elektronen, waarbij de deformatie tot de bewegingsrichting beperkt blijft; en dat de massa van het elektron zelfs geheel een voortvloeisel is van zijn zelfinductie; de lichtsnelheid is de grootst mogelijke snelheid.
Met dit hoogtepunt van de elektronentheorie heeft Lorentz zich al ver buiten de grenzen van de klassieke natuurkunde gewaagd; Einsteins kritiek op deze laatste versie van de theorie leidt tot de speciale relativiteitstheorie, waarin het beginsel van de relativiteit een uitgangspunt in plaats van een compenserend effect is. Lorentz blijft betekenis hechten aan de absolute tijd en ruimte, want een omgekeerde transformatie leidt volgens hem tot een uitzetting, terwijl voor Einstein twee ten opzichte van elkaar eenparig bewegende stelsels principieel niet te onderscheiden zijn.
Het ideaal van de veldentheorie wordt gerealiseerd in de algemene relativiteitstheorie, aan de ontwikkeling waarvan Lorentz van 1914 tot 1914 in verscheidene publicaties bijdraagt.
Vanaf 1900 werkt Lorentz aan een verklaring van de straling van metalen vanuit de elektronentheorie, daartoe aangezet door de theorie van de stroomgeleiding van P. Drude. Hij moet echter erkennen dat de kwantumtheorie van Planck deze straling beter verklaart, al staat deze theorie buiten enig verband met de bestaande natuurkunde. Lorentz' elektronentheorie van metalen zal in 1911 Niels Bohr tot uitgangspunt dienen van een nieuwe behandeling van de problemen van de straling, die leidt naar de golf- en kwantummechanica van de jaren twintig, waarin begrippen als de elektromagnetische massa van het elektron en de zelfinductie zijn opgenomen.
Zo worden de verworvenheden van Lorentz' elektronentheorie op verschillende terreinen opgenomen in nieuwe theorieën, waarvan hij de vage omtrekken van te voren heeft afgebakend; zijn bijdrage voegt zich zo natuurlijk in de nieuwe verbanden, dat Einstein kan zeggen: "De natuurkundigen van de jongere generatie zijn zich meestal van de beslissende rol, die H.A. Lorentz bij de vorming van de fundamentele ideeën van de theoretische natuurkunde speelde, niet meer ten volle bewust. Dit verwonderlijke feit berust daarop, dat de grondslag van Lorentz' ideeën hun zozeer vlees en bloed geworden is, dat zij nauwelijks nog in staat zijn zich de vermetelheid van deze ideeën en de er door bewerkstelligde vereenvoudiging van het natuurkundige fundament voor te stellen".
3. Archief
4. Summary
5. Literatuur
6. Correspondentie
Erfgoedstuk

Kenmerken

Datering:
1866-1930
Omvang in meters:
6,05
Periode documenten:
1866-1930
Openbaarheid:
openbaar
Raadpleegmogelijkheid:
Gebruiksinformatie:
Inventaris inv.nrs. 1-754. Inv.nr. 733 ontbreekt. Het archief is alleen digitaal te raadplegen in de studiezaal. Prof. dr. H.A. Lorentz (1853-1928) was natuurkundige en Nobelprijswinnaar (1902).
Gemeente:
Haarlem