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爱因斯坦文集
1.183 创造者H.A.洛伦兹及其为人

创造者H.A.洛伦兹及其为人(1)

在世纪交替的时候,一切国家的理论物理学家都认为H.A.洛伦兹是他们之间的领导人,这是理所当然的。我们这个时代的物理学家多半没有充分了解H.A.洛伦兹在理论物理学基本概念的发展中所起的决定性的作用。造成这件怪事的原因是,洛伦兹的基本观念已深深地变成他们自己的观念,以致他们简直不能完全体会到这些观念是多么大胆,以及它们使物理学的基础简化到什么程度。

当H.A.洛伦兹开始他的创造性的科学工作时,麦克斯韦的电磁理论已经取得胜利。但是这理论的基本原理有一种固有的古怪的复杂性,使得它的根本特征无法清楚地显示出来。尽管场概念确实已代替了超距作用概念,但电场和磁场还没有被看作是基元的实体,而只看作是有重物质的状态,后者是当作连续区来处理的。结果,电场好像分解为电场强度和电介质位移。在最简单的情况下,这两种场是通过介电常数联系在一起,但原则上它们被认为是独立的实体,当作独立实体来处理。对磁场的处理也是类似的。根据这种基本观念,空虚空间就当作有重物质的一种特殊情况来处理,在这种情况下,所出现的场的强度和位移之间的关系是特别简单的。尤其是,这种解释使电场和磁场不能设想为同物质的运动状态无关,因为物质被看作是场的载体。

对那时流行的麦克斯韦电动力学的解释,可以从H.赫兹关于动体电动力学的研究得到一个很好的观念。

然后出现了H.A.洛伦兹对这个理论所作的决定性的简化。他把他的贯彻一致、毫不犹豫的研究建筑在如下的假说上:

电磁场的处所是空虚空间。在那里只有一个电的和一个磁的场矢量。这种场是由原子性的电荷产生的,而场反过来以有质动力作用在电荷上。电磁场同有重物质之间的唯一关系发生于基元电荷是固着在原子性的物质粒子上这一事实。对于这种物质粒子,牛顿运动定律是成立的。

根据这个简化了的基础,洛伦兹建立起一个关于当时已知的一切电磁现象,包括动体的电动力学现象的完备理论。像这项工作那样的一致、明晰和美丽,在经验科学里是极少达到的。在这个基础上不另作附加假定就不能完全解释的唯一现象,是著名的迈克耳孙-莫雷实验。要不是把电磁场定位在空虚空间里,那就不能设想这个实验会导致狭义相对论。的确,关键性的步骤正是把电磁学归结为空虚空间里或者——正如那个时候人们所说的——以太里的麦克斯韦方程。

H.A.洛伦兹还发现了“洛伦兹变换”,这后来就以他的名字来命名,尽管他没有认识到它的群特征。在他看来,空虚空间的麦克斯韦方程只适合于一个特殊的坐标系,这个坐标系所不同于其他一切坐标系的,在于它是静止的。这真是处于一种矛盾的状况,因为这个理论对惯性系的限制似乎比古典力学还要强。这种情况从经验的观点来看是完全没有理由的,它不得不导致狭义相对论。

感谢莱顿大学的慷慨,我得以经常到那里同我的亲爱的、难忘的朋友保耳·埃伦菲斯特相聚一些时日。因此我常有机会听到洛伦兹的演讲,这些演讲是他在退休以后定期给少数青年同事作的。这位卓越人物讲出来的,总是像优等的艺术作品一样的明晰和美丽,而且表现得那么流畅和平易,那是我从别的任何人那里都从未感受过的。

只要我们这些较年轻的人知道了H.A.洛伦兹是一位崇高的人物,我们就会无比地钦佩和尊敬他。但是当我想起H.A.洛伦兹时,我感觉到的远不止此。对我个人来说,他比我一生中所碰到的别的任何人都更重要。

正如他支配着物理学以及数学的形式体系一样,他也不费力、不勉强地支配着他自己。他完全没有平常人的那种脆弱,可是这从来没有使别人感到压抑。谁都觉得他很卓越,但是谁也不觉得他盛气凌人。尽管他对人和对人类事务不抱幻想,但他对每个人和每样事情都充满善意。他从未给人有专横的印象,而总是为人服务和乐于助人。(2)他极其诚挚负责,不允许给任何东西以过分的重要性;有一种微妙的幽默感守护着他,这可以从他的眼睛和他的微笑中反映出来。同这相适应的是,尽管他全心全意为科学,可是他深信我们的理解不能太深入地洞察事物的本质。只有在晚年,我才能够充分赏识这种半怀疑、半谦虚的态度。

尽管我是真心诚意地作了努力,我却发觉语言——至少是我的语言——不能恰当地表达这篇短文的主题。所以我只想引洛伦兹的两句给我印象特别深刻的话作为本文的结束:

“我幸而是属于这样一个国家,它太小了,干不出什么大蠢事来。”

在第一次世界大战期间,有人在谈话中想使他相信,在人类范围内,命运取决于武力和强权,对此,他给以这样的回答:

“可以设想,你是正确的。但是我不愿意生活在这样的世界里。”

 

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(1) 这是爱因斯坦于1953年为在荷兰莱顿举行的洛伦兹诞生一百周年纪念会所写的祝词。原文发表在1953年版的《我的世界观》(Mein Weltbild,苏黎世,Europa出版公司)上。这里译自《思想和见解》,73—76页。

洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz),荷兰物理学家,生于1853年7月18日,卒于1928年2月4日。——编译者

(2) 爱因斯坦于1927年写的悼念洛伦兹的文章《H.A.洛伦兹在国际合作事业中的工作》中,曾着重地引用了洛伦兹的一句话:“不要统治,但要服务。”——编译者