洛伦兹：简化电磁学理论的创造者

世纪之交的时候，各国的理论物理学家都把洛伦兹看成他们当中的领导者，这是理所当然的。然而，当今的物理学家大都没有充分意识到，洛伦兹对于理论物理学基本概念的塑造起了决定性的作用。之所以出现这种怪事，是因为洛伦兹的基本观念已经在相当程度上成为大家观念的一部分，以致很难意识到这些观念是多么大胆，以及如何简化了物理学的基础。

当洛伦兹开始其创造性的科学工作时，麦克斯韦的电磁学理论已经取得最终的胜利。但该理论的基本原理包含着一种独特的复杂性，导致理论的关键特征无法清晰地呈现出来。虽然场的概念的确已经取代了超距作用概念，但电场和磁场尚未被看成原初的东西，而是被看成后来被当作连续体来处理的有重物质的状态。结果，电场被分解为电场强度矢量和电介质位移矢量。在最简单的情况下，这两种场以介电常数联系在一起，但原则上被当作独立的东西来处理。对磁场的处理也是类似。与这种基本观念相一致，真空被当作有重物质的一种特殊情况来处理，此时场强和位移之间的关系碰巧特别简单。特别是，根据这种解释，我们不能设想电场和磁场与被视为场的载体的物质的运动状态无关。

对麦克斯韦电动力学的这种当时流行的解释，可见于赫兹对运动物体电动力学的研究。

洛伦兹对该理论做了决定性的简化。他始终一致地将其研究建立在如下假说之上：

电磁场存在于真空中，只包含一个电场矢量和一个磁场矢量。这种场是由原子式的电荷产生的，而场又反过来将有质动力施加于电荷。电磁场与有重物质之间唯一的关联产生于这样一个事实，即基本电荷牢固地附着在原子式的物质粒子上。对于这种物质粒子，牛顿运动定律是成立的。

在这个简化的基础上，洛伦兹建立起一种完备的理论，解释了当时已知的所有电磁现象，包括运动物体的电动力学现象。经验科学中极少有这种一致、明晰和美妙的工作。在此基础上不做额外假定就不能完全解释的现象只有著名的迈克尔孙–莫雷实验。若不是把电磁场定位于真空中，就不能设想这个实验会引出狭义相对论。事实上，关键步骤正是把电磁学归结为真空或（当时所说的）以太中的麦克斯韦方程。

洛伦兹甚至还发现了后来以他的名字命名的“洛伦兹变换”，尽管没有认识到它的群特征。在他看来，真空中的麦克斯韦方程只适用于一个特殊的坐标系，该坐标系因其静止状态而区别于其他一切坐标系。这种状况实在悖谬，因为该理论对惯性系的限制似乎比经典力学更强。从经验的观点看，这似乎完全没有道理，它必定会引出狭义相对论。

感谢莱顿大学的慷慨，我经常到那里同我的挚友保尔·埃伦菲斯特小聚，因此常有机会聆听洛伦兹讲课，这些课程是他退休后定期给少数年轻同事开的。从他卓越的心灵中流出的东西总是如艺术杰作一般清澈美妙，那种平易流畅的表述是我在任何人那里都没有感受过的。(www.xing528.com)

我们年轻人即使只认识到洛伦兹心灵的崇高，就已经非常钦佩和尊敬他了。然而当我想起洛伦兹时，所感受到的还远不止于此。在我的人生中，他对我个人的意义超过了所有其他人。

和对物理学和数学形式的驾驭一样，他对自己的驾驭也是轻松自如的。他完全没有平常人的那些弱点，但从不会让人有压迫感。大家都觉得他很卓越，但谁都不会因此而感到压力。对于人世，他虽然并未心存幻想，但对每个人和每件事都充满善意。他从未给人专横的印象，而总是服务和助人。他勤勤恳恳，认真尽责，但又不过分看重任何东西；一种微妙的幽默守护着他，这从眼神和微笑中可以流露出来。与此相应，他尽管完全投身于科学，但深信我们的理解力无法洞彻事物的本质。直到晚年，我才能完全理解这种怀疑与谦卑参半的态度。

尽管做了诚恳的尝试，但我发现语言——至少是我的语言——无法道尽这篇短文的主题。因此，我想引用洛伦兹让我印象特别深的两句话作为结语：

“我幸而属于这个国家，它太小了，干不出什么大蠢事。”

在第一次世界大战期间，有人想说服他相信，人类的命运取决于强权和武力，对此他答道：

“或许您说得对，但我不想生活在这样的世界里。”

[49]1953年在荷兰莱顿举行的“洛伦兹诞辰一百周年纪念会”上的致辞，收录于1953年《我的世界观》。