Lorentz, Hendrik Antoon (1853-1928)

 
English | Nederlands

LORENTZ, Hendrik Antoon (1853-1928)

Lorentz, Hendrik Antoon, natuurkundige (Arnhem 18-7-1853 - Haarlem 4-2-1928). Zoon van Gerrit Frederik Lorentz, kweker, en Geertruida Ginkel. Gehuwd sinds 15-7-1881 met Aletta Catharina Kaiser. Uit dit huwelijk werden 2 zoons en 2 dochters geboren. afbeelding van Lorentz, Hendrik Antoon

Na het doorlopen van de HBS in zijn geboortestad (1866-1869), deed Lorentz admissie-examen voor de universiteit en studeerde wis- en natuurkunde in Leiden (1870). In november 1871 werd het kandidaatsexamen afgelegd en in februari 1872 volgde een terugkeer naar Arnhem waar hij leraar wiskunde werd. In juni 1873 was reeds het doctoraal examen afgelegd, terwijl op 11 december 1875 de promotie plaatsvond te Leiden op een proefschrift Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht. Promotor was zijn natuurkundehoogleraar P.L. Rijke. In 1877 bedankte Lorentz voor een hoogleraarschap in de wiskunde te Utrecht. Toen in Leiden de leeropdracht van Rijke werd verdeeld in experimentele en theoretische natuurkunde, werd Lorentz benoemd tot gewoon hoogleraar in de theoretische fysica. Hij aanvaardde dit ambt op 25 januari 1878 met een oratie: De moleculaire theoriën in de natuurkunde.

Lorentz' hoogleraarschap in Leiden valt in twee perioden uiteen. In de eerste tot ongeveer de eeuwwisseling voltooide hij zijn natuurkundige theorieën waarvan de grondslagen in zijn dissertatie waren neergelegd, in de tweede periode waagde hij zich op veel ruimer, toch nog altijd vooral theoretisch-natuurkundig terrein. De theoretische fysica als zelfstandige discipline was toen in Nederland nauwelijks bekend. Uit zijn publikaties blijkt dat Lorentz op vrijwel alle gebieden van de theoretische natuurkunde heeft gewerkt die in zijn tijd werden bestudeerd en die door hem theoretisch werden uitgewerkt. Hij leverde fundamentele bijdragen tot de theoretische mechanica, thermodynamica, hydrodynamica, kinetische theorieën, theorie van de vaste lichamen, licht, warmte en algemene golfvoortplanting. Zijn belangrijkste werk ligt op het terrein van het elektromagnetische veld, de elektronentheorie en de relativiteitstheorie.

Lorentz was intussen reeds in zijn eerste periode een van de weinige fysici op het vasteland die Maxwells artikelen begreep en de betekenis van de theorie inzag. In zijn dissertatie toonde Lorentz aan dat de elektromagnetische lichttheorie de eigenschappen van terugkaatsing en breking van het licht aan het oppervlak van brekende stoffen beter kan verklaren dan de andere theorieën uit zijn tijd. Hij vond dat 'de vergelijkingen van Maxwell' de elektrische natuur van de lichtgolven bewezen, zodat hij tot de slotsom kon komen, dat aan Maxwells hypothese de voorrang boven de vroegere undulatietheorie moet toegekend worden. Het voornaamste probleem dat Maxwell had opengelaten, was dat hij geen verklaring met zijn elektromagnetische theorie kon geven van de lichtspektra die door verschillende chemische verbindingen worden uitgezonden. Hier bood Lorentz een oplossing. Reeds in 1878 gaf hij een verklaring van de draaiing van het polarisatievlak van licht dat evenwijdig aan een magnetisch veld door een stuk glas of een andere weegbare middenstof loopt. Het artikel: 'Over het verband tusschen de voortplantingssnelheid van het licht en de dichtheid en de samenstelling der middenstoffen' (Verhandelingen der Koninklijke Akademie van wetenschappen 1879) kan als een eerste vervolg op zijn dissertatie worden beschouwd. Hij nam aan dat de voortplanting van elektromagnetische golven beheerst wordt door kleine elektrisch geladen deeltjes die in de stoffen voorkomen. Tevens leidde hij langs elektromagnetische weg een formule af die het verband aangeeft tussen de brekingsindex en de dichtheid van een stof. Deze formule was langs geheel andere weg afgeleid door de Deense natuurkundige L.V. Lorenz (1869), zodat ze bekend werd als de 'Lorentz-Lorenz vergelijking'. Een nadere uitwerking van zijn theorie leidde in de jaren negentig tot de elektronentheorie waarin de atomistische struktuur van de elektriciteit wordt aangenomen. In deze theorie wordt een streng onderscheid gemaakt tussen de kleine elektrisch geladen materiedeeltjes in de weegbare materie en de ruimte daartussen. Deze wordt ingenomen door de onweegbare ether, welke volkomen vast en onbeweeglijk is. De materie is volkomen doordringbaar voor de ether en de ether voor de materie. Elektrische ladingen en magneten werken niet rechtstreeks op elkaar, maar door bemiddeling van de ether. De geladen materie werkt op de ether in doordat ze hem in een toestand brengt van een elektrisch veld of een magnetisch veld. De ether kan alleen in deze toestand op de materie inwerken. De elektrisch geladen deeltjes (later elektronen genoemd) die in een magnetisch veld bewegen, ondervinden een kracht, de z.g. Lorentzkracht. Lorentz publiceerde zijn theorie in de Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles van 1892 en in uitgewerkte vorm in het boek: Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern (1895).

In oktober 1896 publiceerde P. Zeeman de resultaten van zijn experimenten over de splitsing van spektraallijnen onder invloed van sterke magneten. Hij plaatste een natriumvlam in een sterk magnetisch veld en vond dat de spektraallijnen werden verbreed. De frequentie van het geëmitteerde licht verandert dus enigszins door het magnetisch veld. Het was Lorentz die deze waarneming met zijn elektronentheorie kon verklaren. Tevens kon hij uit Zeemans resultaten de natuur van zijn elektrische deeltjes bepalen: ze bezitten een negatieve elektrische lading en een massa die meer dan duizendmaal zo klein is als van het lichtste atoom, het waterstofatoom. Lorentz voorspelde dat de randen van de verbrede spektraallijnen die hij zag in het licht dat langs de magnetische krachtlijn werd uitgestraald, circulaire polarisatie moet vertonen. Zeeman wist dit door nieuwe proeven te bevestigen. Het was voor dit onderzoek dat Lorentz en Zeeman in 1902 de Nobelprijs werd toegekend. In 1904 verscheen Lorentz' belangrijke verhandeling: 'Electromagnetische verschijnselen in een stelsel, dat zich met willekeurige snelheid, kleiner dan die van het licht, beweegt' (Verslag van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen 1903-1904, XII, 986-1009). Hij toonde hierin aan dat alle uitwerkingen van de beweging door de ether elkaar volledig opheffen als men zijn 'contractie-hypothese' (later de Lorentz-contractie genoemd) aanneemt: een lichaam dat zich met zeer grote snelheid beweegt, wordt in de richting van zijn beweging samengedrukt of verkort. In 1905 publiceerde A. Einstein zijn relativiteitstheorie met als postulaat dat voor alle natuurverschijnselen de hypothese geldt welke Lorentz als conclusie had afgeleid.

Met één grote uitzondering pakte Lorentz zelf nooit een direct technisch probleem aan, hoewel zijn theoretisch werk tal van toepassingen vond vooral op het gebied van de elektromagnetische telecommunicatie. Hij neigde in zijn werk naar het abstracte, maar dat wil niet zeggen dat hij geen grote bekwaamheid had met technische vraagstukken. Toen in januari 1916 grote delen van Noord-Holland boven Amsterdam waren overstroomd, werd dit aanleiding voor de afsluiting van de Zuiderzee waartoe in juni 1918 bij wet werd besloten. Er werd een staatscommissie ingesteld bestaande uit ingenieurs, oceanografen en meteorologen met als opdracht te onderzoeken hoe na de afsluiting van de Zuiderzee de waterstanden aan de Noordhollandse en Friese kusten zouden zijn. Lorentz werd voorzitter. Zijn berekeningen maakten het mogelijk de waterkeringen veilig te stellen, de waterbeweging tijdens de afsluiting te bepalen en hierop het juiste werkplan voor de dan ook feilloos verlopen sluiting van de Zuiderzee te baseren. Het eindrapport van de moeilijke studie werd in november 1926 door de Algemeene Landsdrukkerij gepubliceerd: Verslag van de Staatscommissie . . . Zuiderzee. Meer dan de helft van het rapport was door Lorentz geschreven.

Ondertussen was sinds 1906 Lorentz' ordinariaat verlicht door de benoeming van J.P. Kuenen als derde hoogleraar natuurkunde aan te trekken voor het geven van onderwijs aan eerstejaars uit vrees Lorentz te zien vertrekken naar München.

Lorentz' benoeming in 1912 tot curator van het natuurkundig kabinet van Teylers Museum en tot secretaris van de Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen te Haarlem maakte een reorganisatie mogelijk in de trant van de Royal Institution te Londen. Lorentz verhuisde naar Haarlem, maar bleef in Leiden buitengewoon hoogleraar. Hij gaf daar voor vergevorderden, afgestudeerden en hoogleraren zijn befaamde 'maandagmorgencolleges', waarop de nieuwe onderzoekingen uit de theoretische natuurkunde kritisch besproken werden. Op zijn zeventigste verjaardag werd het buitengewoon hoogleraarschap omgezet in een bijzonder vanwege het Leidsch Universiteits-Fonds, waardoor Lorentz tot aan zijn overlijden zijn colleges kon voortzetten. Deze muntten uit door helderheid. Dank zij zijn diep inzicht behandelde hij de klassieke theorieën uit de natuurkunde op een geheel originele manier. Hij voelde dan ook scherp de noodzaak aan van een nieuw leerboek voor zijn studenten. In 1882 verscheen zijn Leerboek der differentiaal- en integraalrekening en van de eerste beginselen der analytische meetkunde, waarvan in 1900 een Duitse vertaling werd gepubliceerd. Het was in het bijzonder voor natuur- en scheikundestudenten geschreven. Klassiek is zijn Beginselen der Natuurkunde (1888-1890; 9e dr. 1929, waarvan Duitse, Russische en Japanse vertalingen verschenen). Om dit tweedelige leerboek bruikbaar te maken voor studenten die nog geen voldoende kennis bezaten van de differentiaal- en integraalrekening, maakte hij bij de afleiding van de formules van niet meer wiskunde gebruik dan op de middelbare school werd onderwezen. In de jaren 1919-1925 verschenen zijn Lessen over theoretische natuurkunde aan de Rijksuniversiteit te Leiden.. . in acht delen en bewerkt door een aantal van zijn leerlingen. Hierin zijn de colleges opgenomen over 'stralingstheorie', 'theorie der quanta', 'aethertheorieën en aethermodellen', 'thermodynamica', 'kinetische problemen', 'het relativiteitsbeginsel voor eenparige translaties', 'entropie en waarschijnlijkheid' en 'de theorie van Maxwell'. De Lessen... verschenen ook in Duitse (1927-1931) en Engelse (1931) vertaling.

Lorentz gaf ook veel populair-wetenschappelijke voordrachten. Vanaf 1882 doceerde hij jarenlang voor de maatschappij 'Diligentia'. Een lezingencyclus voor het departement Leiden van de Maatschappij tot Nut van 't Algemeen werd gepubliceerd als Zichtbare en onzichtbare bewegingen (1901; Duitse vertaling 1902). Voordrachten die hij voor Teyler hield verschenen als Het relativiteitsbeginsel (1913), 'Röntgenstralen en structuur van kristallen' in Archives du Musée Teyler van 1917 en De electronentheorie (1920). In 1924 hield hij voor het Arnhemse natuurkundig gezelschap 'Wessel Knoops' een voordracht over 'Oude en nieuwe natuurkunde'. Uit deze geschriften blijkt duidelijk hoe Lorentz de kunst verstond natuurkundige onderwerpen voor een publiek van leken eenvoudig en bevattelijk te doceren. Hij hield van het geven van populaire en semi-populaire voordrachten.

In de tweede periode van Lorentz' hoogleraarschap rond de eeuwwende behoorde hij in toenemende mate aan de internationale wereld. Tot het eind van de vorige eeuw werkte hij rustig aan zijn theorieën zonder persoonlijke contacten met de buitenwereld welke hij blijkbaar ook niet miste. De stimulans en het plezier van dergelijke contacten leerde hij pas kennen in 1897 toen hij aan zijn eerste internationale congres deelnam (de Versammlung deutscher Naturforscher und Aerzte in Düsseldorf). Sindsdien bezocht hij tal van congressen waar hij veel voordrachten hield en tal van vrienden maakte. Uit deze tijd stammen zijn klassieke artikelen over de elektromagnetische theorie van Maxwell, de elektronentheorie (1904) en de magneto-optische verschijnselen (1909) in de Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften. Voor de Elektrotechnische Verein in Berlijn hield hij in 1904 een voordracht: Ergebnisse und Probleme der Elektronentheorie (1906). Lezingen uit november 1912 voor het College de France werden gepubliceerd als Les théories statistiques en thermodynamique (1916) . Viermaal bezocht hij de Verenigde Staten (1906, 1922,1924 en 1926). Zijn colleges aan de Columbia University verschenen in uitgebreide vorm als The theory of electrons and its applications to the phenomena of light and radiant heat (1909), die aan het California Institute of Technology in Pasadena als Problems of modern physics (1927). In 1907 gaf hij zijn Abhandlungen über theoretische Physik uit, waarvan alleen het eerste deel is verschenen dat herdrukken van 21 van zijn artikelen bevat. Zijn Collected papers werden in 9 delen tussen 1935 en 1939 door P. Zeeman en A.D. Fokker uitgegeven.

Voor vele internationale natuurkundige congressen was Lorentz door zijn uitmuntende talenkennis en grote diplomatieke gaven de aangewezen voorzitter. Toen de Belgische industrieel E. Solvay in 1911 zijn Solvaycongressen instelde met het doel recente fysische problemen door een kleine kring van specialisten te bespreken, nam Lorentz daar actief aan deel. Hij was voorzitter van de eerste vijf congressen in 1911, 1913, 1921, 1924 en 1927. Hij was voorts bijzonder actief op het gebied van internationale samenwerking. In 1913 publiceerde Lorentz al in het maandblad Vrede door recht een artikel: 'De internationale wetenschap bevordert den vrede.' Na de Eerste Wereldoorlog werden de geleerden van de centrale mogendheden uitgesloten van het lidmaatschap van internationale wetenschappelijke organisaties. Lorentz deed in de in 1918 opgerichte 'Conseil International de Recherches' een succesvolle poging de Duitse geleerden tot dit comité toe te laten (1925). In 1922 richtte de Volkenbond het 'Comité International de Coopération Intellectuelle' op met als doel de bevordering van de wetenschappelijke toenadering tussen de volkeren en in het bijzonder de door de Eerste Wereldoorlog verbroken internationale wetenschappelijke samenwerking te herstellen en uit te breiden. De commissie bestond uit slechts zeven vooraanstaande geleerden. Lorentz was er een van en volgde H. Bergson in 1925 op als voorzitter. Ook in ons land bekleedde Lorentz veel commissiefuncties. Op zijn initiatief kwam in de jaren 1914-1918 de 'wetenschappelijke adviescommissie ten behoeve van volkswelvaart en weerbaarheid' tot stand, waaruit later de organisatie TNO is gegroeid. Hij was lid van de in 1919 opgerichte 'Onderwijsraad' en van 1921-1926 voorzitter van de afdeling Hoger Onderwijs. Met de Leidse hoogleraar C. van Vollenhoven was hij grotendeels verantwoordelijk voor het nieuwe academische statuut dat de omvang en de inrichting van de examens aan de universiteiten regelde. Tevens deed hij voorstellen over een doelmatige verdeling van de leerstoelen over de universiteiten. Lorentz' belangstelling voor het onderwijs blijkt ook uit het feit dat hij een van de stichters was van het Nederlands Lyceum in Den Haag, waar hij jaren curator van was. Hij was sterk geïnteresseerd in de opvoeding van de jeugd die in bescheiden financiële omstandigheden verkeerde. Op zijn initiatief werd in 1910 in Leiden een vrije openbare bibliotheek geopend.

Lorentz' wetenschappelijke en maatschappelijke werkzaamheden bleven draaien om de centrale spil van de theoretische natuurkunde. Hij heeft in zijn leven juist voor dit vak in al zijn wijde invloeden aandacht en inzicht weten te trekken. Niet alleen gebeurde dat door zijn publikaties, maar ook door de persoonlijke indruk die hij op de jongere fysici maakte die uit binnen- en buitenland naar Leiden kwamen om zijn colleges te volgen. Het was geen wonder dat hij belangstelling en enthousiasme wekte. Einstein en andere theoretici van de jongere generatie vereerden hem, kwamen regelmatig naar Leiden om hem te bezoeken en om zijn mening te horen over hun nieuwe opvattingen. Tegenover de nieuwste ontwikkelingen in de natuurkunde stond hij uiterst voorzichtig (de stralingstheorie van Planck, de relativiteitstheorie van Einstein, de verdere ontwikkeling van de kwantumtheorie). Hij leefde en werkte in een overgangsperiode tussen klassieke en moderne fysica, maar bleef in wezen een 19de-eeuwse natuurkundige. Hij was de laatste vertegenwoordiger van de grote fysici uit de klassieke periode, voltooide de klassieke theorieën, en maakte ze tot een onwankelbaar fundament. Maar hij bewees ook dat ze geen verklaring konden geven van de stralingsverschijnselen en was dan ook bereid de nieuwe axioma's van de kwantumtheorie te aanvaarden. Met zijn werk legde hij de grondslagen voor de ontwikkeling van de 20ste-eeuwse nieuwe fysica en daardoor is hij de belangrijkste voorloper van de 'moderne' natuurkunde.

A: Collectie-Lorentz in Algemeen Rijksarchief te 's-Gravenhage. Th.S. Kühn e.a.. Sources for history of quantum physics (Philadelphia, 1967) 65 met een overzicht van gewisselde brieven, manuscripten, ongepubliceerd materiaal etc.; andere correspondentie is te vinden in Einstein on peace. Ed. by O. Nathan and H. Norden (New York, 1960); A. Hermann, 'H.A. Lorentz-Praeceptor physicae. Sein Briefwechsel mit dem deutschen Nobelpreisträger Johannes Stark', in Janus 53 (1966) 99-114; Briefe zur Wellenmechanik . . . Ed. K. Przibram (Wien, 1963).

P: Bibliografie in H.A. Lorentz collected Papers (The Hague, 1939) IX, 411-434.

L: 'Huldiging van professor Lorentz bij de herdenking van zijn 50-jarig doctoraat 11 december 1925', in Physica 6 (1925) 1-35; A.D. Fokker, 'Hendrik Antoon Lorentz', in Nederlandsche helden der wetenschap. Bijeengebr. door T.P. Sevensma (Amsterdam, 1946) 53-94; A. Einstein, 'H.A Lorentz als Schöpfer und als Persönlichkeit' in Mededeling van het Rijksmuseum van de Geschiedenis der Natuurwetenschappen (1953) 91 (juni) 1-8; 'Ter gedachtenis aan H.A. Lorentz (1853-1927)', in De Gids 116 (1953) I, 145-176; H.A. Lorentz, Impressions of his life and work. Ed. by G.L. de Haas-Lorentz (Amsterdam, 1957); P. Ehrenfest, 'Professor H.A. Lorentz as researcher 1853 - July 18-1923', in Collected Scientific Papers (Amsterdam, 1959) 471-478; T. Hirosige, 'Origins of Lorentz' theory of electrons and the concept of the electromagnetic field', in Historical studies in the physical sciences 1 (1969) 151-209; R. McCormmach, 'Einstein, Lorentz, and the electron theory', ibidem 2 (1970) 41-87; J. Mehra, The Solvay conferences on physics . . . (Dordrecht [etc.], 1975

I: Nederlandsche helden der wetenschap. Bijeengebr. door T.P. Sevensma (Amsterdam, 1946) 51.

H.A.M. Snelders


Oorspronkelijke versie opgenomen in: Biografisch Woordenboek van Nederland 1 (Den Haag 1979)
Laatst gewijzigd op 12-11-2013