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LORENTZ, Hendrik Antoon
LORENTZ, Hendrik  Antoon

Descripción

Hendrik Antoon Lorentz  (Arnhem (Países Bajos), 1853 — Haarlem (Países Bajos), 1928). Físico neerlandés. Premio Nobel de Física en 1902, junto con su alumno Pieter Zeeman, en reconocimiento al extraordinario servicio que prestaron por sus investigaciones sobre la influencia del magnetismo en los fenómenos de radiación. La teoría de Lorentz constituyó un paso inmenso en el desarrollo de la teoría electromagnética y llevó directamente a la nueva física del siglo XX, gracias a su clarificación conceptual y críticas a los fundamentos de la teoría cuántica. Sus descubrimientos permitieron a Albert Einstein desarrollar la Teoría de la Relatividad.

Biografía

Hendrik Antoon Lorentz nació el 18 de julio de 1853 en Arnhem, a orillas del Rin, en el este de los Países Bajos. Sus padres fueron Gerrit Frederik Lorentz, un horticultor adinerado, y Geertruida van Ginkel. Ésta falleció cuando Hendrik tenía cuatro años. En 1862, Gerrit Lorentz se casó en segundas nupcias con Luberta Hupkes.

En su infancia Hendrik asistió a dos de los tres turnos diarios de la escuela local, así que cuando en 1866 se abrió el primer instituto en Arnhem, estaba preparado para comenzar en tercer curso. Sus resultados eran espectaculares no sólo en Matemáticas y Física sino también en francés, inglés y alemán. Tras completar el quinto y último curso, siguió otro de Lenguas Clásicas, requerido para cursar estudios universitarios. En 1870 se matriculó en la Universidad de Leiden. Un año después se graduó en Matemáticas y Física.

En 1872 regresó a Arnhem como profesor de Matemáticas en el horario de tarde en el Instituto, mientras preparaba su tesis doctoral sobre la reflexión y refracción de la luz, Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht, que explicó con gran claridad, perfeccionando de este modo la teoría electromagnética de James C. Maxwell. Hendrik Lorentz defendió su tesis en 1875, obteniendo el doctorado a la edad de 22 años. En 1878 la Universidad de Leiden le nombró catedrático del nuevo Departamento de Física Teórica, cuya lectura inaugural versó sobre las teorías moleculares en Física, De moleculaire theoriën in de natuurkunde.

En 1880, Hendrik Lorentz estableció la relación entre la polarización de una molécula y el índice de refracción de una sustancia compuesta de moléculas con esta polarización, en una formulación igual a la que, independientemente, alcanzó el físico danés Ludwig Valentin Lorenz en el mismo año. De ahí que se conozca como la fórmula Lorenz-Lorentz.

Un año después, Lorentz fue admitido como miembro de la Real Academia Neerlandesa de Artes y Ciencias.

En ese año de 1881 Hendrik Antoon Lorentz contrajo matrimonio con Aletta Catharina Kaiser, hija de J. W. Kaiser, profesor de la Academia de Bellas Artes, que llegaría a ser el director del Rijksmuseum (Galería Nacional de Artes) de Ámsterdam y diseñador de los primeros sellos de franqueo de Holanda. Hendrik Antoon y Aletta Catharina Lorentz tuvieron un hijo y dos hijas. La mayor, Geertruida Luberta Lorentz, fue física y colaboró con su marido el profesor W. J. de Haas en el Laboratorio Criogénco, que él dirigía en la Universidad de Leiden.

Durante los primeros veinte años en Leiden, Hendrik Lorentz se concentró en estudiar la teoría electromagnética de la electricidad, el magnetismo y la luz. Poco después, amplió su investigación a temas que iban desde la hidrodinámica a la relatividad general. Sus contribuciones más importantes lo fueron en las áreas de electromagnetismo, teoría del electrón y en la relatividad.

Perseguía elaborar una teoría única que explicase la relación entre la electricidad, el magnetismo y la luz. En 1892 publicó La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants, en la que, partiendo de los estudios de Maxwell, afirma que los fenómenos de la electricidad son debidos a movimientos de partículas elementales eléctricas, "electrones", término creado anteriormente por George Johnstone Stoney.

Aunque, siguiendo a Maxwell, la radiación electromagnética se produce por la oscilación de cargas eléctricas, las cargas que generan la luz eran desconocidas. Puesto que se daba por hecho que una corriente eléctrica estaba formada por partículas cargadas, Lorentz dedujo que los átomos de la materia deberían consistir también en partículas cargadas y predijo en 1892 que las oscilaciones de estas partículas cargadas, los electrones, dentro del átomo eran la fuente de la luz.

Lorentz descubrió que si en lugar de las transformaciones de Galileo se utilizan otras (llamadas luego por Einstein, en su honor, "Transformaciones de Lorentz”), las ecuaciones de Maxwell referentes a la propagación de la luz resultan invariables, con lo que no debe acudirse al éter como sistema de referencia. Las Transformaciones de Lorentz, al relacionar las coordenadas del espacio y del tiempo, permiten describir los fenómenos electromagnéticos cuando pasan de un sistema fijo a otro dotado con velocidad constante. No sólo explica adecuadamente la aparente ausencia del movimiento relativo de la Tierra con respecto al éter, como se indica en los experimentos de Michelson y Morley, sino que también allanó el camino para la teoría de la relatividad de Einstein.

Las transformaciones de Lorentz hacen variables las ecuaciones de la mecánica, lo cual parecía entonces absurdo. Estas fórmulas describen el incremento de la masa, el acortamiento de la longitud y la dilación del tiempo que son características de un cuerpo en movimiento y sientan las bases para la teoría especial de Einstein. Hasta cierto punto, cabe, por tanto, considerar precursor de ésta a Lorentz.

Lorentz encargó a su alumno y asistente personal, Pieter Zeeman, que investigara si un fuerte campo magnético afectaría las oscilaciones así como la longitud de onda de la luz producida. En 1896, Zeeman observó que las líneas D de sodio de una llama se descomponían bajo un fuerte campo magnético, de donde formuló el conocido como efecto Zeeman por el que, si una fuente de luz es sometida a un campo magnético, las líneas espectrales correspondientes a diferentes longitudes de onda se descomponen en más componentes con frecuencias ligeramente diferentes. Este descubrimiento hizo acreedores del Premio Nobel de Física a Hendrik Lorentz y a Pieter Zeeman en 1902, en reconocimiento del extraordinario servicio que prestaron por sus investigaciones sobre la influencia del magnetismo en los fenómenos de radiación. Sus descubrimientos permitieron a Albert Einstein en 1905 desarrollar la teoría especial de la relatividad, parte de la mucha más amplia Teoría de la Relatividad.

En 1907 publicó en Leipzig diversas memorias reunidas bajo el título Ensayos de física teórica (Abhandlungen über theoretische Physik). En 1909 apareció su famoso libro Teoría de los electrones (Theory of electrons). (Abhandlungen über theoretische Physik).

En 1919 y 1920 Lorentz dio a la luz los cinco volúmenes en los cuales figuran sus lecciones de física teórica de la Universidad de Leyden. Durante el período 1883-1922 publicó, además, un tratado de análisis matemático y Fundamentos de ciencias naturales.

En 1908, Lorentz fue premiado con la Medalla Rumford, otorgado anualmente por la Royal Society de Londres y distinguido con la Medalla Copley, otorgada también por la Real Sociedad londinense a una persona física, como reconocimiento al trabajo científico por sus logros sobresalientes en las ciencias físicas o biológicas.

En 1912, Lorentz fue nombrado Director de Investigación en el Instituto Teyler en Haarlem y Secretario de la Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (“Sociedad Holandesa de Ciencias”), aunque permaneció como profesor honorario en la Universidad de Leiden, dictando una clase todos los lunes por la mañana.

En 1919 Lorentz fue nombrado Presidente del Comité para el estudio de los movimientos del agua de mar que podían esperarse durante y después de la recuperación del Zuyderzee en los Países Bajos, una de las mayores obras de todos los tiempos en ingeniería hidráulica. Sus cálculos teóricos, resultado de ocho años de trabajo pionero, fueron confirmados en la práctica de la manera más sorprendente, y desde entonces han tenido un valor permanente para la ciencia de la hidráulica. Lorentz recibió numerosas propuestas de cátedras en el extranjero, pero siguió en la Universidad de Leiden hasta su jubilación en 1923, y continuó como profesor emérito hasta su fallecimiento.

En 1923 Lorentz fue elegido miembro del “Comité Internacional de Cooperación Intelectual”, organismo de la Sociedad de Naciones. Este comité estaba formado solo por los más eminentes académicos. Lorentz se convirtió en 1925 en su presidente.

Lorentz fue presidente de todos los Congresos Solvay, que comenzaron a celebrarse en 1911 (Bruselas) y continuaron en los años 1913, 1921, 1924 y 1927.

En enero de 1928 Hendrik Antoon Lorentz enfermó de gravedad, falleciendo el 4 de febrero de 1928 en Haarlem. El 10 de febrero se celebró el funeral presidido por Sir Ernest Rutherford en representación de la Royal Society. A la última campanada de las 12:00 horas todos los servicios telegráficos y telefónicos en los Países Bajos quedaron interrumpidos durante tres minutos como tributo al ciudadano neerlandés más grande de la época.

De los trabajos de Lorentz nació la concepción del electrón, su opinión de que su diminuta partícula cargada eléctricamente desempeñaba un papel durante los fenómenos electromagnéticos en la materia ponderable, permitió aplicar la teoría molecular a la teoría de la electricidad, y explicar el comportamiento de las ondas de luz que atraviesan los cuerpos móviles y transparentes.

También hizo contribuciones fundamentales al estudio de los fenómenos de los cuerpos en movimiento. En un extenso tratado sobre la aberración de la luz y los problemas que surgen en relación con ella, siguió la hipótesis de A.J. Fresnel sobre la existencia de un éter inamovible, que penetra libremente en todos los cuerpos. Esta hipótesis constituyó la base de una teoría general de los fenómenos eléctricos y ópticos de los cuerpos en movimiento. Lorentz y Fitzgerald propusieron la llamada Contracción de Lorentz: teniendo en cuenta el hecho de que las fuerzas electromagnéticas entre las cargas están sujetas a ligeras alteraciones debido a su movimiento, ello se traduce en una diminuta contracción del tamaño de los cuerpos en movimiento.

Lorentz, que recibió a lo largo de su carrera un gran número de honores y distinciones, gracias a su dominio de idiomas y su personalidad amable y juiciosa pudo presidir un gran número de encuentros internacionales.

Gracias a su enorme prestigio, Lorentz tenía una gran influencia dentro de los círculos gubernamentales de los Países Bajos. Ello, le permitió convencer a sus gobernantes sobre la importancia del estudio y la investigación de las ciencias para el desarrollo del país. Con esas condiciones, pudo iniciar los pasos que finalmente condujeron a la creación de un organismo especializado en la promoción de la ciencia, el cual es generalmente conocido bajo las siglas T.N.O. aunque su nombre completo es Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek (Organización de Investigación Científica Aplicada de los Países Bajos).

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