Hendrik Antoon Lorentz

Frequentò le scuole primarie intensamente, mattino, pomeriggio e sera così che, quando ad Arnhem fu aperta la prima scuola superiore, a 13 anni fu ammesso alla terza classe e a 17 anni si iscrisse all’Università di Leida, dove ottenne il diploma in matematica e fisica l’anno dopo. Nel 1872 tornò ad Arnhem come insegnante nelle scuole serali e nello stesso tempo si preparava per il dottorato con una tesi sulla riflessione e rifrazione della luce. Nel 1875, a 22 anni, ottenne il dottorato e dopo solo tre anni fu chiamato alla Cattedra di Fisica Teorica di Leida, appositamente creata per lui. Nonostante le numerose offerte di cattedre, anche dall’estero, rimase sempre fedele alla sua Università e quando nel 1912 accettò l’incarico di Curatore del Laboratorio Teyler ad Haarlem e segretario della Società Olandese per le Scienze (HMW), mantenne a Leida un posto di Professore straordinario e continuò per tutta la vita le sue famose lezioni del lunedì (il suo successore alla cattedra di Fisica teorica fu Paul Ehrenfest).

Fin dall’inizio, con la sua tesi di dottorato, si occupò di estendere la teoria elettromagnetica di Maxwell, e alla fine i suoi lavori sull’ottica ed elettricità rivoluzionarono le concezioni contemporanee sulla struttura della materia. Nel 1878 pubblicò un saggio sulla relazione tra la velocità della luce in un mezzo e la densità di questo, ottenendo una formula proposta quasi simultaneamente dal fisico danese Ludvig Lorenz e nota come equazione di Lorenz-Lorentz.

Studiando l’aberrazione della luce fece propria l’ipotesi di Fresnel di un etere immobile che pervade tutti i corpi e questa assunzione fornì la base di una teoria generale dei fenomeni ottici ed elettrici di corpi in movimento. Propose una serie di esperimenti per mettere in luce l’esistenza dell’etere, eseguiti da Michelson nel 1881, più avanti insieme a Morley nel 1887, con esito negativo. Per spiegare i risultati negativi degli esperimenti che tendevano a dimostrare il moto relativo della Terra e dell’etere ipotizzò (indipendentemente da Fitzgerald) una contrazione nelle lunghezze dei corpi in movimento.

Concentrò poi il proprio interesse sul ruolo dell’elettrone, come portatore di carica elettrica, nei fenomeni elettromagnetici, rendendo possibile una teoria corpuscolare dell’elettricità e spiegando l’interazione di onde elettromagnetiche con la materia. Quando Pieter Zeeman, un suo allievo, scoprì l’effetto che porta il suo nome riguardante l’effetto di un campo magnetico sulle righe spettrali degli elementi, Lorentz lo interpretò sulla base della sua teoria dell’elettrone. I due scienziati condivisero per questo il Premio Nobel del 1902.

Si occupò anche della massa dell’elettrone come effetto della reazione del campo elettromagnetico (teoria di Lorentz – Abraham).

Nel 1895 compendiò i risultati dei suoi lavori sull’elettrodinamica in un trattato, Versuch einer theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern, dove le equazioni di Maxwell sono introdotte senza alcun riferimento ad ipotesi meccanicistiche e utilizzando la notazione vettoriale attuale, l’etere restava solo come sistema di riferimento privilegiato, e una nuova equazione descriveva l’azione di campi elettrici e magnetici su particelle cariche (forza di Lorentz). La trattazione dell’elettromagnetismo del Versuch è in sostanza quella che ancor oggi si assume nei manuali di fisica generale e nei testi scolastici.

Poincaré manifestò una certa insoddisfazione su come erano trattati i risultati negativi degli esperimenti tendenti a rilevare il moto della Terra nell’etere con l’introduzione di ipotesi ad hoc come quella della contrazione. In risposta a queste critiche Lorentz nel 1904 pubblicò un tentativo di teoria complessiva individuando le trasformazioni di coordinate che, passando dal sistema di riferimento dell’etere ad un sistema di riferimento in moto rettilineo e uniforme rispetto ad esso, lascino invariate le equazioni di Maxwell: le ben note trasformazioni di Lorentz. Le stesse furono utilizzate l’anno successivo da Einstein nell’ambito della sua relatività ristretta.

Per il suo prestigio era considerato il leader della fisica teorica, che completava ciò che era rimasto incompiuto dai suoi predecessori, soprattutto Maxwell, e nello stesso tempo spianava la strada alle nuove idee della meccanica quantistica e relatività. All’inizio accettò con diffidenza le ipotesi di Planck ed Einstein in termini quantistici, ritenendole troppo ad hoc, riluttante ad abbandonare concezioni fondamentali della fisica classica della radiazione e ancora nel 1906 nelle lezioni che tenne alla Columbia University sosteneva la formula di Rayleigh-Jeans, in disaccordo coi dati sperimentali, per il corpo nero. Dopo un Congresso a Roma nel 1908 durante il quale si mostrò poco sensibile sia alle nuove idee sia al quadro sperimentale palesemente in disaccordo con la fisica classica, in seguito alle critiche ricevute finì con l’adottare la legge di Planck e col peso della sua autorità divenne una figura chiave per la diffusione della teoria quantistica.

Fu guida spirituale e chairman di tutti i Congressi Solvay, fino alla sua morte, anche per la notevole padronanza di inglese, francese e tedesco. Alla cerimonia di apertura del Primo Congresso Solvay nel 1911 così espresse la sua visione verso le nuove idee: In this stage of affairs there appeared to us like a wonderful ray of light the beautiful hypothesis of energy elements which was first expounded by Planck and then extended by Einstein and Nernst, and others to many phenomena. It has opened for us unexpected vistas, even those, who consider it with a certain suspicion, must admit its importance and fruitfulness.

Svolse anche varie mansioni per lo Stato olandese; nel 1919 diresse la Commissione creata per studiare teoricamente, con otto anni di lavoro, il movimento delle acque marine in vista del progetto della diga dello Zuider Zee, una delle più grandi opere di ingegneria idraulica mai realizzate. Nel 1923 fu nominato membro del “Comitato Internazionale per la cooperazione intellettuale” fondato dalla Lega delle Nazioni e formato solo da sette eminenti studiosi, e nel 1925 ne divenne Presidente.

Per il suo interesse verso l’istruzione e formazione dei giovani fece parte della commissione statale per la pubblica istruzione dal 1919 al 1921 e presidente del dipartimento per l’istruzione superiore (una specie di ministro) dal 1921. Con il suo prestigio convinse il Governo Olandese dell’importanza della scienza per la produzione nazionale e a creare una organizzazione nota come TNO (Olanda per la Ricerca applicata).

Aveva sposato nel 1881 Aletta Catharina Kaiser, figlia del Direttore del Rijksmuseum di Amsterdam ed ebbero un figlio e due figlie, una delle quali, Geertruida, è stata fisico presso il laboratorio “Kamerlingh Onnes” per le basse temperature di Leida.

Eletto socio della Royal Society dal 1905 ottenne da essa le medaglie Rumford nel 1908 e Copley nel 1918. Al suo funerale il 10 febbraio 1928, per tre minuti tutti i servizi telegrafici e telefonici dell’Olanda si interruppero in segno di omaggio al “più grande olandese dei giorni nostri” e l’orazione funebre fu tenuta da Sir Ernest Rutherford, presidente della Royal Society.