A  S  T  R  O  B  I  O  G  R  A  F  I  A  S 


 

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Hendrik Antoon Lorentz

(Arnhem, 18-07-1853 / Haarlem, 04-02-1928)

Hendrik Lorentz. Imagen extraída de https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1902/lorentz/facts/

 

 

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Por David Oviedo.

Asociación Larense de Astronomía, ALDA.

 

 

Hendrik Antoon Lorentz, fue un notable físico de origen neerlandés, reconocido principalmente por sus aportes en el estudio de la naturaleza eléctrica del átomo, que lo llevó al desarrollo de la Teoría Clásica de los Electrones y por sus investigaciones sobre la influencia del magnetismo en los fenómenos de la radiación, trabajo por el cual fue merecedor del Premio Nobel de Física en 1902, compartiendo este galardón con su compatriota y pupilo Pieter Zeeman (1865-1943).

 

 

Nacido en 1853, en el poblado de Arnhem, ubicado en la zona este de los Países Bajos, en el seno de una familia humilde; Lorentz tuvo una infancia sumamente compleja, ya que perdió a su madre a los 8 años. Sus habilidades matemáticas fueron notables desde temprana edad, decidiendo concentrar su formación básica en el área de ciencias.

 

 

Cursa estudios en Física en la Universidad de Leiden, donde a través de su tesis doctoral (1877) focalizada fundamentalmente en fenómenos ópticos, refina la teoría electromagnética de Maxwell; al culminarla, obtiene una posición como profesor en esta casa de estudio, teniendo una prolongada estancia como catedrático de Física Teórica, hasta su retiro parcial en 1912. Tan solo un año después de ser designado en Leiden, rechaza un ofrecimiento en la Universidad de Utrecht, al tiempo que es admitido en la Academia Real de Ciencias y Artes (Holanda).

 

 

En 1878, Lorentz contrajo matrimonio con Aletta Catharina Kaiser, reconocida militante pro-sufragio femenino en Holanda; fruto de su relación, tuvieron dos hijas Geertruida Luberta (quien estudiaría Física en Leiden y seria reconocida por sus estudios sobre movimiento browniano) y Johanna Wilhelmina.

 

 

Para 1879, como profesor titular en Leiden, Lorentz tuvo acceso a los desarrollos tempranos asociados a la publicación de los trabajos de James Clerk Maxwell (1831-1879) publicados en 1865, en donde se describían de forma eficiente los fenómenos electromagnéticos a través de una rigurosa estructura matemática, introducida con las Leyes de Maxwell. Sus primeros proyectos de investigación estuvieron centrados en electromagnetismo y teoría atómica, llegando a proponer la existencia de partículas portadoras de la carga eléctrica, a las que denominó en primera instancia “iones” y cuya existencia seria comprobada experimentalmente por el físico británico J. J. Thompson (1856-1940) en 1897.

 

 

Bajo la supervisión y auspicio personal de Lorentz, el físico neerlandés Pieter Zeeman inicia sus investigaciones en óptica y magnetismo, detectando experimentalmente para 1896, el efecto Zeeman (líneas espectrales correspondientes a diferentes longitudes de onda que se dividen en varias líneas bajo la influencia de un campo magnético), el cual fue explicado desde el punto de vista teórico por Lorentz.

 

 

Por otra parte, debido a su destacada formación, Lorentz tenía claro el conocimiento general de la época y reconocía algunos de los problemas de mayor interés dentro de la Física, uno de ellos vinculados a la invariancia de las leyes de la naturaleza en todos los marcos de referencias inerciales, un detalle heredado desde Newton. Sin embargo, a partir de las ecuaciones de Maxwell se podía deducir la velocidad de propagación de la luz; el problema con la deducción, es que la velocidad de la luz no debía ser la misma en todos los marcos de referencia, esto motivado a los conceptos establecidos a partir de la relatividad Galileana.

 

 

Para resolver este problema, existían dos opciones, o se abandonaba completamente la idea de que las leyes del electromagnetismo tenían el mismo comportamiento en cualquier marco de referencia inercial o simplemente se renunciaba a la idea de la reglas de velocidades relativas. Ambas opciones eran realmente complejas desde el punto de vista teórico, ya que implicaban reconstruir gran parte del conocimiento que se asumían como leyes para la época. Además, para mediados del siglo XIX existía un problema que no había sido zanjado, el cual estaba relacionado a como se propagaban las ondas de luz por el espacio, ya que se consideraba necesario algún medio que presumiblemente cubriera la totalidad del espacio y permitiera el viaje de las ondas de luz.

 

 

Estando presentes esos problemas en la actualidad científica, Lorentz se convirtió en partidario de una idea muy arraigada en la comunidad científica de la época, la existencia de un éter en reposo que permitía el viaje de las ondas de luz a través del espacio. El experimento de Michelson-Morley (1881) refutaba la hipótesis del éter, posteriormente el físico irlandés George F. FitzGerald (1851-1901) había atribuido los resultados obtenidos por Michelson a una contracción real de los cuerpos en la dirección de su movimiento; Lorentz se dispuso a examinar este problema y encontró la contracción sugerida por FitzGerald, a partir de unas ecuaciones de transformación que vinculan entre sí coordenadas temporales y espaciales de dos sistemas en movimiento relativo.

 

 

Las transformaciones de Lorentz (en ocasiones denominadas Lorentz-FitzGerald, publicadas en 1904) son operaciones que dejan invariantes a las ecuaciones de Maxwell y se tratan del fundamento básico de la Teoría de Relatividad Especial, que años antes había sondeado Henri Poincaré (1854-1912); a pesar de haber obtenido todo el desarrollo matemático, Lorentz nunca estuvo al tanto de que estas ecuaciones conllevan a un novedoso concepto del espacio y el tiempo. Albert Einstein (1879-1955) poco tiempo después de las publicaciones, logra reconocer la estructura de las transformaciones de Lorentz, reinterpretando la concepción física del desarrollo lorentziano y dando el paso fundamental, al renunciar al concepto del éter, es así como se configuró el núcleo fundamental de la Relatividad Especial.

 

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Lorentz y Einstein en 1921. Imagen extraída de https://en.wikipedia.org/

       

El tándem Einstein-Lorentz no fue solo un simple hecho aislado y puntual de  dos gigantes de la Ciencia trabajando en los mismos campos de estudio y problemas, sino que se convirtió en una estrecha relación de amistad; Einstein admiraba a Lorentz y veía en él una especie de mentor, esta relación llevó a Einstein a convertirse en profesor visitante en Leiden, aprovechando Lorentz la oportunidad para reunirlo en esta ciudad holandesa con el cosmólogo holandés Willem De Sitter (1872-1934), el astrónomo británico Arthur Eddington (1882-1944) y el físico de origen austriaco Paul Ehrenfest (1880-1933).

 

 

Tras los notables aportes de investigación, tanto en el campo de la electrodinámica como de la relatividad, Lorentz en 1912 se retira formalmente de sus labores permanentes de enseñanza (conservando únicamente sus conferencias semanales) y dirección académica para la Universidad de Leiden, con el objetivo de sumarse a la plantilla de física teórica del Instituto-Museo de Teylers; Lorentz le insistió a Einstein para que asumiera el relevo como catedrático principal en Leiden, sin embargo Einstein había aceptado una posición similar en Suiza, dejando vía libre a uno de sus amigos en Holanda, Paul Ehrenfest, para asumir como catedrático en sustitución de Lorentz.

 

 

        Otro elemento notable de la carrera de Lorentz, fue su activa participación en la preparación y organización de las Conferencias de Solvay, ya que fue presidente de la primera edición y estuvo a cargo de las ponencias principales durante las cinco primeras ediciones de la conferencia (1911, 1913, 1921, 1924 y 1927). En paralelo al desarrollo de estas conferencias, tuvo la oportunidad de hacer importantes contribuciones administrativas, al dirigir durante tres años (1925-1928) el Comité Internacional de Cooperación Intelectual, organización adscrita a la Liga de Naciones durante la etapa entreguerras.

 

 

        Entre los galardones recibidos por Lorentz, se encuentra la medalla Rumford (1908) por sus investigaciones en óptica y electricidad; la medalla Franklin (1917) y la medalla Copley (1918) otorgada por la Royal Society en reconocimiento de sus notables contribuciones en el desarrollo matemático de la Física.

 

 

        Fallece el 04 de febrero de 1928, durante su retiro en la ciudad de Haarlem, ubicada a unas decenas de kilómetros de la capital holandesa de Ámsterdam.

 

 

 

Referencias

O’ Connor, J. J. Robertson, E.F. Hendrik Lorentz. [artículo en línea] Disponible: https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Lorentz/

Lorentz: Célebre físico, mediador nato. [artículo en línea] Disponible: https://www.universiteitleiden.nl/en/news/2019/10/lorentz-celebrated-physicist-born-mediator