В историю физики Лоренц вошел как создатель электронной теории, в которой синтезировал идеи теории поля и атомистики.
Гендрик Антон Лоренц родился 15 июля 1853 года в голландском городе Арнхеме. Шести лет он пошел в школу. В 1866 году, окончив школу лучшим учеником, Гендрик поступил в третий класс высшей гражданской школы, примерно соответствующей гимназии. Его любимыми предметами стали физика и математика, иностранные языки. Для изучения французского и немецкого языков Лоренц ходил в церкви и слушал на этих языках проповеди, хотя в бога не верил с детства.
В 1870 году он поступил в Лейденский университет. С большим интересом Гендрик слушал лекции университетских профессоров, хотя его судьбу как ученого, видимо, в большей мере определило чтение трудов Максвелла, очень трудных для понимания и названных им в связи с этим "интеллектуальными джунглями". Но ключ к ним, по словам Лоренца, ему помогли подобрать статьи Гельмгольца, Френеля и Фарадея.
В 1871 году Гендрик с отличием сдал экзамены на степень магистра, но в 1872 году покинул Лейденский университет, чтобы самостоятельно подготовиться к докторским экзаменам. Он возвращается в Арнхем и начинает работать учителем вечерней школы. Работа ему очень нравится, и вскоре Лоренц становится хорошим педагогом. Дома он создает небольшую лабораторию, продолжая усиленно изучать труды Максвелла и Френеля. "Мое восхищение и уважение переплелось с любовью и привязанностью; как велика была радость, которую я испытал, когда смог прочесть самого Френеля", - вспоминал Лоренц. Он становится ярым сторонником электромагнитной теории Максвелла: "Его "Трактат об электричестве и магнетизме" произвел на меня, пожалуй, одно из самых сильных впечатлений в жизни; толкование света как электромагнитного явления по своей смелости превзошло все, что я до сих пор знал".
В 1875 году Лоренц блестяще защищает докторскую диссертацию и в 1878 году становится профессором специально для него учрежденной кафедры теоретической физики (одной из первых в Европе) Лейденского университета. В 1881 году он становится членом Королевской академии наук в Амстердаме.
Уже в докторской диссертации "Об отражении и преломлении лучей света" Лоренц пытается обосновать изменение в скорости распространения света в среде влиянием наэлектризованных частичек тела. Под действием световой волны заряды молекул приходят в колебательное движение и становятся источниками вторичных электромагнитных волн. Эти волны, интерферируя с первичными, и обусловливают преломление и отражение света. Здесь уже намечены те идеи, которые приведут к созданию электронной теории дисперсии света.
В следующей статье "О соотношении между скоростью распространения света и плотностью и составом среды", опубликованной в 1878 году, Лоренц выводит знаменитое соотношение между показателем преломления и плотностью среды, известное под названием "формулы Лоренц-Лоренца", поскольку датчанин Людвиг Лоренц независимо от Гендрика Лоренца пришел к тому же результату. В этой работе Лоренц развивает электромагнитную теорию дисперсии света с учетом того, что на молекулярный заряд, кроме поля волны, действует поле поляризованных частиц среды.
В 1892 году Лоренц выступил с большой работой "Электромагнитная теория Максвелла и ее приложение к движущимся телам". В этой работе очерчены основные контуры электронной теории. Мир состоит из вещества и эфира, причем Лоренц называет веществом "все то, что может принимать участие в электрических токах, электрических смещениях и электромагнитных движениях". "Все весомые тела состоят из множества положительно и отрицательно заряженных частиц, и электрические явления порождаются смещением этих частиц".
Лоренц выписывает далее выражение силы, с которой электрическое поле действует на движущийся заряд. Лоренц делает фундаментальное предположение - эфир в движении вещества участия не принимает (гипотеза неподвижного эфира). Это предположение прямо противоположно гипотезе Герца о полностью увлекаемом движущимися телами эфире.
В заметке 1892 года "Относительное движение Земли и эфира" ученый описывает единственный, по его мнению, способ согласовать результат опыта с теорией Френеля, то есть с теорией неподвижного эфира. Этот способ состоит в предположении о сокращении размеров тел в направлении их движения (сокращение Лоренца-Фитцджеральда).
В 1895 году вышла фундаментальная работа Лоренца "Опыт теории электрических и оптических явлений в движущихся телах". В этой работе Лоренц дает систематическое изложение своей электронной теории. Правда, слово "электрон" в ней еще не встречается, хотя элементарное количество электричества было уже названо этим именем. Ученый просто говорит о заряженных положительно или отрицательно частичках материи - ионах и свою теорию соответственно называет "ионной теорией". "Я принимаю, - пишет Лоренц, что во всех телах находятся маленькие заряженные электричеством материальные частицы и что все электрические процессы основаны на конфигурации и движении этих "ионов". Лоренц указывает, что такое представление общепринято для явлений в электролитах и что последние исследования электрических разрядов показывают, что "в электропроводности газов мы имеем дело с конвекцией ионов".
Другое предположение Лоренца заключается в том, что эфир не принимает участия в движении этих частиц и, следовательно, материальных тел, он неподвижен. Эту гипотезу Лоренц возводит к Френелю. Лоренц подчеркивает, однако, что речь идет не об абсолютном покое эфира, такое выражение он считает бессмысленным, а о том, что части эфира покоятся друг относительно друга и что все действительные движения небесных тел являются движениями относительно эфира.
Лоренц стал развивать идеи, изложенные им в "Опыте теории электрических и оптических явлений в движущихся телах", совершенствуя и углубляя свою теорию. В 1899 году он выступил со статьей "Упрощенная теория электрических и оптических явлений в движущихся телах", в которой упростил теорию, данную им в "Опыте".
В 1900 году на Международном конгрессе физиков в Париже Лоренц выступил с докладом о магнитооптических явлениях. Его друзьями стали Больцман, Вин, Пуанкаре, Рентген, Планк и другие знаменитые физики.
В 1902 году Лоренц и его ученик Питер Зееман становятся Нобелевскими лауреатами. В своей речи при вручении Нобелевской премии Лоренц сказал: "...мы надеемся, что электронная гипотеза, поскольку она принята в различных разделах физики, ведет к общей теории, которая охватит многие области физики и химии. Возможно, что на этом длинном пути сама она полностью перестроится".
В 1904 году он выступил с основополагающей статьей "Электромагнитные явления в системе, движущейся со скоростью, меньшей скорости света". Лоренц вывел формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени в двух различных инерциальных системах отчета (преобразования Лоренца). Ученому удалось получить формулу зависимости массы электрона от скорости.
В 1912 году, переиздавая эту работу, в примечаниях он признал, что ему не удалось полностью совместить свою теорию с принципом относительности. "С этим обстоятельством, - писал Лоренц, - связана беспомощность некоторых дальнейших рассуждений в этой работе".
В 1911 году в Брюсселе состоялся I Международный Сольвеевский конгресс физиков, посвященный проблеме "Излучение и кванты". В его работе участвовали двадцать три физика, председательствовал Лоренц. "Нас не покидает чувство, что мы находимся в тупике; старые теории оказываются все менее способными проникнуть в тьму, окружающую нас со всех сторон", - сказал он во вступительном слове. Он ставит перед физиками задачу создать новую механику: "Мы будем очень счастливы, если нам удастся хоть немного приблизиться к той будущей механике, о которой идет речь".
В 1912 году Лоренц ушел на должность экстраординарного профессора кафедры и предложил своим преемником жившего тогда в России физика Пауля Эренфеста. В 1913 году Лоренц занял должность директора физического кабинета Тейлоровского музея в Гарлеме.
Лоренц был членом многих академий наук и научных обществ. В 1925 году он избран иностранным членом Академии наук СССР. В том же году в Голландии было торжественно отмечено пятидесятилетие научной деятельности Лоренца. Это были большие торжества, превратившиеся, по словам академика П. Лазарева, в международный съезд. Голландская академия наук учреждает "Золотую медаль Лоренца". Участники торжеств выступают с приветственными речами. Ответная речь Лоренца была очень интересной и, как всегда, чрезвычайно скромной: "Я бесконечно счастлив, что мне удалось внести свой скромный вклад в развитие физики. Наше время прошло, но мы передали эстафету в надежные руки".
Лоренц был признан старейшиной физической науки, великим классиком теоретической физики и ее духовным отцом.
В 1927 году состоялся V Сольвеевский конгресс по проблеме "Электроны, фотоны и квантовая механика". Как и на всех предыдущих, председателем конгресса был Лоренц.
А 4 февраля 1928 года Лоренца не стало. В Голландии был объявлен национальный траур. На похороны великого физика прибыли ученые из разных стран. От Голландской академии наук выступал Эренфест, от Англии - Резерфорд, от Франции - Ланжевен, от Германии - Эйнштейн.
"Его блестящий ум указал нам путь от теории Максвелла к достижениям физики наших дней. Именно он заложил краеугольные камни этой физики, создал ее методы... Образ и труды его будут служить на благо и просвещение еще многих поколений", - сказал Эйнштейн над прахом Лоренца. Стиль работы Лоренца "брать глубоко и стремиться к полной завершенности" послужит, по словам Макса Планка, образцом и для будущих поколений. "Его труды не перестали быть захватывающе интересными... он оставил после себя огромное наследие - истинное завершение классической физики", - оценивал вклад Лоренца Луи де Бройль. Таким был и таким остается в памяти потомков Гендрик Лоренц - этот "великий классик теоретической физики".