Hendrik Antoon Lorentz: biografía y aportes de este físico neerlandés

Hendrik Antoon Lorentz es uno de los científicos más importantes de la historia reciente de los Países Bajos, con unos hallazgos que han contribuido a que la física sea como la conocemos hoy e influyendo a personajes ilustres como Albert Einstein o Ernest Rutherford.

Muy dado tanto a las ciencias como a las lenguas, Lorentz contribuyó al panorama científico de su momento publicando varias obras sobre sus hallazgos científicos no solo en su neerlandés nativo, sino también en francés, alemán e inglés.

Descrito como polifacético, amable y carismático por sus coetáneos, Lorentz ha pasado a la historia por ser quien dio fuerza a la idea de que el electromagnetismo y la luz tenía relación con unas partículas subatómicas cargadas negativamente, los electrones. Hoy vamos a descubrir qué fue de su vida a través de esta biografía de Hendrik Antoon Lorentz en formato resumido.

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Breve biografía de Hendrik Antoon Lorentz

Hendrik Antoon Lorentz fue un físico neerlandés que ganó el Premio Nobel de Física en 1902. Los descubrimientos de Lorentz constituyeron un paso inmenso en el desarrollo de la teoría electromagnética, y que dio un empujón teórico y práctico a varios de los descubrimientos importantes del siglo pasado, entre ellos la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

Su infancia

Hendrik Antoon Lorentz nació el 18 de julio de 1853 en Arnhem, Países Bajos. Sus padres fueron Gerrit Frederik Lorentz, un horticultor adinerado, y Geertruida van Ginkel, quien falleció cuando Lorentz contaba con solo cuatro años. Al fallecer su esposa, Gerrit Lorentz se casó en segundas nupcias con Luberta Hupkes.

De pequeño Hendrik Antoon asistió a dos de los tres turnos diarios de la escuela local. Cuando en 1866 se abrió el primer instituto en su localidad natal, el joven Lorentz estaba ya preparado para comenzar el tercer curso. Era un estudiante sobresaliente, con resultados espectaculares no solo para las ciencias como las matemáticas y la física, sino también para el francés, el alemán y el inglés.

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Formación universitaria y vida académica

Al finalizar el quinto y último curso del instituto, Hendrik Antoon Lorentz estudió lenguas clásicas, algo requerido en su época para poder cursar estudios universitarios. Se matriculó en 1870 en la Universidad de Leiden y, tan solo un año más tarde, obtuvo el graduado en matemáticas y física. En el año 1872 regresó a su natal Arnhem para ejercer de profesor de matemáticas en el horario de tarde del instituto local.

Por esta época preparaba su tesis doctoral sobre la reflexión y la refracción de la luz, titulada en neerlandés “Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht”. En esta tesis explicó con gran claridad un concepto que todavía no había sido traducido al neerlandés, y se atrevía, además, a perfeccionar de este modo la teoría electromagnética planteada por James C. Maxwell. Defendió su tesis en 1875, obteniendo con ella su doctorado teniendo tan solo 22 años.

En 1878 fue nombrado catedrático en la Universidad de Leiden, encargándose del nuevo departamento de física teórica de la institución. En su lectura inaugural habló sobre las teorías moleculares en física, un texto importante para la historia de la física neerlandesa y que se titula “De moleculaire theoriën in de natuurkunde” (Las teorías moleculares en física).

En 1880, Henrik Lorentz estableció la relación entre la polarización de una molécula y el índice de refracción de una sustancia compuesta por moléculas con esta polarización. Este hallazgo lo hizo de la misma manera que lo consiguió el físico danés Ludwig Valentin Lorenz, trabajando de forma independiente. Por este motivo esta relación es conocida como la fórmula Lorenz-Lorentz.

En 1881 Lorentz fue admitido como miembro de la Real Academia Neerlandesa de Artes y Ciencias. En ese mismo año contrajo matrimonio con Aletta Catharina Kaiser, hija de J. W. Kaiser, profesor de la Academia de Bellas Artes, quien llegaría a ser el director del Rijksmuseum de Ámsterdam. Kaiser era un personaje ilustre, quien llegaría a ser el diseñador de los primeros sellos de franqueo de Holanda.

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Teoría electromagnética

Durante los primeros veinte años viviendo en Leiden, Henrik Antoon Lorentz los dedicó a estudiar la teoría electromagnética de la electricidad, el magnetismo y la luz. Al cabo de un tiempo acabó ampliando su investigación a temas variados, entre ellos la hidrodinámica y la relatividad general. Sus mayores contribuciones fueron al electromagnetismo, la teoría del electrón y la relatividad.

Por esta época, la intención de Lorentz era conseguir elaborar una teoría única que explicara la relación entre la electricidad, el magnetismo y la luz. Por este motivo, en 1892 publicó “La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants” que, como su título indica, partía de los estudios de Maxwell y afirmaba que los fenómenos de la electricidad se deben a movimientos de partículas elementales eléctricas, los electrones, término que fue originalmente creado por George Johnstone Stoney.

En aquella época se sabía que la radiación electromagnética se producía por la oscilación de cargas eléctricas, pero las cargas que generaban la luz eran todavía desconocidas. Se daba por hecho que una corriente eléctrica estaba formada por partículas cargadas, Hendrik Antoon Lorentz dedujo que los átomos de la materia debían ser partículas cargadas y predijo, en 1892, que las oscilaciones de estas partículas debían ser la fuente de la luz.

Lorentz planteó que, si en vez de usar las transformaciones de Galileo se usaban otras, las ecuaciones de Maxwell acerca la propagación de la luz resultaban invariables, con lo que no debía acudirse al éter como sistema de referencia. Su propuesta, que acabaría siendo llamada las transformaciones de Lorentz, relacionaba las coordenadas del espacio y del tiempo, permitiendo describir los fenómenos electromagnéticos cuando pasan de un sistema fijo a otro dotado de velocidad constante.

Con esto, no solo explicaba la ausencia percibida de movimiento relativo de la Tierra con respecto al éter, como indicaban los experimentos de Albert Abraham Michelson y Edward Morley, sino que también sirvió para que Albert Einstein propusiera más tarde la teoría de la relatividad.

Las transformaciones de Lorentz son tan importantes para la física porque hacían variables las ecuaciones de la mecánica, lo cual hasta esa época parecía hasta absurdo. Estas fórmulas describen el incremento de la masa, el acortamiento de la longitud y la dilatación del tiempo que son características de un objeto en movimiento. Estas ideas sentaron las bases para la teoría especial de Einstein y, de hecho, hay quienes consideran que el precursor de la misma fue Hendrik Antoon Lorentz.

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Descubrimiento del efecto Zeeman y Premio Nobel

Durante la década de 1880, Lorentz encargó a su alumno y asistente personal Pieter Zeeman que investigara si un fuerte campo magnético podía afectar las oscilaciones y longitud de onda de la luz. Lo que observó Zeeman en 1986 fue que las líneas D de sodio de una llama se descomponían bajo un fuerte campo magnético, lo cual le hizo formular lo que hoy en día se conoce como efecto Zeeman. Este postula que si una fuente de luz es sometida a un campo magnético, las líneas espectrales de diferentes longitudes de onda se descomponen en más componentes, con frecuencias ligeramente diferentes.

Con este descubrimiento, Hendrik Antoon Lorentz y Pieter Zeeman obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1902. Se les hizo este reconocimiento por su gran trabajo sobre la influencia del magnetismo en los fenómenos de radiación, un aporte que sería crucial para la física de comienzos del siglo XX, tanto que serviría a Einstein para seguir elaborando su Teoría de la Relatividad y formularla tal y como la conocemos hoy en día.

En el año 1907, estando en Leipzig, Alemania, publicó diversas memorias reunidas bajo el título “Abhandlungen über theoretische Physik” (Tratados de física teórica). En 1909 publicó su libro “Theory of electrons” (Teoría de los electrones). Entre 1919 y 1920 publicó cinco volúmenes en donde recogía sus lecciones de física teórica en la Universidad de Leiden.

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Últimos años y muerte

En 1908, Hendrik Antoon Lorentz fue premiado con la Medalla Rumford y la Medalla Copley, otorgadas por la Royal Society de Londres en honor a su trabajo científico y por sus logros sobresalientes en física. En 1912, Lorentz fue nombrado director de investigación en el Instituto Teyler en Haarlem y secretario de la Sociedad Holandesa de Ciencias. Pese a sus nuevos cargos, siguió trabajando 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 de agua de mar a organizar durante y después la recuperación del dique Zuiderzee, una de las mayores obras de todos los tiempos de ingeniería hidráulica. Sus cálculos teóricos, que fueron resultado de una ardua investigación de ocho años, fueron confirmados en la práctica y desde entonces han sido todo un clásico en la ciencia de la hidráulica.

A pesar de recibir numerosas propuestas de cátedras para ejercer en el extranjero, Hendrik Antoon Lorentz prefirió quedarse en su natal Holanda, trabajando en la Universidad de Leiden hasta su jubilación en 1923. Continuaría como profesor emérito de la institución hasta su fallecimiento.

En 1923 Lorentz fue elegido como miembro del Comité Internacional de Cooperación Intelectual, un organismo de la Sociedad de Naciones (la ONU pre-Segunda Guerra Mundial). Este comité estaba conformado exclusivamente por los más ilustres y dotados académicos. Lorentz se convirtió en su presidente en 1925. Además, fue presidente de todos los Congresos Solvay, conferencias donde se reunían los más eminentes científicos de la época.

En enero de 1928, Hendrik Antoon Lorentz enfermó gravemente, muriendo el 4 de febrero de ese mismo año en Haarlem, a la edad de 74. El 10 de febrero se celebró el funeral, presidido por sir Ernest Rutherford en representación de la Royal Society. Al tocar la última campanada que indicaba que eran las 12 del mediodía, todos los servicios telegráficos y telefónicos de los Países Bajos se pararon por tres minutos como tributo al ciudadano neerlandés más grande de la época.