Εκατόν είκοσι χρόνια από την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου

Ο Αλμπερτ Αϊνστάιν και ο Χέντρικ Λόρεντζ

Εδώ και καιρό οι ηλεκτρονικές συσκευές παίζουν πρωτεύοντα ρόλο στην παραγωγή και στην καθημερινή ζωή. Τα ηλεκτρόνια, τα υποατομικά σωματίδια στη συμπεριφορά των οποίων στηρίζεται η λειτουργία τους ήταν άγνωστα πριν από 120 χρόνια, όταν ο Δανός φυσικός Χέντρικ Λόρεντζ διατύπωνε το 1892 τη θεωρία για την ύπαρξη των ηλεκτρονίων, κεντρικό στοιχείο της νέας φυσικής που διαμορφωνόταν στο τέλος του 19ου αιώνα. Σήμερα οι φυσικοί θεωρούν απολύτως φυσιολογικό ότι μια πλήρης περιγραφή της φύσης μπορεί να προκύψει από απλές όμορφες εξισώσεις, ωστόσο πριν από τον Λόρεντζ κάτι τέτοιο μπορούσε να χαρακτηριστεί επιστημονική φαντασία.

Σημαντικότερο ορόσημο στη φυσική του 19ου αιώνα θεωρείται συνήθως η θεωρία των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και η σχετική μαθηματική σύνθεση που διατύπωσε ο Τζέιμς Μάξγουελ το 1864, ενώ οι πρόοδοι που συντελέστηκαν μέχρι τα ορόσημα του 20ού αιώνα, τη θεωρία της Σχετικότητας και την Κβαντομηχανική, συνήθως μένουν στην αφάνεια.

Ο Λόρεντζ βοήθησε να προβάλει μέσα από τον όγκο της η ουσία της δουλειάς του Μάξγουελ, δηλαδή οι 4 εξισώσεις που αποτυπώνουν τον τρόπο με τον οποίο τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία αντιδρούν στα ηλεκτρικά φορτία και την κίνησή τους και μια επιπλέον εξίσωση που προσδιορίζει τη δύναμη που αυτά τα πεδία ασκούν στα φορτία. Μετά απ' αυτό, οι επιστήμονες είχαν στη διάθεσή τους μια θεωρία για τα σωματίδια που έχουν το στοιχειώδες, το ελάχιστο κβάντο ηλεκτρικού φορτίου που υπάρχει στη φύση. Ο ίδιος ο Λόρεντζ και οι κατοπινοί του χρησιμοποίησαν τη θεωρία του για να εξηγήσουν τη μια ιδιότητα της ύλης μετά την άλλη: την ηλεκτρική αγωγιμότητα, τη διάδοση της θερμότητας, τη διηλεκτρική συμπεριφορά των μονωτών, την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός. Εβαλαν έτσι τις βάσεις γι' αυτό που σήμερα ονομάζουμε ηλεκτρονική και επιστήμη των υλικών. Η πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης των ηλεκτρονίων ήρθε το 1897, από τον Τζ. Τόμσον.

Ο Λόρεντζ, εκτός από την ηλεκτρονική θεωρία, συνέβαλε σε πολλούς κλάδους της φυσικής και των μαθηματικών και μεταξύ άλλων επεξεργάστηκε τα μαθηματικά εργαλεία και επιμέρους πλευρές της θεωρίας που διατύπωσε τελικά ο Αλμπερτ Αϊνστάιν, ως Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Στη μαθηματική υποδομή που απαιτούνταν για τη Σχετικότητα συνέβαλε σημαντικά και ο Ανρί Πουανκαρέ, που επίσης εμπνεύστηκε από τη δουλειά του Λόρεντζ.

Αν και η θεωρία για τα ηλεκτρόνια, όπως τη διατύπωσε ο Λόρεντζ, τελικά ξεπεράστηκε όσον αφορά τις λεπτομέρειες, ήταν κεντρικής σημασίας για τη φυσική. Λίγο πριν το τέλος της ζωής του, ο Αϊνστάιν απέτισε στον Λόρεντζ φόρο τιμής λέγοντας: «Για μένα προσωπικά σήμαινε περισσότερα απ' ό,τι όλοι οι άλλοι, που γνώρισα στο ταξίδι της ζωής μου».

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American