Hendrik Antoon Lorentz halálának nyolcvanadik évfordulóján
A közelmúltbeli centenáriumnak köszönhetően ma már széles körben ismert, hogy Albert Einstein 1905-ben nyilvánosságra hozott, Mozgó testek elektrodinamikája című szakdolgozata jelentette az áttörést a fizikában, hiszen olyan évezredes tényeket cáfolt meg, mint a szilárd testek méretének, tömegének és az idő folyásának állandósága. Cikkében ? amely a későbbiek folyamán speciális relativitáselmélet néven vonult be a fizikába ? nem kevesebbet állított, mint hogy a sebesség növekedésével csökken a test mozgás irányába eső mérete, nő a tömege, az idő folyása pedig egyre inkább lelassul. Csak arról az apróságról ritkán esik szó, hogy ez nem is az ő felismerése, a szakemberek emiatt is Lorentz-transzformációnak nevezik. Persze azonnal felvetődhet a kérdés, akkor valójában ki is rejtőzik e név mögött és miképpen jött rá a fizikatörténet egyik legmerészebb felismerésére? Az általa felállított botrányos tételek miatt kitört viharban aztán épp Einsteinnek kellett helyt állnia, mivel ő az említett dolgozatában ennél még hajmeresztőbb állítást is megengedett magának, amely szerint a fény minden esetben állandó sebességgel terjed, függetlenül attól, hogy a fényforrás vagy a megfigyelő egymástól akár fénysebességgel távolodik. Emiatt is érdemes megismerkedni azzal a nagyszerű tudóssal, aki előkészítette a fizika huszadik századi forradalmát. 
Hendrik Antoon Lorentz 1853. július 18.-án a hollandiai Arnhenben látta meg a napvilágot, Gerrit Frederik Lorentz kereskedő és Geertruda van Ginkel gyermekeként. Érettségi vizsgáját szülővárosában tette le, majd a nagy múltú Leideni Egyetem hallgatója lett. Baccalaerusi végzettségét megszerezve 1872-ben visszatér Arnheinbe, egykori középiskolájában a matematika tanára lesz, miközben tanulmányait tovább folytatja a leideni egyetemen, ahol professzora, a csillagász Frederik Kaiser hatására a fény kérdéseivel kezd foglalkozni. Mivel ebben az időben már a fizika köti le a figyelmét, doktorátusát is a Fénytörés és fényvisszaverődés jelensége Maxwell elméletének tükrében című dolgozatával nyeri el. Hogy milyen komoly kérdés volt ez abban az időben, elég arra utalni, hogy még éveket kellett arra várni, hogy Henrich Hertz igazolja, a fény valójában elektromágneses sugárzás, ahogy azt Maxwell elméletében megjósolta, egyenleteiben matematikai formába öntötte. Lorentz munkája akkora áttörést jelentett a fényelmélet terén, hogy vissza sem engedték szülővárosába, az egyetemen tanszéket hoztak létre számára, hogy szabadon kutathassa a jelenséget. 1878-ban professzorrá nevezik ki, székfoglalója ugyancsak szenzációszámba megy: A molekulaelmélet a fizikában címen tart előadást abban a korban, amikor az atomok létezése még többé-kevésbé csak a feltételezések szintjén létezik, a következő évtized hozza meg majd az áttörést. Mondani sem kell, hogy nem kis mértékben épp az ő tevékenységének köszönhetően.
Mivel a fényelmélet volt az erőssége, aligha csodálható, hogy épp ezen a téren próbálta kora legnagyobb ellentmondását megoldani. Az ismert amerikai fizikus, Albert Abraham Michelson 1881-ben elvégzett egy, az éter tulajdonságait meghatározó kísérletet, amely kudarccal végződött. Ezzel két évezredes vita végére próbált pontot tenni, mint kiderült, sikertelenül.
Az ókori görög tudósok valójában két táborra szakadtak a fény jellegét és terjedését illetően: voltak, akik úgy gondolták, a fény apró részecskékből áll, ezek a tárgyról leválva a szemünkbe jutnak, ezzel létrehozzák a látási ingert. Ellenfeleik viszont váltig állították, hogy csakis hullámzásról lehet szó, akárcsak a vízbe dobott kő nyomán, ugyanúgy terjednek a fényhullámok. Csakhogy ez utóbbi esetben közvetítő közegre van szükség, így magyarázatot kell találni arra, hogyan juthatnak el a napsugarak hozzánk olyan irdatlan távolságból? Erre találták ki a fizikusok az éter fogalmát. Ez egy teljesen átlátszó, nagyon rugalmas, képlékeny anyag, amelynek rezgése közvetíti a fényt. Elsősorban Arisztotelész követői vallották ezt, akik biztosak voltak abban, hogy légüres tér, vagyis vákuum nem létezik, úgy gondolták, a természet irtózik ettől, ezt horror vacuinak nevezték el. Másfél évezred múltán ismét kitört a vita, mégpedig a klasszikus fizika megalkotója, Isaac Newton és két kiváló kortársa, Christian Huygens és Robert Hooke között. Newton ugyancsak a részecskeelmélet híve volt, míg ellenfelei több bizonyítékot is felsoroltak amellett, hogy a fény csakis hullámzás lehet. Ilyen a fénykeveredés, a fénysarkítás és a fénytörés jelensége is. Érdekes módon az isteni Newtont az sem zavarta elmélete terjesztésében, hogy a fényt alkotóelemeire bontó prizmát épp ő találta fel, ami pedig napnál világosabban bizonyította annak hullámjellegét. Újabb századok teltek el, mire kiderült, hogy a fény nagyon nagy sebességgel terjed, sőt Hippolyte Fizeau francia fizikus azt is megállapította, hogy háromszázezer kilométert tesz meg másodpercenként. Ehhez viszont az éternek az üvegnél is keményebbnek kellene lennie, hiszen csak így lenne képes ilyen irdatlan sebességgel közvetíteni a hullámzást. Akkor viszont miképp mozognak benne akadálytalanul a bolygók? Ráadásul az a kérdés is felmerült, hogy a Föld, mozgása közben magával tudja-e ragadni az étert, vagyis lehet-e éterszélről beszélni. Mivel Johannes Kepler óta tudjuk, hogy Földünk ellipszis pályán kering a Nap körül, így tél közeledtével közelít hozzá, tavasztól pedig távolodik tőle, igaz, hogy csak harminc kilométeres sebességgel másodpercenként, ami csak tízezred része a fény terjedési sebességének, viszont megfelelő műszerrel ez mérhető, tekintve, hogy a mozgás irányába és az erre merőlegesen terjedő napsugarak keveredésével interferenciacsíkoknak kell megjelenniük. Amennyiben a műszert kilencven fokkal elfordítjuk, a fényforráshoz, vagyis a Naphoz viszonyított mozgás miatt a csíkoknak meg kell változniuk. Még az is megjósolható előre, hogy milyen mértékben. Michelsonnak viszont csalódottan kellett tudomásul vennie, hogy egy fia interferenciacsík változás sem jelent meg. Azt hitte, rossz a műszere, emiatt munkatársával, Edward W. Morley-val 1887-ben más elrendezésben megismételte a méréseket, ekkor is ugyanaz a kudarc érte őket. Henrdik Lorentz persze árgus szemekkel figyelte a ténykedésüket, utánagondolt a kérdésnek, 1892-ben arra a következtetésre jutott, hogy a klasszikus fizika megalkotói csak amiatt hitték, hogy a testek bizonyos jellemzői állandóak, mert nem volt módjuk nagy sebességen tanulmányozni őket. Kimondta, hogy a kísérlet amiatt volt eredménytelen, mivel a Nap felé közeledő műszer mozgás irányba eső karja megrövidült, a Naptól távolodóé pedig megnyúlt, ez okozta a mérés kudarcát. Néhány évvel később azt is megállapítja, hogy a sebesség növelésével a test korábban állandónak hitt tömege megnő, az idő folyása pedig lelassul. Mindezt három csinos kis egyenletben hozta a világ tudomására, amely ma Lorentz-transzformációként ismert és középiskolai tananyag. Ezt vette át a fent említett szakdolgozatába Albert Einstein. Mivel a későbbiekben mindketten megszerezték a Nobel-díjat, el is könyvelhetnénk, hogy megérdemelten jutottak hozzá ezért a nagyszerű elméletükért. Csakhogy egyiküket sem emiatt részesítették ebben az elismerésben.
Lorentznak volt egy rendkívül tehetséges tanítványa, Pieter Zeeman, aki 1890.-től tanársegédként dolgozik mellette. Ő 1896-ban megfigyelte, hogy ha a fényforrást erős mágneses térbe helyezik, megváltozik az általa kibocsátott fény színe. Azt is kiderítette, hogy negatív töltésű részecske játszik ebben szerepet, hiszen a mágneses tér csakis a villamos töltésre képes hatni. Ezt róla Zeeman-effektusnak nevezték el. Hendrik Lorentz nemcsak egykori tanítványa, de ellenlábasai munkásságát is figyelte, pontos adatai voltak a katódsugárcsővel végzett kísérletekről, amelyben ugyancsak egy apró negatív töltésű részecske létezését mutatták ki. Ezt hamarosan John Joseph Thomson elektronnak nevezi el. De ezt megelőzően Hendrik Lorentz nyilvánosságra hozza azt az elméletét, hogy fényforrások amiatt sugároznak, mert az atomon belül egy negatív részecske rezeg. Ennek a rezgését módosítja a külső mágneses tér. Bár ez az elmélete is hajmeresztően új volt, mégis megkapta érte a Nobel-díjat, nem kismértékben amiatt, mivel Thomson időközben nemcsak azonosította az elektront, de fel is állította az első atomelméletet, amelynek értelmében a nagy pozitív töltésű masszában csücsülnek a kis negatív elektronok. Amelyek természetesen akár rezeghetnek is.
Az első fizikai Nobel-díjat Wilhelm Conrad Röntgen vihette haza, aki épp a katódsugárcsőben fedezte fel, hogy az üvegfalba ütköző elektronok nagyon nagy áthatolóképességű sugárzást hoznak létre ? ezt róla nevezték el -, míg a következő évben Hendrik Lorentz és nagyszerű tanítványa, Pieter Zeeman vehette át a svéd király kezéből ugyanezt a kitüntetést. A koronát valamennyiük munkájára aztán Albert Einstein tette fel, aki a nevezetes 1905-ös évben megfogalmazta a fény kettős elméletét, amely szerint a fényt részecskék ? fotonok ? alkotják, ezek viszont hullámrajokban röpülnek ki, tehát hullámfelületként viselkednek. A fénykibocsátás elméletét illetően az atom elektronjai energiát felvéve gerjesztett állapotba kerülnek, ilyenkor egy felsőbb pályára ugranak. Viszont nagyon gyorsan visszatérnek eredeti, stabil állapotukba, ilyenkor a felesleges energiát foton alakjában kisugározzák. Vagyis az energiából részecske keletkezik. Ezt a tömeg-energia egyenértékűséget ugyancsak Einstein határozta meg, ugyancsak a nevezetes 1905-ös évben, amiért ugyancsak nem kapta meg a Nobel-díjat.
Sikerei csúcsán, 1912-ben Lorentznak felajánlották a haarlemi Teyler Intézet igazgatói állását, ahol egészen nyugdíjba vonulásáig dolgozott. De az egyetemi katedrától sem vált meg, hetente egy alkalommal vendégprofesszorként tartott előadásokat.
Magánélete is tudósokra jellemző módon alakult: mivel szinte minden idejét kitöltötték a kutatások, társat is csak legszűkebb ismerettségi köréből választhatott magának: 1881-ben feleségül vette tanárának unokahúgát, Alett Catharina Kaisert, akitől két lánya és egy fia született. Eredményekben és sikerekben gazdag élete hetvenöt éves korában, 1928. február 4.-én zárult le, Haarlemben hunyt el.
Bár a róla elnevezett transzformáción kívül ma csak keveset tud róla a nagyközönség, egyrészt elmondható, hogy ő adta a döntő lökést Einstein több elméletének kidolgozásához, másrészt a fényre vonatkozó felismeréseivel nagymértékben befolyásolta korunk legmodernebb tudományágának, a kvantummechanikának a kialakulását.