Biografia i wkład Ludwiga Boltzmanna



Ludwig Boltzmann (1844-1906) był austriackim naukowcem uważanym za ojca mechaniki statystycznej. Jego wkład w dziedzinie nauki był kilka; równanie i zasada Boltzmanna, mechanika statystyczna lub twierdzenie H.

Ze względu na swój wkład i pionierskie pomysły jego nazwisko jest powszechnie znane nie tylko wśród społeczności naukowej, ale także ogółu społeczeństwa. Nawet na jego cześć jest kilka dzieł artystycznych i pomników, które świętują ich wkład.

Praca Boltzmanna stanowiła uzupełnienie prac naukowych o dużym znaczeniu, takich jak prace Maxwella. Nawet jego wkład miał duży wpływ na pracę wykonaną przez Alberta Einsteina.

Prace Boltzmanna były głównie rozwijane w fizyce, jednak publikował także prace związane z innymi dziedzinami, takimi jak nauki przyrodnicze i filozofia nauki.

Indeks

  • 1 Biografia
    • 1.1 Badania
    • 1.2 Etap nauczania
    • 1.3 Statystyki Maxwella-Boltzmanna
    • 1.4 Hipotezy dotyczące atomu
    • 1.5 Śmierć
  • 2 Główne składki
    • 2.1 Równanie Boltzmanna
    • 2.2 Mechanika statystyczna
    • 2.3 Zasada Entropii i Boltzmanna
    • 2.4 Filozofia nauki
  • 3 referencje

Biografia

Ludwig Boltzmann urodził się 20 lutego 1844 r. W Austrii, w Wiedniu. W tym czasie obszar ten był częścią Cesarstwa Austro-Węgierskiego. Rodzina Ludwiga charakteryzowała się bogactwem, co pozwalało na posiadanie dobrego wykształcenia.

Oprócz dziedzictwa swojej rodziny Ludwig miał również skromną fortunę odziedziczoną po dziadku; to pomogło mu zapłacić za studia bez żadnych trudności.

W wieku 15 lat Ludwig został osierocony jako ojciec, więc spadek dziadka był jeszcze bardziej przydatny po stracie ojca w młodym wieku.

Studia

Pierwsze szkolenie Boltzmanna odbyło się w mieście Linz w północnej Austrii, gdzie rodzina się przeprowadziła. 

Historyczne zapiski były w stanie wykazać, że od dzieciństwa Ludwig Boltzmann charakteryzował się tym, że był niezwykle ciekawy, oprócz tego, że był bardzo zainteresowany nauką, z wielką ambicją, a czasami z niespokojnymi i niespokojnymi postawami.

Później wstąpił na Uniwersytet Wiedeński, gdzie otrzymał nauki od wybitnych postaci, takich jak fizyk Josef Stephan, matematyk József Miksa Petzval oraz fizyk i matematyk Andreas von Ettingshausen.

Ukończył ten uniwersytet w 1866 roku; opiekunem doktoratu Boltzmanna był tylko Josef Stephan, z którym później pracował. Ta praca ze Stephanem trwała 3 lata, od 1867 do 1869 roku, i wtedy skupiała się na analizie strat energii doświadczanych przez gorące elementy.

Etap nauczania

Od 1869 roku Ludwig Boltzmann poświęcił się nauczaniu na Uniwersytecie w Graz, drugim co do wielkości domu studenckim w Austrii. Na tym uniwersytecie uczył fizyki teoretycznej. Równolegle Boltzmann kontynuował szkolenie w niemieckich miastach Berlin i Heidelberg.

Boltzmann wykładał na Uniwersytecie w Grazu do roku 1873, w którym rozpoczął nauczanie matematyki na Uniwersytecie Wiedeńskim. Wrócił do Grazu trzy lata później, w 1876 r., Kiedy został już uznany w dziedzinie nauki w wyniku serii opublikowanych prac i różnych badań.

Statystyki Maxwella-Boltzmanna

Jednym z najwybitniejszych badań tego czasu była statystyka Maxwella-Boltzmanna, opracowana przez niego i Maxwella w 1871 roku.

W 1894 roku powrócił na Uniwersytet w Wiedniu, by występować jako profesor fizyki teoretycznej. W tym czasie Boltzmann był zmuszony do interakcji z Ernstem Machem, fizykiem i filozofem, z którym Boltzmann miał głębokie różnice.

Tak wiele problemów istniało między tymi dwoma naukowcami, że Boltzmann postanowił udać się do Lipska, aby uniknąć kontaktu z Machem.

Ernst Mach opuścił pracę nauczycielską na Uniwersytecie Wiedeńskim w 1901 r. Z powodów zdrowotnych; dlatego Boltzmann powrócił w 1902 r. i nie tylko ponownie uzyskał możliwość nauczania fizyki teoretycznej, ale także przejął kierownictwo historii i filozofii nauki, przedmiotu wcześniej nauczanego przez Macha..

Hipoteza o atomie

Po powrocie na Uniwersytet w Wiedniu Boltzmann zaczął upubliczniać swoje poparcie dla hipotezy o istnieniu atomu. Ta uwaga została skrytykowana przez społeczność naukową; jednym z najbardziej zagorzałych krytyków był Ernst Mach.

Ciągła krytyka, jaką otrzymał wobec swojej pracy, wywarła bardzo niekorzystny wpływ na Boltzmanna, który według zapisów historycznych nie wydaje się mieć spokojnego charakteru.

Boltzmann wydaje się być człowiekiem intensywnych i ekstremalnych reakcji, potrafiąc wykazać się ekstrawertycznością i przyjaźnią, a innym razem bardzo introwertycznie iz tendencją do depresji.

Jednym z najbardziej krytykowanych aspektów stwierdzeń Boltzmanna było to, że ten naukowiec ustalił, że druga zasada termodynamiki, związana z entropią, miała zasadniczo charakter statystyczny..

Fakt ten sugerował, że można wygenerować różne scenariusze powstałe w wyniku oscylacji, co doprowadziłoby do wyników, których nie przewidziano w tym prawie..

Krytycy Boltzmanna wskazywali, że powiązanie domeny statystycznej z prawami termodynamiki było bezcelowe, ponieważ uważali oni prawa za kwestie absolutne i nie mogli zaakceptować, że to prawo o charakterze podstawowym miało zmienne cechy..

Śmierć

Presja wynikająca z silnej i stałej krytyki wobec Boltzmanna sprawiła, że ​​postanowił odebrać sobie życie. W 1906 r. Był na wakacjach z rodziną w mieście Duino, położonym bardzo blisko Triestu.

Podczas gdy jego żona i dzieci byli na morzu, ciesząc się wakacjami, Ludwig Boltzmann powiesił się w letnim domu.

Przyczyny

Kilku historyków ustaliło, że przyczyny jego samobójstwa były ściśle związane z faktem, że społeczność naukowa nie uznała jego badań za prawdziwe.

Mówi się, że Boltzmann miał jasne i wyraźne zobowiązanie do prawdy. Częścią tego, co go najbardziej dotknęło, był fakt, że natknął się na prawdę o istnieniu atomu i był świadkiem tego, jak społeczeństwo jego czasów nie doceniało tego odkrycia, które, jak się spodziewał, może być niezbędne dla obecnego pokolenia i dla wielu przyszłych pokoleń..

Fakt, że tradycja była ważniejsza w ramach społeczeństwa, zamiast innowacji wywodzących się z nowych, transcendentalnych koncepcji, spowodował depresję Botlzmanna.

Inni historycy wskazują, że przyczyny śmierci Boltzmanna obejmowały również inne elementy, ponieważ ten naukowiec miał pewne cechy, które oznaczały niestabilność i brak równowagi w wielu jego działaniach.

Wkrótce po jego śmierci członkowie tej społeczności naukowej zaczęli generować dowody potwierdzające koncepcje opracowane przez Boltzmanna, jednocześnie czyniąc go godnym naukowego uznania za jego wkład. Stało się to zaledwie dwa lata po śmierci Boltzmanna.

Właśnie badania chemika-fizyka Jeana Perrina potwierdziły prawdziwość stałej Boltzmanna, nazwanej tak na cześć naukowca, który łączy energię z temperaturą absolutną. To wystarczyło, aby społeczność naukowa była przekonana o istnieniu atomów.

Główne składki

Równanie Boltzmanna

Najbardziej uznanym wkładem Ludwiga Boltzmanna jest podejście równania, które nosi jego imię: równanie Boltzmanna. To równanie pierwotnie zaproponowało go w 1870 r., A następnie uległo pewnym zmianom.

Równanie, oparte na pojęciach atomów i cząsteczek, określa prawdopodobieństwo znalezienia cząsteczek w danym stanie.

Wraz z późniejszymi zmianami równanie stało się przydatne do obliczania potencjalnej równowagi w gatunkach jonów i do opisywania zmian konformacyjnych cząsteczek biologicznych.

Mechanika statystyczna

Niektórzy autorzy twierdzą, że Boltzmann był pierwszą osobą, która naprawdę zastosowała statystyki w badaniu gazów.

Dzięki temu uważają, że badania nad teorią kinetyczną były badaniami mechaniki statystycznej.

Dla tego wkładu Boltzmann jest uznawany przez wielu za ojca mechaniki statystycznej.

Ta dyscyplina pozwoliła zbadać właściwości materiałów i obiektów makroskopowych na podstawie właściwości ich atomów i cząsteczek.

Zasada Entropii i Boltzmanna

Chociaż koncepcja entropii została wprowadzona przez Rudolfa Clausiusa w 1865 r., Boltzmann przyjął pojęcie entropii do życia codziennego.

W 1877 r. Boltzmann wskazał, że entropia jest miarą zaburzenia stanu systemu fizycznego.

Zgodnie z tą koncepcją Boltzmann sformułował równanie entropii zwane zasadą Boltzmanna.

Filozofia nauki

Wkład Boltzmanna w rozwój filozofii nauki jest również powszechnie uznawany. 

Wiele jego pomysłów w tej dziedzinie zostało zebranych w tekście „Popularne pisma” opublikowanym w 1905 roku.

Boltzmann traktował tematy filozoficzne w nauce bardzo zróżnicowane. Wśród nich omówił takie terminy, jak realizm i idealizm. Skrytykowałem także znanych filozofów, takich jak Kant i Hegel.

Boltzmann stanowczo wierzył, że filozofia może pomóc nauce nie zadawać bezużytecznych pytań. Z tego powodu Boltzmann nazwał siebie realistą, chociaż wielu innych określiło go jako należącego do nurtu materialistycznego.

Referencje

  1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmann's H-theorem, jego niezadowolenie i narodziny mechaniki statystycznej. Studia z historii i filozofii współczesnej fizyki. 2009; 40(2): 174-191.
  2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. Równanie Boltzmanna w biologii molekularnej. Postęp w biofizyce i biologii molekularnej. 2009; 99(2): 87-93.
  3. Flamm D. Ludwig Boltzmann i jego wpływ na naukę. Studia z historii i filozofii nauki. 1983; 14(4): 255-278.
  4. Nauka A. A. Pomnik Ludwiga Boltzmanna. Nauka, nowa seria. 1932 75(1944).
  5. Swendsen R. H. Przypisy do historii mechaniki statystycznej: w słowach Boltzmanna. Physica A: Mechanika statystyczna i jej zastosowania. 2010; 389(15), 2898-2901.
  6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Annals of Nuclear Energy. 1977; 4(4-5): 145-159.