Ludwig Boltzmann Življenjepis in prispevki



Ludwig Boltzmann (1844-1906) je bil avstrijski znanstvenik, ki se je štel za očeta statistične mehanike. Njegove prispevke na področju znanosti je bilo več; Boltzmannova enačba in princip, statistična mehanika ali H izrek.

Za njegove prispevke in pionirske ideje je njegov priimek splošno znan, ne samo med znanstveno skupnostjo, temveč tudi v družbi nasploh. Tudi v njegovo čast je več umetniških del in spomenikov, ki praznujejo njihove prispevke.

Boltzmannovo delo je dopolnjevalo znanstvena dela velikega pomena, kot so bila dela Maxwella. Tudi njegovi prispevki so imeli velik vpliv na delo, ki ga je opravil Albert Einstein.

Boltzmannova dela so bila večinoma razvita v fiziki, objavil pa je tudi dela, povezana z drugimi področji, kot so znanosti o življenju in filozofija znanosti..

Indeks

  • 1 Življenjepis
    • 1.1 Študije
    • 1.2 Poučevanje
    • 1.3 Maxwell-Boltzmannova statistika
    • 1.4 Hipoteze o atomu
    • 1.5 Smrt
  • 2 Glavni prispevki
    • 2.1 Boltzmannova enačba
    • 2.2 Statistična mehanika
    • 2.3 Entropija in Boltzmannovo načelo
    • 2.4 Filozofija znanosti
  • 3 Reference

Biografija

Ludwig Boltzmann se je rodil 20. februarja 1844 v Avstriji, na Dunaju. Takrat je bilo to območje del avstro-ogrskega cesarstva. Za Ludwigovo družino je bilo značilno bogastvo, ki je imelo možnost imeti dobro izobrazbo.

Poleg dediščine svoje družine je imel Ludwig tudi skromno bogastvo, podedovano od svojega dedka; to mu je pomagalo, da je plačal za svoj študij brez težav.

V starosti 15 let je bil Ludwig osirotljen kot oče, tako da je dedkovo dedovanje še bolj koristno, ker je v mlajših letih izgubil očeta..

Študije

Boltzmannovo prvo usposabljanje je potekalo v mestu Linz v severni Avstriji, kjer se je družina preselila. 

Zgodovinski zapisi so dokazali, da je Ludwig Boltzmann od otroštva doživel izjemno radovednost, poleg tega, da je bil zelo zainteresiran za učenje, z velikimi ambicijami in včasih z nemirnimi in anksioznimi stališči..

Kasneje se je vpisal na dunajsko univerzo, kjer je prejel nauke slavnih osebnosti, kot so fizik Josef Stephan, matematik József Miksa Petzval in fizik ter matematik Andreas von Ettingshausen..

Na tej univerzi je diplomiral leta 1866; mentor Boltzmannove doktorske disertacije je bil samo Josef Stephan, s katerim je kasneje delal. To delo s Stephanom je trajalo 3 leta, od leta 1867 do leta 1869, in takrat so se osredotočali na analizo energetskih izgub, ki jih doživljajo vroči elementi..

Poučna faza

Od leta 1869 se je Ludwig Boltzmann posvetil poučevanju na Univerzi v Gradcu, drugi največji študentski hiši v Avstriji. V tej univerzi je poučeval teoretično fiziko. Vzporedno s tem je Boltzmann nadaljeval z usposabljanjem v nemških mestih Berlin in Heidelberg.

Boltzmann je predaval na Univerzi v Gradcu do leta 1873, ko je začel poučevati matematiko na dunajski univerzi. V Graz se je vrnil tri leta kasneje, leta 1876, ko je bil že priznan na področju znanosti kot rezultat serije objavljenih del in raznih raziskav..

Statistika Maxwell-Boltzmann

Ena najpomembnejših raziskav tistega časa je bila statistika Maxwell-Boltzmanna, ki sta jo razvila on in Maxwell v letu 1871.

Leta 1894 se je vrnil na Dunajsko univerzo, kjer je bil profesor teoretične fizike. Boltzmann je bil takrat prisiljen v interakcijo z Ernst Machom, fizikom in filozofom, s katerim je imel Boltzmann velike razlike..

Toliko težav, ki so obstajale med tema dvema znanstvenikoma, da se je Boltzmann odločil, da gre v Leipzig, da bi se izognili stiku s Machom.

Ernst Mach je svoje pedagoško delo na univerzi na Dunaju zapustil leta 1901 iz zdravstvenih razlogov; zato se je Boltzmann leta 1902 vrnil in ne le ponovno pridobil možnosti poučevanja teoretične fizike, temveč je prevzel tudi vlogo predsednika zgodovine in filozofije znanosti, predmeta, ki ga je pred tem učil Mach..

Hipoteza o atomu

Po vrnitvi na Dunajsko univerzo je Boltzmann začel objavljati svojo podporo hipotezi o obstoju atoma. To mnenje je kritizirala znanstvena skupnost; med najbolj trdimi kritiki je bil Ernst Mach.

Stalna kritika, ki jo je prejel do svojega dela, je imela zelo neugoden učinek na Boltzmanna, ki po zgodovinskih zapisih ni imel mirnega značaja..

Bolje je, da je bil Boltzmann človek intenzivnih in ekstremnih reakcij, da je lahko dokazal, da je ekstrovertiran in prijazen, v drugih primerih pa zelo introvertiran in nagnjen k depresiji..

Eden od najbolj kritičnih vidikov Boltzmannovih izjav je bil, da je ta znanstvenik ugotovil, da je drugi zakon termodinamike, povezan z entropijo, v bistvu statistične narave..

To je pomenilo, da bi lahko nastali različni scenariji, ki so nastali kot posledica nihanja, kar bi povzročilo rezultate, ki v tem zakonu niso bili predvideni..

Boltzmannovi kritiki so pokazali, da je nesmiselno povezovati statistično področje z zakoni termodinamike, ker so zakoni obravnavali kot absolutno vprašanje in niso mogli sprejeti, da ima ta zakon temeljnega značaja spremenljive značilnosti..

Smrt

Pritisk zaradi močne in stalne kritike Boltzmanna je povzročil, da se je odločil, da si vzame življenje. Leta 1906 je bil na počitnicah s svojo družino v mestu Duino, ki se nahaja zelo blizu Trsta.

Medtem ko sta bila njegova žena in otroci na morju, uživali v počitnicah, se je Ludwig Boltzmann obesil v poletni hiši.

Vzroki

Več zgodovinarjev je ugotovilo, da so vzroki za njegov samomor tesno povezani z dejstvom, da znanstvena skupnost njegovih raziskav ni priznala kot resnične..

Pravijo, da je Boltzmann imel jasno in izrazito zavezanost resnici. Del tega, kar ga je najbolj prizadelo, je dejstvo, da je naletel na resnico o obstoju atoma, in priča, kako družba njegovega časa ni cenila tega odkritja, ki ga je predvideval, da je lahko bistveno za sedanjo generacijo in za številne prihodnje generacije..

Dejstvo, da je bila tradicija pomembnejša v okviru družbe, namesto inovacij, ki izhajajo iz novih transcendentalnih konceptov časa, je povzročil, da je Botlzmann postal depresiven..

Drugi zgodovinarji kažejo, da so vzroki Boltzmannove smrti vključevali tudi druge elemente, saj je ta znanstvenik imel nekatere značilnosti, ki so v mnogih njegovih dejanjih označevale nestabilnost in neravnovesje..

Kmalu po njegovi smrti so člani te znanstvene skupnosti začeli ustvarjati dokaze, ki so potrdili koncepte, ki jih je razvil Boltzmann, hkrati pa so ga naredili vrednega znanstvenega priznanja za njegove prispevke. To se je zgodilo le dve leti po tem, ko je Boltzmann umrl.

Še posebej študije kemika-fizika Jeana Perrina so potrdile verodostojnost Boltzmannove konstante, poimenovane po znanstveniku, ki energijo povezuje z absolutno temperaturo. To je bilo dovolj, da je bila znanstvena skupnost prepričana v obstoj atomov.

Glavni prispevki

Boltzmannova enačba

Najbolj priznan prispevek Ludwiga Boltzmanna je pristop enačbe, ki nosi njegovo ime: Boltzmannova enačba. Ta enačba jo je prvotno predlagala leta 1870 in kasneje doživela nekaj razvoja.

Enačba, ki temelji na pojmih atomov in molekul, je opredelila verjetnost iskanja molekul v danem stanju.

S poznejšim razvojem je enačba postala uporabna za izračun potencialnega ravnovesja v ionskih vrstah in za opis konformacijskih sprememb bioloških molekul.

Statistična mehanika

Nekateri avtorji trdijo, da je bil Boltzmann prva oseba, ki je resnično uporabila statistiko pri preučevanju plinov.

Zaradi tega menijo, da so študije kinetične teorije bile študije statistične mehanike.

Boltzmann za ta prispevek mnogi priznavajo kot očeta statistične mehanike.

Ta disciplina je omogočila proučevanje lastnosti materialov in makroskopskih objektov od lastnosti njihovih atomov in molekul.

Entropija in Boltzmannovo načelo

Čeprav je koncept entropije uvedel Rudolf Clausius leta 1865, je Boltzmann pojem entropije prenesel v vsakdanje življenje..

Leta 1877 je Boltzmann pokazal, da je entropija merilo motnje stanja fizičnega sistema.

V skladu s tem konceptom je Boltzmann oblikoval enačbo za entropijo, poznano kot Boltzmannovo načelo.

Filozofija znanosti

Boltzmannovi prispevki k razvoju filozofije znanosti so široko priznani. 

Veliko njegovih idej na tem področju je bilo zbranih v njegovem besedilu "Popularna pisanja", objavljenem leta 1905.

Boltzmann je filozofske teme v znanosti obravnaval zelo raznoliko. Med njimi je govoril o izrazih, kot so realizem in idealizem. Kritiziral sem tudi ugledne filozofe, kot sta Kant in Hegel.

Boltzmann je trdno prepričan, da bi filozofija lahko pomagala znanosti, da ne bi postavljala nekoristnih vprašanj. Zato se je Boltzmann imenoval za realista, čeprav so ga mnogi drugi označili za pripadnika materialističnega toka.

Reference

  1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmannov H-izrek, njegove nezadovoljstvo in rojstvo statistične mehanike. Študij zgodovine in filozofije moderne fizike. 2009; 40(2): 174-191.
  2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. Boltzmannova enačba v molekularni biologiji. Napredek v biofiziki in molekularni biologiji. 2009; 99(2): 87-93.
  3. Flamm D. Ludwig Boltzmann in njegov vpliv na znanost. Študij zgodovine in filozofije znanosti. 1983; 14(4): 255-278.
  4. Znanost A. A. Spomenik Ludwigu Boltzmannu. Znanost, nove serije. 1932 75(1944).
  5. Swendsen R. H. Opombe k zgodovini statistične mehanike: V Boltzmannovih besedah. Physica A: Statistična mehanika in njene aplikacije. 2010; 389(15), 2898-2901.
  6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Anali jedrske energije. 1977; 4(4-5): 145-159.