Больцман, Людвіг
Бо́льцман, Лю́двіг Едуа́рд (нім. Boltzmann, Ludwig Eduard; 20. 02. 1844, Відень, Австрія — 05. 09. 1906, муніципалітет Дуїно, поблизу м. Трієст, Італія) — фізик і філософ, засновник кінетичної теорії газів і сучасної статистичної механіки.
|
Больцман, Людвіг (Boltzmann, Ludwig Eduard) | |
|---|---|
| Народження | 20.02.1844 |
| Місце народження | Відень |
| Смерть | 05.09.1906 |
| Місце смерті | Дуїно |
| Alma mater | Віденський університет |
| Напрями діяльності | кінетична теорія газів, основи термодинаміки і теорії випромінювання, капілярні явища |
Життєпис
Больцман народився в Ердберзі, передмісті Відня. Його батько — Людвіг Георг Больцман — був чиновником з питань доходів, мати — Катаріна Пауернфайнд, родом із Зальцбурга. Незабаром сім’я переїхала до Вельсу, згодом до Лінцу, де Больцман закінчив гімназію. Брав уроки гри на фортепіано в Антона Брукнера (1824–1896), любов до музики залишилася на все життя. Коли Людвігу виповнилось 15, помер батько.
1866 Больцман закінчив Віденський університет, де вивчав математику та фізику, слухав лекції Й. Стефана та Й. Лошмідта. Захистив докторську дисертацію (1866), працював асистентом Й. Стефана і пройшов габілітацію (1869). У віці 25 років за рекомендацією Й. Стефана 1869 отримав позицію професора фізики математичної в Грацькому університеті.
1873–1876 — професор математики у Віденському університеті. Згодом повертається у Грацький університет, де очолює кафедру експериментальної фізики.
1876 одружився з Генрієттою фон Ейгентлер. У подружжя народилися три доньки та син. 1890 очолив кафедру теоретичної фізики в Мюнхенському університеті (Баварія). 1894 замінив свого вчителя Й. Стефана на посаді професора теоретичної фізики у Відні. Посаду професора філософії у Віденському університеті 1895 зайняв Е. Мах. Останній категорично заперечував атомістичні уявлення про будову речовини, які були засадничими у кінетичній теорії Больцмана.
1896 і 1898 Больцман публікує свій двотомник «Лекції з теорії газів». Той час став періодом революційних відкриттів у фізиці. 1896 А. Беккерель відкрив явище радіоактивності; 1897 Дж. Томпсон (1856–1940) відкрив електрон — частинку на три порядки легшу за найменший атом водню. У спробах їх пояснення посилилися позиції спекулятивних трактувань. Больцман опинився у ще більшій ізоляції. 1900 він переїздить до Лейпцигу, де зустрівся з іншим активним противником атомізму і творцем «енергетизму» у філософії В. Освальдом (1853–1932).
1902 Больцман знову повертається до Відня, де у Віденському університеті очолює кафедри теоретичної фізики та натурфілософії (останню звільнив Е. Мах через хворобу). Почалися проблеми зі здоров’ям — розвинулася важка форма астми з частими нападами, сильно погіршився зір. Гостра полеміка, яка тривала навколо кінетичної теорії, теж впливала на його стан.
1906 Больцман виїхав на лікування у Дуїно поблизу м. Трієсту (Італія).
05.09.1906 в готельному номері він закінчив життя самогубством.
Діяльність
Дослідницький простір Больцмана: кінетична теорія газів, основи термодинаміки і теорії випромінювання, капілярні явища та вибрані питання математики, механіки, оптики. Цікавився експериментом: вивчав діелектричні характеристики матеріалів і їхній зв’язок із заломлення показниками, досліджував поляризаційні ефекти.
Больцман отримав вираз для рівноважного розподілу за імпульсами та координатами для газу ідеального частинок у зовнішньому потенціальному полі — розподіл Больцмана, який визначає поняття температури (1866). Для обґрунтування статистичних закономірностей в описі багаточастинкових систем запропонував ергодичну гіпотезу (1871). Для нерівноважної системи частинок вивів рівняння, що описує зміну в часі одночастинкової функції розподілу у фазовому просторі імпульсів і координат частинок — Больцмана рівняння (1872), яке заклало основи окремого напряму сучасної статистичної фізики — фізичної кінетики. Сформулював так звану H-теорему, що в опосередкований спосіб виражає закон зростання ентропії для ізольованих систем. Указав на статистичну природу 2-го закону термодинаміки (див. Термодинаміки другий принцип), встановив зв’язок між ентропією ізольованої системи та числом можливих у ній мікростанів, які реалізують заданий макростан. Коефіцієнт пропорційності між цими величинами згодом отримав назву Больцмана стала, яка є однією із фундаментальних констант у сучасній фізиці. Також здобутку Больцмана належить вираз, що встановлює зв’язок між повною енергією випромінювання абсолютно чорного тіла з одиниці поверхні за одиницю часу та його температурою у 4-ому степені, отриманий із термодинамічних принципів (1884). Емпірично вираз був встановлений Й. Стефаном (1879) і відомий як Стефана-Больцмана закон, а відповідний коефіцієнт називають Стефана-Больцмана сталою.
Отримані Больцманом результати викликали гострі суперечки серед його сучасників. Ці результати узгоджувалися з поглядами багатьох дослідників — від корпускулярних уявлень Дж. Дальтона і до результатів із кінетичної теорії газів Дж. Максвелла та ідей статистичної механіки Дж. Гіббса, які поділяли ідеї Больцмана про атоми та молекули. Переважна більшість фізиків дотримувалися тоді інших уявлень.
Власні лекції Больцман опублікував у двотомнику лекційних курсів «Лекції з теорії газів» («Vorlesungen über Gastheorie»; т. 1 — 1896, т. 2 — 1898). Доробок Больцмана базувався на позиціях атомізму, став ключовим у вирішенні тогочасної «кризи фізики», започаткував новий етап розвитку науки загалом. Ще близько століття тривали спроби математичного обґрунтування виникнення необоротності в еволюції макросвіту з оборотних мікроскопічних рівнянь динамики. Серед учнів Больцмана П. Еренфест і Л. Майтнер.
Визнання
Член Імператорської Австрійської академії наук (1885).
Президент Грацького університету (1887).
Член Королівської шведської академії наук (1888).
Іноземний член Лондонського королівського товариства (1889).
Прізвище Больцмана зафіксоване у багатьох термінах, усталених у сучасній фізиці — окрім тих, що згадувалися вище, відомі також метод Больцмана-Матано, «Больцманівський мозок» і машина Больцмана, рівняння переносу Больцмана (див. Больцмана рівняння) та рівняння Пуассона-Больцмана.
Від середини 1970-х на Міжнародних конференціях зі статистичної фізики вручають медаль Больцмана (відзначають кращих вчених за їхній внесок у розвиток статистичної фізики).
Додатково
За кілька років після смерті Больцмана були опубліковані результати, які завершили майже столітню (після Дальтона) полеміку про атомарну будову речовини. 1905 А. Айнштайн (1879–1955) і незалежно через рік М. Смолуховський (1872–1917) розробили основи теорії броунівського руху, а експериментальні дослідження 1908–1909 провів Ж. Перрен. Вони довели достовірність атомістичних уявлень, були визначені значення числа Авогадро (див. Авогадро стала) та константи Больцмана.
Твори
Vorlesungen über Maxwells Theorie der Elektrizitat und des Lichtes : in 2 bd. Leipzig : Barth, 1891–1893.
Vorlesungen über Gastheorie : in 2 bd. Leipzig : Barth, 1896–1898.
Vorlesungen über die Prinzipien der Mechanik : in 3 bd. Leipzig : Barth, 1897–1920.
Р о с. п е р е к л. — Лекции по теории газов. Москва : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1953. 555 с.
Література
- Lindley D. Boltzmann’s Atom: The Great Debate That Launched a Revolution in Physics. New York : Free Press, 2001. 260 p.
- Cercignami C. Ludwig Boltzmann. The Man Who Trusted Atoms. Oxford : Oxford University Press, 2010. 329 p.
- Спиридонов О. П. Людвиг Больцман. Жизнь гения физики и трагедия творца. Москва : URSS, 2019. 232 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Больцман, Людвіг // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Больцман, Людвіг (дата звернення: 29.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 05.05.2023
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
[Категорія:]]
