 |
| Ludwig Eduard Boltzmann |
Biografia
Ludwig Eduard Boltzmann urodził się w 1844 roku w Wiedniu. Jego dziadek przeniósł się z Berlina do Wiednia. Fizyk odebrał staranną edukację domową, a potem uczył się w liceum w Linz. Studiował fizykę na Uniwersytecie w Wiedniu, gdzie następnie pracował jako asystent Josefa Stefana. W 1869 roku, w wieku zaledwie 25 lat, uzyskał stopień profesora na Uniwersytecie w Grazu. Był również związany z wyższymi uczelniami w Wiedniu, Monachium i w Lipsku.
W 1872 roku poznał swoją przyszłą żonę, Henriette von Aigentler, nauczycielkę matematyki. Boltzmann pomógł jej w uzyskaniu zgody na uczęszczanie na wykłady w Grazu, ponieważ wówczas nie przyjmowano jeszcze kobiet na wyższe uczelnie. W 1876 roku fizyk ożenił się z Henriette, z którą miał trzy córki i dwóch synów.
W 1885 roku Boltzmann został członkiem Austriackiej Akademii Nauk, zaś w 1888 r. wybrano go na członka Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk. W 1903 roku fizyk powrócił do Wiednia, gdzie założył Austriackie Stowarzyszenie Matematyczne. Na tamtejszym uniwersytecie prowadził wykłady nie tylko z fizyki, ale również z filozofii. Te ostatnie cieszyły się ogromną popularnością.
Prawdopodobnie fizyk cierpiał na niezdiagnozowaną chorobę psychiczną – afektywną dwubiegunową. W 1906 roku podczas wakacji we Włoszech, w miejscowości Duino, odebrał sobie życie przez powieszenie.
Dokonania
Ludwig Eduard Boltzmann zapisał się w historii nauki jako fizyk, który wyjaśnił statystycznie II zasadę termodynamiki i przedstawił kinetyczną teorię gazów. Uczony ten był jednym z prekursorów teorii atomistycznej we współczesnej fizyce. Boltzmann oparł się na statystycznej teorii Maxwella i na jej podstawie udało mu się stworzyć równanie transportu gazu idealnego (równanie kinetyczne Boltzmanna), pozwalające obliczyć prędkość i lokalizację cząsteczek gazu od stanu chaosu aż do osiągnięcia równowagi termodynamicznej.
Ponadto sformułował twierdzenie H, będące potwierdzeniem II zasady termodynamiki. Opiera się ono na hipotezie chaosu molekularnego (a więc różnic prędkości cząsteczek gazu) i mówi, że funkcja H (przeciwieństwo entropii S) maleje aż do osiągnięcia minimum. Entropia zaś wzrasta aż do osiągnięcia równowagi termodynamicznej. Co więcej, Boltzmann udowodnił, że są to procesy nieodwracalne. Jest to wyjaśnienie statystyczne, ponieważ nie sposób określić prędkości i położenia każdej osobnej cząstki gazu. Boltzmann podał również wzór na entropię, z którego wynika, że makrostany są statystycznie zależne od mikrostanów. Jest to tak zwana teoria Boltzmanna.
Fizyk zastosował więc do opisu termodynamiki narzędzia mechaniki. Dziełem uczonego, które stworzył wspólnie ze swoim opiekunem naukowym, było również prawo Stefana-Boltzmanna, mówiące o promieniowaniu ciała doskonale czarnego.