Больцман биография и интересные факты. Людвиг больцман биография

] Перевод с немецкого под редакцией Б.И. Давыдова.
(Москва: Гостехиздат, 1953. - Классики естествознания. Математика, механика, физика, астрономия)
Скан: AAW, обработка, формат Djv: mor, 2010

• СОДЕРЖАНИЕ:
  Предисловие редактора (5).
  Людвиг Больцман (1844-1906) (очерк редактора) (9).
  ЛЕКЦИИ ПО ТЕОРИИ ГАЗОВ
  ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ТЕОРИЯ ГАЗОВ С ОДНОАТОМНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ, РАЗМЕРЫ КОТОРЫХ ИСЧЕЗАЮЩЕ МАЛЫ ПО СРАВНЕНИЮ СО СРЕДНЕЙ ДЛИНОЙ ПУТИ
  ВВЕДЕНИЕ
  § 1. Механическая аналогия для свойств газа (23).
  § 2. Вычисление давления газа (31).
  ГЛАВА I. МОЛЕКУЛЫ СУТЬ УПРУГИЕ ШАРЫ. ВНЕШНИЕ СИЛЫ И ВИДИМЫЕ ДВИЖЕНИЯ МАСС ОТСУТСТВУЮТ
  § 3. Максвелловское доказательств закона распределения скоростей. Частота столкновений (48).
  § 4. Продолжение. Значения переменных после столкновения. Столкновения противоположного рода (49).
  § 5. Доказательство того, что максвелловское распределение скоростей является единственно возможным (55).
  § 6. Математический смысл величины Н (63).
  § 7. Закон Бойля-Шарля-Авогадро. Выражение для подводимого тепла (73).
  § 8. Теплоемкость. Физический смысл величины H (80).
  § 9. Число столкновений (88).
  § 10. Средние длины пути (96).
  § 11. Основное уравнение для переноса какой-либо величины молекулярным движением (102).
  § 12. Электропроводность и внутреннее трение газов (107).
  § 13. Теплопроводность и диффузия газов (115).
  § 14. Пренебрежения двоякого рода. Диффузия двух различных газов (122).
  ГЛАВА II. МОЛЕКУЛЫ ЯВЛЯЮТСЯ СИЛОВЫМИ ЦЕНТРАМИ. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ СИЛ И ВИДИМЫХ ДВИЖЕНИЙ ГАЗА
  § 15. Вывод дифференциального уравнения с частными производными для (129).
  § 16. Продолжение. Влияние столкновений (135).
  § 17. Производные по времени от сумм, простирающихся на все молекулы области (146).
  § 18. Более общее доказательство закона энтропии. Решение уравнений, соответствующих стационарному состоянию (156).
  § 19. Аэростатика. Энтропия тяжелого газа, движущегося без нарушения уравнений (147) (167).
  § 20. Общий вид гидродинамических уравнений (175).
  ГЛАВА III. МОЛЕКУЛЫ ОТТАЛКИВАЮТСЯ С СИЛОЙ, ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЙ ПЯТОЙ СТЕПЕНИ РАССТОЯНИЯ
  § 21. Выполнение интегрирования в членах, связанных со столкновениями (191).
  § 22. Время релаксации. Гидродинамические уравнения с поправкой на внутреннее трение. Вычисление В5 с помощью шаровых функций (204).
  § 23. Теплопроводность. Второй метод приближенного вычисления (216).
  § 24. Энтропия для случая, когда уравнения (147) не удовлетворяются. Диффузия (233).
  ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ТЕОРИЯ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА; ГАЗЫ СО СЛОЖНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ; ТЕОРИЯ ДИССОЦИАЦИИ ГАЗОВ; ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
  ГЛАВА I. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА
  § 1. Общие воззрения ван-дер-Ваальса (251).
  § 2. Внешнее и внутреннее давление (254).
  § 3. Число столкновений со стенкой (256).
  § 4. Учет протяженности молекул при подсчете числа столкновений (257).
  § 5. Определение испытываемого молекулами давления (260).
  § 6. Пределы применимости сделанного в §4 пренебрежения (262).
  § 7. Определение внутреннего давления (264).
  § 8. Идеальный газ как термометрическое вещество (267).
  § 9. Температурный коэффициент давления. Определение постоянных уравнения ван-дер-Ваальса (269).
  § 10. Абсолютная температура. Коэффициент сжатия (271).
  § 11. Критическая температура, критическое давление и критический объем (274).
  § 12. Геометрическое исследование изотерм (278).
  § 13. Частные случаи (283).
  ГЛАВА II. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ТЕОРИИ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА
  § 14. Устойчивые и неустойчивые состояния (286).
  § 15. Переохлаждение, задержка испарения (289).
  § 16. Устойчивое сосуществование обеих фаз (292).
  § 17. Геометрическое представление состояний, при которых две фазы сосуществуют (295).
  § 18. Определение понятий газа, пара и капельном жидкости (299).
  § 19. Произвольность определений предшествующего параграфа (301).
  § 20. Изопикническое изменение состояния (303).
  § 21. Калориметрия вещества, подчиняющегося удлинению ван-дер-Ваальса (305).
  § 22. Величина молекул (309).
  § 23. Связь с капиллярностью (310).
  § 24. Работа разделения молекул (314).
  Глава III. НУЖНЫЕ ДЛЯ ТЕОРИИ ГАЗОВ ТЕОРЕМЫ ОБЩЕЙ МЕХАНИКИ
  § 25. Молекулы как механические системы, характеризуемые обобщенными координатами (318).
  § 26. Теорема Лиувилля (322).
  § 27. О введении новых переменных в произведениях дифференциалов (326).
  § 28. Применение к формулам §26 (331).
  § 29. Второе доказательство теоремы Лиувилля (334).
  § 30. Теорема Якоби о последнем множителе (340).
  § 31. Введение дифференциала энергии (344).
  § 32. Эргоды (348).
  § 33. Понятие моментоидов (352).
  § 34. Выражения для вероятностей; средние значения (355).
  § 35. Общая связь с температурным равновесием (362).
  ГЛАВА IV. ГАЗЫ СО СЛОЖНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ
  § 36. Частный случай сложных газовых молекул (366).
  § 37. Применение метода Кирхгофа к газам со сложными молекулами (368).
  § 38. О возможности того, чтобы для очень большого числа молекул переменные, определяющие их состояние, лежали в очень узких пределах (371).
  § 39. Столкновения двух молекул (373).
  § 40. Доказательство того, что принятое в §37 распределение состояний не нарушается столкновениями (378).
  § 41. Обобщения (381).
  § 42. Среднее значение живой силы, соответствующей моментоиду (383).
  § 43. Отношение x теплоемкостей (388).
  § 44. Значения x для частных случаев (390).
  § 45. Сравнение с опытом (392).
  § 46. Другие средние значения (395).
  § 47. Молекулы, находящиеся во взаимодействии (397).
  ГЛАВА V. ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА С ПОМОЩЬЮ ПОНЯТИЯ ВИРИАЛА
  § 48. Уточнение пунктов, в которых выводы ван-дер-Ваальса нуждаются в дополнении (400).
  § 49. Общее понятие вириала (401).
  § 50. Вириал действующего на газ внешнего давления (404).
  § 51. Вероятность присутствия пар молекул с заданным расстоянием между центрами (406).
  § 52. Вириал, связанный с конечной протяженностью молекул (411).
  § 53. Вириал ваальсовских сил сцепления (414).
  § 54. Формулы, заменяющие формулу ван-дер-Ваальса (415).
  § 55. Вириал дли произвольного закона отталкивания молекул (418).
  § 56. Принцип метода Лоренца (420).
  § 57. Число столкновений (423).
  § 58. Более точное значение средней длины пути. Вычисление W"i по методу Лоренца (427).
  § 59. Более точное вычисление объема, предоставленного центру молекулы (428).
  § 60. Вычисление давления насыщенного пара с помощью вероятностных законов (430).
  § 61. Вычисление энтропии газа, удовлетворяющего ваальсовским предположениям, с помощью исчисления вероятностей (434).
  ГЛАВА VI. ТЕОРИЯ ДИССОЦИАЦИИ
  § 62. Механическая картина химического сродства одинаковых одновалентных атомов (441).
  § 63. Вероятность химической связи атома с атомом того же сорта (445).
  § 64. Зависимость степени диссоциации от давлении (450).
  § 65. Зависимость степени диссоциации от температуры (453).
  § 66. Численные расчеты (457).
  § 67. Механическая картина сродства двух неодинаковых одновалентных атомов (461).
  § 68. Диссоциация молекулы на два гетерогенных атома (465).
  § 69. Диссоциация иодистоводородного газа (468).
  § 70. Диссоциация водяного пара (469).
  § 71. Общая теория диссоциации (473).
  § 72. Отношение этой теории к теории Гиббса (478).
  § 73. Область чувствительности равномерно распределена вокруг всего атома (480).
  ГЛАВА VII. ДОПОЛНЕНИЯ К ТЕОРЕМАМ О ТЕПЛОВОМ РАВНОВЕСИЙ В ГАЗАХ СО СЛОЖНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ
  § 74. Определение величины Н, являющейся мерой вероятности состояния (485).
  § 75. Изменение величины Н вследствие внутримолекулярных движений (487).
  § 76. Рассматриваем ый частный случай (489).
  § 77. Теорема Лиувилля в рассматриваемом частном случае (492).
  § 78. Изменение величины Н вследствие столкновений (494).
  § 79. Наиболее общий случай столкновения двух молекул (497).
  § 80. Применение теоремы Лиувилля к столкновениям наиболее общего типа (499).
  § 81. Вычисление с конечными разностями (503).
  § 82. Интегральное выражение для наиболее общего изменения Н вследствие столкновений (507).
  § 83. Уточнение рассматриваемого далее частного случая (509).
  § 84. Решение уравнения для каждого столкновения (510).
  § 85. Сталкиваются атомы только одного сорта (513).
  § 86. Определение вероятности различного рода центральных движений (514).
  § 87. Предположения о начальных состояниях (519).
  § 88. О возвращении системы к прежнему состоянию (521).
  § 89. Связь со вторым началом теории тепла (523).
  § 90. Применение ко вселенной (525).
  § 91. Применение исчисления вероятностей в молекулярной физике (527).
  § 92. Вывод теплового равновесия путем обращения времени (529).
  § 93. Доказательство с помощью циклических рядов конечного числа состояний (533).
  ПРИМЕЧАНИЯ РЕДАКТОРА (535).

20 февраля 1844 - 05 сентября 1906

австрийский физик-теоретик, основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории

Биография

Больцман родился в Вене в семье акцизного чиновника. Вскоре семья переехала в Вельс, а затем в Линц, где Больцман окончил гимназию. В 1866 он окончил Венский университет, где учился у Й. Стефана и И. Лошмидта , и защитил докторскую диссертацию. В 1867 г. стал приват-доцентом Венского университета и в течение двух лет являлся ассистентом профессора Й. Стефана .

В 1869 г. Больцман был приглашен на должность ординарного профессора математической физики в Грацском университете с обязательством читать курс «Элементы высшей математики». В 1873 г. стал ординарным профессором математики Венского университета, сменив в этой должности своего наставника Мотта. Однако вскоре (в 1876 г.) вернулся в Грац , где стал профессором экспериментальной физики и директором Физического института, нового учреждения, где в свое время работали В. Нернст и С. Аррениус.

Став известным теоретиком, Больцман в 1890 г. получил кафедру теоретической физики в Мюнхене , однако в 1895 г. вернулся в Вену в качестве преемника Й. Стефана по должности профессора теоретической физики. Спокойно вести научную и педагогическую работу Больцману не удавалось, поскольку в это время профессором философии Венского университета был Э. Мах , который в своих лекциях отрицал атомистические представления, лежавшие в основе больцмановской теории, поэтому в 1900 г. Больцман отправляется преподавать в Лейпциг , однако там сталкивается с сопротивлением другого анти-атомиста В. Оствальда. Наконец, в 1902 г. Больцман вновь вернулся в Вену, где занял (помимо кафедры теоретической физики) еще и освобожденную Махом кафедру натурфилософии, обеспечив себе таким образом комфортные условия для работы. Больцман многократно приглашался читать лекции в различных университетах Европы и Америки.

Покончил с собой в гостиничном номере в итальянском Дуино , повесившись на оконном шнуре. Самоубийство Больцмана связывают с депрессией, вызванной тем, что идеи развиваемой им статистической физики в то время не находили понимания в физическом сообществе. На могильном камне Больцмана выбита установленная им формула, связывающая энтропию термодинамического состояния с числом соответствующих микросостояний. Коэффициент Дж·К?1 носит название постоянной Больцмана.

Научная деятельность

Работы Больцмана касаются преимущественно кинетической теории газов, термодинамики и теории излучения, а также некоторых вопросов капиллярных явлений, оптики, математики, механики, теории упругости и т.д.

Перечислим основные достижения Больцмана в области статистической механики. В 1866 получил формулу для равновесного распределения по импульсам и координатам молекул идеального газа, находящегося во внешнем потенциальном поле (распределение Больцмана). В 1871 предложил эргодическую гипотезу для обоснования закономерностей статистической физики. В 1872 вывел основное уравнение микроскопической теории неравновесных процессов (физической кинетики), носящее его имя, а также установил так называемую H-теорему, выражающую закон возрастания энтропии для изолированной системы. В 1872 показал статистический характер второго начала термодинамики, связав энтропию замкнутой системы с числом возможных микросостояний, реализующих данное макросостояние. Это стало указанием на несостоятельность представления о «тепловой смерти Вселенной».

Важное значение имели труды Больцмана по термодинамике излучения. В 1884 он вывел закон для испускательной способности абсолютно черного тела с учётом пропорциональности давления равновесного излучения, предсказанного теорией Максвелла, и плотности его энергии. Этот закон был эмпирически получен Й. Стефаном в 1879 и носит название закона Стефана - Больцмана.

Экспериментальные исследования Больцмана посвящены проверке максвелловской теории электромагнетизма, измерению диэлектрических постоянных различных веществ и их связи с показателем преломления, изучению поляризации диэлектриков.

Больцман являлся активным сторонником атомистических представлений и отстаивал их в борьбе с представителями махизма и других идеалистических учений (среди них - Э. Мах и В. Оствальд).

Публикации

• Больцман Л. Очерки по методологии физики. - М., 1929.
• Больцман Л. Кинетическая теория материи. - М., 1939.
• Больцман Л. Статьи и речи. - М.: Наука, 1970.

БОЛЬЦМАН (Boltzmann), Людвиг

Австрийский физик Людвиг Больцман родился в Вене в семье служащего. По окончании гимназии в Линце он поступил в Венский университет, где учился у Й. Стефана и Й. Лошмидта. В 1866 г. Больцман защитил докторскую диссертацию, работал ассистентом у Стефана, затем стал приват-доцентом Венского университета. Профессор теоретической физики университета в Граце (1869–1873), профессор математики в Венском университете (1873–1876), профессор экспериментальной физики университета в Граце (1876–1889). В 1889–1894 гг. занимал кафедру теоретической физики в Мюнхене, в 1894–1900 гг. в Вене, в 1900–1902 гг. в Лейпциге, а затем снова в Вене.

Научные интересы Больцман охватывали почти все области физики (и ряд областей математики). Автор работ по математике, механике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля, оптике, термодинамике и кинетической теории газов. Однако наибольшее значение имеют работы Больцман по кинетической теории газов и статистическому обоснованию термодинамики. В 1886–1872 гг. он провёл важнейшие исследования в области кинетической теории газов, вывел закон распределения молекул газа по скоростям, обобщив распределения Дж. К. Максвелла на случай, когда на газ действуют внешние силы (статистика Больцмана). Формула равновесного больцмановского распределения послужила основой классической статистической физики. В 1872 г., применив статистические методы к кинетической теории газов, вывел основное кинетическое уравнение газов. Установил фундаментальное соотношение между энтропией физической системы и вероятностью её состояния, доказал статистический характер второго начала термодинамики, что указало на несостоятельность гипотезы «тепловой смерти» Вселенной. В том же году доказал так называемую Н-теорему, утверждавшую, что Н-функция, характеризующая состояние замкнутой системы, не может возрастать во времени. Эти исследования Больцмана заложили основу термодинамики необратимых процессов.

Больцман впервые применил законы термодинамики к процессам излучения и в 1884 г. теоретически вывел закон теплового излучения, согласно которому энергия, излучаемая абсолютно чёрным телом, пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры. В 1879 г. этот закон был экспериментально установлен Й. Стефаном и известен теперь как закон Стефана – Больцмана.

Больцман был не только теоретиком, но и экспериментатором. Он провёл первые опыты по проверке справедливости максвелловской теории электромагнетизма, измерил диэлектрические постоянные различных веществ, исследовал поляризацию диэлектриков. Он измерил диэлектрическую проницаемость газов и твёрдых тел и установил её связь с оптическим показателем преломления.

Основные результаты исследований ученого представлены в его фундаментальных лекционных курсах – «Лекции о максвелловской теории электричества и света» (тт. 1–2, 1891–1893); «Лекции по теории газов» (тт. 1–2, 1896–1898); «Лекции о принципах механики» (тт. 1–3, 1897–1920).

Людвиг Больцман, вне всякого сомнения, является блестящим учёным и достоянием австрийской науки. Однако последние годы его деятельности представляли собой непрерывную борьбу за собственную правоту и достоинство учёного, в этой непростой борьбе присутствовали и победы, и поражения.

Датой рождения Людвига Эдуарда Больцмана считается 20 февраля 1844 года. Родился он ночью, сопровождающейся переходом масленицы в пост. Сам Людвиг шутил - мол, дата его появления на свет повлияла на его характер, и именно поэтому ему присущи резкие перепады настроения.

Его отец - Людвиг Георг Больцман, служил в министерстве финансов, но рано ушёл из жизни. Причиной послужила страшная в то время болезнь - туберкулёз. Сыну исполнилось 15 лет, когда отца не стало. Мальчик с детства отличался стремлением к знаниям, отлично учился и параллельно увлекался музыкой. Известный композитор Антон Брукнер обучал его игре на фортепиано, мало-помалу Людвиг стал устраивать собственные домашние концерты, приглашая в гости друзей и приятелей. С уверенностью можно сказать, что юноша получил хорошее воспитание.

Начиная с 1863 года, он зачислен в Венский университет, в котором обучался математике и физике. За годы учёбы Больцман опубликовал несколько своих статей, посвящённых электродинамике. Талантливого юношу заметили и осенью 1886 года зачислили в Институт физики, не просто как слушателя, а в качестве ассистента профессора. А уже пару месяцев спустя он получил докторскую степень.

Поработав ассистентом, Людвиг набрался опыта общения со студентами и через 2 года получил возможность читать лекции. Ещё через год он стал профессором математики в университете Граца. Всё это время молодой учёный занимается разработкой своих теорий, ставит эксперименты и изучает теорию Максвелла.

Для этого ему даже пришлось брать отпуск в университете, чтобы иметь возможность поработать в лабораториях Гейдельберга, Берлина и Кенигсберга. Итоги экспериментов увидели свет в 1873 и 1874 годах.

Параллельно с научной деятельностью Людвиг занимается планированием новейшей лаборатории в Граце, которую впоследствии и возглавил.

Этот период можно отнести к расцвету научной деятельности австрийского математика. Создаётся впечатление, что ему не хватало размаха и простора для его деятельности. Людвиг хотел не просто обучать студентов, но и горел желанием делиться перспективными идеями с коллегами, такими же учёными, как он сам. Но Грац - небольшой городок, и в нём Больцман, пожалуй, достиг всего, что может дать провинциальный город. По этой причине в 1873 году он вновь приезжает в Вену и занимает должность профессора математики. Перед отъездом он знакомится с Генриеттой фон Айгентлер, которая вскоре стала его супругой.

В столице Австрии Людвиг стал очень популярным, его энтузиазм был оценён по достоинству. На лекциях талантливого профессора всегда было много слушателей, залы были заполнены до отказа, тем не менее не все желающие могли попасть на занятия к молодому учёному.

Как и в детские годы, Больцман продолжал увлекаться музыкой. Всё так же играл по вечерам на рояле и посвящал свои выступления супруге. А в Венском оперном театре за семьёй профессора была закреплена ложа, и он не пропускал ни одного значимого концерта.

Свою работу Людвиг любил и с увлечением занимался научной деятельностью. Большое внимание привлекла его работа «О теории упругости при внешних воздействиях», появившаяся в печати в 1874 году. Автор в данной статье представил теорию линейной вязкоупругости. Основу исследования составляли интегральные уравнения. Революционная работа стала достоянием теоретической реологии.

К сожалению, с переездом в Вену учёный получил значительную нагрузку по ведению документации, ему ежедневно требовалось заполнять большое количество бумаг.

Отчасти, он заскучал. С тоской вспоминал Больцман былые времена - небольшой городок Грац, ставший практически родным и кафедру экспериментальной физики с её хорошо оснащённой лабораторией. Там было намного меньше бюрократизма, да и невеста учёного являлась уроженкой Граца. И тогда австрийский физик снова решился на переезд. В 1886 году он получает должность директора в институте физики в Граце и занимает её на протяжение 14 лет.

Несколькими годами ранее (в 1871-м) Больцман доказал - второй закон термодинамики можно получить из механики лишь опираясь на теорию вероятности. Свои предположения автор представил в заметке, взбудоражившей в 1877 году весь исследовательский мир. Работа «Венские сообщения о физике» стала практически самой известной статьёй автора, показавшей взаимодействие энтропии и термодинамического состояния, а именно - что энтропия термодинамического состояния прямо пропорциональна вероятности этого состояния, и вероятности состояний вычисляются из отношения между числовыми значениями соответствующих данным состояниям распределений молекул.

Процессы перехода в более вероятные состояния из менее вероятных - необратимый природный закон, так считал Больцман. При этом обратимость переходов не абсолютно невозможна, но маловероятна. Посему энтропия имеет связь с вероятностью состояния системы. Больцман сформулировал эту связь в известной Н-теореме, гласящей, что исходная величина (средний логарифм функции распределения) со временем должна изменяться в прямом направлении.

Связав Н-функцию со статистическим весом состояния, учёный показал, что ожидаемым состоянием будет тепловое равновесие, и рассчитал связь энтропии с вероятностью макроскопического состояния. Фактически, H-теорема Больцмана заложила основы представлений о необратимых процессах и теории информации и считается вершиной учения австрийского деятеля об устройстве мира. В определённом смысле она, подобно учению Дарвина, иллюстрирует зарождение и течение жизни физической вселенной. Автор считал, что конец света никогда не настанет, а вселенная существует сама по себе, и она вечна, так как состоит не из энергии, а из молекул и атомов.

Н-теорема вызвала множество споров, её практически «под микроскопом» изучали критики и философы, которые нашли в ней серьёзные несоответствия. Согласно гипотезе Больцмана, во вселенной должны проходить процессы в противоположном второму началу направлении, а значит, тепло обязано перемещаться от холодного тела к более горячему - а это кажется абсурдом.

Людвиг не сдавался и защищал свою теорию как мог. Кульминацией дискуссий стал съезд научных деятелей в Любеке в 1895 году, на котором физик-естествоиспытатель вопреки всему отстоял свою правоту, но потерял после этого всех соратников. В 1896 году он написал работу «О неизбежности атомистики в физических науках» и опроверг оствальдовский энергетизм.

С 1890-го он заведует кафедрой теоретической физики высшей школы Мюнхена и одновременно преподаёт. На лекции по экспериментальной физике приезжали студенты даже из других городов, чтобы послушать рассуждения знаменитого профессора.

А Людвига всё больше беспокоило зрение, которое ухудшалось с каждым месяцем. От этого у него окончательно испортился характер. Больцман не принимал критику и не терпел возражений. Даже в общении с друзьями он позволял себе всё более резкие, обидные высказывания, не идя на компромиссы, и вскоре у него совсем не осталось приятелей. Не лучше обстояло дело и с работой. Из-за всё той же неуступчивости он более не задерживался надолго ни на одном рабочем месте.

Из Мюнхена он снова вернулся в Вену, затем в Лейпциг, а оттуда в 1902 году снова прибыл в столицу Австрии. В 1904 году учёный уже практически не видел, и жена пригласила к нему помощницу, которая перепечатывала для него рукописи и читала вслух газеты и журналы. Любимым делом, которому были отданы годы жизни и здоровье, Больцман заниматься больше не мог и 5 сентября 1906 года покончил с собой.

Трудно сказать, что послужило причиной добровольного ухода из жизни - депрессия, ощущение беспомощности или тот факт, что последнее его открытие не было признано современниками. Но и по сей день Людвиг Больцман считается основоположником молекулярно-кинетической теории и статистической механики. Выведенную им формулу для расчёта энтропии S=k ln W (где энтропия «S» термодинамического состояния увязана с числом соответствующих микросостояний «W», а коэффициент «k», известный как «постоянная Больцмана», равен 1,3806488(13) x 10 в минус двадцать третьей степени Дж К) - как дань памяти и признание заслуг - посетители видят на надгробии учёного.

Больцман Людвиг Бо́льцман Людвиг

(Boltzmann) (1844-1906), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Дал (1872) статистическое обоснование второго начала термодинамики. Вывел один из законов теплового излучения (закон Стефана-Больцмана).

БО́ЛЬЦМАН (Boltzmann) Людвиг (1844-1906), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Дал (1872) статистическое обоснование второго начала термодинамики. Вывел один из законов теплового излучения (закон Стефана - Больцмана).
* * *
БО́ЛЬЦМАН (Boltzman) Людвиг (полное имя Людвиг Эдуард) (20 февраля 1844, Вена, Австрия - 5 сентября 1906, Дуино, близ Триеста, Австро-Венгрия, ныне Италия), австрийский физик, один из величайших физиков-теоретиков конца 19 - начала 20 века. Член Венской АН (1895), иностранный почетный член Петербургской АН (1899) и многих академий мира.
Семья, образование
Деду Людвига, переселившемуся из Германии в Австрию, принадлежала часовая фабрика, и семья была состоятельной. Отец Людвига был акцизным чиновником. По роду его службы семья переехала сначала из Вены в Вельс, а затем в Линц, где Людвиг поступил в школу. Пятнадцати лет он потерял отца.
По воспоминаниям современников, родители, особенно мать, оказали на Людвига огромное благотворное воспитательное воздействие.
Учился Людвиг прекрасно, был прилежен, аккуратен и (по собственным его воспоминаниям) имел тот недостаток, что был несколько избыточно честолюбив и даже склонен к карьеризму. Впрочем, это мнение следует отнести к исключительной самокритичности Больцмана, одному из проявлений высочайшего уровня его моральных принципов.
Уже в детские годы обнаружилась трепетная любовь Людвига к природе, его увлечение музыкой и поэзией. Он говорил впоследствии, что Шиллер оказал на него решающее влияние.
После окончания школы его обучение продолжилось в Венском университете. В числе его учителей нужно, в первую очередь, назвать Йозефа Стефана (см. СТЕФАН Йозеф) , с которым его впоследствии связала большая дружба.
Научная карьера
В 1866 Больцман защитил диссертацию и получил ученую степень, а через год он стал приват-доцентом. В течение двух лет он был ассистентом Стефана, включившись в исследования теплового излучения: итогом этих работ явился впоследствии известный закон Стефана-Больцмана (см. СТЕФАНА - БОЛЬЦМАНА ЗАКОН) .
В 1868 двадцатичетырехлетний Больцман получил должность профессора математической физики в Граце.
Последующие два года принесли Больцману много ярких впечатлений. Он познакомился с рядом крупнейших немецких ученых того времени, общался в Гейдельберге с Бунзеном (см. БУНЗЕН Роберт Вильгельм) , потом - с Кирхгофом (см. КИРХГОФ Густав Роберт) и Гельмгольцем (см. ГЕЛЬМГОЛЬЦ Герман Людвиг Фердинанд) в Берлине.
Видимо, в Германии Больцману понравилось не все. Берлин раздражал его своей прусской чопорностью и строгостью. Он писал друзьям: «Взгляд, обращенный Гельмгольцем, дал мне понять, что учащемуся не пристало веселье и юмор».
Больцман - преподаватель
В 1869-1876 Больцман много времени посвящал преподаванию в Венском университете, читал лекции по «механической теории теплоты», по теории упругости, по акустике и капиллярности. Позже к этому добавились дифференциальное и интегральное исчисление, математический анализ, теория чисел, аналитическая геометрия. Потом - теория газов, гидродинамика, электричество, магнетизм, а в последние годы еще курс «Избранные главы из натурфилософии».
Уже этот перечень показывает, насколько широк был охват педагогической работы.
По воспоминаниям учеников Больцмана, лектором он был превосходным. К студентам относился со всем известной симпатией, был счастлив, если мог оказать услугу. Когда будущий известный теоретик, тогда еще студент, Пауль Эренфест (см. ЭРЕНФЕСТ Пауль) , сделал доклад об одной из работ Больцмана, тот воскликнул: «Если бы я сам так хорошо знал свои работы!»
Обычно на лекции Больцман пользовался тремя досками, сначала выписывая на одной из них те основные формулы, которые были выведены на предыдущем занятии, а затем и новые, так что к концу лекции весь материал был на глазах у студентов.
После Вены Больцман перешел в Грац профессором на кафедру экспериментальной физики (1869-1873). Зaслуживший всемирную известность как теоретик, Больцман был и весьма талантливым (и увлеченным!) экспериментатором («вряд ли имеющим себе равного» - были и такие мнения), но, конечно, теория была на первом плане.
В 1890 Больцману предложили кафедру теоретической физики в Мюнхене. Там он проработал около четырех лет, а в 1894, после кончины Стефана, стал его преемником на кафедре теоретической физики в Венском университете, где он и проработал до дня своей трагической кончины. Перерыв в этой работе был в 1901-1902, когда Больцман читал лекции в университете в Лейпциге. Для чтения же отдельных лекций и небольших курсов его многократно приглашали в университеты ряда стран мира, среди которых были и университеты Америки (он побывал там трижды и потом с большим юмором описал свои впечатления в небольшой книжке «Путешествие одного немецкого профессора в Эльдорадо»).
Больцман как личность
Академии наук многих стран, в том числе и России, избрали его своим членом, ему было присвоено почетное звание доктора наук Оксфордского университета, он был награжден многими орденами.
Но душой и сердцем он всегда оставался предан своей родной Австрии, особенно Грацу. Он горячо любил природу (даже приобрел домик в горной деревне и - к некоторому изумлению соседей - самолично привел туда на веревке корову).
Вообще, рассказывая о Больцмане, часто приходится повторять: «любил». Он был жизнерадостным, очень любил детей, они с женой (он женился на студентке математического факультета Генриетте фон Айгентлер) устраивали для них праздники, и отец организовывал танцы. Говорил: «То, чем я стал, я обязан Шиллеру», любил музыку, преклонялся перед Моцартом и Бетховеном, устраивал дома музыкальные вечера и сам играл на рояле, любил своих учеников и преподавание, любил путешествовать, был общителен и остроумен. И, конечно, главной его любовью была наука.
Основные научные достижения
Основной темой научных исследований Больцмана была молекулярно-кинетическая теория. Наибольшие достижения связаны с работами по кинетической теории газов (см. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ) и статистическому обоснованию термодинамики. Конечно, эта проблематика появилась в физике и до Больцмана. Так, Джеймс Клерк Максвелл (см. МАКСВЕЛЛ Джеймс Клерк) еще в 1859 установил закон распределения молекул по скоростям, а в 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики. Больцман был одним из немногих, вполне осознавших значение работ Максвелла. Он обобщил закон распределения скоростей молекул газов на газы, находящиеся во внешнем силовом поле, и установил формулу Больцмана распределения (см. БОЛЬЦМАНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ) (1868-1871). Применяя статистические методы к кинетической теории идеальных газов, Больцман вывел кинетическое уравнение газов (см. КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ) . Главнейшей заслугой Больцмана является исследование необратимых процессов и статистическая трактовка второго начала термодинамики. В 1872 Больцман ввел понятие H -функции, характеризующее состояние замкнутой макроскопической системы, и доказал, что с течением времени H -функция не может возрастать (H -теорема). Отождествив H -функцию с энтропией S (с обратным знаком), Больцман связал энтропию с W - термодинамической вероятностью:
S=k lnW.
Это соотношение дало статистическое обоснование второму началу термодинамики и является основой статистической физики. Универсальная постоянная k в честь ученого называется Больцмана постоянной (см. БОЛЬЦМАНА ПОСТОЯННАЯ) . Приведенное уравнение выгравировано на памятнике Больцману в Вене.
Больцман был верным последователем и приверженцем идей Максвелла и в области электромагнитной теории. Ему принадлежат первые экспериментальные работы по проверке достоверности выводов максвелловской теории электромагнитного поля. Он провел измерения диэлектрической проницаемости газов и твердых тел и установил ее связь с оптическим показателем преломления. Эти результаты были изложены в «Лекциях о максвелловской теории электричества и света» (1891-1893). (Преклонение Больцмана перед гением Максвелла было безгранично. Об его уравнениях он писал: «Не божество ли начертало эти законы?...»). Больцману принадлежат труды по изучению поляризации диэлектриков, теории термоэлектричества, диамагнетизма и др. Больцман, в частности, разработал теорию эффекта Холла (см. ХОЛЛА ЭФФЕКТ) . Больцманом внесен существеннейший вклад в теорию флуктуаций, предложен принципиально новый подход к теории необратимых процессов, впервые применены принципы термодинамики к описанию электромагнитного излучения, теоретически выведено выражение для давления света. Хенрик Антон Лоренц (см. ЛОРЕНЦ Хендрик Антон) , один из крупнейших физиков-теоретиков, которого по справедливости называют отцом электронной теории, назвал работу Больцмана о зависимости теплового излучения от температуры «настоящей жемчужиной теоретической физики».
Интересы Больцмана охватывали почти все области физики и частично математики.
Последние годы
Работы Больцмана внесли важнейший вклад в объяснения наблюдаемых явлений на базе представлений о молекулярном строении тел. Но росло не только число сторонников этих представлений, но и ожесточение их оппонентов. В числе последних нужно прежде всего назвать Вильгельма Фридриха Оствальда (см. ОСТВАЛЬД Вильгельм Фридрих) и Эрнста Маха (см. МАХ Эрнст) , яростных научных противников как Больцмана (который, однако, считал их своими личными друзьями), так и вообще самого представления о существовании молекул, которому они противопоставляли базировавшуюся на беспочвенных философских идеях концепцию «энергетизма».
И тот, и другой к концу жизни отошли от своих прежних агрессивно-антинаучных позиций, но, к сожалению, Больцман уже не мог узнать этого.
Последние годы жизни Больцмана были, возможно, самыми продуктивными, но в то же время самыми для него тяжелыми. Он признавался, что «...последние, самые серьезные работы, как ему кажется, вообще никем не поняты...». Угнетаемый напором врагов атомистики (их доводы типа «а кто-нибудь эти атомы видел?» представляются теперь в лучшем случае убогими и смешными), Больцман все чаще впадал в депрессию и в 1906 покончил с собой, так и не узнав, что еще в 1828 английский ботаник Роберт Броун (см. БРОУН Роберт (ботаник)) открыл явление, которое можно назвать первым экспериментальным подтверждением реалистичности молекулярно-кинетических представлений.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "Больцман Людвиг" в других словарях:

Людвиг Больцман Ludwig Eduard Boltzmann Дата рождения … Википедия

Больцман (Boltzmann) Людвиг (20.2.1844, Вена, 5.9.1906, Дуино, близ Триеста), австрийский физик, один из основоположников статистической физики и физической кинетики. Член Венской АН (1895) и многих академий мира. В 1866 Б. окончил Венский… … Большая советская энциклопедия

Людвиг Больцман (нем. Ludwig Eduard Boltzmann, 20 февраля 1844, Вена, Австрия 5 сентября 1906, Дуино, Италия) австрийский физик, основатель статистической механики и молекулярно кинетической теории. В 1867 г. стал приват доцентом Венского… … Википедия

- (Boltzmann, Ludwig) (1844 1906), австрийский физик, один из создателей молекулярно кинетической теории и статистической физики. Родился 20 февраля 1844 в Вене. В 1866 окончил Венский университет и защитил докторскую диссертацию. Профессор… … Энциклопедия Кольера

- (Boltzmann, род. в 1844 г.) австрийский физик. В 1867 г. сделался приват доцентом Венского унив., в 1869 г. ординарным профессором математической физики в Грацском университете, в 1873 г. орд. проф. математики в Вене, в 1876 г. профессором… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Больцман, Людвиг Людвиг Больцман Ludwig Eduard Boltzmann Дата рождения: 20 февраля 1844(… Википедия

- (1844 1906) австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, иностранный член корреспондент Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов.… … Большой Энциклопедический словарь