Лю́двиг Бо́льцман ( нем. Ludwig Eduard Boltzmann ; 20 февраля 1844 , Вена , Австрийская империя — 5 сентября 1906 , Дуино , Австро-Венгрия ) — австрийский физик -теоретик, основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории .

Член Венской Императорской академии наук (1885), иностранный член Лондонского королевского общества (1899) , член-корреспондент Петербургской академии наук (1899) , Парижской академии наук (1900) и ряда других.

Биография

Людвиг Больцман родился в городе Вене в семье акцизного чиновника. Вскоре семья переехала в Вельс , а затем в Линц , где Больцман окончил гимназию . В 1866-м году 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 приглашён 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 своё время работали В. Нернст и С. Аррениус .

Женился на Генриетте фон Айгентлер, студентке математического факультета, которая была на 10 лет младше. В доме жизнерадостного профессора устраивались музыкальные вечера, и Больцман сам садился за рояль. Любимыми его композиторами были Вольфганг Моцарт и Людвиг Бетховен . Пара вела светскую жизнь, часто посещала театры, организовывала пикники в окрестностях Граца.

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. В 1900 г. Больцман отправился преподавать в Лейпциг , однако там столкнулся с сопротивлением другого анти-атомиста В. Оствальда . Наконец, в 1902 г., Больцман вновь вернулся в Вену, где занял (помимо кафедры теоретической физики) ещё и освобождённую Махом кафедру натурфилософии , обеспечив себе таким образом комфортные условия для работы. Больцмана многократно приглашали читать лекции в различных университетах Европы и Америки.

К 1900 году у Больцмана развилась тяжёлая форма астмы , он переживал мучительные приступы болезни и сильно страдал от болей. Напряжённая полемика вокруг молекулярно-кинетической теории сказывалась на состоянии его нервной системы. В 1906 году Больцман прервал лекции и отправился на лечение в город Дуино , недалеко от Триеста , вместе с женой и дочерью. 5 сентября 1906 года Больцман покончил с собой в гостиничном номере, 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

${\displaystyle S=k\log W,}$

связывающая энтропию ${\displaystyle S}$ термодинамического состояния с числом соответствующих микросостояний ${\displaystyle W}$ . Коэффициент ${\displaystyle k=1{,}380\,649\times 10^{-23}}$ 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 году предложил эргодическую гипотезу для обоснования закономерностей статистической физики .

В 1872 году 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 том же году 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 чёрного 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 ).

Память

В 1964 г. Международный астрономический союз присвоил имя Больцмана кратеру на видимой стороне Луны .

Публикации

• Больцман Л. Очерки по методологии физики. — М., 1929.
• Больцман Л. Кинетическая теория материи. — М., 1939.
• Больцман Л. — М.: Гостехиздат, 1953.
• Больцман Л. Статьи и речи. — М.: Наука, 1970.
• Больцман Л. Избранные труды. — М.: Наука, 1984. (недоступная ссылка) (недоступная ссылка) (недоступная ссылка)

См. также

• Больцмановский мозг

Имя Больцмана носят ряд понятий классической статистической физики :

• постоянная Больцмана
• кинетическое уравнение Больцмана
• закон Стефана — Больцмана
• распределение Больцмана
• H-теорема Больцмана

Примечания

Литература

• Л. Фламм. // УФН. — 1957. — Т. 61 , № 1 .
• Н. Н. Боголюбов , Ю. В. Саночкин. // УФН. — 1957. — Т. 61 , № 1 .
• Б. И. Давыдов. // УФН. — 1957. — Т. 61 , № 1 .
• Храмов Ю. А. Больцман, Людвиг // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . — Изд. 2-е, испр. и дополн.. — М. : Наука , 1983. — С. 38—39. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.)
• Полак Л. С. — М.: Наука, 1987. — 208 с.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• Больцман (Boltzmann) Людвиг / О. В. Кузнецова // Бари — Браслет. — М. : Советская энциклопедия, 1970. — С. 528. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 3).

Ссылки

• от 4 марта 2013 на Wayback Machine