Ludwig Boltzmann Biografie en bijdragen

2855
Simon Doyle

Ludwig Boltzmann (1844-1906) was een Oostenrijkse wetenschapper die wordt beschouwd als de vader van de statistische mechanica. Zijn bijdragen op het gebied van wetenschap waren divers; Boltzmann's vergelijking en principe, statistische mechanica of het H therorem.

Vanwege zijn bijdragen en baanbrekende ideeën is zijn achternaam algemeen bekend, niet alleen bij de wetenschappelijke gemeenschap, maar ook bij de samenleving in het algemeen. Ter ere van hem zijn er zelfs verschillende artistieke werken en monumenten die zijn bijdragen vieren..

Portret van de wetenschapper Ludwig Boltzmann

Het werk van Boltzmann was een aanvulling op wetenschappelijk werk van groot belang, zoals dat van Maxwell. Hun bijdragen hadden zelfs een brede invloed op het werk van Albert Einstein.

De werken van Boltzmann werden voornamelijk ontwikkeld in de natuurkunde, maar hij publiceerde ook werken die verband hielden met andere gebieden, zoals de levenswetenschappen en de wetenschapsfilosofie..

Artikel index

  • 1 Biografie
    • 1.1 Studies
    • 1.2 Onderwijsfase
    • 1.3 Maxwell-Boltzmann statistiek
    • 1.4 Hypothese over het atoom
    • 1.5 Dood
  • 2 Belangrijkste bijdragen
    • 2.1 De Boltzmann-vergelijking
    • 2.2 Statistische mechanica
    • 2.3 Entropie en het principe van Boltzmann
    • 2.4 Wetenschapsfilosofie
  • 3 referenties

Biografie

Ludwig Boltzmann werd geboren op 20 februari 1844 in Oostenrijk, in de stad Wenen. In die tijd maakte dit gebied deel uit van het Oostenrijks-Hongaarse rijk. De familie van Ludwig werd gekenmerkt door rijkdom, waardoor hij een goede opleiding kon volgen.

Naast zijn familievermogen had Ludwig ook een bescheiden fortuin dat hij van zijn grootvader had geërfd; hierdoor kon hij zonder problemen zijn studie bekostigen.

Op 15-jarige leeftijd was Ludwig wees, dus deze erfenis van zijn grootvader diende hem nog meer nadat hij op jonge leeftijd zonder vader was achtergelaten..

Studies

De eerste training van Boltzmann was in de stad Linz, in het noorden van Oostenrijk, waar het gezin naartoe was verhuisd. 

Historische gegevens hebben kunnen aantonen dat Ludwig Boltzmann van kinds af aan gekenmerkt werd door buitengewoon nieuwsgierig te zijn, naast een grote interesse in leren, met grote ambitie en soms met een rusteloze en angstige houding..

Later ging hij naar de Universiteit van Wenen, waar hij leringen ontving van illustere figuren zoals de natuurkundige Josef Stephan, de wiskundige József Miksa Petzval en de natuurkundige en wiskundige Andreas von Ettingshausen..

Hij studeerde in 1866 af aan deze universiteit; de tutor van Boltzmanns proefschrift was precies Josef Stephan, met wie hij later samenwerkte. Dit werk met Stephan duurde 3 jaar, van 1867 tot 1869, en in die tijd concentreerden ze zich op het analyseren van de energieverliezen die worden ondervonden door hete elementen..

Lesfase

Vanaf 1869 wijdde Ludwig Boltzmann zich aan het lesgeven aan de Universiteit van Graz, de op een na grootste universiteit van Oostenrijk. Aan die universiteit gaf hij les in theoretische natuurkunde. Parallel hieraan zette Boltzmann zijn opleiding voort in de Duitse steden Berlijn en Heidelberg.

Boltzmann doceerde aan de Universiteit van Graz tot 1873, het jaar waarin hij begon met het doceren van wiskunde aan de Universiteit van Wenen. Drie jaar later, in 1876, keerde hij terug naar Graz, op dat moment werd hij al erkend op het gebied van de wetenschap als resultaat van een reeks gepubliceerde werken en verschillende onderzoeken..

Maxwell-Boltzmann statistiek

Een van de meest opmerkelijke onderzoeken van die tijd was de Maxwell-Boltzmann-statistiek, ontwikkeld door hem en Maxwell in 1871.

In 1894 keerde hij terug naar de Universiteit van Wenen om te werken als professor in de theoretische fysica. In die tijd werd Boltzmann gedwongen om te communiceren met Ernst Mach, een natuurkundige en filosoof met wie Boltzmann grote verschillen had..

Er waren zoveel problemen tussen deze twee wetenschappers dat Boltzmann besloot naar Leipzig te gaan om contact met Mach te vermijden..

Ernst Mach verliet zijn onderwijswerk aan de Universiteit van Wenen in 1901 om gezondheidsredenen; Daarom keerde Boltzmann in 1902 terug en verkreeg niet alleen opnieuw de mogelijkheid om theoretische natuurkundelessen te geven, maar nam hij ook de leiding over de leerstoel geschiedenis en wetenschapsfilosofie, een onderwerp dat eerder werd onderwezen door Mach..

Hypothese over het atoom

Bij zijn terugkeer naar de universiteit van Wenen begon Boltzmann zijn steun voor de hypothese van het bestaan ​​van het atoom openbaar te maken. Deze overweging werd breed bekritiseerd door de wetenschappelijke gemeenschap; Een van de meest onwankelbare critici was Ernst Mach.

De constante kritiek die hij kreeg voor zijn werk had een zeer ongunstig effect op Boltzmann, die volgens historische gegevens geen kalm karakter lijkt te hebben gehad..

Boltzmann lijkt eerder een man te zijn geweest met intense en extreme reacties, die in staat was om extravert en vriendelijk te zijn en, op andere momenten, erg introvert en vatbaar voor depressies..

Een van de meest bekritiseerde aspecten van Boltzmanns uitspraken was dat deze wetenschapper vaststelde dat de tweede wet van de thermodynamica, gerelateerd aan entropie, in wezen statistisch van aard was..

Dit feit impliceerde dat als gevolg van oscillaties verschillende scenario's konden worden gegenereerd, die tot resultaten zouden leiden die niet in deze wet waren voorzien..

De critici van Boltzmann gaven aan dat het geen zin had om het statistische veld te koppelen aan de wetten van de thermodynamica, aangezien ze van mening waren dat de wetten absolute vragen waren en niet konden aanvaarden dat deze fundamentele wet variabele kenmerken had..

Dood

De druk als gevolg van de sterke en constante kritiek op Boltzmann deed hem besluiten zijn leven te nemen. In 1906 was hij met zijn gezin op vakantie in de stad Duino, vlakbij Triëst..

Terwijl zijn vrouw en kinderen op zee waren en van de vakantie genoten, hing Ludwig Boltzmann zich op in het zomerhuis.

Oorzaken

Verschillende historici hebben vastgesteld dat de oorzaken van zijn zelfmoord nauw verband hielden met het feit dat de wetenschappelijke gemeenschap zijn onderzoek niet als waarheidsgetrouw erkende.

Boltzmann zou een duidelijke en duidelijke toewijding aan de waarheid hebben gehad. Een deel van wat hem het meest raakte, was het feit dat hij een waarheid vond over het bestaan ​​van het atoom en getuige was van hoe de samenleving van zijn tijd deze ontdekking niet waardeerde, waarvan hij verwachtte dat die essentieel zou kunnen zijn voor de huidige generatie en voor velen in de toekomst. generaties..

Het feit dat traditie belangrijker was in het kader van een samenleving, in plaats van innovaties die waren afgeleid van nieuwe concepten die voor die tijd transcendentaal waren, zorgde ervoor dat Botlzmann depressief werd..

Andere historici geven aan dat de doodsoorzaken van Boltzmann ook andere elementen omvatten, aangezien deze wetenschapper bepaalde eigenschappen had die duidden op instabiliteit en onbalans in veel van zijn acties..

Kort na zijn dood begonnen leden van deze wetenschappelijke gemeenschap bewijs te verzamelen dat de door Boltzmann ontwikkelde concepten ondersteunde, terwijl ze hem tegelijkertijd wetenschappelijke erkenning voor zijn bijdragen opleverden. Dit gebeurde slechts twee jaar nadat Boltzmann stierf..

Het waren met name de studies van de chemicus-fysicus Jean Perrin die de waarheid bevestigden van de constante van Boltzmann, genoemd naar de wetenschapper, die energie koppelt aan absolute temperatuur. Dit was voldoende om de wetenschappelijke gemeenschap te overtuigen van het bestaan ​​van atomen..

Belangrijkste bijdragen

Boltzmann's vergelijking

De meest erkende bijdrage van Ludwig Boltzmann is de benadering van de vergelijking die zijn naam draagt: de Boltzmann-vergelijking. Deze vergelijking werd oorspronkelijk voorgesteld in 1870 en onderging later enkele ontwikkelingen.

De vergelijking, gebaseerd op de noties van atomen en moleculen, definieerde de waarschijnlijkheid om de moleculen in een bepaalde toestand te vinden.

Met latere ontwikkelingen werd de vergelijking bruikbaar voor het berekenen van het potentiële evenwicht in ionensoorten en voor het beschrijven van conformatieveranderingen van biologische moleculen..

Statistische mechanica

Sommige auteurs beweren dat Boltzmann de eerste was die statistieken echt toepaste bij de studie van gassen.

Dankzij dit zijn ze van mening dat de studies van kinetische theorie studies van statistische mechanica zijn geworden..

Voor deze bijdrage wordt Boltzmann door velen erkend als de vader van de statistische mechanica.

Deze discipline heeft het mogelijk gemaakt om de eigenschappen van materialen en macroscopische objecten te bestuderen op basis van de eigenschappen van hun atomen en moleculen..

Entropie en het principe van Boltzmann

Hoewel het concept van entropie in 1865 door Rudolf Clausius was geïntroduceerd, bracht Boltzmann het begrip entropie in het dagelijks leven..

In 1877 gaf Boltzmann aan dat entropie een maat is voor de wanorde van de toestand van een fysiek systeem.

Onder dit concept formuleerde Boltzmann een vergelijking voor entropie die bekend staat als het principe van Boltzmann.

Wetenschapsfilosofie

Boltzmann's bijdragen aan de ontwikkeling van de wetenschapsfilosofie worden ook algemeen erkend. 

Veel van zijn ideeën op dit gebied werden verzameld in zijn tekst "Popular Writings", gepubliceerd in 1905.

Boltzmann behandelde zeer uiteenlopende filosofische onderwerpen binnen de wetenschap. Onder hen besprak hij termen als realisme en idealisme. Ik bekritiseer ook bekende filosofen als Kant en Hegel.

Boltzmann was er vast van overtuigd dat filosofie de wetenschap kon helpen om geen nutteloze vragen te stellen. Om deze reden noemde Boltzmann zichzelf een realist, hoewel vele anderen hem identificeerden als behorend tot de materialistische stroming..

Referenties

  1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmann's H-theorema, zijn ontevredenheid en de geboorte van statistische mechanica. Studies in geschiedenis en filosofie van de moderne natuurkunde. 2009; 40(2): 174-191.
  2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. De Boltzmann-vergelijking in de moleculaire biologie. Vooruitgang in biofysica en moleculaire biologie. 2009; 99(2): 87-93.
  3. Flamm D. Ludwig Boltzmann en zijn invloed op de wetenschap. Studies in geschiedenis en wetenschapsfilosofie. 1983; 14(4): 255-278.
  4. Wetenschap A. A. Een monument voor Ludwig Boltzmann. Wetenschap, nieuwe serie. 1932 75(1944).
  5. Swendsen R. H. Voetnoten bij de geschiedenis van de statistische mechanica: in de woorden van Boltzmann. Physica A: statistische mechanica en zijn toepassingen. 2010; 389(15), 2898-2901.
  6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Annalen van kernenergie. 1977; 4(4-5): 145-159.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.