Biografie en bijdragen van Ludwig Boltzmann

Ludwig Boltzmann (1844-1906) was een Oostenrijkse wetenschapper die de vader van statistische mechanica beschouwde. Zijn bijdragen op het gebied van de wetenschap waren verschillende; de Boltzmann-vergelijking en -principe, statistische mechanica of de H-stelling.

Voor zijn bijdragen en baanbrekende ideeën is zijn achternaam algemeen bekend, niet alleen in de wetenschappelijke gemeenschap, maar ook door de samenleving in het algemeen. Zelfs ter ere van hem zijn er verschillende artistieke werken en monumenten die hun bijdragen vieren.

Het werk van Boltzmann was een aanvulling op wetenschappelijke werken van groot belang, zoals die van Maxwell. Zelfs zijn bijdragen hadden een grote invloed op het werk van Albert Einstein.

Boltzmann's werken werden hoofdzakelijk in de natuurkunde ontwikkeld, maar hij publiceerde ook werken die verband hielden met andere gebieden, zoals biowetenschappen en wetenschapsfilosofie.

index

• 1 Biografie
  • 1.1 Studies
  • 1.2 Lesfase
  • 1.3 Maxwell-Boltzmann Statistieken
  • 1.4 Hypothesen over het atoom
  • 1.5 Dood
• 2 belangrijkste bijdragen
  • 2.1 De Boltzmann-vergelijking
  • 2.2 Statistische mechanica
  • 2.3 Entropie en Boltzmann-principe
  • 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 het feit dat hij rijk was, wat de mogelijkheid bood om een ​​goede opleiding te volgen.

Naast het patrimonium van zijn familie, had Ludwig ook een bescheiden fortuin geërfd van zijn grootvader; dit hielp hem om zijn studies te betalen zonder problemen te hebben.

Op de leeftijd van 15, Ludwig was wees als een vader, zodat de erfenis van grootvader was nog nuttiger na het verlies van zijn vader op jonge leeftijd.

studies

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

Historische gegevens hebben kunnen aantonen dat Ludwig Boltzmann sinds zijn kindertijd werd gekenmerkt door buitengewoon nieuwsgierig te zijn, naast zeer geïnteresseerd te zijn in leren, met grote ambitie en soms met rusteloze en angstige attitudes.

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

Hij studeerde in 1866 af aan deze universiteit; de docent van het proefschrift van Boltzmann was slechts Josef Stephan, met wie hij vervolgens werkte. Dit werk met Stephan duurde 3 jaar, van 1867 tot 1869, en op dat moment concentreerden ze zich op het analyseren van de energieverliezen ervaren door hete elementen.

Het leerstadium

Vanaf 1869 wijdde Ludwig Boltzmann zich aan het lesgeven aan de Universiteit van Graz, het op een na grootste studentenhuis in Oostenrijk. In die universiteit doceerde hij theoretische natuurkunde. Parallel hieraan vervolgde Boltzmann zijn opleiding in de Duitse steden Berlijn en Heidelberg.

Boltzmann doceerde aan de Universiteit van Graz tot 1873, het jaar waarin hij wiskunde begon te studeren aan de universiteit van Wenen. Hij keerde terug naar Graz drie jaar later, in 1876, toen hij al erkend werd op het gebied van de wetenschap als resultaat van een reeks gepubliceerde werken en verschillende onderzoeken.

Statistieken van Maxwell-Boltzmann

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

In 1894 keerde hij terug naar de Universiteit van Wenen om te presteren als hoogleraar in de theoretische natuurkunde. Op dat moment werd Boltzmann gedwongen om interactie te hebben met Ernst Mach, natuurkundige en filosoof met wie Boltzmann grote verschillen had..

Zoveel waren de problemen die bestonden tussen deze twee wetenschappers, dat Boltzmann besloot naar Leipzig te gaan om te voorkomen dat hij in contact stond met Mach.

Ernst Mach verliet zijn baan als leraar aan de Universiteit van Wenen in 1901 om gezondheidsredenen; daarom keerde Boltzmann terug in 1902 en verkreeg niet alleen opnieuw de mogelijkheid om theoretische fysica te onderwijzen, maar nam ook de teugels over van de leerstoel geschiedenis en wetenschapsfilosofie, een onderwerp dat eerder door Mach werd onderwezen..

Hypothese over het atoom

Na zijn terugkeer aan de universiteit van Wenen begon Boltzmann zijn steun aan de hypothese van het bestaan ​​van het atoom openbaar te maken. Deze overweging werd bekritiseerd door de wetenschappelijke gemeenschap; een van de meest felle critici was Ernst Mach.

De voortdurende kritiek die hij op zijn werk ontving, veroorzaakte een zeer ongunstig effect op Boltzmann, die volgens de historische gegevens geen rustig karakter lijkt te hebben gehad.

Integendeel, Boltzmann lijkt een man te zijn geweest van intense en extreme reacties, in staat om aan te tonen dat hij extrovert en vriendelijk is en, in andere gevallen, zeer introvert en met neiging tot depressie.

Een van de meest bekritiseerde aspecten van de uitspraken van Boltzmann 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 er verschillende scenario's konden worden gegenereerd als gevolg van oscillaties die zouden leiden tot resultaten die niet in deze wet waren voorzien..

De critici van Boltzmann gaven aan dat het zinloos was om het statistisch domein te koppelen aan de wetten van de thermodynamica, omdat zij wetten als absolute kwesties beschouwden en niet konden accepteren dat deze wet van fundamenteel karakter variabele kenmerken had..

dood

De druk als gevolg van de krachtige en voortdurende kritiek op Boltzmann deed hem beslissen om zijn eigen leven te nemen. In 1906 was hij op vakantie met zijn gezin in de stad Duino, zeer dicht bij Triëst gelegen.

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

oorzaken

Verschillende historici hebben vastgesteld dat de oorzaken van zijn zelfmoord nauw samenhangen met het feit dat de wetenschappelijke gemeenschap zijn onderzoeken niet als waar erkende.

Er wordt gezegd dat Boltzmann een duidelijke en duidelijke inzet voor de waarheid had. Een deel van wat hem het meest beïnvloedde, was het feit dat hij een waarheid over het bestaan ​​van het atoom ontdekte en getuige was hoe de maatschappij van zijn tijd deze ontdekking niet waardeerde, waarvan hij verwachtte dat die essentieel zou kunnen zijn voor de huidige generatie en voor vele toekomstige generaties..

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

Andere historici geven aan dat de oorzaken van de dood van Boltzmann ook andere elementen omvatten, omdat deze wetenschapper bepaalde kenmerken had die instabiliteit en onevenwichtigheid in veel van zijn acties aanduidden.

Kort na zijn overlijden begonnen leden van deze wetenschappelijke gemeenschap bewijzen te verzamelen die de door Boltzmann ontwikkelde concepten ondersteunden, en tegelijkertijd maakten ze hem waardige wetenschappelijke erkenning voor zijn bijdragen. Dit gebeurde slechts twee jaar nadat Boltzmann stierf.

Het waren met name de studies van de chemicus-fysicus Jean Perrin die de waarachtigheid van de Boltzmann-constante bevestigden, genoemd naar de wetenschapper, die energie verbindt met absolute temperatuur. Dit was genoeg voor de wetenschappelijke gemeenschap om overtuigd te zijn van het bestaan ​​van atomen.

Voornaamste bijdragen

De Boltzmann-vergelijking

De meest erkende bijdrage van Ludwig Boltzmann is de benadering van de vergelijking die zijn naam draagt: de Boltzmann-vergelijking. Deze vergelijking stelde het oorspronkelijk in 1870 voor en leed vervolgens aan enkele ontwikkelingen.

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

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

Statistische mechanica

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

Dankzij hen vinden ze dat de studies van de kinetische theorie toevallig studies van statistische mechanica waren.

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

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

Entropie en Boltzmann-principe

Hoewel het concept van entropie in 1865 door Rudolf Clausius was geïntroduceerd, nam Boltzmann het idee van entropie over naar het dagelijks leven.

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

Volgens dat concept formuleerde Boltzmann een vergelijking voor entropie die bekend staat als het Boltzmann-principe.

Wetenschapsfilosofie

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

Veel van zijn ideeën op dit gebied zijn verzameld in zijn tekst "Popular Writings" uit 1905.

Boltzmann behandelde filosofische onderwerpen binnen de wetenschap zeer gevarieerd. Onder hen besprak hij begrippen als realisme en idealisme. Ik bekritiseerde ook beroemde filosofen zoals Kant en Hegel.

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

referenties

1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmann's H-stelling, zijn ontevredenheid en de geboorte van statistische mechanica. Studies in de 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.