Ludwig Boltzmann

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ludwig Eduard Boltzmann
31 éves korában
31 éves korában
Életrajzi adatok
Született 1844. február 20.
Bécs,
Elhunyt 1906. szeptember 5. (62 évesen)
Duino-Aurisina,
Sírhely Zentralfriedhof
Születési neve Ludwig Eduard Boltzmann
Nemzetiség osztrák
Állampolgárság osztrák–magyar
Házastárs Henriette von Aigentler
Gyermekek 3 lány, 2 fiú
Iskolái Bécsi Egyetem
Pályafutása
Szakterület fizika, kémia, matematika, filozófia
Kutatási terület elméleti fizika
Munkahelyek
Grazi Egyetem matematikai fizika professzora, később a kísérleti fizikai intézet vezetője; rektor (1887–1890)
Bécsi Egyetem (?; 1902–1906)
Müncheni Egyetem elméleti fizika professzora (1890–1893)
Más munkahelyek udvari tanácsos (1889–)
Szakmai kitüntetések
  • „Bavarian Maximilian Order for Science and Art”
  • Oxfordi Egyetem díszdoktora
Akadémiai tagság

Hatással volt
Hatással voltak rá

Ludwig Eduard Boltzmann aláírása
Ludwig Eduard Boltzmann aláírása
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Ludwig Eduard Boltzmann témájú médiaállományokat.
24 éves korában
58 évesen

Ludwig Eduard Boltzmann (Bécs, 1844. február 20.Duino bei Triest (Osztrák–Magyar Monarchia), 1906. szeptember 5.) osztrák fizikus és filozófus, a 19. század elméleti fizikájának egyik legnagyobb alakja. Eredményei közül a legjelentősebbek:

  • a statisztikus mechanika megalapozása,[1]
  • a termodinamika második főtételének mikroszkopikus értelmezése,
  • a nem egyensúlyi és transzportfolyamatok leírása, valamint
  • a feketetest-sugárzás Stefan-féle T4-es empirikus törvényének mikroszkopikus levezetése.

A fizikában egy egész sor tényező, illetve tétel viseli a nevét:

Életrajza[szerkesztés]

Apja német illetőségű császári adóhivatalnok volt, anyja, Katharina Pauernfeind családja pedig salzburgi. A család később Felső-Ausztriába költözött, így Boltzmann Linzben járt középiskolába. 15 éves korában elvesztette édesapját, de édesanyja továbbra is biztosította a tanulás anyagi hátterét. Az érettségi után 1863-ban a Bécsi Egyetem fizika fakultására iratkozott be. Tanárai között volt a magyar származású Petzval József, a fotográfiai lencsék tökéletesítője, Andreas von Ettingshausen és a szlovén nemzetiségű osztrák fizikus Josef Stefan (1835–1893), akinél 1866-ban a doktori címet szerzett a kinetikus gázelméletről írt dolgozatával. 1867-ben Stefan asszisztense lett.

1869-ben a grazi egyetem matematikai fizika professzorává nevezték ki, de közben dolgozott Heidelbergben (Robert Bunsen és Leo Königsberger mellett) és Berlinben (Gustav Kirchhoff és Hermann von Helmholz mellett) is.

1876-ban visszatért Grazba a kísérleti fizikai intézet vezetőjének. A Grazban töltött 14 év boldog időszak volt az életében: házasságot kötött Henriette von Aigentlerrel, három lányuk és két fiuk született. Ekkor alakította ki a természetet statisztikusan leíró elméletének alapjait.

Boltzmann és munkatársai 1887-ben, Grazban.
Álló sor balról: Nernst, Streintz, Arrhenius, Hiecke.
Ülő sor balról: Aulinger, Ettingshausen, Boltzmann, Klemenčič, Hausmanninger

Az 1880-as években a tudományos tekintélyt szerzett tudóst számos fiatal tehetség kereste fel, hogy tanuljon tőle, többek között Svante Arrhenius Svédországból, valamint Walther Nernst és Wilhelm Ostwald Németországból. Szakmai elismerését igazolja, hogy 1885-ben a Császári Tudományos Akadémia tagjává választották és a kormányzat is kitüntette, az egyetem rektora (1887) és udvari tanácsos (1889) lett.

1890-ben a Lajos Miksa Egyetemen az elméleti fizika professzora lett, de 1893-ban visszatért Bécsbe, hogy egykori tanára, Josef Stefan utódjaként az egyetem Elméleti Fizikai Intézetének vezetője legyen. Itt az atomok létével kapcsolatosan éles vitákba keveredett Ernst Machhal, ezért 1900-ban Wilhelm Ostwald hívására a lipcsei egyetemre ment tanítani.

1902-ben Mach nyugdíjba vonulása után visszatért Bécsbe (azzal a feltétellel, hogy a jövőben nem vállal állást a birodalmon kívül). Nemcsak matematikai fizikai, de filozófiai előadásokat is kellett tartania, többek közt Mach filozófiájáról. Előadásai nagyon népszerűek voltak, még Ferenc József császár is felfigyelt rá, és meghívta magához.

1904-ben amerikai előadó körutat tett. Tudományos munkájának elismeréseként tagjává választotta a Royal Society az Oxfordi Egyetem pedig díszdoktorává avatta.

Élete utolsó éveiben komoly egészségi problémákkal küszködött. Látása egyre gyengébb lett, sem írni, sem olvasni nem volt képes, tudományos cikkeit feleségének diktálta le. Boltzmann gyakran megtapasztalta a depressziós hangulat és az emelkedett, beszédes vagy ingerlékeny hangulat váltakozásait mint a diagnosztizálatlan bipoláris zavar tüneteit. A hozzá közel állók tudtak a súlyos depresszióval vívott küzdelméről és öngyilkossági kísérleteiről. Ráadásul asztma és erős fejfájás kínozta. A depresszió egyre jobban elhatalmasodott rajta, és végül felakasztotta magát.

A bécsi Zentralfriedhofban felállított sírkőbe vésve az entrópia (S) és a termodinamikai valószínűség (W) közötti egyenlet áll.

Tudományos munkái[szerkesztés]

Maxwell–Boltzmann-féle eloszlási törvény[szerkesztés]

Az 1870-es években Boltzmann cikkekben és tanulmányokban mutatta meg, hogy a termodinamikának az energiacserére vonatkozó második főtétele megmagyarázható, ha a mechanika és a valószínűség-elmélet törvényeit alkalmazzuk az atomok mozgására. Ezzel világossá tette a második főtétel statisztikus jellegét és igazolta, hogy egy rendszer azért közeledik a termodinamikai egyensúlyi állapot (tökéletesen egyenletes energiaeloszlás) felé, mert az egyensúly egy anyagi rendszer mindenképpen legvalószínűbb állapota. Kidolgozta az energia adott hőmérsékletű rendszer különböző részei közti eloszlásának általános törvényét és levezette az energia-ekvipartíció elméletét (Maxwell–Boltzmann-féle eloszlási törvény). A törvény szerint egy atom valamennyi különböző mozgásirányában a részt vevő energia átlagos mennyisége azonos. Egyenletbe foglalta, hogyan változások az energia megoszlása az atomok ütközései miatt, lefektette a statisztikus mechanika alapjait.

Megfogalmazta az ergodikus hipotézist, amely azt mondja ki, hogy elég hosszú idő után tetszőleges rendszer állapotai egyenletesen oszlanak el annak fázisterén.

Stefan-Boltzmann törvény[szerkesztés]

1879-ben Josef Stefan mérte meg először a feketetest által az összes hullámhosszon kisugárzott energiát (feketetest-sugárzás). Azt tapasztalta, hogy egy abszolút fekete test kisugárzott összes energiája a hőmérséklet negyedik hatványával arányos. Ezt Boltzmann 1882-ben termodinamikai alapokról elméletileg is levezette. Kettőjük munkájának eredménye lett a róluk Stefan–Boltzmann-törvénynek nevezett összefüggés, az ebben szereplő arányossági tényező pedig a Stefan–Boltzmann-állandó.[2].

Emlékezete[szerkesztés]

Statisztikus mechanikai munkáját erősen támadták és sokáig félreértették, következtetéseit, elméletének jelentőségét saját korában nem ismerték fel, eredményei tudományos viták központjában álltak. Ebben nyilvánvalóan szerepet játszott, hogy elméleti meggondolásait az anyag atomos, molekuláris felépítésének feltételezésére építette egy olyan időszakban, amikor az a tudományos közfelfogással szöges ellentétben állt, és amit csak halála után tudtak kísérletileg igazolni. Ma Boltzmannt elsősorban a statisztikus fizika megalapozójaként tiszteljük. Az ő nevét viseli a statisztikus fizikai kutatásokért háromévenként adományozott legnagyobb kitüntetés, a Boltzmann-emlékérem.

Ausztria és Németország városaiban 12 közterület (utca) viseli a nevét, a Hold déli féltekéjén pedig egy meglehetősen idős kráter.

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. A statisztikus mechanika megmagyarázza és előrejelzi, hogyan határozzák meg az atomok tulajdonságai (mint a tömeg, töltés és szerkezet) az anyag látható tulajdonságait (mint a viszkozitás, hővezetés és diffúzió)
  2. Magyar nagylexikon XVI. (Sel–Szö). Főszerk. Bárány Lászlóné. Budapest: Magyar Nagylexikon. 2003. 267. o. ISBN 963925715X  

Források[szerkesztés]