LUDWIG BOLTZMANN: ชีวประวัติและผลงาน - วิทยาศาสตร์ - 2025

Ludwig Boltzmann (1844-1906) เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียที่ถือว่าเป็นบิดาแห่งกลศาสตร์สถิติ ผลงานของเขาในสาขาวิทยาศาสตร์มีหลากหลาย; สมการและหลักการของ Boltzmann กลศาสตร์สถิติหรือ H.

สำหรับการมีส่วนร่วมและแนวคิดการบุกเบิกของเขานามสกุลของเขาเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางไม่เพียง แต่ในชุมชนวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสังคมโดยทั่วไปด้วย แม้จะมีผลงานทางศิลปะและอนุสาวรีย์มากมายเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาที่เฉลิมฉลองการมีส่วนร่วมของเขา

ภาพเหมือนของนักวิทยาศาสตร์ Ludwig Boltzmann

งานของ Boltzmann ช่วยเสริมงานทางวิทยาศาสตร์ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นงานที่ Maxwell ดำเนินการ การมีส่วนร่วมของพวกเขายังมีอิทธิพลอย่างกว้างขวางต่องานของ Albert Einstein

ผลงานของ Boltzmann ส่วนใหญ่พัฒนาในสาขาฟิสิกส์อย่างไรก็ตามเขายังตีพิมพ์ผลงานที่เกี่ยวข้องกับสาขาอื่น ๆ เช่นวิทยาศาสตร์ชีวภาพและปรัชญาวิทยาศาสตร์

ชีวประวัติ

ลุดวิกโบลต์ซมันน์เกิดเมื่อวันที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2387 ในออสเตรียในเมืองเวียนนา ในเวลานั้นพื้นที่นี้เป็นส่วนหนึ่งของจักรวรรดิออสเตรีย - ฮังการี ครอบครัวของลุดวิกมีลักษณะที่ร่ำรวยซึ่งทำให้เขามีความเป็นไปได้ที่จะมีการศึกษาที่ดี

นอกจากทรัพย์สินของครอบครัวแล้วลุดวิกยังมีโชคเล็กน้อยที่ได้รับมาจากปู่ของเขา สิ่งนี้ช่วยให้เขาจ่ายค่าเรียนได้โดยไม่ต้องลำบาก

เมื่ออายุ 15 ลุดวิกเป็นกำพร้าดังนั้นมรดกจากปู่ของเขาจึงรับใช้เขามากยิ่งขึ้นหลังจากถูกทิ้งไว้โดยไม่มีพ่อตั้งแต่อายุยังน้อย

การศึกษา

การฝึกอบรมครั้งแรกของ Boltzmann อยู่ในเมือง Linz ทางตอนเหนือของออสเตรียซึ่งครอบครัวได้ย้ายไป

บันทึกทางประวัติศาสตร์แสดงให้เห็นว่าตั้งแต่วัยเด็กลุดวิกโบลต์ซมันน์มีลักษณะเป็นคนอยากรู้อยากเห็นอย่างมากนอกเหนือจากการสนใจในการเรียนรู้ด้วยความทะเยอทะยานและบางครั้งก็มีทัศนคติที่กระสับกระส่ายและวิตกกังวล

ต่อมาเขาเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยเวียนนาซึ่งเขาได้รับคำสอนจากบุคคลที่มีชื่อเสียงเช่นนักฟิสิกส์ Josef Stephan นักคณิตศาสตร์József Miksa Petzval และ Andreas von Ettingshausen นักฟิสิกส์และคณิตศาสตร์

เขาจบการศึกษาจากมหาวิทยาลัยแห่งนี้ในปี 2409; อาจารย์สอนวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของ Boltzmann คือ Josef Stephan ซึ่งเขาทำงานในเวลาต่อมา งานนี้ร่วมกับ Stephan กินเวลา 3 ปีตั้งแต่ปี 1867 ถึง 1869 และในเวลานั้นพวกเขามุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์การสูญเสียพลังงานที่เกิดจากธาตุร้อน

ขั้นตอนการสอน

Ludwig Boltzmann เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2412 ได้อุทิศตนให้กับการสอนที่มหาวิทยาลัยกราซซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยที่ใหญ่เป็นอันดับสองในออสเตรีย ที่มหาวิทยาลัยนั้นเขาให้เรียนวิชาฟิสิกส์เชิงทฤษฎี คู่ขนานไปกับสิ่งนี้ Boltzmann ยังคงฝึกอบรมในเมืองเบอร์ลินและไฮเดลเบิร์กของเยอรมัน

Boltzmann สอนที่มหาวิทยาลัยกราซจนถึงปีพ. ศ. 2416 ซึ่งเป็นปีที่เขาเริ่มสอนคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเวียนนา เขากลับไปที่กราซสามปีต่อมาในปี พ.ศ. 2419 ซึ่งในเวลานั้นเขาได้รับการยอมรับในสาขาวิทยาศาสตร์อันเป็นผลมาจากผลงานตีพิมพ์และการสืบสวนต่างๆ

สถิติ Maxwell-Boltzmann

หนึ่งในการสืบสวนที่โดดเด่นที่สุดในเวลานั้นคือสถิติของ Maxwell-Boltzmann ซึ่งพัฒนาโดยเขาและ Maxwell ในปีพ. ศ. 2414

ในช่วงปีพ. ศ. 2437 เขากลับไปที่มหาวิทยาลัยเวียนนาเพื่อทำงานเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ในเวลานั้น Boltzmann ถูกบังคับให้โต้ตอบกับ Ernst Mach นักฟิสิกส์และนักปรัชญาซึ่ง Boltzmann มีความแตกต่างอย่างลึกซึ้ง

มีปัญหามากมายที่เกิดขึ้นระหว่างนักวิทยาศาสตร์สองคนนี้ทำให้ Boltzmann ตัดสินใจไปที่ Leipzig เพื่อหลีกเลี่ยงการติดต่อกับ Mach

เอิร์นส์มัคออกจากงานสอนที่มหาวิทยาลัยเวียนนาในปี 2444 ด้วยเหตุผลด้านสุขภาพ ดังนั้น Boltzmann จึงกลับมาในปี 1902 และไม่เพียง แต่ได้รับทางเลือกในการสอนชั้นเรียนฟิสิกส์เชิงทฤษฎีอีกครั้ง แต่ยังกุมบังเหียนของเก้าอี้แห่งประวัติศาสตร์และปรัชญาวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็นวิชาที่มัคสอนก่อนหน้านี้

สมมติฐานเกี่ยวกับอะตอม

เมื่อเขากลับมาที่มหาวิทยาลัยเวียนนา Boltzmann ก็เริ่มให้การสนับสนุนต่อสมมติฐานของการมีอยู่ของอะตอม การพิจารณานี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างกว้างขวางโดยชุมชนวิทยาศาสตร์; ในบรรดานักวิจารณ์ที่แข็งกร้าวคือ Ernst Mach

คำวิจารณ์อย่างต่อเนื่องที่เขาได้รับจากผลงานของเขาส่งผลเสียต่อ Boltzmann ซึ่งตามบันทึกทางประวัติศาสตร์ไม่ปรากฏว่ามีนิสัยสงบ

แต่ดูเหมือนว่า Boltzmann จะเป็นคนที่มีปฏิกิริยารุนแรงและรุนแรงสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นคนขี้ออกและเห็นอกเห็นใจและในบางครั้งก็เก็บตัวและมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคซึมเศร้า

หนึ่งในแง่มุมที่ถูกวิพากษ์วิจารณ์มากที่สุดในแถลงการณ์ของ Boltzmann คือนักวิทยาศาสตร์คนนี้ระบุว่ากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับเอนโทรปีนั้นมีลักษณะทางสถิติเป็นหลัก

ข้อเท็จจริงนี้ส่อให้เห็นว่าสถานการณ์ต่างๆอาจถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจากการแกว่งซึ่งจะก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่ได้คาดการณ์ไว้ในกฎหมายนี้

นักวิจารณ์ของ Boltzmann ระบุว่าไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อมโยงโดเมนทางสถิติกับกฎของอุณหพลศาสตร์เนื่องจากพวกเขาถือว่ากฎหมายเป็นคำถามที่แน่นอนและพวกเขาไม่สามารถยอมรับได้ว่ากฎพื้นฐานนี้มีลักษณะที่แปรปรวน

ความตาย

ความกดดันอันเป็นผลมาจากคำวิจารณ์ที่รุนแรงและต่อเนื่องของ Boltzmann ทำให้เขาตัดสินใจที่จะใช้ชีวิตของตัวเอง ในปี 1906 เขาไปเที่ยวพักผ่อนกับครอบครัวในเมือง Duino ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับเมือง Trieste

ในขณะที่ภรรยาและลูก ๆ ของเขาอยู่ในทะเลเพลิดเพลินกับวันหยุด Ludwig Boltzmann ได้แขวนคอตัวเองที่บ้านฤดูร้อน

สาเหตุ

นักประวัติศาสตร์หลายคนระบุว่าสาเหตุของการฆ่าตัวตายของเขาเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับข้อเท็จจริงที่ว่าชุมชนวิทยาศาสตร์ไม่ยอมรับว่างานวิจัยของเขาเป็นความจริง

กล่าวกันว่า Boltzmann มีความมุ่งมั่นที่ชัดเจนและชัดเจนต่อความจริง ส่วนหนึ่งของสิ่งที่ส่งผลกระทบต่อเขามากที่สุดคือความจริงที่ว่าเขาได้พบความจริงเกี่ยวกับการมีอยู่ของอะตอมและได้เห็นว่าสังคมในสมัยของเขาไม่ให้ความสำคัญกับการค้นพบนี้ซึ่งเขาคาดว่าอาจจำเป็นสำหรับคนรุ่นปัจจุบันและสำหรับคนรุ่นต่อไปอีกมากมาย

ความจริงที่ว่าประเพณีมีความสำคัญมากกว่าในกรอบของสังคมมากกว่านวัตกรรมที่มาจากแนวคิดใหม่ที่เหนือชั้นในเวลานั้นทำให้ Botlzmann รู้สึกหดหู่ใจ

นักประวัติศาสตร์คนอื่น ๆ ระบุว่าสาเหตุของการเสียชีวิตของ Boltzmann รวมถึงองค์ประกอบอื่น ๆ ด้วยเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์คนนี้มีลักษณะบางอย่างที่แสดงถึงความไม่มั่นคงและความไม่สมดุลในการกระทำหลายอย่างของเขา

ไม่นานหลังจากที่เขาเสียชีวิตสมาชิกของชุมชนวิทยาศาสตร์แห่งนี้เริ่มสร้างหลักฐานที่ยืนยันแนวคิดที่พัฒนาโดย Boltzmann ในเวลาเดียวกันกับที่พวกเขาทำให้เขาได้รับการยอมรับทางวิทยาศาสตร์จากผลงานของเขา สิ่งนี้เกิดขึ้นเพียงสองปีหลังจากที่ Boltzmann เสียชีวิต

โดยเฉพาะการศึกษาของ Jean Perrin นักเคมี - ฟิสิกส์ที่ยืนยันความถูกต้องของค่าคงที่ของ Boltzmann ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ซึ่งเชื่อมโยงพลังงานกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ นี่เพียงพอที่จะโน้มน้าวให้ชุมชนวิทยาศาสตร์เชื่อถึงการมีอยู่ของอะตอม

ผลงานหลัก

สมการของ Boltzmann

ผลงานที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดของ Ludwig Boltzmann คือแนวทางของสมการที่มีชื่อของเขาคือสมการ Boltzmann สมการนี้ถูกเสนอครั้งแรกในปีพ. ศ. 2413 และต่อมาได้รับการพัฒนาบางอย่าง

สมการตามแนวคิดของอะตอมและโมเลกุลกำหนดความน่าจะเป็นในการค้นหาโมเลกุลในสถานะที่กำหนด

ด้วยการพัฒนาต่อไปสมการจึงมีประโยชน์สำหรับการคำนวณความสมดุลที่อาจเกิดขึ้นในชนิดของไอออนและสำหรับการอธิบายการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของโมเลกุลทางชีววิทยา

กลศาสตร์สถิติ

ผู้เขียนบางคนอ้างว่า Boltzmann เป็นบุคคลแรกที่ใช้สถิติในการศึกษาก๊าซอย่างแท้จริง

ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงพิจารณาว่าการศึกษาทฤษฎีจลน์กลายเป็นการศึกษากลศาสตร์เชิงสถิติ

สำหรับผลงานนี้ Boltzmann ได้รับการยอมรับจากหลาย ๆ คนว่าเป็นบิดาแห่งกลศาสตร์สถิติ

ระเบียบวินัยนี้ทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติของวัสดุและวัตถุในระดับมหภาคจากคุณสมบัติของอะตอมและโมเลกุลของมัน

หลักการของเอนโทรปีและโบลต์ซมันน์

แม้ว่า Rudolf Clausius จะนำแนวคิดเรื่องเอนโทรปีมาใช้ในปี 1865 แต่ Boltzmann ได้นำแนวคิดเรื่องเอนโทรปีมาใช้ในชีวิตประจำวัน

ในปีพ. ศ. 2420 Boltzmann ระบุว่าเอนโทรปีเป็นตัวชี้วัดความผิดปกติของสถานะของระบบทางกายภาพ

ภายใต้แนวคิดนี้ Boltzmann ได้สร้างสมการสำหรับเอนโทรปีที่เรียกว่าหลักการของ Boltzmann

ปรัชญาวิทยาศาสตร์

ผลงานของ Boltzmann ในการพัฒนาปรัชญาวิทยาศาสตร์ยังได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง

ความคิดมากมายของเขาในสาขานี้ถูกรวบรวมไว้ในข้อความ "Popular Writings" ที่ตีพิมพ์ในปี 1905

Boltzmann ปฏิบัติต่อหัวข้อทางปรัชญาที่แตกต่างกันมากในวิทยาศาสตร์ ในหมู่พวกเขาเขาพูดถึงคำศัพท์ต่างๆเช่นความสมจริงและอุดมคติ ฉันยังวิจารณ์นักปรัชญาที่มีชื่อเสียงเช่นคานท์และเฮเกล

Boltzmann เชื่ออย่างแน่วแน่ว่าปรัชญาสามารถช่วยให้วิทยาศาสตร์ไม่ถามคำถามที่ไร้ประโยชน์ ด้วยเหตุนี้ Boltzmann จึงเรียกตัวเองว่าเป็นนักสัจนิยมแม้ว่าคนอื่น ๆ จะระบุว่าเขาเป็นพวกวัตถุนิยมในปัจจุบันก็ตาม

อ้างอิง

1. Brown HR Myrvold W. Uffink ทฤษฎีบท H ของ J. Boltzmann ความไม่พอใจและการกำเนิดของกลศาสตร์ การศึกษาประวัติศาสตร์และปรัชญาของฟิสิกส์สมัยใหม่ 2009; 40 (2): 174–191
2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. สมการ Boltzmann ในอณูชีววิทยา ความก้าวหน้าทางชีวฟิสิกส์และอณูชีววิทยา 2009; 99 (2): 87–93
3. Flamm D. Ludwig Boltzmann และอิทธิพลของเขาต่อวิทยาศาสตร์ การศึกษาประวัติศาสตร์และปรัชญาวิทยาศาสตร์. 1983; 14 (4): 255–278.
4. Science AA อนุสาวรีย์ของ Ludwig Boltzmann วิทยาศาสตร์ชุดใหม่. พ.ศ. 2475 75 (พ.ศ. 2487)
5. Swendsen RH เชิงอรรถเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของกลศาสตร์เชิงสถิติ: ในคำพูดของ Boltzmann Physica A: กลศาสตร์สถิติและการประยุกต์ใช้ 2010 389 (15), 2898-2901
6. Williams MMR Ludwig Boltzmann พงศาวดารพลังงานนิวเคลียร์ 1977; 4 (4–5): 145–159.