«Больцман Людвиг»

(Boltzmann, род. в 1844 г.) — австрийский физик. В 1867 г. сделался приват-доцентом Венского унив., в 1869 г. — ординарным профессором математической физики в Грацском университете, в 1873 г. — орд. проф. математики в Вене, в 1876 г. — профессором экспериментальной физики в Граце, в 1890 г. получил кафедру теоретической физики в Мюнхене, в 1895 г. — в Вене, в 1900 г. — в Лейпциге и в 1902 г. — снова в Вене. Его работы касаются преимущественно диэлектрических постоянных, кинетической теории газов, термодинамики, волосности, оптики и т. д. Отдельно им напечатаны: "Vorlesungen über Maxwells Theorie der Elektrizität und des Lichts" (Лпц., 1891—93); "Vorlesungen über Gastheorie" (ib., 1896—98); "Vorlesungen über die Prinzipe dor Mechanik" (ib., 1897).

Больцман (Boltzmann) Людвиг (20.2.1844, Вена, — 5.9.1906, Дуино, близ Триеста), австрийский физик, один из основоположников статистической физики и физической кинетики. Член Венской АН (1895) и многих академий мира. В 1866 Б. окончил Венский университет. В 1867 приват-доцент этого университета. Профессор теоретической физики университета в Граце (1869—73), профессор математики в Венском университете (1873—1876), профессор экспериментальной физики университета в Граце (1876—89). В 1889—94 занимал кафедру теоретической физики в Мюнхене, в 1894—1900 в Вене, в 1900—02 в Лейпциге, а затем снова в Вене.

Научные интересы Б. охватывали почти все области физики (и ряд областей математики). Автор работ по математике, механике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля, оптике, термодинамике и кинетической теории газов. Однако наибольшее значение имеют работы Б. по кинетической теории газов и статистическому обоснованию термодинамики. Б. обобщил (1868—71) полученный Дж. К. Максвеллом закон распределения скоростей газовых молекул на газы, находящиеся во внешнем силовом поле, и установил формулу «больцмановского распределения» (см. Больцмана статистика), которая проникла во все отделы статистической физики. Применяя статистические методы к кинетической теории идеальных газов, Б. вывел основное кинетическое уравнение газов, являющееся основой физической кинетики (см. Кинетика физическая). Важнейшая заслуга Б. — исследование необратимых процессов и статистическая трактовка второго начала термодинамики. В 1872 Б. ввёл т. н. Н-функцию, характеризующую состояние замкнутой макроскопической системы, и доказал, что с течением времени Н-функция не может возрастать (Н-теорема). Отождествив Н-функцию с энтропией S (с обратным знаком), Б. связал энтропию с W — вероятностью термодинамической: S = klnW. Это соотношение, выгравированное на памятнике Б. в Вене, даёт статистическое обоснование второму началу термодинамики и является основой статистической физики. Универсальная постоянная k названа в его честь Больцмана постоянной.

Б. был ревностным последователем электромагнитной теории Максвелла. Ему принадлежат первые экспериментальные работы по проверке справедливости выводов максвелловской теории электромагнитного поля. Он провёл измерения диэлектрической проницаемости газов и твёрдых тел и установил её связь с оптическим показателем преломления. Свои взгляды на теорию Максвелла Б. изложил в «Лекциях о максвелловской теории электричества и света» (1891—93). В 1884 Б. теоретически вывел закон излучения абсолютно чёрного тела, ранее установленный Й. Стефаном экспериментально, — Стефана — Больцмана закон излучения. Эта работа сыграла большую роль в развитии современной теории излучения. Б. принадлежат также работы по изучению поляризации диэлектриков, теории термоэлектричества, диамагнетизма и др. В частности, Б. разработал теорию Холла эффекта.

Б. был убеждённым сторонником молекулярной теории. Он резко выступал против очень популярных в Австрии и Германии в конце 19 — начале 20 вв. махизма и энергетизма, сторонники которого (Э. Мах, В. Оствальд и др.) отказывались от объяснения внутреннего механизма физических явлений и признавали лишь «чистое описание». Б. приходилось вести напряжённую идейную борьбу, чтобы отстоять право молекулярно-атомистической теории на существование; его труды не были приняты рядом его соотечественников. Возможно, это сыграло известную роль в трагическом конце Б.: больной и подавленный, он покончил жизнь самоубийством.

Соч.: Wissenschaftliche Abhandlungen, Bd 1—3, Lpz., 1909; Populäre Schriften, 2. Aufl., Lpz., 1919; в рус. пер. — Очерки методологии физики, М., 1929; Лекции по теории газов, М., 1956.

Лит.: Фламм Л., Памяти Людвига Больцмана, «Успехи физических наук», 1957, т. 61, в. 1.

О. В. Кузнецова.

(Boltzmann, Ludwig)

(1844-1906), австрийский физик, один из создателей молекулярно-кинетической теории и статистической физики. Родился 20 февраля 1844 в Вене. В 1866 окончил Венский университет и защитил докторскую диссертацию. Профессор университетов в Граце (1869-1873 и 1876-1889), Вене (1873-1876, 1894-1900 и с 1903), Мюнхене (1889-1894), Лейпциге (1900-1902). Основные работы Больцмана посвящены кинетической теории газов, термодинамике, теории излучения. В 1866 он вывел закон распределения газовых молекул по скоростям (распределение Больцмана), который послужил основой классической статистической физики. Получил кинетическое уравнение газов, ключевое в физической кинетике. Установил фундаментальное соотношение между вероятностью состояния системы и ее энтропией и доказал статистический характер второго начала термодинамики. В 1872 сформулировал т.н. H-теорему, согласно которой H-функция, характеризующая состояние замкнутой системы, не может возрастать во времени. Эта теорема вместе со статистической интерпретацией Больцманом второго начала термодинамики явилась основой теории необратимых процессов. Больцман провел первые эксперименты по проверке справедливости максвелловской теории электромагнитного поля. В 1884 теоретически обосновал закон излучения абсолютно черного тела, в 1879 установленный Й.Стефаном (закон Стефана - Больцмана). Основные результаты исследований ученого представлены в его фундаментальных лекционных курсах - Лекции о максвелловской теории электричества и света (Vorlesungen ber Maxwells Theorie der Elektrizitat und des Lichtes, Bd. 1-2, 1891-1893); Лекции по теории газов (Vorlesungen ber Gastheorie, Bd. 1-2, 1896-1898); Лекции о принципах механики (Vorlesungen ber die Prinzipien der Mechanik, Bd. 1-3, 1897-1920). Больцман был активным сторонником атомистической теории, резко выступал против господствовавших тогда идей махизма и энергетизма. Его кинетическая теория газов находилась под непрерывным огнем критики со стороны многих ученых. Вероятно, эти нападки и привели к тому, что в состоянии глубокой депрессии Больцман покончил жизнь самоубийством в Дуино (Италия) 5 сентября 1906.

ЛИТЕРАТУРА

Больцман Л. Кинетическая теория материи. М., 1939 Больцман Л. Лекции по теории газов. М., 1956

Бо́льцман Людвиг

(Boltzmann) (1844—1906), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Дал (1872) статистическое обоснование второго начала термодинамики. Вывел один из законов теплового излучения (закон Стефана—Больцмана).

* * *

БО́ЛЬЦМАН (Boltzmann) Людвиг (1844—1906), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1899). Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Дал (1872) статистическое обоснование второго начала термодинамики. Вывел один из законов теплового излучения (закон Стефана — Больцмана).

* * *

БО́ЛЬЦМАН (Boltzman) Людвиг (полное имя Людвиг Эдуард) (20 февраля 1844, Вена, Австрия — 5 сентября 1906, Дуино, близ Триеста, Австро-Венгрия, ныне Италия), австрийский физик, один из величайших физиков-теоретиков конца 19 — начала 20 века. Член Венской АН (1895), иностранный почетный член Петербургской АН (1899) и многих академий мира.

Семья, образование

Деду Людвига, переселившемуся из Германии в Австрию, принадлежала часовая фабрика, и семья была состоятельной. Отец Людвига был акцизным чиновником. По роду его службы семья переехала сначала из Вены в Вельс, а затем в Линц, где Людвиг поступил в школу. Пятнадцати лет он потерял отца.

По воспоминаниям современников, родители, особенно мать, оказали на Людвига огромное благотворное воспитательное воздействие.

Учился Людвиг прекрасно, был прилежен, аккуратен и (по собственным его воспоминаниям) имел тот недостаток, что был несколько избыточно честолюбив и даже склонен к карьеризму. Впрочем, это мнение следует отнести к исключительной самокритичности Больцмана, одному из проявлений высочайшего уровня его моральных принципов.

Уже в детские годы обнаружилась трепетная любовь Людвига к природе, его увлечение музыкой и поэзией. Он говорил впоследствии, что Шиллер оказал на него решающее влияние.

После окончания школы его обучение продолжилось в Венском университете. В числе его учителей нужно, в первую очередь, назвать Йозефа Стефана(см. СТЕФАН Йозеф), с которым его впоследствии связала большая дружба.

Научная карьера

В 1866 Больцман защитил диссертацию и получил ученую степень, а через год он стал приват-доцентом. В течение двух лет он был ассистентом Стефана, включившись в исследования теплового излучения: итогом этих работ явился впоследствии известный закон Стефана—Больцмана(см. СТЕФАНА — БОЛЬЦМАНА ЗАКОН).

В 1868 двадцатичетырехлетний Больцман получил должность профессора математической физики в Граце.

Последующие два года принесли Больцману много ярких впечатлений. Он познакомился с рядом крупнейших немецких ученых того времени, общался в Гейдельберге с Бунзеном(см. БУНЗЕН Роберт Вильгельм), потом — с Кирхгофом(см. КИРХГОФ Густав Роберт) и Гельмгольцем(см. ГЕЛЬМГОЛЬЦ Герман Людвиг Фердинанд) в Берлине.

Видимо, в Германии Больцману понравилось не все. Берлин раздражал его своей прусской чопорностью и строгостью. Он писал друзьям: «Взгляд, обращенный Гельмгольцем, дал мне понять, что учащемуся не пристало веселье и юмор».

Больцман — преподаватель

В 1869—1876 Больцман много времени посвящал преподаванию в Венском университете, читал лекции по «механической теории теплоты», по теории упругости, по акустике и капиллярности. Позже к этому добавились дифференциальное и интегральное исчисление, математический анализ, теория чисел, аналитическая геометрия. Потом — теория газов, гидродинамика, электричество, магнетизм, а в последние годы еще курс «Избранные главы из натурфилософии».

Уже этот перечень показывает, насколько широк был охват педагогической работы.

По воспоминаниям учеников Больцмана, лектором он был превосходным. К студентам относился со всем известной симпатией, был счастлив, если мог оказать услугу. Когда будущий известный теоретик, тогда еще студент, Пауль Эренфест(см. ЭРЕНФЕСТ Пауль), сделал доклад об одной из работ Больцмана, тот воскликнул: «Если бы я сам так хорошо знал свои работы!»

Обычно на лекции Больцман пользовался тремя досками, сначала выписывая на одной из них те основные формулы, которые были выведены на предыдущем занятии, а затем и новые, так что к концу лекции весь материал был на глазах у студентов.

После Вены Больцман перешел в Грац профессором на кафедру экспериментальной физики (1869—1873). Зaслуживший всемирную известность как теоретик, Больцман был и весьма талантливым (и увлеченным!) экспериментатором («вряд ли имеющим себе равного» — были и такие мнения), но, конечно, теория была на первом плане.

В 1890 Больцману предложили кафедру теоретической физики в Мюнхене. Там он проработал около четырех лет, а в 1894, после кончины Стефана, стал его преемником на кафедре теоретической физики в Венском университете, где он и проработал до дня своей трагической кончины. Перерыв в этой работе был в 1901—1902, когда Больцман читал лекции в университете в Лейпциге. Для чтения же отдельных лекций и небольших курсов его многократно приглашали в университеты ряда стран мира, среди которых были и университеты Америки (он побывал там трижды и потом с большим юмором описал свои впечатления в небольшой книжке «Путешествие одного немецкого профессора в Эльдорадо»).

Больцман как личность

Академии наук многих стран, в том числе и России, избрали его своим членом, ему было присвоено почетное звание доктора наук Оксфордского университета, он был награжден многими орденами.

Но душой и сердцем он всегда оставался предан своей родной Австрии, особенно Грацу. Он горячо любил природу (даже приобрел домик в горной деревне и — к некоторому изумлению соседей — самолично привел туда на веревке корову).

Вообще, рассказывая о Больцмане, часто приходится повторять: «любил». Он был жизнерадостным, очень любил детей, они с женой (он женился на студентке математического факультета Генриетте фон Айгентлер) устраивали для них праздники, и отец организовывал танцы. Говорил: «То, чем я стал, я обязан Шиллеру», любил музыку, преклонялся перед Моцартом и Бетховеном, устраивал дома музыкальные вечера и сам играл на рояле, любил своих учеников и преподавание, любил путешествовать, был общителен и остроумен. И, конечно, главной его любовью была наука.

Основные научные достижения

Основной темой научных исследований Больцмана была молекулярно-кинетическая теория. Наибольшие достижения связаны с работами по кинетической теории газов(см. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ) и статистическому обоснованию термодинамики. Конечно, эта проблематика появилась в физике и до Больцмана. Так, Джеймс Клерк Максвелл(см. МАКСВЕЛЛ Джеймс Клерк) еще в 1859 установил закон распределения молекул по скоростям, а в 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики. Больцман был одним из немногих, вполне осознавших значение работ Максвелла. Он обобщил закон распределения скоростей молекул газов на газы, находящиеся во внешнем силовом поле, и установил формулу Больцмана распределения(см. БОЛЬЦМАНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ) (1868—1871). Применяя статистические методы к кинетической теории идеальных газов, Больцман вывел кинетическое уравнение газов(см. КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ). Главнейшей заслугой Больцмана является исследование необратимых процессов и статистическая трактовка второго начала термодинамики. В 1872 Больцман ввел понятие H-функции, характеризующее состояние замкнутой макроскопической системы, и доказал, что с течением времени H-функция не может возрастать (H-теорема). Отождествив H-функцию с энтропией S (с обратным знаком), Больцман связал энтропию с W — термодинамической вероятностью:

S=klnW.

Это соотношение дало статистическое обоснование второму началу термодинамики и является основой статистической физики. Универсальная постоянная k в честь ученого называется Больцмана постоянной(см. БОЛЬЦМАНА ПОСТОЯННАЯ). Приведенное уравнение выгравировано на памятнике Больцману в Вене.

Больцман был верным последователем и приверженцем идей Максвелла и в области электромагнитной теории. Ему принадлежат первые экспериментальные работы по проверке достоверности выводов максвелловской теории электромагнитного поля. Он провел измерения диэлектрической проницаемости газов и твердых тел и установил ее связь с оптическим показателем преломления. Эти результаты были изложены в «Лекциях о максвелловской теории электричества и света» (1891—1893). (Преклонение Больцмана перед гением Максвелла было безгранично. Об его уравнениях он писал: «Не божество ли начертало эти законы?...»). Больцману принадлежат труды по изучению поляризации диэлектриков, теории термоэлектричества, диамагнетизма и др. Больцман, в частности, разработал теорию эффекта Холла(см. ХОЛЛА ЭФФЕКТ). Больцманом внесен существеннейший вклад в теорию флуктуаций, предложен принципиально новый подход к теории необратимых процессов, впервые применены принципы термодинамики к описанию электромагнитного излучения, теоретически выведено выражение для давления света. Хенрик Антон Лоренц(см. ЛОРЕНЦ Хендрик Антон), один из крупнейших физиков-теоретиков, которого по справедливости называют отцом электронной теории, назвал работу Больцмана о зависимости теплового излучения от температуры «настоящей жемчужиной теоретической физики».

Интересы Больцмана охватывали почти все области физики и частично математики.

Последние годы

Работы Больцмана внесли важнейший вклад в объяснения наблюдаемых явлений на базе представлений о молекулярном строении тел. Но росло не только число сторонников этих представлений, но и ожесточение их оппонентов. В числе последних нужно прежде всего назвать Вильгельма Фридриха Оствальда(см. ОСТВАЛЬД Вильгельм Фридрих) и Эрнста Маха(см. МАХ Эрнст), яростных научных противников как Больцмана (который, однако, считал их своими личными друзьями), так и вообще самого представления о существовании молекул, которому они противопоставляли базировавшуюся на беспочвенных философских идеях концепцию «энергетизма».

И тот, и другой к концу жизни отошли от своих прежних агрессивно-антинаучных позиций, но, к сожалению, Больцман уже не мог узнать этого.

Последние годы жизни Больцмана были, возможно, самыми продуктивными, но в то же время самыми для него тяжелыми. Он признавался, что «...последние, самые серьезные работы, как ему кажется, вообще никем не поняты...». Угнетаемый напором врагов атомистики (их доводы типа «а кто-нибудь эти атомы видел?» представляются теперь в лучшем случае убогими и смешными), Больцман все чаще впадал в депрессию и в 1906 покончил с собой, так и не узнав, что еще в 1828 английский ботаник Роберт Броун(см. БРОУН Роберт (ботаник)) открыл явление, которое можно назвать первым экспериментальным подтверждением реалистичности молекулярно-кинетических представлений.