Больцман

(1844–1906)

Людвиг Больцман, австрийский физик, один из основоположников статистической физики и физической кинетики. Член Венской АН (1895) и многих академий мира.

Родился 20 февраля 1844 в Вене в семье служащего. По окончании гимназии в Линце поступил в Венский университет, где учился у Й.Стефана и Й.Лошмидта. В 1866 защитил докторскую диссертацию, работал ассистентом у Стефана, затем стал приват-доцентом Венского университета.

В 1869–1873 и 1876–1889 – профессор теоретической физики в университете Граца. К этому времени относится расцвет творческой деятельности Больцмана. В 1886–1872 он провел важнейшие исследования в области кинетической теории газов, вывел закон распределения молекул газа по скоростям, обобщив распределения Максвелла на случай, когда на газ действуют внешние силы (статистика Больцмана). Формула равновесного больцмановского распределения послужила основой классической статистической физики.

В 1872, применив статистические методы к кинетической теории газов, вывел основное кинетическое уравнение газов. Установил фундаментальное соотношение между энтропией физической системы и вероятностью ее состояния, доказал статистический характер II начала термодинамики, что указало на несостоятельность гипотезы «тепловой смерти» Вселенной.

Важнейшая заслуга Больцмана - исследование необратимых процессов и статистическая трактовка второго начала термодинамики. В 1872 он ввёл 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), связал энтропию с W - вероятностью термодинамической: S = klnW. Это соотношение даёт статистическое обоснование второму началу термодинамики и является основой статистической физики. Универсальная постоянная k названа в его честь Больцмана постоянной.

Больцман впервые применил законы термодинамики к процессам излучения и в 1884 теоретически вывел закон теплового излучения, согласно которому энергия, излучаемая абсолютно черным телом, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры. В 1879 этот закон был экспериментально установлен Й.Стефаном и известен теперь как закон Стефана–Больцмана.

Больцман был не только теоретиком, но и экспериментатором. Он провел первые опыты по проверке справедливости максвелловской теории электромагнетизма, измерил диэлектрические постоянные различных веществ, исследовал поляризацию диэлектриков.

В 1890 ученый переехал из Граца в Мюнхен, где до 1894 занимал кафедру теоретической физики. Затем работал в Венском и Лейпцигском университетах. В последние годы жизни читал лекции по физике.

Больцману принадлежат работы по изучению поляризации диэлектриков, теории термоэлектричества, диамагнетизма и др.

Жизнь Больцмана оборвалась трагически: он покончил с собой 5 сентября 1906 в Дуино (Италия).