Biografi dan Sumbangan Ludwig Boltzmann



Ludwig Boltzmann (1844-1906) adalah seorang saintis Austria yang dianggap bapa mekanik statistik. Sumbangannya dalam bidang sains adalah beberapa; persamaan dan prinsip Boltzmann, mekanik statistik atau teorem H.

Untuk sumbangan dan idea-idea perintisnya, nama keluarganya diketahui secara luas, bukan sahaja di kalangan komuniti saintifik, tetapi juga oleh masyarakat umum. Malah, untuk penghormatannya ada beberapa karya seni dan monumen yang meraikan sumbangan mereka.

Kerja Boltzmann melengkapi karya-karya saintifik yang sangat penting, seperti yang dibuat oleh Maxwell. Malah, sumbangannya mempunyai pengaruh yang luas terhadap kerja yang dilakukan oleh Albert Einstein.

Karya-karya Boltzmann kebanyakannya dikembangkan dalam fizik, namun ia juga menerbitkan karya-karya yang berkaitan dengan bidang-bidang lain seperti sains hayat dan falsafah sains.

Indeks

  • 1 Biografi
    • 1.1 Pengajian
    • 1.2 Peringkat pengajaran
    • 1.3 Maxwell-Boltzmann Statistik
    • 1.4 Hipotesis tentang atom
    • 1.5 Kematian
  • 2 Sumbangan utama
    • 2.1 Persamaan Boltzmann
    • 2.2 Mekanik statik
    • 2.3 Entropi dan prinsip Boltzmann
    • 2.4 Falsafah sains
  • 3 Rujukan

Biografi

Ludwig Boltzmann dilahirkan pada 20 Februari 1844 di Austria, di kota Vienna. Pada masa itu, kawasan ini adalah sebahagian daripada Empayar Austro-Hungary. Keluarga Ludwig dicirikan dengan menjadi kaya, yang dibenarkan untuk mempunyai pendidikan yang baik.

Di samping warisan keluarganya, Ludwig juga mempunyai kekayaan sederhana yang diwarisi dari datuknya; ini membantu dia untuk membayar pelajarannya tanpa sebarang kesukaran.

Pada usia 15 tahun, Ludwig telah menjadi yatim piatu sebagai bapa, sehingga warisan datuknya lebih berguna setelah kehilangan ayahnya pada usia muda.

Kajian

Latihan pertama Boltzmann adalah di bandar Linz, di Austria utara, di mana keluarga itu telah berpindah. 

Rekod-rekod sejarah telah dapat menunjukkan bahawa, sejak zaman kanak-kanak, Ludwig Boltzmann dicirikan dengan sangat ingin tahu, sebagai tambahan untuk menjadi sangat berminat untuk belajar, dengan cita-cita yang besar dan, kadang-kadang, dengan sikap gelisah dan cemas.

Kemudian dia memasuki Universiti Vienna, di mana beliau menerima ajaran dari tokoh-tokoh terkenal seperti ahli fizik Josef Stephan, ahli matematik József Miksa Petzval dan ahli fizik dan matematikawan Andreas von Ettingshausen.

Beliau lulus dari universiti ini pada tahun 1866; tutor tesis doktoral Boltzmann adalah hanya Josef Stephan, dengan siapa dia kemudiannya bekerja. Kerja ini dengan Stephan bertahan 3 tahun, dari 1867 hingga 1869, dan pada masa itu mereka memberi tumpuan kepada menganalisis kehilangan tenaga yang dialami oleh unsur-unsur panas.

Peringkat pengajaran

Dari 1869, Ludwig Boltzmann mendedikasikan dirinya untuk mengajar di University of Graz, rumah pelajar kedua terbesar di Austria. Di universiti itu dia mengajar fizik teori. Selari dengan ini, Boltzmann meneruskan latihannya di kota Berlin di Berlin dan Heidelberg.

Boltzmann mengajar di Universiti Graz hingga tahun 1873, tahun di mana dia mula mengajar matematik di University of Vienna. Beliau kembali ke Graz tiga tahun kemudian, pada tahun 1876, ketika ia telah diakui dalam bidang sains sebagai hasil daripada beberapa siri karya yang diterbitkan dan pelbagai penyelidikan.

Statistik Maxwell-Boltzmann

Salah satu penyiasatan yang paling cemerlang pada masa itu adalah statistik Maxwell-Boltzmann, yang dibangunkan olehnya dan Maxwell pada tahun 1871.

Semasa 1894 dia kembali ke Universiti Vienna untuk bertanding sebagai seorang profesor fizik teori. Pada masa itu Boltzmann terpaksa berinteraksi dengan Ernst Mach, ahli fizik dan ahli falsafah yang mempunyai Boltzmann yang mempunyai perbezaan yang mendalam.

Begitu banyak masalah yang wujud antara dua saintis ini, bahawa Boltzmann memutuskan untuk pergi ke Leipzig untuk mengelakkan bersentuhan dengan Mach.

Ernst Mach meninggalkan mengajar di University of Vienna pada tahun 1901 atas sebab-sebab kesihatan; oleh itu, Boltzmann kembali pada tahun 1902 dan sekali lagi tidak hanya memenangi pilihan untuk mengajar fizik teori, tetapi juga mengambil alih kerusi sejarah dan falsafah sains, bahan yang pernah diajar Mach.

Hipotesis tentang atom

Selepas kembali ke Universiti Vienna, Boltzmann mula memberikan sokongan kepada hipotesis kewujudan atom itu. Pertimbangan ini dikritik oleh komuniti saintifik; antara pengkritik paling tegas ialah Ernst Mach.

Kritikan berterusan yang diterimanya terhadap karya beliau menyebabkan kesan yang sangat tidak baik terhadap Boltzmann, yang menurut catatan sejarah nampaknya tidak mempunyai watak yang tenang.

Sebaliknya, Boltzmann nampaknya telah menjadi seorang lelaki yang mempunyai reaksi yang sengit dan melampau, mampu menunjukkan kecenderungan ekstrovert dan mesra dan, pada masa-masa lain, sangat introvert dan kecenderungan untuk kemurungan.

Salah satu aspek yang paling mengkritik kenyataan Boltzmann ialah saintis ini menentukan bahawa undang-undang termodinamik kedua, yang berkaitan dengan entropi, pada dasarnya bersifat statistik..

Hakikat ini menyiratkan bahawa senario yang berbeza yang dijana akibat daripada ayunan dapat dihasilkan, yang akan menimbulkan hasil yang tidak diramalkan dalam undang-undang ini..

Pengkritik Boltzmann menunjukkan bahwa tidak ada gunanya mengaitkan domain statistika dengan undang-undang termodinamika, karena mereka menganggap undang-undang sebagai isu mutlak, dan tidak dapat menerima bahwa undang-undang watak dasar ini mempunyai ciri-ciri berubah-ubah..

Kematian

Tekanan sebagai akibat dari kritikan kuat dan berterusan yang dibuat kepada Boltzmann membuatnya memutuskan untuk mengambil nyawa sendiri. Pada tahun 1906 dia bercuti dengan keluarganya di bandar Duino, terletak sangat dekat dengan Trieste.

Ketika isterinya dan anak-anak berada di laut, menikmati cuti, Ludwig Boltzmann menggantung dirinya di rumah musim panas.

Punca

Beberapa ahli sejarah telah menentukan bahawa punca bunuh dirinya berkait rapat dengan fakta bahawa komuniti saintifik tidak mengiktiraf penyiasatannya sebagai benar.

Dikatakan bahawa Boltzmann mempunyai komitmen yang jelas dan kuat untuk kebenaran. Sebahagian daripada apa yang paling menjejaskannya adalah hakikatnya telah menemui kebenaran tentang kewujudan atom itu, dan menyaksikan bagaimana masyarakat zamannya tidak menghargai penemuan ini, yang dijangka dapat menjadi penting bagi generasi sekarang dan bagi generasi yang akan datang..

Fakta bahawa tradisi lebih penting dalam rangka masyarakat, dan bukannya inovasi-inovasi yang diperoleh dari konsep-konsep transenden baru untuk masa itu, menyebabkan Botlzmann menjadi tertekan.

Ahli sejarah lain menunjukkan bahawa punca-punca kematian Boltzmann juga termasuk unsur-unsur lain, kerana saintis ini mempunyai ciri-ciri tertentu yang menandakan ketidakstabilan dan ketidakseimbangan dalam banyak tindakannya.

Tidak lama selepas kematiannya, ahli komuniti saintifik ini mula menghasilkan bukti yang menyokong konsep-konsep yang dikembangkan oleh Boltzmann, pada masa yang sama mereka menjadikannya layak pengiktirafan saintifik atas sumbangannya. Ini berlaku hanya dua tahun selepas Boltzmann meninggal dunia.

Ia secara khusus adalah kajian ahli kimia fizik Jean Perrin yang mengesahkan kesetiaan pemalar Boltzmann, dinamakan selepas saintis, yang menghubungkan tenaga dengan suhu mutlak. Ini cukup untuk komuniti saintifik untuk yakin tentang kewujudan atom.

Sumbangan utama

Persamaan Boltzmann

Sumbangan yang paling diiktiraf oleh Ludwig Boltzmann adalah pendekatan persamaan yang dinamakan namanya: Persamaan Boltzmann. Persamaan ini pada asalnya dicadangkan pada tahun 1870 dan kemudian mengalami beberapa perkembangan.

Persamaan, berdasarkan konsep atom dan molekul, menentukan kebarangkalian mencari molekul dalam keadaan tertentu.

Dengan perkembangan seterusnya, persamaan menjadi berguna untuk mengira keseimbangan potensi dalam spesies ion dan untuk menerangkan perubahan konformasi molekul biologi.

Mekanik statistik

Beberapa penulis mengatakan bahawa Boltzmann adalah orang pertama yang benar-benar memakai statistik dalam kajian gas.

Terima kasih kepada mereka, mereka menganggap bahawa kajian teori kinetik berlaku untuk kajian mekanik statistik.

Untuk sumbangan ini, Boltzmann diiktiraf oleh ramai sebagai bapa mekanik statistik.

Disiplin ini telah membolehkan mengkaji sifat-sifat bahan dan objek makroskopik dari sifat-sifat atom dan molekul mereka.

Prinsip Entropy dan Boltzmann

Walaupun konsep entropi telah diperkenalkan oleh Rudolf Clausius pada tahun 1865, Boltzmann mengambil tanggapan entropi untuk kehidupan seharian.

Pada tahun 1877 Boltzmann menunjukkan bahawa entropi adalah ukuran gangguan keadaan sistem fizikal.

Di bawah konsep itu, Boltzmann membentuk persamaan bagi entropi yang dikenali sebagai prinsip Boltzmann.

Falsafah sains

Sumbangan Boltzmann terhadap perkembangan falsafah sains juga diiktiraf secara meluas. 

Banyak idea beliau dalam bidang ini dikumpulkan dalam teksnya "Popular Writings" yang diterbitkan pada tahun 1905.

Boltzmann merawat subjek falsafah dalam sains yang sangat berbeza. Antaranya membincangkan istilah seperti realisme dan idealisme. Saya juga mengkritik ahli falsafah terkenal seperti Kant dan Hegel.

Boltzmann yakin bahawa falsafah dapat membantu sains untuk tidak bertanya soalan yang tidak berguna. Atas sebab ini, Boltzmann merujuk dirinya sebagai seorang realis, walaupun ramai yang lain mengenalinya sebagai kepunyaan arus materialis.

Rujukan

  1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmann's H-theorem, ketidakpuasannya, dan kelahiran mekanik statistik. Kajian dalam Sejarah dan Falsafah Fizik Moden. 2009; 40(2): 174-191.
  2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. Persamaan Boltzmann dalam biologi molekul. Kemajuan dalam Biofisika dan Biologi Molekul. 2009; 99(2): 87-93.
  3. Flamm D. Ludwig Boltzmann dan pengaruhnya terhadap sains. Kajian dalam Sejarah dan Falsafah Sains. 1983; 14(4): 255-278.
  4. Sains A. A. Tugu untuk Ludwig Boltzmann. Sains, Siri Baru. 1932 75(1944).
  5. Swendsen R. H. Nota kaki kepada sejarah mekanik statistik: Dalam kata-kata Boltzmann. Physica A: Mekanik Statistik dan Aplikasinya. 2010; 389(15), 2898-2901.
  6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Annals of Energy Nuklear. 1977; 4(4-5): 145-159.