Ludwig Boltzmann Biographie und Beiträge

Ludwig Boltzmann (1844-1906) war ein österreichischer Wissenschaftler, der als Vater der statistischen Mechanik galt. Seine Beiträge auf dem Gebiet der Wissenschaft waren mehrere; die Boltzmann-Gleichung und das Prinzip, die statistische Mechanik oder das H.-Theorem

Für seine Beiträge und bahnbrechenden Ideen ist sein Nachname nicht nur in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch in der Gesellschaft allgemein bekannt. Sogar zu seinen Ehren gibt es mehrere künstlerische Arbeiten und Denkmäler, die ihre Beiträge feiern.

Boltzmanns Arbeit ergänzte wissenschaftliche Arbeiten von großer Bedeutung, wie sie von Maxwell gemacht wurden. Sogar seine Beiträge hatten großen Einfluss auf die Arbeit von Albert Einstein.

Boltzmanns Arbeiten wurden hauptsächlich in der Physik entwickelt, er veröffentlichte aber auch Arbeiten, die mit anderen Bereichen wie den Lebenswissenschaften und der Wissenschaftstheorie in Verbindung standen.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 Studien
  • 1.2 Unterrichtsstadium
  • 1.3 Maxwell-Boltzmann-Statistik
  • 1.4 Hypothesen über das Atom
  • 1.5 Tod
• 2 Hauptbeiträge
  • 2.1 Die Boltzmann-Gleichung
  • 2.2 Statistische Mechanik
  • 2.3 Entropie- und Boltzmann-Prinzip
  • 2.4 Wissenschaftsphilosophie
• 3 Referenzen

Biographie

Ludwig Boltzmann wurde am 20. Februar 1844 in Österreich in der Stadt Wien geboren. Zu dieser Zeit war dieses Gebiet Teil der österreichisch-ungarischen Monarchie. Ludwigs Familie zeichnete sich dadurch aus, dass sie wohlhabend war, was die Möglichkeit einer guten Ausbildung ermöglichte.

Neben dem Erbe seiner Familie hatte Ludwig auch ein bescheidenes Vermögen, das er von seinem Großvater geerbt hatte; Dies half ihm, ohne Schwierigkeiten sein Studium zu finanzieren.

Im Alter von 15 Jahren wurde Ludwig als Vater zum Waisen, so dass das Erbe seines Großvaters noch nützlicher war, nachdem er seinen Vater in jungen Jahren verloren hatte.

Studien

Boltzmanns erste Ausbildung war in der Stadt Linz, in Nordösterreich, wo die Familie umgezogen war.

Historische Aufzeichnungen belegen, dass sich Ludwig Boltzmann seit seiner Kindheit durch seine Neugier, sein großes Interesse am Lernen, seinen großen Ehrgeiz und manchmal auch seine ruhelose und ängstliche Haltung auszeichnete.

Später ging er an die Universität Wien, wo er die Lehren berühmter Persönlichkeiten wie des Physikers Josef Stephan, des Mathematikers József Miksa Petzval und des Physikers und Mathematikers Andreas von Ettingshausen erhielt.

Er absolvierte diese Universität 1866; der Tutor von Boltzmanns Doktorarbeit war nur Josef Stephan, mit dem er später arbeitete. Diese Arbeit mit Stephan dauerte 3 Jahre, von 1867 bis 1869, und zu dieser Zeit konzentrierten sie sich auf die Analyse der Energieverluste der heißen Elemente.

Lehrphase

Ab 1869 widmete sich Ludwig Boltzmann der Lehre an der Universität Graz, dem zweitgrößten Studentenhaus Österreichs. In dieser Universität lehrte er theoretische Physik. Parallel dazu setzte Boltzmann seine Ausbildung in den deutschen Städten Berlin und Heidelberg fort.

Boltzmann lehrte bis 1873 an der Universität Graz, dem Jahr, in dem er Mathematik an der Universität Wien lehrte. Drei Jahre später, 1876, kehrte er nach Graz zurück, wo er aufgrund einer Reihe von veröffentlichten Arbeiten und verschiedenen Untersuchungen bereits auf dem Gebiet der Wissenschaft anerkannt wurde.

Maxwell-Boltzmann-Statistik

Eine der herausragendsten Untersuchungen dieser Zeit war die von Maxwell und Maxwell im Jahr 1871 entwickelte Maxwell-Boltzmann-Statistik.

1894 kehrte er als Professor für Theoretische Physik an die Universität Wien zurück. Zu dieser Zeit war Boltzmann gezwungen, mit dem Physiker und Philosophen Ernst Mach zu sprechen, mit dem Boltzmann tiefgreifende Differenzen hatte.

So viele Probleme gab es zwischen diesen beiden Wissenschaftlern, dass Boltzmann beschloss, nach Leipzig zu gehen, um nicht in Kontakt mit Mach zu kommen.

Ernst Mach verließ 1901 seine Lehrtätigkeit an der Universität Wien aus gesundheitlichen Gründen; deshalb kehrte Boltzmann 1902 zurück und erhielt nicht nur wieder die Option, theoretische Physik zu unterrichten, sondern übernahm auch die Zügel des Lehrstuhls für Geschichte und Wissenschaftsphilosophie, ein Fach, das zuvor von Mach unterrichtet wurde.

Hypothese über das Atom

Nach seiner Rückkehr an die Universität Wien begann Boltzmann, seine Hypothese von der Existenz des Atoms öffentlich zu machen. Diese Überlegung wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft sehr kritisiert; Zu den entschiedensten Kritikern gehörte Ernst Mach.

Die ständige Kritik, die er an seiner Arbeit erhielt, wirkte sich sehr negativ auf Boltzmann aus, der nach historischen Aufzeichnungen keinen ruhigen Charakter zu haben scheint.

Vielmehr scheint Boltzmann ein Mann intensiver und extremer Reaktionen gewesen zu sein, sich extrovertiert und freundlich zu erweisen und zuweilen auch sehr introvertiert und anfällig für Depressionen zu sein.

Einer der am meisten kritisierten Aspekte von Boltzmanns Aussagen war, dass dieser Wissenschaftler feststellte, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der sich auf die Entropie bezieht, im Wesentlichen statistischer Natur war.

Diese Tatsache implizierte, dass verschiedene Szenarien, die als Folge von Oszillationen erzeugt wurden, generiert werden konnten, was zu Ergebnissen führen würde, die in diesem Gesetz nicht vorgesehen waren.

Boltzmanns Kritiker wiesen darauf hin, dass es sinnlos sei, den statistischen Bereich mit den Gesetzen der Thermodynamik zu verknüpfen, da sie Gesetze als absolute Probleme betrachteten und nicht akzeptieren konnten, dass dieses Grundgesetz variable Eigenschaften hatte.

Tod

Der Druck infolge der starken und ständigen Kritik an Boltzmann veranlasste ihn, sich das Leben zu nehmen. 1906 war er mit seiner Familie in der Stadt Duino in der Nähe von Triest im Urlaub.

Während Frau und Kinder auf See waren und die Ferien genossen, erhängte sich Ludwig Boltzmann im Sommerhaus.

Ursachen

Mehrere Historiker haben festgestellt, dass die Ursachen seines Selbstmordes eng mit der Tatsache zusammenhingen, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft seine Untersuchungen nicht als wahr anerkannte.

Es wird gesagt, dass Boltzmann eine klare und deutliche Verpflichtung zur Wahrheit hatte. Ein Teil dessen, was ihn am meisten beeinflusst hat, war die Tatsache, eine Wahrheit über die Existenz des Atoms entdeckt zu haben und zu sehen, wie die Gesellschaft seiner Zeit diese Entdeckung nicht schätzte, von der er erwartete, dass sie für die gegenwärtige Generation und für viele zukünftige Generationen essentiell sein könnte.

Die Tatsache, dass Tradition im Rahmen einer Gesellschaft wichtiger war als die aus neuen transzendentalen Konzepten für die Zeit abgeleiteten Innovationen, ließ Botlzmann deprimiert werden.

Andere Historiker weisen darauf hin, dass die Gründe für Boltzmanns Tod auch andere Elemente beinhalteten, da dieser Wissenschaftler bestimmte Merkmale hatte, die bei vielen seiner Handlungen Instabilität und Ungleichgewicht anzeigten.

Kurz nach seinem Tod begannen Mitglieder dieser wissenschaftlichen Gemeinschaft, Beweise zu liefern, die die von Boltzmann entwickelten Konzepte bestätigten, während sie gleichzeitig wissenschaftliche Anerkennung für ihre Beiträge verdienten. Dies geschah nur zwei Jahre nach Boltzmanns Tod.

Gerade die Studien des Chemiker-Physikers Jean Perrin bestätigten die Richtigkeit der nach dem Wissenschaftler benannten Boltzmann-Konstante, die Energie mit absoluter Temperatur verbindet. Dies war genug, um die wissenschaftliche Gemeinschaft von der Existenz von Atomen zu überzeugen.

Hauptbeiträge

Die Boltzmann-Gleichung

Der bekannteste Beitrag von Ludwig Boltzmann ist der Ansatz der Gleichung, die seinen Namen trägt: Die Boltzmann-Gleichung. Diese Gleichung schlug ursprünglich im Jahr 1870 vor und wurde später weiterentwickelt.

Die auf den Begriffen von Atomen und Molekülen basierende Gleichung definierte die Wahrscheinlichkeit, die Moleküle in einem bestimmten Zustand zu finden.

Mit nachfolgenden Entwicklungen wurde die Gleichung nützlich für die Berechnung der möglichen Balance in Ionenarten und für die Beschreibung von Konformationsänderungen von biologischen Molekülen. 

Statistische Mechanik

Einige Autoren behaupten, dass Boltzmann die erste Person war, die in der Erforschung von Gasen wirklich Statistiken anwendete.

Aus diesem Grund glauben sie, dass es sich bei den Studien der kinetischen Theorie um Studien der statistischen Mechanik handelt.

Für diesen Beitrag wird Boltzmann von vielen als der Vater der statistischen Mechanik anerkannt.

Diese Disziplin hat es ermöglicht, die Eigenschaften von Materialien und makroskopischen Objekten aus den Eigenschaften ihrer Atome und Moleküle zu untersuchen. 

Entropie- und Boltzmann-Prinzip

Obwohl der Begriff der Entropie 1865 von Rudolf Clausius eingeführt wurde, brachte Boltzmann den Begriff der Entropie in den Alltag.

1877 wies Boltzmann darauf hin, dass die Entropie ein Maß für die Störung des Zustands eines physikalischen Systems ist.

Unter diesem Konzept formulierte Boltzmann eine Gleichung für die Entropie, die als Boltzmann-Prinzip bekannt ist. 

Philosophie der Wissenschaft

Boltzmanns Beiträge zur Entwicklung der Wissenschaftsphilosophie sind ebenfalls allgemein anerkannt.

Viele seiner Ideen in diesem Bereich wurden in seinem 1905 erschienenen Text "Popular Writings" gesammelt.

Boltzmann beschäftigte sich mit philosophischen Themen in der Wissenschaft sehr vielfältig. Unter ihnen diskutierte er Begriffe wie Realismus und Idealismus. Ich kritisierte auch berühmte Philosophen wie Kant und Hegel.

Boltzmann glaubte fest daran, dass Philosophie der Wissenschaft helfen könne, keine nutzlosen Fragen zu stellen. Aus diesem Grund bezeichnete Boltzmann sich selbst als Realisten, obwohl viele andere ihn als der materialistischen Strömung zugehörig identifizierten.

Referenzen

1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmanns H-Theorem, seine Unzufriedenheit und die Geburt der statistischen Mechanik. Studium der Geschichte und Philosophie der modernen Physik. 2009; 40(2): 174-191.
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5. Swendsen R. H. Fußnoten zur Geschichte der statistischen Mechanik: In Boltzmanns Worten. Physica A: Statistische Mechanik und ihre Anwendungen. 2010; 389(15), 2898-2901.
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