Больцман, Людвіг

Бо́льцман, Лю́двіг Едуа́рд (нім. Boltzmann, Ludwig Eduard; 20.02.1844, м. Відень, тепер Австрія — 05.09.1906, м. Дуїно, обл. Фріулі — Венеція-Джулія, Італія) — фізик і філософ, засновник кінетичної теорії газів і сучасної статистичної механіки, член Імператорської Австрійської академії наук (з 1885), Королівської шведської АН (з 1888), іноземний член Лондонського королівського товариства (з 1899), Паризької АН (з 1900) та багатьох ін. академій.

Больцман, Людвіг (Boltzmann, Ludwig Eduard)
Народження	20.02.1844
Місце народження	Відень
Смерть	05.09.1906
Місце смерті	Дуїно
Alma mater	Віденський університет
Напрями діяльності	кінетична теорія газів, основи термодинаміки і теорії випромінювання, капілярні явища

Життєпис

Народився у сім'ї чиновника. Гімназію закінчив у м. Лінці. Брав уроки гри на фортепіано в Антона Брукнера (1824–1896), любов до музики залишилася на все життя. У юнацькому віці втратив батька.

Закінчив 1866 Віденський університет, де вивчав математику та фізику, слухав лекції Й. Стефана та Й. Лошмідта. Захистив докторську дисертацію (1866), працював асистентом Й. Стефана і пройшов габілітацію (1869). У віці 25 років за рекомендацією Й. Стефана 1869 отримав позицію професора фізики математичної в Грацькому університеті.

1873–1876 — професор математики у Віденському університеті. Згодом повернувся у Грацький університет, де очолив кафедру експериментальної фізики. Президент Грацького університету (1887).

1890 очолив кафедру теоретичної фізики в Мюнхенському університеті (Баварія). 1894 замінив свого вчителя Й. Стефана на посаді професора теоретичної фізики у Відні. Посаду професора філософії у Віденському університеті 1895 зайняв Е. Мах. Останній категорично заперечував атомістичні уявлення про будову речовини, які були засадничими у кінетичній теорії Больцмана.

Період революційних відкриттів у фізиці (1896 А. Беккерель відкрив явище радіоактивності; 1897 Дж. Томпсон (1856–1940) відкрив електрон — частинку на три порядки легшу за найменший атом водню) спричинив гостру полеміку в наукових колах. Посилилися позиції прихильників спекулятивних трактувань. Больцман опинився у ще більшій ізоляції. 1900 учений переїхав до м. Лейпцига, де зустрівся з іншим активним противником атомізму і творцем «енергетизму» у філософії В. Освальдом (1853–1932).

1902 Больцман знову повернувся до м. Відня, де у Віденському університеті очолив кафедри теоретичної фізики та натурфілософії (останню звільнив Е. Мах через хворобу). Зазнав проблем зі здоров’ям — розвинулася важка форма астми з частими нападами, неврастенія, сильно погіршився зір.

1906 Больцман виїхав на лікування у Дуїно поблизу м. Трієсту (Італія). 05.09.1906 в готельному номері закінчив життя самогубством.

Діяльність

Дослідницький простір Больцмана: кінетична теорія газів, основи термодинаміки і теорії випромінювання, капілярні явища та вибрані питання математики, механіки, оптики. Цікавився експериментом: вивчав діелектричні характеристики матеріалів і їхній зв’язок із заломлення показниками, досліджував поляризаційні ефекти.

Больцман отримав вираз для рівноважного розподілу за імпульсами та координатами для ідеального газу частинок у зовнішньому потенціальному полі — розподіл Больцмана, який визначає поняття температури (1866). Для обґрунтування статистичних закономірностей в описі багаточастинкових систем запропонував ергодичну гіпотезу (1871). Для нерівноважної системи частинок вивів рівняння, що описує зміну в часі одночастинкової функції розподілу у фазовому просторі імпульсів і координат частинок — Больцмана рівняння (1872), яке заклало основи окремого напряму сучасної статистичної фізики — фізичної кінетики. Сформулював так звану H-теорему, що в опосередкований спосіб виражає закон зростання ентропії для ізольованих систем. Указав на статистичну природу 2-го закону термодинаміки, встановив зв’язок між ентропією ізольованої системи та числом можливих у ній мікростанів, які реалізують заданий макростан. Коефіцієнт пропорційності між цими величинами згодом отримав назву Больцмана стала, яка є однією із фундаментальних констант у сучасній фізиці.

Здобутку Больцмана також належить вираз, що встановлює зв’язок між повною енергією випромінювання абсолютно чорного тіла з одиниці поверхні за одиницю часу та його температурою у 4-ому степені, отриманий із термодинамічних принципів (1884). Емпірично вираз був встановлений Й. Стефаном (1879) і відомий як Стефана-Больцмана закон, а відповідний коефіцієнт називають Стефана-Больцмана сталою.

Отримані Больцманом результати викликали гострі суперечки серед його сучасників. Ці результати узгоджувалися з поглядами багатьох дослідників — від корпускулярних уявлень Дж. Дальтона і до результатів із кінетичної теорії газів Дж. Максвелла та ідей статистичної механіки Дж. Гіббса, які поділяли ідеї Больцмана про атоми та молекули. Переважна більшість фізиків дотримувалися тоді інших уявлень.

Власні лекції Больцман опублікував у двотомнику лекційних курсів «Лекції з теорії газів» («Vorlesungen über Gastheorie»; т. 1 — 1896, т. 2 — 1898). Доробок Больцмана базувався на позиціях атомізму, став ключовим у вирішенні тогочасної «кризи фізики», започаткував новий етап розвитку науки загалом. Ще близько століття тривали спроби математичного обґрунтування виникнення необоротності в еволюції макросвіту з оборотних мікроскопічних рівнянь динаміки.

Визнання

Прізвище Больцмана зафіксоване у багатьох термінах, усталених у сучасній фізиці — окрім тих, що згадувалися вище, відомі також метод Больцмана-Матано, «Больцманівський мозок» і машина Больцмана, рівняння переносу Больцмана (див. Больцмана рівняння) та рівняння Пуассона-Больцмана.

Серед учнів Больцмана П. Еренфест і Л. Майтнер.

Від середини 1970-х на Міжнародних конференціях зі статистичної фізики вручають медаль Больцмана (відзначають кращих вчених за їхній внесок у розвиток статистичної фізики).

На честь ученого названо кратер на Місяці та астероїд головного поясу (24712 Boltzmann), відкритий 1991.

Додатково

1876 одружився з Генрієттою фон Ейгентлер. У подружжя народилися три доньки та син.
За кілька років після смерті Больцмана були опубліковані результати, які завершили майже столітню (після Дальтона) полеміку про атомарну будову речовини. 1905 А. Айнштайн (1879–1955) і незалежно через рік М. Смолуховський (1872–1917) розробили основи теорії броунівського руху, а експериментальні дослідження 1908–1909 провів Ж. Перрен. Вони довели достовірність атомістичних уявлень, були визначені значення числа Авогадро (див. Авогадро стала) та константи Больцмана.

Твори

Vorlesungen über Maxwells Theorie der Elektrizitat und des Lichtes : in 2 bd. Leipzig : Barth, 1891–1893.
Vorlesungen über Gastheorie : in 2 bd. Leipzig : Barth, 1896–1898.
Vorlesungen über die Prinzipien der Mechanik : in 3 bd. Leipzig : Barth, 1897–1920.

Література

Lindley D. Boltzmann’s Atom: The Great Debate That Launched a Revolution in Physics. New York : Free Press, 2001. 260 p.
Cercignami C. Ludwig Boltzmann. The Man Who Trusted Atoms. Oxford : Oxford University Press, 2010. 329 p.

Автор ВУЕ

І. М. Мриглод

Покликання на цю статтю: Мриглод І. М. Больцман, Людвіг // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Больцман, Людвіг (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 05.05.2023

[Категорія:]]