Chia sẻ:
Tiểu sử và đóng góp của Ludwig Boltzmann
Ludwig Boltzmann (1844-1906) là một nhà khoa học người Áo được coi là cha đẻ của cơ học thống kê. Những đóng góp của ông trong lĩnh vực khoa học là một số; phương trình và nguyên lý Boltzmann, cơ học thống kê hoặc định lý H.
Đối với những đóng góp và ý tưởng tiên phong của mình, họ của ông được biết đến rộng rãi, không chỉ trong cộng đồng khoa học, mà còn bởi xã hội nói chung. Thậm chí, để vinh danh ông, có một số tác phẩm nghệ thuật và tượng đài kỷ niệm những đóng góp của họ.
Công trình của Boltzmann đã bổ sung cho các công trình khoa học có tầm quan trọng lớn, chẳng hạn như những công trình do Maxwell thực hiện. Thậm chí, những đóng góp của ông có ảnh hưởng rộng lớn đến công việc của Albert Einstein.
Các tác phẩm của Boltzmann chủ yếu được phát triển trong vật lý, tuy nhiên ông cũng xuất bản các tác phẩm liên quan đến các lĩnh vực khác như khoa học đời sống và triết học khoa học.
Chỉ số
- 1 Tiểu sử
- 1.1 Nghiên cứu
- 1.2 Giai đoạn dạy học
- 1.3 Thống kê Maxwell-Boltzmann
- 1.4 Giả thuyết về nguyên tử
- 1,5 cái chết
- 2 Đóng góp chính
- 2.1 Phương trình Boltzmann
- 2.2 Cơ học thống kê
- 2.3 Nguyên tắc Entropy và Boltzmann
- 2.4 Triết lý của khoa học
- 3 tài liệu tham khảo
Tiểu sử
Ludwig Boltzmann sinh ngày 20 tháng 2 năm 1844 tại Áo, tại thành phố Vienna. Vào thời điểm đó, khu vực này là một phần của Đế quốc Áo-Hung. Gia đình của Ludwig có đặc điểm là giàu có, cho phép có khả năng có một nền giáo dục tốt.
Ngoài sự hành hạ của gia đình, Ludwig còn có một gia tài khiêm tốn được thừa hưởng từ ông nội; điều này giúp anh ta trả tiền cho việc học mà không gặp khó khăn gì.
Năm 15 tuổi, Ludwig mồ côi làm cha, vì thế gia tài của ông nội thậm chí còn hữu ích hơn sau khi mất cha từ nhỏ.
Nghiên cứu
Khóa đào tạo đầu tiên của Boltzmann là ở thành phố Linz, phía bắc Áo, nơi gia đình đã chuyển đi.
Các ghi chép lịch sử đã có thể chứng minh rằng, từ khi còn nhỏ, Ludwig Boltzmann được đặc trưng bởi sự vô cùng tò mò, ngoài việc rất thích học hỏi, với tham vọng lớn và đôi khi, với thái độ bồn chồn và lo lắng.
Sau đó, ông vào Đại học Vienna, nơi ông nhận được những lời dạy từ những nhân vật lừng lẫy như nhà vật lý Josef Stephan, nhà toán học József Miksa Petzval và nhà vật lý và toán học Andreas von Ettingshausen.
Ông tốt nghiệp trường đại học này năm 1866; người hướng dẫn cho luận án tiến sĩ của Boltzmann chỉ là Josef Stephan, người mà sau đó ông đã làm việc. Công việc này với Stephan kéo dài 3 năm, từ 1867 đến 1869, và tại thời điểm đó, họ tập trung vào việc phân tích tổn thất năng lượng của các yếu tố nóng.
Giai đoạn dạy học
Từ năm 1869, Ludwig Boltzmann dành riêng cho việc giảng dạy tại Đại học Graz, ngôi nhà sinh viên lớn thứ hai ở Áo. Trong trường đại học đó, ông dạy vật lý lý thuyết. Song song với điều này, Boltzmann tiếp tục đào tạo tại các thành phố Berlin và Heidelberg của Đức.
Boltzmann giảng dạy tại Đại học Graz cho đến năm 1873, năm mà ông bắt đầu giảng dạy toán học tại Đại học Vienna. Ông trở lại Graz ba năm sau đó, vào năm 1876, khi ông đã được công nhận trong lĩnh vực khoa học là kết quả của một loạt các công trình được công bố và nghiên cứu khác nhau.
Thống kê của Maxwell-Boltzmann
Một trong những cuộc điều tra nổi bật nhất thời bấy giờ là thống kê của Maxwell-Boltzmann, được phát triển bởi ông và Maxwell vào năm 1871.
Trong năm 1894, ông trở lại Đại học Vienna để thực hiện như một giáo sư vật lý lý thuyết. Vào thời điểm đó, Boltzmann buộc phải tương tác với Ernst Mach, nhà vật lý và triết gia, người mà Boltzmann có những khác biệt sâu sắc.
Rất nhiều vấn đề tồn tại giữa hai nhà khoa học này, rằng Boltzmann đã quyết định đến Leipzig để tránh tiếp xúc với Mach.
Ernst Mach rời công việc giảng dạy tại Đại học Vienna năm 1901 vì lý do sức khỏe; do đó, Boltzmann trở lại vào năm 1902 và không chỉ nhận được một lần nữa lựa chọn giảng dạy vật lý lý thuyết, mà còn nắm quyền chủ tịch lịch sử và triết học khoa học, một môn học trước đây được Mach giảng dạy..
Giả thuyết về nguyên tử
Sau khi trở về Đại học Vienna, Boltzmann bắt đầu công khai ủng hộ giả thuyết về sự tồn tại của nguyên tử. Sự xem xét này đã bị chỉ trích bởi cộng đồng khoa học; trong số những nhà phê bình trung thành nhất là Ernst Mach.
Những lời chỉ trích liên tục mà ông nhận được đối với công việc của mình đã gây ra một ảnh hưởng rất bất lợi cho Boltzmann, người mà theo các ghi chép lịch sử dường như không có một tính cách bình tĩnh.
Thay vào đó, Boltzmann dường như là một người đàn ông có những phản ứng dữ dội và cực đoan, có thể tỏ ra là người hướng ngoại và thân thiện và, trong những trường hợp khác, rất hướng nội và có xu hướng trầm cảm.
Một trong những khía cạnh bị chỉ trích nhiều nhất trong các phát biểu của Boltzmann là nhà khoa học này đã xác định rằng định luật nhiệt động lực học thứ hai, liên quan đến entropy, về bản chất là thống kê..
Thực tế này ngụ ý rằng các kịch bản khác nhau được tạo ra do hậu quả của dao động có thể được tạo ra, điều này sẽ dẫn đến kết quả không lường trước được trong luật này..
Các nhà phê bình của Boltzmann chỉ ra rằng việc liên kết miền thống kê với các định luật nhiệt động lực học là vô nghĩa, vì họ coi các định luật là vấn đề tuyệt đối và không thể chấp nhận rằng định luật cơ bản này có đặc điểm khác nhau..
Cái chết
Áp lực do những lời chỉ trích mạnh mẽ và liên tục gây ra cho Boltzmann khiến anh quyết định tự kết liễu đời mình. Năm 1906, ông đang đi nghỉ cùng gia đình ở thành phố Duino, nằm rất gần thành phố Trieste.
Trong khi vợ và các con đang ở trên biển, tận hưởng kỳ nghỉ, Ludwig Boltzmann đã treo cổ tự tử trong ngôi nhà mùa hè.
Nguyên nhân
Một số nhà sử học đã xác định rằng nguyên nhân tự tử của ông có liên quan mật thiết đến thực tế là cộng đồng khoa học không công nhận các cuộc điều tra của ông là đúng.
Người ta nói rằng Boltzmann đã có một cam kết rõ ràng và rõ ràng đối với sự thật. Một phần trong những gì ảnh hưởng nhất đến anh ta là sự thật đã bắt gặp một sự thật về sự tồn tại của nguyên tử và chứng kiến xã hội thời đó không coi trọng khám phá này, điều mà anh dự đoán có thể cần thiết cho thế hệ hiện tại và cho nhiều thế hệ tương lai..
Thực tế là truyền thống quan trọng hơn trong khuôn khổ của một xã hội, thay vì những đổi mới bắt nguồn từ các khái niệm siêu việt mới vào thời điểm đó, đã khiến Botlzmann bị trầm cảm.
Các nhà sử học khác chỉ ra rằng nguyên nhân cái chết của Boltzmann cũng bao gồm các yếu tố khác, vì nhà khoa học này có những đặc điểm nhất định biểu thị sự mất ổn định và mất cân bằng trong nhiều hành động của ông.
Ngay sau khi ông qua đời, các thành viên của cộng đồng khoa học này đã bắt đầu đưa ra bằng chứng chứng thực các khái niệm do Boltzmann phát triển, đồng thời họ khiến ông xứng đáng được công nhận về mặt khoa học vì những đóng góp của ông. Điều này xảy ra chỉ hai năm sau khi Boltzmann chết.
Cụ thể là các nghiên cứu của nhà hóa học - vật lý Jean Perrin đã xác nhận tính chính xác của hằng số Boltzmann, được đặt theo tên của nhà khoa học, người liên kết năng lượng với nhiệt độ tuyệt đối. Điều này là đủ để cộng đồng khoa học bị thuyết phục về sự tồn tại của các nguyên tử.
Đóng góp chính
Phương trình Boltzmann
Đóng góp được công nhận nhất của Ludwig Boltzmann là cách tiếp cận của phương trình mang tên ông: Phương trình Boltzmann. Phương trình này ban đầu đề xuất nó vào năm 1870 và sau đó phải chịu một số phát triển.
Phương trình, dựa trên các khái niệm nguyên tử và phân tử, xác định xác suất tìm thấy các phân tử ở trạng thái nhất định.
Với những phát triển tiếp theo, phương trình trở nên hữu ích để tính toán sự cân bằng tiềm năng trong các loài ion và để mô tả sự thay đổi về hình dạng của các phân tử sinh học.
Cơ học thống kê
Một số tác giả cho rằng Boltzmann là người đầu tiên thực sự áp dụng số liệu thống kê trong nghiên cứu về khí.
Nhờ nó, họ cho rằng các nghiên cứu về lý thuyết động học đã xảy ra là các nghiên cứu về cơ học thống kê.
Với đóng góp này, Boltzmann được nhiều người công nhận là cha đẻ của cơ học thống kê.
Bộ môn này đã cho phép nghiên cứu các tính chất của vật liệu và các vật thể vĩ mô từ các tính chất của các nguyên tử và phân tử của chúng.
Nguyên tắc Entropy và Boltzmann
Mặc dù khái niệm entropy đã được Rudolf Clausius đưa ra vào năm 1865, Boltzmann đã đưa khái niệm entropy vào cuộc sống hàng ngày.
Năm 1877 Boltzmann chỉ ra rằng entropy là thước đo rối loạn trạng thái của hệ thống vật lý.
Theo khái niệm đó, Boltzmann đã thiết lập một phương trình cho entropy được gọi là nguyên tắc Boltzmann.
Triết lý của khoa học
Những đóng góp của Boltzmann cho sự phát triển triết lý của khoa học cũng được công nhận rộng rãi.
Nhiều ý tưởng của ông trong lĩnh vực này đã được thu thập trong văn bản "Những bài viết phổ biến" xuất bản năm 1905.
Boltzmann đối xử với các đối tượng triết học trong khoa học rất đa dạng. Trong số đó, ông đã thảo luận về các thuật ngữ như chủ nghĩa hiện thực và chủ nghĩa duy tâm. Tôi cũng chỉ trích các triết gia nổi tiếng như Kant và Hegel.
Boltzmann tin chắc rằng triết học có thể giúp khoa học không hỏi những câu hỏi vô ích. Vì lý do này, Boltzmann tự gọi mình là một người thực tế, mặc dù nhiều người khác xác định anh ta thuộc về dòng chảy duy vật.
Tài liệu tham khảo
- Định lý H của Brown H. R. Myrvold W. Uffink J. Boltzmann, sự bất mãn của nó và sự ra đời của cơ học thống kê. Các nghiên cứu về Lịch sử và Triết học của Vật lý hiện đại. 2009; 40(2): 174-191.
- Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. Phương trình Boltzmann trong sinh học phân tử. Tiến bộ trong sinh lý học và sinh học phân tử. 2009; 99(2): 87-93.
- Flamm D. Ludwig Boltzmann và ảnh hưởng của ông đối với khoa học. Nghiên cứu về Lịch sử và Triết học của Khoa học. 1983; 14(4): 255-278.
- Khoa học A. A. Đài tưởng niệm Ludwig Boltzmann. Khoa học, loạt mới. 1932 75(1944).
- Swendsen R. H. Chú thích về lịch sử cơ học thống kê: Theo lời của Boltzmann. Physica A: Cơ học thống kê và ứng dụng của nó. năm 2010; 389(15), 2898-2901.
- Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Biên niên sử năng lượng hạt nhân. 1977; 4(4-5): 145-159.