Ludwig Boltzmann

Wikipedia

**Ludwig Boltzmann**
Ludwig Boltzmann
Syntynyt	20. helmikuuta 1844 Wien, Sveitsi
Kuollut	5. syyskuuta 1906 Duino, Italia
Asuinpaikka	Itävalta, Saksa
Kansalaisuus	Itävaltalainen
Tutkimusalue	Fysiikka
Instituutti	Grazin yliopisto Wienin yliopisto Münichin yliopisto Leipzigin yliopisto
Tutkinnot	Wienin yliopisto
Väitöstyön ohjaaja	Josef Stefan
Merkittävät oppilaat	Paul Ehrenfest Philipp Frank Gustav Herglotz
Tunnetuimmat työt	Boltzmannin vakio Boltzmannin yhtälö Maxwell–Boltzmannin jakauma

Ludwig Eduard Boltzmann (20. helmikuuta 1844 – 5. syyskuuta 1906) oli itävaltalainen fyysikko ja professori Grazissa, Münchenissä, Leipzigissa ja Wienissä. Hän sovelsi tilastollisia menetelmiä termodynamiikkaan, selvensi entropian käsitettä ja edisti merkittävästi teoreettisen fysiikan kehitystä.

[muokkaa] Elämä

[muokkaa] Lapsuus ja opiskeluvuodet

Boltzmann syntyi Wienissä. Hänen isänsä, Ludwig Georg Boltzmann, oli verotarkastaja. Boltzmannin isoisä oli kellovalmistaj, joka oli muuttanut Berliinistä Wieniin ja hänen äitinsä, Katarina Pauernfeind, on alunperin kotoisin Salzburgista. Boltzmann opiskeli kotona hänen vanhempien ohjaamana. Boltzmann kävi lukiota Linzissä, joka on ylä-Itävallan pääkaupunki. Boltzmannin ollessa 15-vuotta vanha, hänen isänsä kuoli.

Boltzmann alkoi opiskelemaan vuonna 1863 fysiikkaa Wienin yliopistossa. Hänen opettajiinsa kuuluivat mm. Josef Loschmidt, Joseph Stefan, Andreas von Ettingshausen ja Jozef Petzval. Boltzmann sai filosofian tohtori arvon vuonna 1866 työskennellen Stefanin alaisena. hänen tutkielma käsitteli kineettistä kaasuteoriaa ja vuotta myöhemmin hänestä tuli yksityisdosentti. Tohtoriksi pääsyn jälkeen hän työskenteli kaksi vuotta Stefanin alaisena, jonka aikana Stefan johdatteli Boltzmannin Maxwellin töihin.

[muokkaa] Akateeminen ura

Boltzmann sai matemaattisen fysiikan professuurin paikan vuona 1869 Grazin yliopistosta, jolloin hän oli 25-vuotias. Samana vuonna hän työskenteli muutaman kuukauden Heidelbergissä Robert Bunsenin ja Leo Königsbergerin kanssa. Kahden vuoden kuluttua hän pääsi työskentelemään Gustav Kirchhoffin ja Hermann von Helmholtzin kanssa Berliiniin. Matematiikan professoriksi Wienin yliopistoon hän pääsi vuonna 1873 ja pysyi professorina kolme vuotta.

Boltzmann tapasi Henriette von Aigentlerin vuotta aiemmin kuin sai matematiikan professuurin Wienin yliopistosta. Von Aigentler oli matematiikan ja fysiikan opettaja Grazissa. Boltzmann ja von Aigentler menivät naimisiin 17. heinäkuuta 1876 ja saivat kolme tytärtä ja kaksi poikaa. Boltzmann jätti Wienin ja palasi Graziin, siellä hän tapasi Svante Arrheniuksen, ja Walther Nernstin. Vuonna 1885 Boltzmann sai Itävallan tiedeakatemian jäsenyyden ja kahden vuoden kuluttua hänestä tuli Grazin yliopiston rehtori. Boltzmann nimitettiin Münchenin yliopistoon teoreettisen fysiikan professoriksi vuonna 1890.

[muokkaa] Viimeiset vuodet

Boltzmann palasi jälleen Wienin yliopistoon, tällä kertaa hän tuli teoreettisen fysiikan professoriksi hänen entisen opettajansa tilalle vuonna 1893. Boltzmann ei kuitenkaan tullut toimeen kaikkien kanssa Wienissä, erityisesti Ernst Mach, josta oli tullut filosofian tohtori 1895 ja Wilhelm Ostwald kutsui Boltzmannia Leipzigin yliopistoon. Boltzmann suostui ja matkusti Leipzigiin vuonna 1900. Kaksi vuotta myöhemmin Mach joutui menemään eläkkeelle huonon terveyden takia ja Boltzmann näki Wienin taasa miellyttämpänä. Siellä hänen oppilaisiin kuuluivat Karl Przibram, Paul Ehrenfest ja Lise Meitner.

Wienissä Boltzmann ei ainoastaan opettanut fysiikkaa vaan piti myös filosofian luentoja. Boltzmannin pitämät luonnonfilosofiaa käsittelevät luennot olivat ensimmäisestä luennosta lähtien todella suosittuja ja luennot saivat erityistä huomiota. Kaikkille luennolle osallistuville ei edes riittänyt istumapaikkoja.

Boltzmann kärsi ajoittaisista masennuksista ja hän hirttäytyi Italian Duinossa 5. syyskuuta 1906.

[muokkaa] Työ

Boltzmannin merkittävin työ fysikkan alalla on hänen antama panos kineettiseen kaasuteoriaan.

Kineettisen kaasuteorian yhteydessä Boltzmann huomasi logaritmisen yhteyden entropian ja todennäköisyyden välillä:

$S = k \, \log W$ ,

jossa $k$ on Boltzmannin vakio (1.3806505(24) × 10⁻²³ J K⁻¹) ja W on "termodynaaminen todennäköisyys"^[1]. Termodynaaminen todennäköisyys voidaan laskea kaavasta:

$W = N!\; / \; \prod_i N_i!$