LUDWIG BOLTZMANN: BIOGRAFIA E CONTRIBUTI - SCIENZA - 2024

Ludwig Boltzmann (1844-1906) è stato uno scienziato austriaco considerato il padre della meccanica statistica. I suoi contributi nel campo della scienza furono vari; L'equazione e il principio di Boltzmann, la meccanica statistica o l'H.

Per i suoi contributi e idee pionieristiche, il suo cognome è ampiamente conosciuto, non solo tra la comunità scientifica, ma anche dalla società in generale. Ci sono anche diverse opere artistiche e monumenti in suo onore che celebrano i suoi contributi.

Ritratto dello scienziato Ludwig Boltzmann

Il lavoro di Boltzmann ha completato il lavoro scientifico di grande importanza, come quelli condotti da Maxwell. I loro contributi hanno avuto anche un'ampia influenza sul lavoro svolto da Albert Einstein.

Le opere di Boltzmann si svilupparono principalmente in fisica, tuttavia pubblicò anche lavori relativi ad altri campi come le scienze della vita e la filosofia della scienza.

Biografia

Ludwig Boltzmann nasce il 20 febbraio 1844 in Austria, nella città di Vienna. A quel tempo, questa zona faceva parte dell'Impero Austro-Ungarico. La famiglia di Ludwig era caratterizzata dall'essere benestante, il che gli consentiva di avere la possibilità di avere una buona educazione.

Oltre al patrimonio di famiglia, Ludovico aveva anche una modesta fortuna ereditata dal nonno; Questo lo ha aiutato a pagare i suoi studi senza avere difficoltà.

A 15 anni, Ludwig rimase orfano, quindi questa eredità di suo nonno lo servì ancora di più dopo essere stato lasciato senza padre in giovane età.

studi

La prima formazione di Boltzmann fu nella città di Linz, nel nord dell'Austria, dove la famiglia si era trasferita.

I documenti storici hanno potuto dimostrare che, fin dall'infanzia, Ludwig Boltzmann si caratterizzava per essere estremamente curioso, oltre che molto interessato all'apprendimento, con grande ambizione e, a volte, con atteggiamenti inquieti e ansiosi.

Successivamente è entrato all'Università di Vienna, dove ha ricevuto insegnamenti da personaggi illustri come il fisico Josef Stephan, il matematico József Miksa Petzval e il fisico e matematico Andreas von Ettingshausen.

Si laureò in questa università nel 1866; il tutore della tesi di dottorato di Boltzmann è stato proprio Josef Stephan, con il quale ha successivamente collaborato. Questo lavoro con Stephan durò 3 anni, dal 1867 al 1869, e in quel momento si concentrò sull'analisi delle perdite di energia subite dagli elementi caldi.

Fase di insegnamento

A partire dal 1869, Ludwig Boltzmann si dedicò all'insegnamento presso l'Università di Graz, la seconda università più grande dell'Austria. In quell'università dava lezioni di fisica teorica. Parallelamente a questo, Boltzmann ha continuato la sua formazione nelle città tedesche di Berlino e Heidelberg.

Boltzmann insegnò all'Università di Graz fino al 1873, anno in cui iniziò a insegnare matematica all'Università di Vienna. Tornò a Graz tre anni dopo, nel 1876, periodo in cui era già riconosciuto nel campo della scienza a seguito di una serie di lavori pubblicati e di varie indagini.

Statistica di Maxwell-Boltzmann

Una delle indagini più importanti di quel tempo era la statistica di Maxwell-Boltzmann, sviluppata da lui e Maxwell nel 1871.

Nel 1894 tornò all'Università di Vienna per lavorare come professore di fisica teorica. A quel tempo Boltzmann fu costretto a interagire con Ernst Mach, un fisico e filosofo con il quale Boltzmann aveva profonde differenze.

Tanti erano i problemi che esistevano tra questi due scienziati, che Boltzmann decise di andare a Lipsia per evitare di essere in contatto con Mach.

Ernst Mach lasciò il suo lavoro di insegnante all'Università di Vienna nel 1901 per motivi di salute; Boltzmann tornò quindi nel 1902 e non solo ottenne nuovamente l'opzione di insegnare lezioni di fisica teorica, ma prese anche le redini della cattedra di storia e filosofia della scienza, materia precedentemente insegnata da Mach.

Ipotesi sull'atomo

Al suo ritorno all'Università di Vienna, Boltzmann iniziò a rendere pubblico il suo sostegno all'ipotesi dell'esistenza dell'atomo. Questa considerazione è stata ampiamente criticata dalla comunità scientifica; Tra i critici più accaniti c'era Ernst Mach.

Le continue critiche ricevute per il suo lavoro hanno avuto un effetto molto sfavorevole su Boltzmann, che secondo i documenti storici non sembra aver avuto un carattere calmo.

Piuttosto, Boltzmann sembra essere stato un uomo dalle reazioni intense ed estreme, in grado di dimostrare di essere estroverso e comprensivo e, altre volte, molto introverso e incline alla depressione.

Uno degli aspetti più criticati delle affermazioni di Boltzmann è stato che questo scienziato ha determinato che la seconda legge della termodinamica, relativa all'entropia, era essenzialmente di natura statistica.

Questo fatto ha implicato che diversi scenari potessero essere generati in conseguenza di oscillazioni, che avrebbero dato luogo a risultati non previsti in questa legge.

I critici di Boltzmann hanno indicato che non aveva senso collegare il campo statistico con le leggi della termodinamica, poiché ritenevano che le leggi fossero questioni assolute e non potevano accettare che questa legge fondamentale avesse caratteristiche variabili.

Morte

La pressione a seguito delle critiche forti e costanti mosse a Boltzmann gli ha fatto decidere di togliersi la vita. Nel 1906 era in vacanza con la famiglia nel comune di Duino, molto vicino a Trieste.

Mentre sua moglie ei suoi figli erano in mare, a godersi le vacanze, Ludwig Boltzmann si è impiccato nella casa estiva.

Le cause

Vari storici hanno stabilito che le cause del suo suicidio erano strettamente correlate al fatto che la comunità scientifica non riconosceva la sua ricerca come vera.

Si dice che Boltzmann abbia un impegno chiaro e marcato per la verità. Parte di ciò che lo colpì di più fu il fatto di aver trovato una verità sull'esistenza dell'atomo e di aver assistito a come la società del suo tempo non apprezzava questa scoperta, che prevedeva potesse essere essenziale per la generazione attuale e per molte generazioni future.

Il fatto che la tradizione fosse più importante nel quadro di una società, piuttosto che le innovazioni derivate da nuovi concetti trascendentali per l'epoca, fece deprimere Botlzmann.

Altri storici indicano che le cause della morte di Boltzmann includevano anche altri elementi, dal momento che questo scienziato aveva alcuni tratti che denotavano instabilità e squilibrio in molte delle sue azioni.

Poco dopo la sua morte, i membri di questa comunità scientifica iniziarono a produrre prove che confermavano i concetti sviluppati da Boltzmann, allo stesso tempo che gli valsero il riconoscimento scientifico per i suoi contributi. Questo è successo solo due anni dopo la morte di Boltzmann.

Furono proprio gli studi del chimico-fisico Jean Perrin a confermare la veridicità della costante di Boltzmann, dal nome dello scienziato, che collega l'energia con la temperatura assoluta. Questo è stato sufficiente per convincere la comunità scientifica dell'esistenza degli atomi.

Principali contributi

Equazione di Boltzmann

Il contributo più riconosciuto di Ludwig Boltzmann è l'approccio all'equazione che porta il suo nome: l'equazione di Boltzmann. Questa equazione fu originariamente proposta nel 1870 e in seguito subì alcuni sviluppi.

L'equazione, basata sulle nozioni di atomi e molecole, definisce la probabilità di trovare le molecole in un dato stato.

Con un ulteriore sviluppo, l'equazione è diventata utile per calcolare il potenziale equilibrio nelle specie ioniche e per descrivere i cambiamenti conformazionali delle molecole biologiche.

Meccanica statistica

Alcuni autori affermano che Boltzmann è stata la prima persona ad applicare veramente le statistiche nello studio dei gas.

Grazie a ciò, ritengono che gli studi di teoria cinetica siano diventati studi di meccanica statistica.

Per questo contributo, Boltzmann è riconosciuto da molti come il padre della meccanica statistica.

Questa disciplina ha permesso di studiare le proprietà dei materiali e degli oggetti macroscopici dalle proprietà dei loro atomi e molecole.

Entropia e principio di Boltzmann

Sebbene il concetto di entropia fosse stato introdotto da Rudolf Clausius nel 1865, Boltzmann portò il concetto di entropia nella vita di tutti i giorni.

Nel 1877 Boltzmann indicò che l'entropia è una misura del disordine dello stato di un sistema fisico.

In base a questo concetto, Boltzmann formulò un'equazione per l'entropia nota come principio di Boltzmann.

Filosofia della scienza

Anche i contributi di Boltzmann allo sviluppo della filosofia della scienza sono ampiamente riconosciuti.

Molte delle sue idee in questo campo furono raccolte nel suo testo "Popular Writings" pubblicato nel 1905.

Boltzmann ha trattato argomenti filosofici molto vari all'interno della scienza. Tra questi ha discusso termini come realismo e idealismo. Critico anche famosi filosofi come Kant e Hegel.

Boltzmann credeva fermamente che la filosofia potesse aiutare la scienza a non porre domande inutili. Per questo motivo, Boltzmann si è definito un realista, sebbene molti altri lo abbiano identificato come appartenente alla corrente materialista.

Riferimenti

1. Brown HR Myrvold W. Uffink Teorema di J. Boltzmann, i suoi scontenti e la nascita della meccanica statistica. Studi in Storia e Filosofia della Fisica Moderna. 2009; 40 (2): 174–191.
2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. L'equazione di Boltzmann in biologia molecolare. Progressi in biofisica e biologia molecolare. 2009; 99 (2): 87–93.
3. Flamm D. Ludwig Boltzmann e la sua influenza sulla scienza. Studi in Storia e Filosofia della Scienza. 1983; 14 (4): 255–278.
4. Science AA Un monumento per Ludwig Boltzmann. Scienza, nuova serie. 1932 75 (1944).
5. Swendsen RH Note a piè di pagina sulla storia della meccanica statistica: nelle parole di Boltzmann. Physica A: meccanica statistica e sue applicazioni. 2010; 389 (15), 2898-2901.
6. Williams MMR Ludwig Boltzmann. Annali di energia nucleare. 1977; 4 (4–5): 145–159.