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玻耳茲曼(1844~1906)Boltzmann,Ludwig,奧地利物理學家。統計物理學的奠基人之一。其經典名著 : 《氣體理論講義》。

 

1 玻耳茲曼 -人物介紹

玻耳茲曼玻耳茲曼
玻耳茲曼(1844~1906)

Boltzmann,Ludwig

奧地利物理學家。統計物理學的奠基人之一。1844年2月20日生於維也納,卒於1906年 9月5日。1863年入維也納大學,於1866年獲博士學位,后在維也納的物理研究所任助理教授。此後歷任拉茨、維也納、慕尼黑和萊比錫等大學的教授。

玻耳茲曼推廣了J.C.麥克斯韋的分子運動理論而得到有分子勢能的麥克斯韋-玻耳茲曼分佈定律。他進而在1872年從更廣和更深的非平衡態的分子動力學出發而引進了分子分佈的H函數,從而得到H定理,這是經典分子動力論的基礎。從此,宏觀的不可逆性、熵S及熱力學第二定律就得以用微觀幾率態數W來說明其統計意義了,特別是他引進玻耳茲曼常量k而得出S=LNW的關係式。他又從熱力學原理導得了斯忒藩直接從實驗得出的斯忒藩-玻耳茲曼黑體輻射公式u=σT4(u為輻射密度;T為絕對溫度;σ為一普適常數)。他大力支持與宣傳了麥克斯韋的電磁理論,並測定介質的折射率和相對介電常量與磁導率的關係,證實麥克斯韋的預言。作為一位堅決的唯物論者,玻耳茲曼深信分子與原子的存在而反對以F.W.奧斯特瓦爾德為首而否認原子存在的唯能論者。因孤立感與疾病纏身在義大利杜伊諾自殺。

玻耳茲曼是德裔奧地利物理學家。 1844 年 2 月 20 日 生於 「 音樂之都 」 維也納。父親是文官;母親是基督徒。十五歲時父親病逝,次年弟弟夭折。家庭經濟狀況極端困難。青少年時代的玻耳茲曼聰明伶俐、志趣廣泛,學習成績始終在班上名列前茅。 1863 年,進入著名的維也納大學學習物理學和數學專業。大學畢業后,繼續攻讀博士學位。 1866 年 2 月 6 日 ,不滿 22 歲的玻爾茲曼完成了他的博士論文: 「 力學在熱力學第二定律中的地位和作用 」 。在論文中,他利用原子運動軌道閉合的假設,將熵的表示與力學的最小作用原理直接聯繫起來,試圖從純力學的角度證明熱力學第二定律。但他在博士論文中所提出的假設是難以令人置信的;證明也沒有得到同行的認可。

主要貢獻

        1866 年麥克斯韋相繼發表了兩篇關於氣體動力學方面的論文,並計算出了分子速度的麥克斯韋分佈律。玻耳茲曼在對熱力學第二定律的力學證明遭致失敗之後,隨即轉向研究麥克斯韋的工作領域。經過兩年的研究, 1868 年,他在 「 關於運動質點活力平衡研究 」 的文章中,把麥克斯韋的氣體分子速度分佈律從單原子氣體推廣到多原子乃至用質點系看待分子體系平衡態的情況,把統計學的思想引入分子運動論。因此,他獲得了大學任教的資格。 1869 年,受聘於奧地利的格拉茨大學繼任馬赫的數學物理學講師職位。

     玻耳茲曼通過熵與幾率的聯繫,直接溝通了熱力學系統的宏觀與微觀之間的關聯,並對熱力學第二定律進行了微觀解釋。他認為,熱力學第二定律所禁止的過程並不是絕對不可能發生的,只是出現的幾率極小而已,但仍然是非零的。其經典名著 : 《氣體理論講義》。

 

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