LUDWIG BOLTZMANN: TIỂU SỬ VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP - KHOA HỌC - 2026

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 rất đa dạng; Phương trình và nguyên lý Boltzmann, cơ học thống kê hay H.

Với những đóng góp và ý tưởng tiên phong, họ của ông được biết đến rộng rãi, không chỉ trong giới khoa học mà còn cả xã hội nói chung. Thậm chí có một số công trình nghệ thuật và tượng đài tôn vinh những đóng góp của ông.

Chân dung nhà bác học Ludwig Boltzmann

Công trình của Boltzmann đã bổ sung cho các công trình khoa học có tầm quan trọng lớn, chẳng hạn như công trình do Maxwell thực hiện. Những đóng góp của họ thậm chí còn có ảnh hưởng rộng rãi đến công việc do Albert Einstein thực hiện.

Các công trình của Boltzmann chủ yếu phát triển trong lĩnh vực vật lý, tuy nhiên ông cũng xuất bản các công trình liên quan đến các lĩnh vực khác như khoa học sự sống và triết học khoa học.

Tiểu sử

Ludwig Boltzmann sinh ngày 20 tháng 2 năm 1844 tại Áo, thành phố Vienna. Vào thời điểm đó, khu vực này là một phần của Đế chế Áo-Hung. Gia đình của Ludwig được đặc trưng bởi sự giàu có, điều này cho phép anh ta có khả năng được học hành đến nơi đến chốn.

Ngoài tài sản của gia đình, Ludwig còn có một tài sản khiêm tốn được thừa kế từ ông nội; Điều này đã giúp anh tự trang trải việc học mà không gặp bất cứ khó khăn nào.

Ở tuổi 15, Ludwig mồ côi cha mẹ, vì vậy khoản thừa kế này từ ông nội giúp anh nhiều hơn sau khi không có cha khi còn nhỏ.

Học

Khóa đào tạo đầu tiên của Boltzmann là ở thành phố Linz, miền bắc nước Áo, nơi gia đình đã chuyển đến.

Các ghi chép lịch sử đã chứng minh rằng, ngay từ nhỏ, Ludwig Boltzmann đã có đặc điểm là vô cùng tò mò, ngoài ra còn rất thích học, có hoài bão lớn và đôi khi có thái độ bồn chồn, lo lắng.

Sau đó, ông vào Đại học Vienna, nơi ông nhận được sự dạy dỗ từ các 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 luận án tiến sĩ của Boltzmann chính xác là Josef Stephan, người mà sau này ông đã làm việc cùng. Công việc này với Stephan kéo dài 3 năm, từ 1867 đến 1869, và vào thời điểm đó họ tập trung phân tích những tổn thất năng lượng do các nguyên tố nóng gây ra.

Giai đoạn giảng dạy

Bắt đầu từ năm 1869, Ludwig Boltzmann chuyên tâm giảng dạy tại Đại học Graz, trường đại học lớn thứ hai ở Áo. Tại trường đại học đó, ông đã mở các lớp vật lý lý thuyết. Song song với đó, 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 dạy toán tại Đại học Vienna. Ông trở lại Graz ba năm sau, vào năm 1876, lúc đó ông đã được công nhận trong lĩnh vực khoa học nhờ một loạt các công trình được xuất bản và nhiều cuộc điều tra khác nhau.

Thống kê Maxwell-Boltzmann

Một trong những điều tra nổi bật nhất vào thời điểm đó là thống kê Maxwell-Boltzmann, do ông và Maxwell phát triển năm 1871.

Trong năm 1894, ông trở lại Đại học Vienna để làm giáo sư vật lý lý thuyết. Vào thời điểm đó, Boltzmann buộc phải tiếp xúc với Ernst Mach, một nhà vật lý và triết học mà Boltzmann có những khác biệt sâu sắc.

Có rất nhiều vấn đề tồn tại giữa hai nhà khoa học này, đến nỗi Boltzmann quyết định đến Leipzig để tránh tiếp xúc với Mach.

Ernst Mach rời công việc giảng dạy của mình tại Đại học Vienna vào năm 1901 vì lý do sức khỏe; do đó, Boltzmann trở lại vào năm 1902 và không chỉ có lại lựa chọn giảng dạy các lớp vật lý lý thuyết, mà còn đảm nhận ghế chủ tịch lịch sử và triết học khoa học, một môn học trước đây Mach đã dạy.

Giả thuyết về nguyên tử

Khi trở lại Đại học Vienna, Boltzmann bắt đầu công khai sự ủng hộ của mình đối với giả thuyết về sự tồn tại của nguyên tử. Sự xem xét này đã bị chỉ trích rộng rãi bởi cộng đồng khoa học; Trong số những nhà phê bình nghiêm khắc nhất là Ernst Mach.

Những lời chỉ trích liên tục mà ông nhận được đối với công việc của mình có ảnh hưởng rất bất lợi đối với Boltzmann, người mà theo ghi chép lịch sử dường như không có tính cách điềm tĩnh.

Thay vào đó, Boltzmann dường như là một người có phản ứng dữ dội và cực đoan, có thể tỏ ra là người hướng ngoại và thông cảm, và trong những trường hợp khác, rất hướng nội và dễ bị 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 thứ hai của nhiệt động lực học, liên quan đến entropy, về bản chất là thống kê.

Thực tế này ngụ ý rằng các kịch bản khác nhau có thể được tạo ra do hệ quả của các dao động, điều này sẽ làm phát sinh các kết quả không được lường trước trong định luật này.

Các nhà phê bình của Boltzmann chỉ ra rằng việc liên kết trường thống kê với các định luật nhiệt động lực học là không có ý nghĩa, vì họ coi rằng các định luật là những câu hỏi tuyệt đối, và không thể chấp nhận rằng định luật cơ bản này có những đặc điểm thay đổi.

Tử vong

Áp lực do bị Boltzmann chỉ trích mạnh mẽ và liên tục khiến anh quyết định tự kết liễu đời mình. Năm 1906, ông đang đi nghỉ cùng gia đình ở thị trấn Duino, nằm rất gần Trieste.

Trong khi vợ con đi biển, tận hưởng kỳ nghỉ, Ludwig Boltzmann đã treo cổ tự tử tại nhà vào mùa hè.

Nguyên nhân

Nhiều nhà sử học đã xác định rằng nguyên nhân khiến ông tự sát có liên quan mật thiết đến việc cộng đồng khoa học không công nhận nghiên cứu của ông là đúng.

Boltzmann được cho là có cam kết rõ ràng và rõ ràng đối với sự thật. Một phần của điều ảnh hưởng đến ông nhiều nhất là việc ông đã tìm ra sự thật về sự tồn tại của nguyên tử và chứng kiến ​​cách xã hội ở thời đại của ông không coi trọng phát hiện này, điều mà ông dự đoán có thể cần thiết cho thế hệ hiện tại và nhiều thế hệ tương lai.

Thực tế là truyền thống quan trọng hơn trong khuôn khổ của một xã hội, hơn là những đổi mới bắt nguồn từ những khái niệm mới siêu việt vào thời đó, đã khiến Botlzmann trở nên chán nản.

Các nhà sử học khác chỉ ra rằng nguyên nhân cái chết của Boltzmann còn bao gồm các yếu tố khác, vì nhà khoa học này có một số đặc điểm biểu thị sự bất ổn 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 bắt đầu tạo ra bằng chứng chứng thực các khái niệm do Boltzmann phát triển, đồng thời chúng khiến ông được khoa học công nhận những đóng góp của mình. Điều này xảy ra chỉ hai năm sau khi Boltzmann qua đời.

Đặc biệt các nghiên cứu của nhà vật lý - hóa học Jean Perrin đã xác nhận tính xác thực của hằng số Boltzmann, được đặt theo tên nhà khoa học, liên kết năng lượng với nhiệt độ tuyệt đối. Điều này đủ để thuyết phục cộng đồng khoa học về sự tồn tại của nguyên tử.

Đóng góp chính

Phương trình Boltzmann

Đóng góp được ghi nhận nhiều nhất của Ludwig Boltzmann là cách tiếp cận phương trình mang tên ông: Phương trình Boltzmann. Phương trình này ban đầu được đề xuất vào năm 1870 và sau đó đã trải qua một số phát triển.

Phương trình, dựa trên các khái niệm về nguyên tử và phân tử, xác định xác suất tìm thấy các phân tử ở trạng thái nhất định.

Với sự phát triển hơn nữa, phương trình trở nên hữu ích để tính toán cân bằng tiềm năng trong các loại ion và để mô tả những thay đổi cấu trúc 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 thống kê vào nghiên cứu chất khí.

Nhờ đó, họ coi rằng các nghiên cứu lý thuyết động học đã trở thành nghiên cứu của cơ học thống kê.

Với đóng góp này, Boltzmann được nhiều người công nhận là cha đẻ của cơ học thống kê.

Ngành học này giúp nghiên cứu các tính chất của vật liệu và vật thể vĩ mô từ các đặc tính của nguyên tử và phân tử của chúng.

Entropy và nguyên lý 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 sự rối loạn của trạng thái của một hệ thống vật chất.

Theo khái niệm này, Boltzmann đã xây dựng một phương trình cho entropy được gọi là nguyên lý Boltzmann.

Triết học khoa học

Những đóng góp của Boltzmann đối với sự phát triển của triết học 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 xử lý các chủ đề triết học rất đa dạng trong khoa học. 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 những triết gia nổi tiếng như Kant và Hegel.

Boltzmann tin chắc rằng triết học có thể giúp khoa học không đặt ra những câu hỏi vô ích. Vì lý do này, Boltzmann tự gọi mình là một người theo chủ nghĩa hiện thực, mặc dù nhiều người khác nhận định ông thuộc về phái duy vật.

Người giới thiệu

1. Brown HR Myrvold W. Định lý H-Uffink J. Boltzmann, sự bất mãn của nó và sự ra đời của cơ học thống kê. Nghiên cứu Lịch sử và Triết học Vật lý Hiện đại. Năm 2009; 40 (2): 174–191.
2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. Phương trình Boltzmann trong sinh học phân tử. Tiến bộ trong Lý sinh và Sinh học phân tử. Năm 2009; 99 (2): 87–93.
3. Flamm D. Ludwig Boltzmann và ảnh hưởng của ông đối với khoa học. Nghiên cứu Lịch sử và Triết học Khoa học. Năm 1983; 14 (4): 255–278.
4. Khoa học AA Một tượng đài cho Ludwig Boltzmann. Khoa học, Sê-ri mới. Năm 1932 75 (năm 1944).
5. Swendsen RH Chú thích cho lịch sử của 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.
6. Williams MMR Ludwig Boltzmann. Biên niên sử về năng lượng hạt nhân. Năm 1977; 4 (4–5): 145–159.