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玻爾茲曼——一個悲劇天才,從根本上改變了實體學的幾個分支早期的生活科學的貢獻哲學的貢獻與奧斯特瓦爾德和馬赫争執個性最後的日子

作者:老胡說科學
玻爾茲曼——一個悲劇天才,從根本上改變了實體學的幾個分支早期的生活科學的貢獻哲學的貢獻與奧斯特瓦爾德和馬赫争執個性最後的日子

數學家讀幾頁後就能認出柯西、高斯、雅可比或赫姆霍爾茲,就像音樂家讀前幾小節就能認出莫紮特、貝多芬或舒伯特一樣。——路德維希·玻爾茲曼

這個世界似乎對任何人都不公平。這是一個關于科學悲劇天才的故事,他的努力從根本上改變了實體學的幾個分支。他主要以統計力學和熱力學第二定律而聞名。他是原子理論最重要的提倡者之一,當時這個科學模型非常有争議。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="3">早期的生活</h1>

路德維希·愛德華·玻爾茲曼(Ludwig Eduard Boltzmann)是一位實體學家和哲學家,1844年生于奧地利的維也納。

1863年,19歲的他開始了他的科學之旅,當時他是維也納大學的一名實體和數學學生。僅僅三年後的1866年,他在約瑟夫·斯特凡(Josef Stefan)的指導下完成了一篇關于氣體動力學理論的論文,獲得了博士學位。25歲時,在斯特凡的推薦下,他成為格拉茨大學(University of Graz)數學實體正教授。

他是個不安分的人,不停地換工作。離開格拉茨大學之後,他于1873年加入維也納大學,擔任數學教授。在那裡工作了三年之後,他回到格拉茨大學擔任實驗實體學主任。1887年,他接受了柏林理論實體學的職位,但後來他改變了主意。1890年,他作為理論實體學教授加入了德國慕尼黑大學。他是一位傑出的教師,也受到了科學界的尊敬。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="7">科學的貢獻</h1>

他是最早認識到麥克斯韋統一電磁學意義的人之一。他在1871年推導出了麥克斯韋-玻爾茲曼分布。這是一種用于描述粒子速度的機率分布,粒子在容器内自由移動,與熱環境互相作用時碰撞頻率很低。這些粒子的能量遵循麥克斯韋-玻爾茲曼的統計。

他在19世紀70年代早期以物質的原子理論為基礎描述了熱力學第二定律。它指出,“作為一個孤立系統的整個宇宙的熵總是趨向于增加”。他解釋說,這是一條統計定律,可以從力學原理推導出來。

他發展了統計力學的大部分内容,後來由喬賽亞·威拉德·吉布斯繼承。他在1872年至1875年間提出了著名的熵公式,這是統計力學和熱力學之間的橋梁,後來由馬克斯·普朗克在1900年對其進行了修正。

玻爾茲曼——一個悲劇天才,從根本上改變了實體學的幾個分支早期的生活科學的貢獻哲學的貢獻與奧斯特瓦爾德和馬赫争執個性最後的日子

他在斯特凡定律的基礎上擴充了對黑體輻射的研究。在星際氣體、星團、非相對論等離子體等研究中,對氣體動力學理論進行了深入的計算。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="12">哲學的貢獻</h1>

當他回到維也納時,他主要從事理論實體和科學哲學。在自然哲學方面,他教授“自然科學的方法和通論”這門課,這門課之前是由恩斯特·馬赫擔任的。他的講座在當時非常受歡迎,教室通常被圍得水洩不通。

他是一個進化論者,不僅因為查爾斯·達爾文在當時為最重要的科學領域提出了強有力的理論。相反,他認為達爾文的方法是了解科學理論真僞的關鍵。

對他來說,他的科學和哲學是一個整體。他認為這兩者的結合可以解決許多自然問題。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="16">與奧斯特瓦爾德和馬赫争執</h1>

他在統計力學方面的工作受到了威廉·奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)的徹底批評,奧斯特瓦爾德把實體科學完全建立在能量條件上。

1895年,奧斯特瓦爾德在一次科學會議上發表了一篇論文,他在論文中斷言:“自然現象的實際不可逆性證明了力學方程無法描述過程的存在,由此,科學唯物主義的定論就确定了。”

玻爾茲曼得到菲利克斯·克萊因的支援。玻爾茲曼和奧斯特瓦爾德之間的戰鬥就像公牛和鬥牛士之間的戰鬥。然而,這一次公牛獲勝了……玻爾茲曼的論點占了上風。那個時代的年輕數學家,都是站在玻爾茲曼一邊的。

奧斯特瓦爾德和許多歐洲科學家無法了解玻爾茲曼關于宇宙統計本質的邏輯,并上司了反對玻爾茲曼的運動。

玻爾茲曼甚至離開了他在維也納的職位,因為馬赫是那裡的哲學和自然科學史教授。他和馬赫從來都不講禮貌。

他的觀點後來得到了原子實體學的支援。例如,布朗運動隻能用統計力學來證明。

玻爾茲曼——一個悲劇天才,從根本上改變了實體學的幾個分支早期的生活科學的貢獻哲學的貢獻與奧斯特瓦爾德和馬赫争執個性最後的日子

1909年,奧斯特瓦爾德最終承認他是錯的,而馬赫從未認錯。如果玻爾茲曼能多活幾年,他就能親眼目睹他的努力取得了真正的勝利,他的工作随後被實驗驗證。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="25">個性</h1>

在曆史報告中,每一個見過玻爾茲曼的人都宣稱他是一個偉人。盡管有許多科學和哲學上的争論。他是個好老師,和他的學生關系很好。他還經常邀請一些聰明的學生到家裡做客。音樂和藝術在他的生活中也有特殊的地位。他是一位傑出的鋼琴家。他還擁有無與倫比的幽默感。

<h1 class="pgc-h-arrow-right" data-track="27">最後的日子</h1>

玻爾茲曼——一個悲劇天才,從根本上改變了實體學的幾個分支早期的生活科學的貢獻哲學的貢獻與奧斯特瓦爾德和馬赫争執個性最後的日子

他花了一生的大部分時間為自己的理論辯護,他開始感到他一生的努力即将崩潰。他身體不好,經常與科學對手争論,精神上變得不穩定。據說,沒有得到學術認可使他抑郁。

1906年,在和妻子、女兒在裡雅斯特度假時,他自殺了,享年62歲。他自殺的原因被歸結為精神疾病導緻的嚴重抑郁症。

玻爾茲曼的墓碑上刻有他著名的熵公式,作為對輝煌的緻敬。

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