Ludwig Boltzmann

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Ludwig Edward Boltzmann
Ludwig Boltzmann
Ludwig Boltzmann
Naixement 20 de febrer de 1844
Viena, Imperi Austrohongarès
Mort 5 de setembre de 1906 (als 62 anys)
Duino, Trieste, Imperi Austrohongarés
Nacionalitat Imperi austrohongarès Imperi Austrohongarés
Camp Física
Institucions Universitat de Viena
Alma mater Universitat de Viena
Treball(s) La constant de Boltzmann

Ludwig Edward Boltzmann (Viena, 20 de febrer del 1844 - Duino, Itàlia, 5 de setembre del 1906) va ser un físic austríac pioner de la mecànica estadística i un fervent defensor de l'existència dels àtoms. Validant la hipòtesi de Demòcrit segons la qual «la matèria pot ser considerada com un conjunt d'entitats indivisibles», Boltzmann, amb l'ajuda de la seva equació cinètica anomenada «de Boltzmann», va teoritzar sobre nombroses equacions de mecànica dels fluids.

Va nàixer a Viena, que a l'època era la capital de l’Imperi Austrohongarès. El 1906 es va suïcidar per penjament durant unes vacances a Duino, prop de Trieste. El motiu que li va portar al suïcidi roman poc clar, però pot haver estat relacionat amb el seu ressentiment en ser rebutjada la seva tesi sobre la realitat de l'àtom i les molècules per la comunitat científica de llavors, —una creença compartida, no obstant això, per Maxwell al Regne Unit i Gibbs als Estats Units; i per la majoria dels químics des dels descobriments de John Dalton el 1808—.

En el transcurs de la seva carrera de físic, Boltzmann va tenir igualment l'ocasió d'adoptar un punt de vista filosòfic més general sobre les ciències. Tot inscrivint-se plenament en la tradició de filosofia de les ciències austríaques, les seves posicions poden igualment ser considerades alhora com una anticipació de les concepcions de Thomas Kuhn relatives a les revolucions científiques. Partidari d'un enfocament evolucionista inspirat dels treballs de Charles Darwin, Boltzmann considerà les teories científiques com tantes «imatges del món» susceptibles d'evolucionar en funció del nostre marc cultural. Va desenvolupar igualment la tesi segons la qual el coneixement consisteix principalment en una elaboració de models, i va sistematitzar aquesta idea a l'article Model que redacta per a l'Encyclopædia Britannica. Aquestes concepcions exercirien una influència decisiva sobre el positivisme lògic del Cercle de Viena, així com sobre Ludwig Wittgenstein que va reconèixer en ell una de les seves influències principals.

Biografia[modifica | modifica el codi]

Nascut dins d'una família acomodada, Boltzmann va cursar estudis mitjans en Linz, doctorant-se en la Universitat de Viena el 1866. L'any següent treballaria com a ajudant de Josef Stefan. Va ser professor de física a Graz el 1869, encara que quatre anys després va acceptar un lloc com a professor de matemàtiques a Viena. Malgrat això, tornaria a Graz com a catedràtic el 1876. Per aquella època ja era conegut per la comunitat científica, pel seu desenvolupament, el 1871, de l’estadística de Maxwell-Boltzmann per a les velocitats de les molècules d'un gas.

El 1894, Viena després de la mort de Joseph Stefan, va reprendre el seu lloc, aquesta vegada com a professor de física teòrica, en la Universitat de Viena. L'any següent, Ernst Mach va obtenir la càtedra d'Història i Filosofia de les Ciències. Mach era un dels més ferms opositors al treball de Boltzmann. El 1900, a causa del seu descontentament amb Mach, Boltzmann es va traslladar a Leipzig on va conèixer Wilhelm Ostwald.

Mach va deixar la Universitat de Viena el 1901 per motius de salut, la qual cosa va permetre a Boltzmann tornar l'any següent. En aquesta ocasió, a més de recuperar la seva càtedra de Física, va obtenir la càtedra de Mach d'Història i Filosofia de les Ciències. El 1904 va visitar Estats Units, on s'estava celebrant l'Exposició Universal de Saint Louis.

La dura oposició al seu treball, amb Ostwald com a cap —la hipòtesi de l'existència d'àtoms, que encara no estava demostrada completament-, va poder haver causat trastorns psíquics que li portarien al suïcidi el 1906.

Només uns anys després de la seva mort, els treballs de Jean Perrin sobre les suspensions col·loïdals (1908-1909) van confirmar els valors del Nombre d'Avogadro i la constant de Boltzmann, convencent a la comunitat científica de l'existència dels àtoms.

La constant de Boltzmann[modifica | modifica el codi]

Article principal: Constant de Boltzmann

Citant Planck, La connexió logarítmica entre l’entropia i la probabilitat va ser expressada per primera vegada per Boltzmann en la seva teoria cinètica dels gasos. Aquesta famosa fórmula per a l’entropia (S) és:

 S = k \, \ln W


on, k  = 1.3806504(24) × 10−23 J K−1 k  = 8.6173404(24) × 10−5 eV K−1 és la constant de Boltzmann, i ln és el logaritme neperià o natural. W és el nombre dels possibles microestats corresponents a l'estat macroscòpic d'un sistema —el nombre de camins (no observables) de l'estat termodinàmic d'un sistema (observable) pot ser efectuats assignant diferents posicions i moments a unes quantes molècules.

El paradigma de Boltzmann va ser un gas ideal de N partícules idèntiques, de les quals Ni són les i-ésimas condicions microscòpiques de posició i quantitat de moviment. W podria ser obtinguda utilitzant de les permutacions de l’estadística de Maxwell-Boltzmann.

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

on i varia dins de totes les condicions moleculars possibles. La correcció en el denominador és a causa del fet que partícules idèntiques en la mateixa condició són indistingibles. W és denominada com a probabilitat termodinàmica.

Enllaços[modifica | modifica el codi]