Ludwig Boltzmann Biographie et Contributions

Ludwig Boltzmann (1844-1906) était un scientifique autrichien considéré comme le père de la mécanique statistique. Ses contributions dans le domaine de la science étaient multiples. l'équation et le principe de Boltzmann, la mécanique statistique ou le théorème de H.

Pour ses contributions et ses idées novatrices, son nom de famille est largement connu, non seulement parmi la communauté scientifique, mais aussi par la société en général. Même à son honneur, plusieurs œuvres et monuments artistiques célèbrent leurs contributions.

Le travail de Boltzmann a complété des travaux scientifiques de grande importance, tels que ceux réalisés par Maxwell. Même ses contributions ont eu une grande influence sur le travail d’Albert Einstein.

Les travaux de Boltzmann ont principalement été développés en physique, mais il a également publié des travaux liés à d'autres domaines tels que les sciences de la vie et la philosophie des sciences.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 études
  • 1.2 Le stade de l'enseignement
  • 1.3 Statistiques Maxwell-Boltzmann
  • 1.4 Hypothèses sur l'atome
  • 1.5 Mort
• 2 contributions principales
  • 2.1 L'équation de Boltzmann
  • 2.2 Mécanique statistique
  • 2.3 Principe d'entropie et de Boltzmann
  • 2.4 Philosophie de la science
• 3 références

Biographie

Ludwig Boltzmann est né le 20 février 1844 en Autriche, dans la ville de Vienne. À cette époque, cette zone faisait partie de l’Empire austro-hongrois. La famille de Ludwig était caractérisée par sa richesse, ce qui permettait d'avoir une bonne éducation.

Outre le patrimoine de sa famille, Ludwig avait également une fortune modeste héritée de son grand-père; cela l'a aidé à payer ses études sans aucune difficulté.

À l'âge de 15 ans, Ludwig était devenu orphelin en tant que père, de sorte que l'héritage de son grand-père était encore plus utile après avoir perdu son père très jeune.

Études

La première formation de Boltzmann a eu lieu dans la ville de Linz, dans le nord de l'Autriche, où la famille avait déménagé.

Les archives ont pu démontrer que, depuis l’enfance, Ludwig Boltzmann se caractérisait par son extrême curiosité, son intérêt pour l’apprentissage, sa grande ambition et parfois son agitation et son anxiété.

Plus tard, il entra à l'Université de Vienne où il reçut des enseignements de personnalités telles que le physicien Josef Stephan, le mathématicien József Miksa Petzval et le physicien et mathématicien Andreas von Ettingshausen.

Il est diplômé de cette université en 1866; Le tuteur de la thèse de Boltzmann était seulement Josef Stephan, avec qui il a ensuite travaillé. Ce travail avec Stephan a duré 3 ans, de 1867 à 1869, et à cette époque, ils se sont concentrés sur l'analyse des pertes d'énergie subies par les éléments chauds.

Étape d'enseignement

À partir de 1869, Ludwig Boltzmann se consacre à l'enseignement à l'Université de Graz, la deuxième plus grande maison d'étudiants en Autriche. Dans cette université, il a enseigné la physique théorique. Parallèlement, Boltzmann poursuit sa formation dans les villes allemandes de Berlin et de Heidelberg.

Boltzmann a enseigné à l'Université de Graz jusqu'en 1873, année où il a commencé à enseigner les mathématiques à l'Université de Vienne. Il revint à Graz trois ans plus tard, en 1876, date à laquelle il était déjà reconnu dans le domaine des sciences à la suite d'une série de travaux publiés et de diverses enquêtes.

Statistiques Maxwell-Boltzmann

L'une des enquêtes les plus marquantes de cette époque fut la statistique de Maxwell-Boltzmann, développée par lui et Maxwell en 1871.

En 1894, il retourne à l’Université de Vienne où il enseigne la physique théorique. Boltzmann fut alors contraint d’interagir avec Ernst Mach, physicien et philosophe avec qui Boltzmann avait de profondes différences.

Les problèmes entre ces deux scientifiques étaient si nombreux que Boltzmann a décidé de se rendre à Leipzig pour éviter d'être en contact avec Mach.

Ernst Mach a quitté son poste d'enseignant à l'Université de Vienne en 1901 pour des raisons de santé; par conséquent, Boltzmann est revenu en 1902 et a non seulement obtenu à nouveau l'option d'enseigner la physique théorique, mais a également pris les rênes de la chaire d'histoire et de philosophie des sciences, un sujet précédemment enseigné par Mach.

Hypothèse sur l'atome

Après son retour à l'Université de Vienne, Boltzmann commença à rendre publique son soutien à l'hypothèse de l'existence de l'atome. Cette considération a été très critiquée par la communauté scientifique; Ernst Mach était l’un des plus critiques.

La critique constante qu’il a reçue à l’égard de son travail a eu un effet très défavorable sur Boltzmann, qui, selon les archives, ne semble pas avoir un caractère calme.

Au contraire, Boltzmann semble avoir été un homme de réactions intenses et extrêmes, capable de se montrer extraverti et amical et, parfois, très introverti et enclin à la dépression.

L'un des aspects les plus critiqués des déclarations de Boltzmann était que ce scientifique avait déterminé que la deuxième loi de la thermodynamique, liée à l'entropie, était essentiellement de nature statistique.

Ce fait impliquait que différents scénarios générés à la suite d'oscillations pourraient être générés, ce qui donnerait lieu à des résultats non prévus dans cette loi.

Les critiques de Boltzmann ont indiqué qu'il était inutile de relier le domaine statistique aux lois de la thermodynamique, car ils considéraient que les lois étaient des questions absolues et ne pouvaient accepter que cette loi fondamentale ait des caractéristiques variables.

La mort

La pression à la suite des critiques fortes et constantes faites à Boltzmann le poussa à se suicider. En 1906, il était en vacances avec sa famille dans la ville de Duino, située tout près de Trieste.

Alors que sa femme et ses enfants étaient en mer, profitant des vacances, Ludwig Boltzmann s’est pendu dans la maison d’été.

Les causes

Plusieurs historiens ont déterminé que les causes de son suicide étaient étroitement liées au fait que la communauté scientifique ne reconnaissait pas ses enquêtes comme étant vraies.

On dit que Boltzmann avait un engagement clair et marqué envers la vérité. Une partie de ce qui le touchait le plus était le fait d’avoir découvert une vérité sur l’existence de l’atome et de constater que la société de son temps n’appréciait pas cette découverte, qui, selon lui, pourrait être essentielle pour la génération actuelle et pour de nombreuses générations futures.

Le fait que la tradition soit plus importante dans le cadre d’une société, au lieu des innovations issues de nouveaux concepts transcendantaux pour l’époque, a provoqué une dépression chez Botlzmann.

D'autres historiens indiquent que les causes de la mort de Boltzmann incluaient également d'autres éléments, puisque ce scientifique avait certaines caractéristiques qui dénotaient l'instabilité et le déséquilibre dans beaucoup de ses actions.

Peu après sa mort, les membres de cette communauté scientifique ont commencé à produire des preuves qui corroboraient les concepts développés par Boltzmann, tout en méritant une reconnaissance scientifique pour leurs contributions. Cela s'est produit juste deux ans après la mort de Boltzmann.

Ce sont précisément les études du physicien chimiste Jean Perrin qui confirment la véracité de la constante de Boltzmann, du nom du scientifique, qui lie l’énergie à la température absolue. C'était suffisant pour que la communauté scientifique soit convaincue de l'existence des atomes.

Principales contributions

L'équation de Boltzmann

La contribution la plus reconnue de Ludwig Boltzmann est l’approche de l’équation qui porte son nom: l’équation de Boltzmann. Cette équation l'a proposé à l'origine en 1870 et a ensuite subi quelques développements.

L'équation, basée sur les notions d'atomes et de molécules, définit la probabilité de trouver les molécules dans un état donné.

Avec les développements ultérieurs, l'équation est devenue utile pour calculer l'équilibre potentiel dans les espèces d'ions et pour décrire les changements conformationnels de molécules biologiques. 

Mécanique statistique

Certains auteurs affirment que Boltzmann a été le premier à appliquer véritablement les statistiques dans l’étude des gaz.

Grâce à cela, ils considèrent que les études de la théorie cinétique sont des études de mécanique statistique.

Pour cette contribution, Boltzmann est reconnu par beaucoup comme le père de la mécanique statistique.

Cette discipline a permis d'étudier les propriétés des matériaux et des objets macroscopiques à partir des propriétés de leurs atomes et molécules. 

Principe d'Entropie et de Boltzmann

Bien que le concept d’entropie ait été introduit par Rudolf Clausius en 1865, Boltzmann a introduit la notion d’entropie dans la vie quotidienne.

En 1877, Boltzmann a indiqué que l'entropie est une mesure du désordre de l'état d'un système physique.

Dans ce concept, Boltzmann a formulé une équation d’entropie connue sous le nom de principe de Boltzmann. 

Philosophie de la science

Les contributions de Boltzmann au développement de la philosophie des sciences sont également largement reconnues.

Beaucoup de ses idées dans ce domaine ont été rassemblées dans son texte "Écrits populaires" publié en 1905.

Boltzmann a traité de sujets philosophiques dans la science très variés. Parmi eux, il a discuté des termes tels que le réalisme et l'idéalisme. J'ai également critiqué des philosophes renommés tels que Kant et Hegel.

Boltzmann croyait fermement que la philosophie pouvait aider la science à ne pas poser de questions inutiles. Pour cette raison, Boltzmann se qualifiait lui-même de réaliste, bien que beaucoup d’autres l’aient identifié comme appartenant au courant matérialiste.

Références

1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink Le théorème H de J. Boltzmann, ses mécontentements et la naissance de la mécanique statistique. Études d'histoire et de philosophie de la physique moderne. 2009; 40(2): 174-191.
2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. L'équation de Boltzmann en biologie moléculaire. Progrès en biophysique et biologie moléculaire. 2009; 99(2): 87-93.
3. Flamm D. Ludwig Boltzmann et son influence sur la science. Etudes en histoire et philosophie des sciences. 1983; 14(4): 255-278.
4. Science A. A. Un monument pour Ludwig Boltzmann. Science, nouvelle série. 1932 75(1944).
5. Swendsen R. H. Notes en bas de page sur l'histoire de la mécanique statistique: selon Boltzmann. Physica A: Mécanique statistique et ses applications. 2010; 389(15), 2898-2901.
6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Annales de l'énergie nucléaire. 1977; 4(4-5): 145-159.