BOLTZMANN, Ludwig Eduard

B-ov oče je bil okrajni finančni komisar v Linzu in je umrl leta 1859, mati pa je izvirala iz ugledne Salzburške trgovske družine Pauernfeind. Po tem, ko je B. leta 1863 na akademski gimnaziji v Linzu maturiral z odliko, je na dunajski univerzi študiral fiziko in matematiko. Njegovi univerzitetni profesorji so bili med drugim: Jozef Maximilián →Petzval, Andreas von Ettingshausen, Johann Joseph Loschmidt in Jožef →Stefan, ki ga je uvedel v takrat zelo aktualno Maxwellovo elektrodinamiko in atomistiko. Še kot študent je B. izdal dve znanstveni deli. Drugo teh del je obravnavalo njegovo kasnejše življenjsko delo; mehanični pomen drugega zakona nauka o toploti. Za to temo je lahko dobil tudi Loschmidtovo podporo. 1867, leto dni po zaključku svojega študija, je postal asistent pri →Stefanu na inštitutu za fiziko in 1868 zasebni docent za matematično fiziko. Že 1869 je 25 letni B. postal redni profesor za matematično fiziko na univerzi v Gradcu.
Za razliko od svojih učiteljev, se je B. trudil navezovati mednarodne znanstvene stike. Že v poletnem semestru 1870 je odpotoval k Robertu Wilhelmu Bunsenu in Gustavu Robertu Kirchoffu v Heidelberg in 1871/72 nekaj mesecev delal v laboratoriju Hermanna Ludwiga Ferdinanda von Helmohltza v Berlinu. Tam je pričel s svojim eksperimentalnim določanjem dielektrične konstante izolatorjev, ki je predstavljala eno prvih Maxwellsovih eksperimentalnih potrditev elektromagnetne svetlobne teorije.
Leta 1872 je B. izhajajoč iz Maxwellsovega statističnega raziskovanja, postavil prenosno enačbo za porazdelitev gostote molekul plinov. S to enačbo je raziskoval prehod plinov iz neravnovesnih stanj v termodinamično ravnovesje. Danes to enačbo imenujejo Boltzmannova enačba. V istem delu, je oblikoval svoj znameniti H-izrek, kjer je H srednja vrednost logaritma porazdelitve gostote plinskih molekul, v tako imenovanem μ-prostoru, ki je preko treh prostorskih koordinat in treh komponent hitrosti razpet v karakteristične molekule. Vrednost H-ja je odvisna od predznaka statične analogije termodinamične entropije S, določenega plina.
Zato je B. to vrednost na začetku imenoval E, dokler te označbe leta 1895 niso začeli uporabljati za označevanje energije. H-teorem pravi, da se iz distribucijske gostote plina f(x, v, t) tvori funkcija H = ∫ d3 x d3 v f(x, v, t) log f(x, v, t), pod statistično predpostavko, da hitrosti posameznih molekul plina na začetku niso korelirane (hipoteza molekularnega kaosa), s časom t pa narašča ali največ, ostaja enaka, ko H doseže svoj minimum. To je povsem analogno z 2. zakonom termodinamike, ki pravi, da se entropija zaprtega sistema povečuje tako dolgo, dokler ni doseženo termodinamično ravnotežje. Tako je lahko B. mehanično razložil drugi zakon termodinamike, vendar ga je sprva prenesel le na ravnotežna stanja definiranega entropijskega pojma, potem pa še na neravnovesna stanja. Tako definirana neravnovesna entropija se imenuje »Boltzmannova entropija«. Nadalje je lahko B. dokazal, da je vrednost H-ja za idealne pline v termodinamičnem ravnotežju premo sorazmerna z negativno entropijo plinov.
Od leta 1873 do 1876 je B. deloval kot ordinarij za matematiko na Univerzi na Dunaju, vendar se je leta 1876, kot naslednik A. Toeplersa in kot direktor fizikalnega inštituta na univerzi, vrnil nazaj v Gradec. Prijatelj Johann Joseph Loschmidt ga je s svojim ugovorom spodbudil, da je posplošil svoja statistična opazovanja k teoriji toplote in leta 1877 zaključil, da ima entropija termodinamičnega sistema logaritma vrednosti W možnosti realizacije in je preko makroskopskih spremenljivk pritiska, temperature, volumna itd. danega makro stanja sistema, preko številnih mikro stanj proporcionalna; po zapisu Maxa Plancksa S = k log W. To temeljno soodvisnost, ki so jo vzeli za osnovo statistične mehanike, je Albert Einstein leta 1905 poimenoval »Boltzmannov princip«. Ker je vrednost možnosti realizacije makro stanja proporcionalna z njegovo verjetnostjo, ta princip nazorno razlaga naraščanje entropije kot prehod od zelo neverjetnih neravnovesnih stanj do neprimerljivih možnosti ravnovesnih stanj.
Leta 1890 je B. zapustil Gradec in v Münchnu poučeval teoretično fiziko, dokler se ni leta 1894, kot →Stefanov naslednik vrnil na Univerzo na Dunaju. Tam je ostal s kratko prekinitvijo (od leta 1900 do 1902 v Leipzigu) ter med leti 1903 in 1906 poleg svojega poučevanja fizike predaval tudi o filozofiji narave. Ta predavanja je imel med leti 1895 in 1898 Ernst →Mach. Iz teh predavanj je B. iz ontologije atomistike izpeljal nekatere najpomembnejših pogledov tako imenovane evolucijske spoznavne teorije.
Že po smrti njegove matere leta 1885 je B. prvič zapadel v depresijo, ki se je končala šele leta 1888, ko ga je nemški cesar imenoval za Kirchhoffovega naslednika ter se je moral zato vrniti nazaj v Berlin. Tudi v Leipzigu je bil pod vplivom te bolezni.
Kasneje so se izmenjevala obdobja visoke duhovne aktivnosti in obdobja težkih depresij. Velik stres, ki ga je trpel kot posledico svojih učiteljskih dejavnosti in napori njegovega tretjega potovanja v Ameriko (1899, 1904 in 1905), so tako poslabšali njegovo zdravstveno stanje, da se je leta 19906 odločil za samomor.
B. je eden od utemeljiteljev statistične fizike in njegove raziskave so tlakovale pot za preobrat v fiziki na začetku 20. stoletja. Plancksova kvantna hipoteza iz leta 1900 je temeljila na Boltzmannovih delih in B. je celo malo pred tem svetoval Plancku naj uporabi njegovo statistično metodo. Mladi Einstein je leta 1905 izdal teorijo Brownovega gibanja, ki je vodila do kvantitativnega določanja B-ovega statističnega nihanja. Poleg zgoraj navedenih B-ovih del je treba omeniti tudi njegovo teorijo elastičnega učinka iz leta 1876, kot tudi 1887 formulirano ergodično hipotezo in njegovo teoretično izpeljavo »Stefan-Bolzmannovega zakona« iz leta 1884. V svoji znanstveni teoriji je uporabil kritično metodo in imel po izjavi Ludwiga Wittgensteina, nanj velik vpliv.
Nadalje pa ga lahko, kakor sta trdila Karl Lorenz in Karl Popper, označimo kot predhodnika evolucijske spoznavne teorije. Njegov zagovor atomizma nasproti pozitivizmu in fenomenalizmu, bi lahko klasificirali kot hipotetični realizem.