Ludwig Boltzmann

Aus Die Denkmäler im Arkadenhof der Universität Wien
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Ludwig Boltzmann
Ludwig Eduard Boltzmann (* 20. Februar 1844 in Wien; † 5. September 1906 in Duino bei Triest) war ein österreichischer Physiker und Philosoph. Sein Denkmal von Leopold Brandeisky geschaffen, befindet sich im Arkadenhof der Universität Wien.

Leben

Ludwig Eduard Boltzmann wurde am 20. Februar 1844 in Wien geboren. Seine Mutter stammte aus Salzburg, sein Vater war Steuerbeamter aus Wien. Die Familie Übersiedelte schon bald nach Linz, wo Boltzmann nach Privatunterricht das Gymnasium besuchte. Als Boltzmann fünfzehn war starb sein Vater an Tuberkulose, auch seine beiden Geschwister starben noch in jungen Jahren. Nach der Matura kehrte Boltzmann nach Wien zurück wo er das Studium der Physik und Mathematik begann. Er promovierte 1866 mit seiner ersten Arbeit "Über die Bewegung der Elektrizität in krummen Flächen" und wurde bereits ein Jahr später zum Privatdozenten habilitiert. [1]

In den folgenden Jahren arbeitete er als Assistent bei Josef Stefan und als Professor für Mathematik. 1869, im Alter von 25 Jahren, folgte Ludwig Boltzmann einem Ruf als Professor nach Graz. Er übernahm die Professur für mathematische Physik. In diese Zeit, fiel die Veröffentlichung der wichtigen Arbeit "Weitere Studien über das Wärmegleichgewicht unter Gasmolekülen", in der er die nach ihm benannte Transportgleichung aufstellte und das H-Theorem bewies, welches die erste statistische Interpretation der Entropie darstellt. 1873 kehrte Boltzmann als Nachfolger von Franz Moth nach Wien zurück, wo er als Professor für Mathematik wirkte. 1876 wurde er als Ordinarius für Experimentalphysik und Leiter des physikalischen Instituts nach Graz berufen.[2]

Boltzmann war zu der Zeit in der wissenschaftlichen Welt schon sehr bekannt und viele junge Leute kamen nach Graz um bei ihm zu studieren. Es waren diese Jahre in Graz die als seine intensivste Schaffensphase gelten, 1877 veröffentlichte Boltzmann die Arbeit "Über die Beziehung zwischen dem zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie und der Wahrscheinlichkeitsrechnung, respective den Sätzen über das Wärmegleichgewicht", in der das Boltzmannsche Prinzip, die wahrscheinlichkeitstheoretische Begründung der Wärmelehre, eingeführt wurde, das später in der von Max Planck erstmalig verwendeten Schreibweise <math> S = k \log W </math> zum Allgemeingut des physikalischen Wissens wurde. [3] Auch Privat waren diese Grazer-Jahre sehr glücklich, am 17.Juli 1876 heiratete Boltzmann Henriette von Aigentler. Aus der Ehe gingen fünf Kinder hervor, wobei die jüngste Tochter 1891 zur Welt kam. [4]

1890 erhielt Boltzmann eine Berufung an den Lehrstuhl der theoretischen Physik an der Universität München doch bereits 1894 ergab sich die Möglichkeit nach Wien zurück zukehren, wo es ihm im Streit um die Frage des Atomismus gelang, sich als einer der bedeutendsten Befürworter dieser Theorie durchzusetzen. Von 1900 bis 1902 folgte Ludwig Boltzmann der Berufung an die Universität Leipzig, wo er das Ordinariat für Theoretische Physik innehatte, kehrte schließlich jedoch abermals nach Wien zurück, wo er auch Vorlesungen über Naturphilosophie hielt. [5]

Seine letzten Lebensjahre waren von Krankheit geprägt, er litt unter starken Kopfschmerzen, Asthma, Angina und einem Blasenleiden und sein Augenlicht wurde zunehmend schlechter, sodass er seine Arbeiten nur noch diktieren konnte. Schließlich erhängte sich Boltzmann am 5. September 1906, während eines Kururlaubes am Fensterkreuz eines Kurhotels, im damals österreichischen Duino. Er wurde zunächst auf dem alten Döblinger Friedhof (Strauß-Lanner-Park) beigesetzt und erhielt zwanzig Jahre später ein Ehrengrab auf dem Zentralfriedhof (Gr.14C/01). Auf dem Grabstein des Ehrengrabes, welches von Gustinus Ambrosi geschaffen worden war, wurde die von Boltzmann gefundene fundamentale Beziehung <math> S = k \log W </math> eingraviert. [6]

Schaffen

Ludwig Boltzmann war einer der bedeutendsten österreichischen Physiker. Er gilt als einer der Begründer der klassischen statistischen Physik; seine bedeutendsten Arbeiten gehören in das Gebiet der kinetischen Gastheorie, der Thermodynamik und der Strahlungstheorie.

Ludwig Boltzmann hat mit seinen Arbeiten, in denen er die Wechselwirkung zwischen Atomen statistisch aufgefasst hat, den Grundstein für die statistische Physik und damit auch für die Thermodynamik gelegt. Die heute selbstverständlich erscheinende Vorstellung, dass die Welt aus Atomen besteht, geht ebenfalls auf Boltzmann zurück. Er war ein Verfechter der Atomistik und führte eine heute legendäre Debatte mit Ernst Mach, der ein Gegner dieser Theorie war. Diese Diskussion war der Vorläufer einer Diskussion über die Existenz von Elementarteilchen, die heute noch nicht geklärt ist. Die Tatsache, dass die Argumentation Machs offensichtlich nicht ausreichend war um gegen die Existenz der Atome zumindest theoretisch zu widerlegen, prägt die heutige Realismusdebatte. So hat sich gezeigt, dass die Nichtbeobachtbarkeit von Dingen nicht zwangsläufig deren Nichtexistenz bedeutet. [7]

Seine wichtigste Entdeckung ist das Entropiegesetz und das molekulare Chaos, welches in der Physik als H-Theorem bekannt ist. Die Entropie \ S eines Makrozustands ist proportional dem natürlichen Logarithmus der Zahl \ \Omega der entsprechend möglichen Mikrozustände. Diese Zahl wird oft als Maß der „Unordnung“ des Makrozustands veranschaulicht. In einem abgeschlossenen (isolierten) System nimmt die Entropie zu, bis sie ihr Maximum erreicht hat. Eine Entropiezunahme entspricht einem Übergang in einen Makrozustand mit einer größeren Zahl möglicher Mikrozustände. Historisch steht \ W \geq 1 für eine „thermodynamische Wahrscheinlichkeit“; diese Bezeichnung wird nicht mehr verwendet. Die Zahl der Mikrozustände \ \Omega ist durch die mikrokanonische Zustandssumme \ Z_\mathrm{MK} gegeben. Somit steht auf Boltzmanns Grab die Entropieformel für die mikrokanonische Gesamtheit. Die Proportionalitätskonstante ist Boltzmann zu Ehren Boltzmann-Konstante \ k_\mathrm{B} genannt worden, jedoch wie die ganze Formel in der Form erstmals explizit von Max Planck eingeführt worden; sie hat dieselbe Dimension wie die Entropie: Energie/Temperatur. [8]

Eine weitere wichtige Entdeckung ist die Boltzmann-Gleichung, welche für die statistische Verteilung von Teilchen in einem Medium wichtig ist. Eine wichtige Anwendung, die durch die Boltzmann-Gleichung beschrieben wird, ist etwa eine Strömung in einem verdünnten Gas. Die Boltzmann-Gleichung wird dann verwendet, wenn die mittlere freie Weglänge der Teilchen groß ist, d. h. wenn nur wenige Gasteilchen in einem gegebenen Volumen vorhanden sind, sodass die mittlere Stoßdauer klein ist gegen die mittlere Stoßzeit und nur Zweiteilchen-Stöße betrachtet werden müssen. In einem Medium, in dem dies nicht der Fall ist, kann man die wesentlich einfacheren Gleichungen der Kontinuumsmechanik verwenden (Navier-Stokes-Gleichung). In diesem Sinne ist die Boltzmann-Gleichung eine mesoskopische Gleichung, die zwischen der mikroskopischen Beschreibung einzelner Teilchen und der makroskopischen Beschreibung steht. [9]

Ludwig Boltzmann Gesellschaft

Die 1960 gegründete Ludwig Boltzmann Gesellschaft (LBG) ist eine außeruniversitäre Forschungsorganisation mit Sitz in Wien und private Trägerorganisation für Forschungseinrichtungen in Österreich. Ihre Forschungsinstitute befassen sich mit medizinischen sowie geistes-, sozial- und kulturwissenschaftlichen Fragestellungen, angelehnt an Boltzmanns vielschichtiges und breit gefächertes wissenschaftliches Interesse, welches bis heute richtungsweisend ist für die Interdisziplinarität der Ludwig Boltzmann Gesellschaft. [10]

Die Ludwig Boltzmann Gesellschaft (LBG) initiiert gemeinsam mit akademischen und anwendenden Partnern innovative Forschungsthemen und ist spezialisiert auf translationale Forschung - die Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. So arbeiten in medizinischen Instituten Teams aus Grundlagenforschern und Klinikern in einem Zentrum zusammen und sind dadurch Katalysatoren für die Verbindung von präklinischer Spitzenforschung und klinischer Medizin. Derzeit betreibt die LBG 20 Institute (LBI) und 5 Cluster mit rund 380 MitarbeiterInnen. Die Einrichtung von Ludwig Boltzmann Instituten (LBI) für eine befristete Laufzeit erfolgt aufgrund von Ausschreibungen mit internationalen Begutachtungsverfahren. [11]

Trivia

  • 1913 wurde im 9. Wiener Gemeindebezirk die Boltzmanngasse nach ihm benannt.
  • An seinem Wohnhaus in Wien 18, Haizingergasse 26 befindet sich eine von Architekt Wilfried Richter entworfene und von Wilfried Hornstein ausgeführte Gedenktafel, welche zu großem Teil von der Universität Wien finanziert wurde. Am ehemaligen Physikalischen Institut befindet sich ebenfalls eine Gedenktafel.
  • Im Arkadenhof der Universität Wien befindet sich ein Denkmal von Leopold Brandeisky. Eine Kopie des Denkmals ist im Archiv der Universität Wien und im Institut für Experimentalpysik im 9. Bezirk.
  • Ludwig Boltzmann wurde in Alfred Besters Zeitreise-Kurzgeschichte Die Mörder Mohammeds ein literarisches Denkmal gesetzt.
  • Im Jahr 1981 wurde von der österreichischen Post eine Sonderbriefmarke zu Boltzmanns 75. Todestag aufgelegt.
  • Nach Ludwig Boltzmann sind ein Mondkrater und ein Asteroid benannt.

Schriften (Auswahl)

  • Über die Bewegung der Elektrizität in krummen Flächen (1866)
  • Einige allgemeine Sätze über Wärmegleichgewicht, Wiener Berichte, 63: 679-711 (1871)
  • Weitere Studien über das Wärmegleichgewicht unter Gasmolekülen, Wiener Berichte, 66, 275-370 (1872)
  • Über die Beziehung zwischen dem zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie und der Wahrscheinlichkeitsrechnung respektive den Sätzen über das Wärmegleichgewicht, Wiener Berichte, 76, 373-435 (1877)
  • Über einige Fragen der Kinetische Gastheorie, Wiener Berichte, 96: 891-918 (1887)
  • Vorlesungen über Maxwells Theorie der Elektrizität und des Lichtes, 2 Bde. (1891)
  • Vorlesungen über Gastheorie, 2 Bde. (1896)
  • Vorlesungen über die Prinzipien der Mechanik, 3 Bde. (1897)
  • Populäre Schriften ( 1905)
  • Wissenschaftliche Abhandlungen, 3 Bde. (1909)

Das vollständige Werkverzeichnis findet sich im Ausstellungskatalog der Ludwig Boltzmann Ausstellung der Österreichischen Zentralbibliothek für Physik. [12]

Literatur

  • Broda 1986: Engelbert Broda, Ludwig Boltzmann. Mensch, Physiker, Philosoph. Wien 1986.
  • Kat. Ausst. Österreichische Zentralbibliothek für Physik 2006: Ludwig Boltzmann 1844-1906 (Kat. Ausst. Österreichische Zentralbibliothek für Physik 2006; Wien 2006) Wien 2006.

Einzelnachweise

  1. Broda 1986, S.13
  2. Austria Forum [1]
  3. Austria Forum [2]
  4. Kat.Ausst ÖZBP 2006, S.54
  5. Broda 1986, S.15
  6. Austria Forum [3]
  7. Kat.Ausst ÖZBP 2006
  8. Wikipedia [4]
  9. Wikipedia [5]
  10. LBG [6]
  11. Austria Forum [7]
  12. Kat. Ausst. ÖZBP 2006

Weblinks

Darstellungen