Вчений та вчитель - Молекулярно-кінетична теорія
У 1869–76 Л.Больцман багато часу присвячував викладанню у Віденському університеті, читав лекції з «механічної теорії теплоти», з теорії пружності, з акустики та капілярності. Пізніше до цього додалися диференціальне та інтегральне числення, математичний аналіз, теорія чисел, аналітична геометрія. Потім – теорія газів, гідродинаміка, електрика, магнетизм, а останніми роками ще курс «Вибрані глави з натурфілософії». Вже цей перелік показує, наскільки широким було охоплення педагогічної роботи.
За спогадами учнів Больцмана, лектором він був чудовим. До студентів ставився з усім відомою симпатією, був щасливим, якщо міг надати послугу. Коли майбутній відомий теоретик, тоді ще студент Пауль Еренфест зробив доповідь про одну з робіт Больцмана, той вигукнув: «Якби я сам так добре знав свої роботи!».
Зазвичай на лекції Людвіг Больцман користувався трьома дошками, спочатку виписуючи на одній з них ті основні формули, які були виведені на попередньому занятті, а потім нові, так що до кінця лекції весь матеріал був на очах у студентів.
«Говори лише те, що істинно; пиши так, щоб було зрозуміло; і висаджуй це насіння після того, як воно визріло в тобі».
Після Відня Больцман перейшов у Грац професором на кафедру експериментальної фізики (1869–73). Больцман, який заслужив всесвітню популярність як теоретик, був і дуже талановитим і захопленим експериментатором («навряд чи таким, що має собі рівного» – були й такі думки), але, звичайно, теорія була на першому плані.
Наукові інтереси Людвіга Больцмана охоплювали майже всі галузі фізики (і ряд галузей математики). Автор робіт з математики, механіки, гідродинаміки, теорії пружності, теоріїелектромагнітного поля, оптики, термодинаміки та кінетичної теорії газів. Однак найбільше значення мають роботи з кінетичної теорії газів та статистичного обґрунтування термодинаміки.
Больцман узагальнив (1868-71) отриманий Дж.К. Максвеллом закон розподілу швидкостей газових молекул на гази, що у зовнішньому силовому полі, і встановив формулу «больцманівського розподілу», що проникла до всіх відділів статистичної фізики.
Больцман Людвіг був ревним послідовником електромагнітної теорії Максвелла. Йому належать перші експериментальні роботи з перевірки справедливості висновків максвелівської теорії електромагнітного поля. Він провів вимірювання діелектричної проникності газів та твердих тіл та встановив її зв'язок з оптичним показником заломлення. Свої погляди на теорію Максвелла Больцман Людвіг виклав у «Лекціях про максвеллівську теорію електрики та світла» (1891–93).
В 1884 Больцман з термодинамічних міркувань з урахуванням пропорційності (згідно класичної електродинаміки) тиску рівноважного випромінювання щільності його енергії теоретично вивів закон випромінювання абсолютно чорного тіла, раніше встановлений Й. Стефаном експериментально. Ця робота зіграла велику роль у розвитку сучасної теорії випромінювання. Закон сформульований спочатку для випромінювальної здатності будь-якого тіла, проте наступні виміри показали його справедливість тільки для випромінювання абсолютно чорного тіла.
Йому належать також роботи з вивчення поляризації діелектриків, теорії термоелектрики, діамагнетизму та ін. Зокрема, Больцман розробив теорію ефекту Холла.яким проходить електричний струм, при поміщенні в магнітне полі, перпендикулярне до напрямку струму. Використовується головним чином для дослідження властивостей твердих тіл та у вимірювальній техніці.)
Людвігом Больцманом внесено значний внесок у теорію флуктуацій, запропоновано принципово новий підхід до теорії незворотних процесів, вперше застосовано принципи термодинаміки до опису електромагнітного випромінювання, теоретично виведено вираз для тиску світла.
Найважливіша заслуга Людвіга Больцмана – дослідження незворотних процесів та статистична трактування другого початку термодинаміки. У 1872 Больцман Людвіг ввівН-функцію, що характеризує стан замкнутої макроскопічної системи, і довів, що з часомН-функція не може зростати (Н-теорема ). ЗіставившиН-функцію з ентропієюS(зі зворотним знаком), Больцман Людвіг зв'язав ентропію зW-імовірністю термодинамічної:S=klnW. Це співвідношення, вигравіруване на пам'ятнику Больцмана у Відні, дає статистичне обґрунтування другого початку термодинаміки та є основою статистичної фізики.
Перелік основних публікацій:
Vorlesungen uber Maxwells Theorie der Elektrizita t und des Lichts. Bd. 1-2, 1891-93; Vorlesungen uber Gastheorie. Bd. 1–2. 1896-98; Vorlesungen uber die Prinzipe dor Mechanik. Bd. 1–3. 1897-1920). Wissenschaftliche Abhandlungen. Bd 1–3. 1909; Populare Schriften 2. 1919;
в українському перекладі:
Нариси методології фізики, М., 1929; Лекції з теорії газів, М., 1956. Статті та мови. М.: Наука, 1970. Вибрані праці. М: Наука, 1984.
Ця сторінка оформлена Пузіною Ю.Ю. за підтримки українського Фонду Фундаментальних Досліджень – проект№08-08-00638.