Ludwig Boltzmann

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Boltzmanns Bild in der Dibner-Kollektion
Grabmal auf dem Wiener Zentralfriedhof

Ludwig Eduard Boltzmann (* 20. Februar 1844 in Wien; † 5. September 1906 in Duino bei Triest) war ein österreichischer Physiker und Philosoph.

Leben und Werk

Ludwig Boltzmann war ein Urenkel des Vilshofener Bierbrauers Georg Wieninger. Boltzmanns Vater Ludwig Georg Boltzmann (1802–1859) war Steuerbeamter, er starb an Tuberkulose, als der Sohn Ludwig erst 15 Jahre alt war. Sein Bruder starb als Halbwüchsiger und auch seine Schwester bereits als junge Frau. Ludwig Boltzmann besuchte ein Linzer Gymnasium - das Akademische Gymnasium, Spittelwiese – und hatte dort stets Vorzugsnoten, sein Klavierlehrer war Anton Bruckner. Nach der Matura studierte er in Wien Physik und wurde 1867 Assistent an der dortigen Universität bei Josef Stefan. 1869 nahm er eine Professur für Theoretische Physik in Graz an. Nach Tätigkeiten an den Universitäten München, Wien und Leipzig übernahm er schließlich 1895 die Nachfolge des Lehrstuhls von Josef Stefan in Wien. 1891 wurde er Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, 1896 der Accademia dei Lincei.

Das Lebenswerk Boltzmanns war die Neuaufstellung der Thermodynamik. Dabei begründete er mit James Clerk Maxwell die Statistische Mechanik (Boltzmann-Statistik) und deutete die Entropie als eine mikroskopische Größe (siehe unten).

Boltzmann war ein Verfechter der atomistischen Vorstellung. Er hatte dabei zahlreiche Fachgenossen seiner Zeit als Gegner, unter ihnen Wilhelm Ostwald und Max Planck. Dieser griff jedoch bei seinem Planckschen Strahlungsgesetz auf die Vorstellungen Boltzmanns zurück. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz (die ausgestrahlte Leistung ist der 4. Potenz der absoluten Temperatur proportional) ist ein Sonderfall des Planckschen Gesetzes.

Ab 1870 beschäftigte sich Boltzmann auch mit Problemen der Luftfahrt; so interessierten ihn auch die Flugversuche von Otto Lilienthal.

1876 heiratete er Henriette von Aigentler (1854–1938). Sie hatten gemeinsam fünf Kinder, von denen vier zwischen 1878 und 1884 in Graz zur Welt kamen. Die jüngste Tochter wurde 1891 in München geboren. Seine wissenschaftlich fruchtbarste und auch menschlich glücklichste Zeit verbrachte er in Graz. Er musizierte, betrieb Sport und war ein treusorgender Familienvater, der jedoch einen seiner Söhne durch eine Blinddarmentzündung verlor. Boltzmann konnte mit beißender Ironie seine Mitmenschen traktieren, wurde jedoch als Mensch mit eigentlich gütigem Wesen beschrieben. Er liebte die Musik und spielte sehr gut Klavier. 1902 kehrte er zurück nach Wien, und 1903 gründete er gemeinsam mit Gustav von Escherich und Emil Müller die Österreichische Mathematische Gesellschaft.

Seine letzten Lebensjahre waren durch ein körperliches Leiden geprägt, das schließlich während eines Sommeraufenthalts mit seiner Familie im Suizid endete: Boltzmann erhängte sich am Fensterkreuz eines Kurhotels im damals österreichischen Duino. Auf seinem Grabstein am Ehrengrab auf dem Wiener Zentralfriedhof (Gruppe 14 C, Nummer 1) ließ Max Planck die von Boltzmann gefundene fundamentale Beziehung eingravieren:

$ S = k \, \log W \,. $

In anderer Schreibweise:

$ S = k_\mathrm{B} \, \ln \Omega \,. $

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.

Nach Ludwig Boltzmann benannt sind: Boltzmann-Konstante, Stefan-Boltzmann-Gesetz, Boltzmann-Faktor, Boltzmann-Gleichung, Boltzmann-Maschine, Maxwell-Boltzmann-Verteilung, die Lattice-Boltzmann-Methode zur numerischen Strömungssimulation, die Poisson-Boltzmann-Gleichung und die Ludwig Boltzmann Gesellschaft.

Sonstiges

Im Jahr 1913 wurde in Wien Alsergrund (9. Bezirk) die Boltzmanngasse nach ihm benannt.

Ludwig Boltzmann wurde in Alfred Besters Zeitreise-Kurzgeschichte Die Mörder Mohammeds ein literarisches Denkmal gesetzt.

Boltzmanns Leitspruch war:

Bring vor, was wahr ist;
schreib so, dass es klar ist.
Und verficht’s, bis es mit dir gar ist!

Im Jahr 1981 wurde zu seinem 75. Todestag von der österreichischen Post eine Sonderbriefmarke aufgelegt.[1]

Nach Ludwig Boltzmann sind ein Mondkrater auf dem Erdmond[2] und der Asteroid (24712) Boltzmann benannt.

Schriften

  • Vorlesungen über Maxwells Theorie der Elektrizität und des Lichts, 2 Bände, Leipzig, J. A. Barth, 1891/93
  • Vorlesungen über Gastheorie, 2 Bände, Leipzig, J. A. Barth, 1896/98
  • Vorlesungen über Prinzipien der Mechanik, 2 Bände, Leipzig, J. A. Barth, 1897/1904
  • Reise eines deutschen Professors ins Eldorado, 1905, Heidelberg: Universitätsbibliothek 2005
  • Wissenschaftliche Abhandlungen, 3 Bände, Leipzig, J. A. Barth, 1909
  • Populäre Schriften, Vieweg 1979 (Herausgeber Engelbert Broda)
  • Entropie und Wahrscheinlichkeit: (1872-1905), Herausgeber Dieter Flamm, Ostwalds Klassiker, Harri Deutsch 2000
  • Dieter Flamm (Herausgeber): Hochgeehrter Herr Professor! - Innig geliebter Louis!: Ludwig Boltzmann, Henriette von Aigentler, Briefwechsel, Böhlau, Wien 1995 (Briefwechsel mit seiner späteren Frau)
  • Einige allgemeine Sätze über Wärmegleichgewicht, Wiener Berichte 63, 1871, S. 679–711
  • Weitere Studien über das Wärmegleichgewicht unter Gasmolekülen, Wiener Berichte 66, 1872, S. 275–370
  • Über die Beziehung zwischen dem zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie und der Wahrscheinlichkeitsrechnung respektive den Sätzen über das Wärmegleichgewicht, Wiener Berichte 76, 1877, S. 373–435
  • Über einige Fragen der Kinetische Gastheorie, Wiener Berichte 96, 1887, S. 891–918
  • Über die Entwicklung der Methoden der theoretischen Physik in neuerer Zeit, Jahresbericht der DMV 8, 1900, S. 71–95

Ein Verzeichnis seiner Publikationen ist hier.

Literatur

  • Arnold Sommerfeld: Boltzmann, Ludwig Eduard. In: Neue Deutsche Biographie (NDB). Band 2, Duncker & Humblot, Berlin 1955, S. 436 f. (Digitalisat).
  • Boltzmann, Ludwig (1844-1906), Physiker. In: Österreichisches Biographisches Lexikon 1815–1950 (ÖBL). Band 1. Verlag der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Wien 1957, S. 100.
  • Roman Sexl, John Blackmore (Hrsg.): Ludwig Boltzmann – Ausgewählte Abhandlungen, Ludwig Boltzmann Gesamtausgabe, Band 8, Vieweg, Braunschweig 1982.
  • Wolfgang Stiller: Ludwig Boltzmann – Altmeister der klassischen Physik. Wegbereiter der Quantenphysik und Evolutionstheorie; Harri Deutsch, Thun - Frankfurt am Main 1989, ISBN 3-8171-1115-0.
  • John Blackmore (Hrsg.): Ludwig Boltzmann – His Later Life and Philosophy 1900-1906, Book One, Kluwer (jetzt: Springer), Dordrecht 1995.
  • John Blackmore: Ludwig Boltzmann – His Later Life and Philosophy, 1900-1906, Book Two: The Philosopher, Kluwer (jetzt: Springer), Dordrecht 1995.
  • John Blackmore (Hrsg.): Ludwig Boltzmann – Troubled Genius as Philosopher, in: Synthese, 119 (1999), nos. 1-2, S. 1–232.
  • Carlo Cercignani: Ludwig Boltzmann – The Man Who Trusted Atoms, Oxford University Press, Oxford 1998.
  • John Blackmore: Ernst Mach – His Work, Life, and Influence, Berkeley, 1972.
  • Manfred Jacobi: Ludwig Boltzmann (1844-1906), in: Naturwissenschaftliche Rundschau, 59(10), 2006, S. 540-546, ISSN 0028-1050
  • K. Rumpf: Ludwig Boltzmann als Experimentalphysiker – Frühe Bestätigung, in: Physik in unserer Zeit 37(5), 2006, S. 228-234, ISSN 0031-9252
  • Ilse M. Fasol-Boltzmann (Hrsg.): Ludwig Boltzmann: Principien der Naturfilosofi, Lectures on Natural Philosophy 1903-1906, Springer, Heidelberg - Berlin etc. 1990, ISBN 3-540-51716-2.
  • Walter Höflechner (Hrsg.): Ludwig Boltzmann – Leben und Briefe, Akademische Druck- und Verlagsanstalt, Graz 1994, ISBN 3-201-01629-2.
  • Ilse M. Fasol-Boltzmann, Walter Höflechner (Hrsg.): Ludwig Boltzmann – Vorlesungen über Experimentalphysik in Graz, Akademische Druck- und Verlagsanstalt, Graz 1998, ISBN 3-201-01685-3.
  • Ilse M. Fasol-Boltzmann, Karl Heinz Fasol, Walter Höflechner: Ludwig Boltzmann – Notizen und Gedanken aus seinen letzten Lebensjahren, ÖGW Mitteilungen (18), 1998, S. 87-124.
  • Ilse M. Fasol-Boltzmann, Gerhard Ludwig Boltzmann (Hrsg.): Ludwig Boltzmann (1844-1906) – Zum hundertsten Todestag, Springer, Wien - New York 2006, ISBN 3-211-33140-9 (mit vollständigem Werkeverzeichnis und umfangreicher Bibliographie)
  • Theodor Leiber: Vom mechanistischen Weltbild zur Selbstorganisation des Lebens: Helmholtz' und Boltzmanns Forschungsprogramme und ihre Bedeutung für Physik, Chemie, Biologie und Philosophie, Freiburg (Breisgau) [etc.]: Alber, cop. 2000. (Alber-Reihe Thesen ; Band 6) ISBN 3-495-47979-1

Einzelnachweise

  1. Eintrag zu Ludwig Boltzmann in: Austria-Forum, dem österreichischen Wissensnetz – online  (als Briefmarkendarstellung)
  2. Boltzmann the-moon.wikispaces.com; Boltzmann (crater) en.wikipedia.org, abgerufen am 2. April 2012

Weblinks

 Commons: Ludwig Boltzmann – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wikisource: Ludwig Boltzmann – Quellen und Volltexte
  1. WEITERLEITUNG Vorlage:MacTutor

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