Людвиг Больцман

Людвиг Больцман (алманча Ludwig Eduard Boltzmann, tat.lat. Ludwig Edward Boltsman(үле сылтама), 20 февраль 1844, Вена, Австрия империясе — 5 сентябрь, 1906, Дуино, Италия) - Австриянең мәшһүр физик-теоретигы, нөфус (статистик) механикасын, молекуляр-кинетик теориясен төзүче. Австрия Фәннәр Академиясе әгъзасы, Санкт-Петербург һәм башка фәннәр академияләренең мөхбир әгъзасы.

Людвиг Больцман
Туган телдә исем	Ludwig Eduard Boltzmann
Туган	20 февраль 1844(1844-02-20) Вена, Австрия империясе
Үлгән	5 сентябрь 1906(1906-09-05) (62 яшь) Дуино, Италия
Үлем сәбәбе	асып үтерү[d]
Күмү урыны	Венаның үзәк зираты[d]
Яшәгән урын	Австрия империясе
Ватандашлыгы	Австро-Венгрия
Әлма-матер	Вена университеты[d]
Һөнәре	физик
Эш бирүче	Вена университеты[d], Лейпциг үнивирситите[d], Грац университеты[d] һәм Мүнхен университеты[d]
Җефет	Henriette Boltzmann[d]
Балалар	Henriette Boltzmann[d] һәм Ida Boltzmann[d]
Гыйльми дәрәҗә:	фәлсәфә докторы[d] (1866)
Людвиг Больцман Викиҗыентыкта

Больцман кабере Вена үзәк зиратында

Людвиг Больцман 1872 елда Һ-Теореманы тикшереп ача. Шушы теоремада бөек галим беренче тапкыр Дөнья тарихында Вакытның кире кайтмаслыгын, «Дөньяның җылылык үлеме»н, тәртипсезлек (энтропия) артуын, «Вакыт машинасы»н ясау мөмкин булмавын исбатлый, Вакыт угын билгели. Замандашлары Больцманны Һ-Теорема өчен бик тәнкыйтьли башлыйлар, аны кимсетеп чыгышлар ясыйлар, эзәрлекли башлыйлар, Һ-Теореманы «мәрхәмәтсез теорема» дип атыйлар. Шушы эзәрлекләүләре нәтиҗәсендә Людвиг Больцман 1906 елда үз-үзенә кул сала.

Больцман үлеменнән соң бер гәҗиттә «Үтерүче теорема» исемле мәкаләдә болай дип язалар:

Больцман үлемендә кем гаепле? Җәмәгать надансызлыгы, хезмәттәшләренең көнчелеге, алдан күрмәве, шәфкатьсезлеге?.. яки замандашлары тарафыннан танылмаган, аңланмаган, тәнкыйтьләнгән Больцман әсәре "Һ-теорема" үз иҗат итүчесен дә үтерде...

Людвиг Больцман таш каберендә "Һ-теорема" баш йомгагы

$S=k\ln W,$ языла (дөнья тәртипсезлегенең дәрәҗәсе даими артуын тасвирлый).

биредә $S$ - энтропия

$W$ - микрохаләтләр саны

$k=1{,}3806488(13)\times 10^{-23}$ Дж·К⁻¹ Больцман даимие.

Фәнни хезмәтләре

Эргодик гөманы

Людвиг Больцман 1871 елда бик мөһим һәм кыю гөманны (гипотеза) тәкъдим итә:

Нөфус ансамбль уртасы вакыт буйлап уртасына туры килә.

Шушы гипотезаны башка фәннәрдә Дарвин, Маркс, Гиббс кулланганнар.

Больцман бүленеше

Классик механика буенча күп хәрәкәт итүче кисәкчәләр тасвирлау нөфус ысулы.

$\mathrm {d} w={\frac {1}{(2\pi mkT)^{3/2}}}\cdot \mathrm {exp} \left(-{\frac {p^{2}}{2mkT}}\right)\mathrm {d} p_{x}\mathrm {d} p_{y}\mathrm {d} p_{z}\cdot {\frac {e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}{\int e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}}\qquad \qquad (1)$.

биредә $\varepsilon _{kin}$ — кисәкчекнең кинетик энергиясе, $~u$ — кисәкчә потенциаль энергиясе тышкы кырда,

кисәкчәнең $~q$ координатлары, $~p$ импульслары белән

$~\mathrm {d} p_{x}\mathrm {d} p_{y}\mathrm {d} p_{z}\mathrm {d} V$ интервалында, $~\mathrm {d} w$ - табу мөмкинлеге.

$~m$ - кисәкчә массасы, $~T$ - температура

Максвелл — Больцман бүленеше ике тапкырлаучыдан тора:

$\mathrm {d} w=\left[{\frac {1}{(2\pi mkT)^{3/2}}}\cdot \mathrm {exp} \left(-{\frac {p^{2}}{2mkT}}\right)\mathrm {d} p_{x}\mathrm {d} p_{y}\mathrm {d} p_{z}\right]\cdot \left[{\frac {e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}{\int e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}}\right]\qquad \qquad (2)$.

Беренче тапкырлаучы - Максвелл бүленеше булып тора:

$\mathrm {d} w={\frac {1}{(2\pi mkT)^{3/2}}}\cdot \mathrm {exp} \left(-{\frac {p^{2}}{2mkT}}\right)\mathrm {d} p_{x}\mathrm {d} p_{y}\mathrm {d} p_{z}$

Максвелл бүленеше әлеге температурада импульс буйлап кисәкчекне табу ихтималлыгын тасвирлый.

Икенче ихтималлык w - Больцман бүленеше булып тора:

$\mathrm {d} w={\frac {e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}{\int e^{-{\frac {u}{kT}}}\mathrm {d} V}}$

Больцман бүленеше әлеге температурада кисәкчә табу урыны ихтималлыгын тасвирлый. Больцман бүленеше - Гиббс бүленешенең аерым очрагы.

Максвелл — Больцман бүленешендә мөһим нәтиҗәсе бар: әлеге импульсның ихтималлыгы кисәкчәнең урынына бәйсез.

Больцман бүленеше - кайчакта тышкы кырда кисәкчәләр бүленеше дип атала.

Больцман кинетик тигезләмәсе

Бүленеш тыгызлыгы f(x, p, t) үзгәрешләрен вакытында тасвирлый:

Бүленеш

$f(\mathbf {x} ,\mathbf {p} ,t)\,d^{3}x\,d^{3}p$

кисәкчә санына d³x d³p фаза күләмендә t вакытында пропорциональ була.

Больцман тигезләмәсе:

${\frac {\partial f}{\partial t}}+{\frac {\partial f}{\partial \mathbf {x} }}\cdot {\frac {\mathbf {p} }{m}}+{\frac {\partial f}{\partial \mathbf {p} }}\cdot \mathbf {F} =\left.{\frac {\partial f}{\partial t}}\right|_{\mathrm {coll} }.$

биредә F(x, t) — көчләр кыры

Һ-Теорема. «Дөньяның җылылык үлеме»

Больцман $H$ - функцияне болай билгели:

$H\,{\overset {\mathrm {def} }{=}}\int P(\ln P)\,d^{3}v=\langle \ln P\rangle ,$

$P(v)$ — ихтималлык.

Больцман тигезләмәсе буенча $H$ үсә алмый.

Больцман тигезләмәдә бик мөһим нәтиҗәне ача:

Энтропия

$S\,{\overset {\mathrm {def} }{=}}-NkH,$

$N$ - кисәкчә саны

Шулай итеп, Энтропия (тәртипсезлек дәрәҗәсе) кими алмый

Шулай итеп, Больцман Икенче Термодинамик нигезен исбатлый.

Шушы теоремада бөек галим беренче тапкыр Дөнья тарихында Вакыт кайтмаслыгын, "Дөньяның җылылык үлеме"н, тәртипсезлек (энтропия) арттыруын, "Вакыт машинасын" ясавы мөмкинсезлеген исбатлый, Вакыт угын билгели.

Стефан–Больцман кануны

1884 елда Больцман 1879 елда Стефан тарафыннан ясалган тәҗрибәләрен теоретик ягыннан тасвирлый. Бу нигезләмә Стефан–Больцман кануны дип атала:

$P=S\epsilon \sigma T^{4},$

биредә

$\sigma ={\frac {\pi ^{2}k^{4}}{60c^{2}\hbar ^{3}}},$

Стефан–Больцман кануны абсолют кара җисемнең нурланышы егәрлеге температурадан бәйлелеген күрсәтә.

биредә $\sigma =5{,}670400\cdot 10^{-8}$ Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴

Моны да карагыз

• Больцман бүленеше
• Больцман кинетик тигезләмәсе
• Больцман бүленеше
• H-теорема. Тәртипсезлек үсеше кануны
• Стефан–Больцман кануны

Больцманның төп әсәрләре

• Больцман Л. Очерки по методологии физики. — М., 1929.
• Больцман Л. Кинетическая теория материи. — М., 1939.
• Больцман Л. Лекции по теории газов. — М.: Гостехиздат, 1953.
• Больцман Л. Статьи и речи. — М.: Наука, 1970.
• Больцман Л. Избранные труды. — М.: Наука, 1984. Часть 1. Часть 2. Часть 3.

Әдәбият

• Л. Фламм. Памяти Людвига Больцмана // УФН. — 1957. — Т. 61. — № 1.
• Н.Н. Боголюбов, Ю.В. Саночкин. Людвиг Больцман // УФН. — 1957. — Т. 61. — № 1.
• Б.И. Давыдов. Великий физик (К 50-летию со дня смерти Людвига Больцмана) // УФН. — 1957. — Т. 61. — № 1.
• Л. Больцман // Ю.А. Храмов. Физики: Биографический справочник. — М.: Наука, 1983. — С. 38-39.
• Полак Л.С. Людвиг Больцман 1844—1906. — М.: Наука, 1987. — 208 с.

Тышкы сылтамалар

• Биография Л. Больцмана на сайте piplz.ru
• Биография Л. Больцмана на сайте peoples.ru
• Биография Л. Больцмана на сайте С.И. Левченкова 2013 елның 4 март көнендә архивланган.
• Больцманиада: биография Больцмана, достижения, философия, наследие