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위대한 과학자들의 전기
볼츠만 루드비히 에두아르트. 과학자의 전기
루트비히 볼츠만은 의심할 여지 없이 오스트리아가 세상에 준 가장 위대한 과학자이자 사상가였습니다. 볼츠만은 살아 있는 동안에도 과학계에서 낙오자라는 지위에도 불구하고 위대한 과학자로 인정받아 여러 나라에서 강연을 하도록 초청받았다. 그러나 그의 아이디어 중 일부는 오늘날에도 여전히 미스터리로 남아 있습니다. Boltzmann 자신은 자신에 대해 다음과 같이 썼습니다. "내 마음과 활동을 채우는 아이디어는 이론의 발전입니다." 그리고 Max Laue는 나중에 이 아이디어를 다음과 같이 명확히 했습니다. "그의 이상은 세계의 단일 그림에 모든 물리적 이론을 결합하는 것이었습니다." 루트비히 에두아르드 볼츠만(Ludwig Eduard Boltzmann)은 20년 1844월 1863일, 대 사순절이 시작된 Shrovetide의 마지막 날인 수요일 밤에 비엔나에서 태어났습니다. 볼츠만은 생년월일로 인해 환희에서 슬픔으로의 급격한 변화가 특징인 캐릭터를 받았다고 농담삼아 말하곤 했다. 그의 아버지 Ludwig Georg Boltzmann은 제국 재무부에서 근무했습니다. 그는 루트비히가 겨우 XNUMX세였을 때 결핵으로 사망했습니다. 루트비히 볼츠만(Ludwig Boltzmann)은 훌륭하게 공부했고 그의 어머니는 그의 다양한 관심을 격려하여 그를 종합적인 양육 방식으로 제공했습니다. 그래서 린츠에서 볼츠만은 유명한 작곡가 안톤 브루크너에게 피아노 레슨을 받았습니다. 평생 동안 그는 음악을 사랑했고 종종 친구들과 함께 집에서 홈 콘서트를 준비했습니다. XNUMX년 볼츠만은 비엔나 대학에 입학하여 수학과 물리학을 공부했습니다. 그 다음 맥스웰 전기역학은 이론물리학의 최신 업적이었습니다. Ludwig의 첫 번째 기사가 전기 역학에 전념했다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 이미 1866년에 "열역학 제XNUMX법칙의 기계적 중요성"이라는 기사에서 두 번째 작품에서 온도가 기체 분자의 평균 운동 에너지에 해당한다는 것을 보여주었고 볼츠만의 과학적 관심이 결정되었습니다. 박사 학위를 받기 두 달 전인 1866년 가을, 볼츠만은 물리학 연구소에 조교수로 입학했습니다. 1868년에 볼츠만은 대학에서 강의할 수 있는 권리를 부여받았고, 1873년 후 그는 그라츠 대학에서 수리 물리학의 일반 교수가 되었습니다. 이 기간 동안 그는 이론적인 아이디어를 발전시키는 것 외에도 Maxwell의 전기 역학 및 광학 통합 이론을 확인하기 위해 유전 상수와 굴절률 사이의 관계에 대한 실험적 연구에도 참여했습니다. 그의 실험을 위해 그는 하이델베르크의 분젠과 쾨니히스베르거, 베를린의 헬름홀츠와 키르히호프의 실험실에서 일하기 위해 두 번 대학을 잠시 휴학했습니다. 이 연구의 결과는 1874-XNUMX년에 출판되었습니다. Boltzmann은 또한 그라츠의 새로운 물리학 연구소의 계획에 적극적으로 참여했으며, 나중에 그 연구소의 소장이 되었습니다. 이것은 Boltzmann의 과학 활동의 전성기였습니다. 그러나 청중이 많지 않았기 때문에 뛰어난 젊은 교수의 말을 열심히 경청하는 학생들뿐만 아니라 동료 과학자들과도 자신의 생각을 공유해야 할 필요성을 느꼈습니다. 그리고 그라츠는 그러기에는 너무 작은 도시였습니다. 이것이 1873년 루트비히 볼츠만(Ludwig Boltzmann)이 수학 교수로 비엔나로 돌아온 이유입니다. 떠나기 얼마 전에 그는 미래의 아내인 Henriette von Eigentler를 만났습니다. 비엔나에서 볼츠만의 인기는 대단했습니다. 그의 강의를 위해 항상 가장 많은 청중이 선택되었고, 가장 자주는 집회소였습니다. 그럼에도 불구하고 들어가고자 하는 모든 사람들은 들어갈 수 없었습니다. 강의가 시작되기 전에 목사들은 세 장의 칠판을 가지고 왔다. 가장 큰 것은 중앙에 배치되고 두 개의 작은 것은 측면에 배치되었습니다. 그리고 볼츠만이 나왔다. 키가 크고, 곱게 곱슬거리는 밤색 머리에 관을 씌운 거대한 머리, 넓은 뺨, 뻣뻣하고 완고한 수염, 두꺼운 동그란 안경 아래 깊숙이 숨겨진 눈-웃으면서 동시에 슬퍼하면서 그는 강단으로 나갔다. 그의 외모, 그의 거대하고 영원히 빨간 코에 당황했습니다. 그는 어떤 식으로든 박수에 보답하지 않았다. 그는 청중을 등지고 서서 홀에서 침묵을 기다렸다. 그리고 이 침묵 속에서 그는 평범하고 지루하고 의무적인 단어를 거의 짜내지 않았습니다. "그래서, 지난번에 우리가 멈췄을 때 ..." 그리고 XNUMX분 동안 큰 목소리로 이전 강의 내용을 설명하고 최종 공식을 작성했습니다. 아름답고 선명한 글씨체의 왼쪽 칠판. 그리고 그는 역학, 유체역학, 탄성 이론, 전기, 자기, 기체의 운동 이론 및 ... 철학을 다루는 XNUMX년 과정을 읽었습니다. 마지막 강의를 마치고 강단으로 돌아와 안경을 벗고 몇 초간 묵묵히 서서 고개를 숙였다. 그리고 갑자기 침묵 속에서 기도와 비슷한 말이 들렸습니다. 말, 당신이 줄 수 있는 가장 위대한 것은 당신 자신입니다…” 그리고 그는 강의를 시작했다. 그의 이름은 전설로 둘러싸여 있습니다. 그렇습니다. 그는 가장 산만한 것에 대한 유치한 자발성과 열정으로 이 일화적인 전설에 풍부한 음식을 제공했습니다. 어느 날 갑자기, 실험 물리학 교수가 직접 시장에서 소를 사서 엄숙하게 밧줄을 이끌고 마을 전체를 지나 그의 별장으로 데려갔다는 놀라운 소식에 그라츠 전체가 흥분했습니다. 그런 다음 물리학 교수는 "신성한 동물"을 정당한 영예로 지정하여 착유 과정에 대해 오랫동안 상담 한 동물학 교수에게갔습니다. 또는 갑자기 겨울 이른 아침에 그라츠 전체가 스케이트장으로 모여들었습니다. 그곳에서 볼츠만은 아이들과 함께 스케이트를 마스터했습니다. 그러나 물리학 교수의 가장 변함없는 열정은 음악이었습니다. 비엔나 오페라에서 상자는 Boltzmann과 그의 가족에게 영구적으로 할당되었습니다. 그리고 집에서 물리학 교수는 매일 실내악의 밤을 조직했고, 그는 항상 피아노에서 그 역할을 했습니다. 비엔나에서 볼츠만(Boltzmann)이 수행한 작업 중 선형 점탄성 이론을 공식화한 "외부 작용 하에서의 탄성 이론"(1874) 기사는 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 그는 이론적 유변학에 중요한 기여를 하는 적분 방정식을 사용하여 이 현상을 설명했습니다. 아아, 그라츠보다 비엔나에서 훨씬 더 많은 행정 업무는 과학자에게 무거운 부담이었습니다. 그는 그라츠의 실험 물리학과에 매료되었습니다. 여기에서 그는 비엔나에서처럼 수학이 아니라 물리학에 대한 자신의 실험실과 강의를 할 수 있었습니다. 그라츠에는 관료주의가 적었습니다. 그러나 그 외에도 Boltzmann은 결혼할 예정이었습니다. 비엔나에서 적합한 아파트를 찾는 것은 매우 어려웠고 그의 미래 아내는 그라츠 출신이었습니다. 1876년 볼츠만은 그라츠에 있는 물리학 연구소의 소장이 되어 XNUMX년 동안 그 자리를 지켰습니다. 일찍이 1871년에 Boltzmann은 열역학 제1877법칙이 확률 이론을 사용하는 고전 역학에서만 파생될 수 있다고 지적했습니다. XNUMX년에 엔트로피와 열역학적 상태의 확률 사이의 관계에 대한 볼츠만의 유명한 기사가 물리학에 관한 비엔나 통신(Vienna Communications on Physics)에 게재되었습니다. 과학자는 열역학적 상태의 엔트로피가 이 상태의 확률에 비례하고 상태의 확률은 이러한 상태에 해당하는 분자 분포의 수치적 특성 간의 비율을 기반으로 계산할 수 있음을 보여주었습니다. 즉, 충분히 큰 시스템이 충분히 오랜 시간 동안 외부 개입 없이 방치되면 이 시간 이후에 평형 상태에서 그것을 찾을 확률은 그것이 어떤 비평형 상태에 있을 확률보다 비교할 수 없을 정도로 큽니다. . 이 소위 "재 정리"는 볼츠만의 우주 이론의 정점이 되었습니다. 이 시작의 공식은 나중에 그의 무덤 위 기념물에 비문으로 새겨졌습니다. 이 공식은 본질적으로 Charles Darwin의 자연 선택 법칙과 매우 유사합니다. 오직 볼츠만의 "재정리"만이 우주 자체의 "생명"이 어떻게 태어나고 진행되는지를 보여줍니다. 1850년에 열역학 제1865법칙을 공식화하고 XNUMX년에 엔트로피 개념을 도입한 독일 물리학자 R. 클라우지우스는 한때 매우 인기 있는 인물이었습니다. 열사(熱死)의 필연성에 관한 제XNUMX법칙에서 그가 이끌어낸 결론은 많은 물리학자들에 의해서만 적용되는 것이 아니었다. 그것들은 경험비판, E. Mach의 가르침, W. Mach의 "정력적인" 가르침을 포함하여 세계의 시작과 끝의 이상주의적 개념에 찬성하여 강력하고 논쟁의 여지가 없어 보이는 주장을 받은 철학자들에 의해 주로 다루어졌습니다. 오스트발트. 불굴의 루드비히 볼츠만(Ludwig Boltzmann)은 그의 "재정리(ash-theorem)"로 다음과 같이 선언했습니다. "열사병은 허세입니다. 세상의 끝은 예측할 수 없습니다. 에너지는 Ostwaldians가 믿는 것처럼, 그러나 원자와 분자로부터, 열역학 제XNUMX법칙은 적용되어서는 안 됩니다. 어떤 종류의 "에테르", 정신 또는 에너지 물질이 아니라 특정 원자와 분자에 적용됩니다. Ludwig Boltzmann의 "ash-theorem"을 중심으로 토론은 열사(heat death)만큼 강렬하게 즉시 불타올랐습니다. 애쉬 정리(Ash-theorem)와 그 기초에 기초한 변동 가설은 모든 주의와 세심한 주의를 기울여 해부되었으며 예상대로 볼츠만과 같은 위대한 과학자에게는 용서할 수 없는 허점을 발견했습니다. 우리가 볼츠만 가설을 사실로 받아들이면 상식의 틀에 맞지 않는 그런 괴물 같은 가정을 믿음으로 받아들여야 한다는 것이 밝혀졌습니다. 조만간, 또는 오히려 지금, 우주 어딘가에 반드시 두 번째 방향과 반대 방향으로 진행됩니다. 즉, 열은 더 차가운 물체에서 더 뜨거운 물체로 이동해야 합니다! 터무니없다. 볼츠만은 이 "불합리함"을 옹호했고, 우주의 그러한 발전 과정이 원자 구조의 불가피한 결과이기 때문에 가장 자연스러운 것이라고 깊이 확신했습니다. "ash-theorem"이 다른 과학자에 의해 제시되었다면 그러한 명성을 얻었을 것 같지 않습니다. 그러나 그것은 커튼 뒤에 숨겨진 다른 사람들의 세계를 볼 수 있을 뿐만 아니라 물리학과 철학에 대한 기본 지식으로 무장한 천재의 모든 열정으로 그것을 방어하는 방법을 알고 있던 볼츠만(Boltzmann)에 의해 제안되었습니다. 유물론 물리학자와 마키스트 사이의 극적인 충돌의 절정은 분명히 1895년 뤼베크에서 열린 자연 과학자 대회로 간주되어야 합니다. 그곳에서 루트비히 볼츠만은 그의 친구이자 적들에게 치열한 전투를 벌였습니다. 그는 이겼지만 그 결과 대회가 끝난 후 주변에서 더 큰 공허함을 느꼈다. 1896년에 Boltzmann은 "물리학에서 원자론의 불가피성에 대하여"라는 기사를 작성하여 Ostwald의 에너지론에 수학적 반대를 제기했습니다. 1910년까지 원자론의 존재 자체가 끊임없이 위협을 받았습니다. 볼츠만은 홀로 싸웠고 그의 일생의 일이 잊혀질까 두려웠다. 그는 1898년 가스 이론에 대한 강의 두 번째 부분의 서문에서 다음과 같이 썼습니다. (뉴턴의) 적어도 잠시 동안 가스 이론은 그녀에 대한 현재의 적대감 때문에 잊혀질 것입니다. 나는 이제 약하기는 하지만 흐름에 맞서 헤엄치려고 하는 유일한 사람이라는 것을 알고 있습니다. 기체 이론이 부활할 때 재발견이 너무 많지 않도록 하는 데 도움이 됩니다." 1890년에 볼츠만은 뮌헨 대학의 이론 물리학 교수직 제안을 수락했고 마침내 자신이 가장 좋아하는 과목을 가르칠 수 있었습니다. 여기에서 실험 물리학을 가르쳤을 때 그는 이론 개념을 설명하기 위해 가장 예시적인 기계 모델을 사용했습니다. 전 세계에서 수많은 학생들이 볼츠만 밑에서 공부하기 위해 뮌헨으로 왔습니다. 그의 입장의 유일한 약점은 당시 바이에른 정부가 대학 교수들에게 연금을 지급하지 않았다는 것입니다. 그러는 동안 볼츠만의 시력은 점점 나빠지고 있었고, 그는 가족의 미래가 걱정스러웠다. 당시의 관례처럼 정확하지 않은 그의 훌륭하고 과학적인 토론의 성과로 볼츠만은 불안하고 어려운 성격을 가진 사람으로 빠르게 명성을 얻었습니다. 그는 친구들의 망상을 보고도 친구들에게 가혹함을 겪으면서도 어찌할 바를 몰랐습니다. Boltzmann에게 과학에는 타협이 없었습니다. 그리고 정직하게 싸울 기회를 박탈당하면 가장 명예로운 직책을 후회 없이 이별했다. 뮌헨에서 볼츠만은 비엔나 대학교로 돌아와 몇 년 후 라이프치히로 이사했습니다. 1902년 가을, 볼츠만은 비엔나로 돌아왔다. 그리고 모든 대학에서 그는 물질주의 물리학과 원자론을 위한 지독한 투쟁을 벌였습니다. 특히 그의 생애 말기에는 고독한 과학자와 당대 가장 위대한 물리학자, 가장 영향력 있는 과학 학교의 수장과의 투쟁이었습니다. 1904년 XNUMX월, 그의 아내는 라이프치히에 머물면서 그곳에서 고등학교를 마친 딸 이다에게 다음과 같이 편지를 썼습니다. Boltzmann의 건강은 상대방과 끊임없는 논쟁을 겪었습니다. 그의 시력은 그가 읽기가 어려울 정도로 악화되었습니다. 과학 기사를 읽어주는 직원을 고용해야 했습니다. 그의 아내는 인쇄용 원고를 준비했습니다. 그의 열악한 건강은 과학 작업과 결합 된 엄청난 교육 부담을 오랫동안 견딜 수 없었습니다. 트리에스테 근처의 두이노에서 휴식을 취하는 것조차 그의 고통스러운 병에서 벗어나지 못했습니다. 볼츠만은 깊은 우울증에 빠져 5년 1906월 XNUMX일 자살했다. 그가 원자론의 부활을 보지 못하고 모두가 운동론을 잊었다는 생각을 안고 세상을 떠난 것은 매우 안타까운 일이다. 그러나 볼츠만의 많은 아이디어는 이미 초현미경, 도플러 효과, 가스터빈 엔진, 원자핵 에너지 방출과 같은 놀라운 발견에서 해결책을 찾았습니다. 그러나 이것들은 모두 Boltzmann이 보고 기술한 세계의 그림에 있는 모든 세부 사항이며 세계의 원자 구조의 개별 결과입니다. 이미 1872년 논문에서 Boltzmann은 이산 에너지 준위의 개념을 도입하여 양자 역학의 창안을 위한 길을 닦았습니다. 그러나 그의 통계적 방법은 현대 물리학의 발전에 훨씬 더 중요한 역할을 했습니다. 마치 양자 역학의 통계적 해석을 기대하는 것처럼 그는 1898년 기체 이론 강의에서 다음과 같이 썼습니다. 평균값을 제공하고 ... 확률 이론에 기반한 긴 시리즈 관찰의 결과로만 얻었습니다." 그의 성실함은 여러 번 배신에 직면했지만, 그럼에도 불구하고 Boltzmann은 그의 삶이 끝날 때까지 우정과 사랑에 대한 믿음을 유지했습니다. 그에게 시와 음악은 물리학 법칙, 볼츠만이 우상화한 다윈의 가르침, 그리고 그가 가장 좋아하는 철학을 포함하는 통일된 우주 이론의 일종의 빌딩 블록이었습니다. E. Boda는 "현대 물리학의 창시자 중 한 사람인 Ludwig Boltzmann의 운명은 위대한 세트 제작자인 Georg Cantor의 운명과 비교할 수 있을 뿐입니다. 빛나는 사람들"이라고 썼습니다. 저자: Samin D.K.
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