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路德维希·玻尔兹曼
路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Edward Boltzmann,简称:玻尔兹曼,1844.2.20-1906.9.5),出生于奥地利的维也纳,1866年获得维也纳大学博士学位,物理学家、哲学家、热力学和统计物理学的奠基人之一。
作为一名物理学家,他最伟大的功绩是发展了通过原子的性质(例如,原子量,电荷量,结构等等)来解释和预测物质的物理性质(例如,粘性,热传导,扩散等等)的统计力学,并且从统计意义对热力学第二定律进行了阐释。
人物生平
1844年玻尔兹曼出生于维也纳,在维也纳和林茨接受教育,1866年22岁时获维也纳大学博士学位,之后就有好几个大学向他提供职位。他曾先后在格拉茨大学、维也纳大学、慕尼黑大学以及莱比锡大学等地任教。其中曾两度分别在格拉茨大学和维也纳大学任教。
1877年,波尔兹曼又提出,用“熵”来量度一个系统中分子的无序程度,并给出熵S与无序度W(即某一个客观状态对应微观态数目,或者说是宏观态出现的概率)之间的关系为S=k㏒W。这就是著名的波尔兹曼公式,其中常数 k=1.38×10^(-23) J/K 称为波尔兹曼常数。他最先把热力学原理应用于辐射,导出热辐射定律,称斯特藩-玻尔兹曼定律。他还注重自然科学哲学问题的研究,著有《物质的动理论》等。作为哲学家,他反对实证论和现象论,并在原子论遭到严重攻击的时刻坚决捍卫它。
1877年他又提出了著名的玻尔兹曼熵公式

后来普朗克将其改写为

kB 称为玻尔兹曼常数。19世纪末期,玻尔兹曼又与斯特藩一起建立了斯特藩-玻尔兹曼定律。
玻尔兹曼后期在与马赫的经验主义和奥斯特瓦尔德的唯能论论战中身心俱疲,于1906年9月5日自杀身亡。他死后被葬在维也纳中央公墓。
主要贡献
玻尔兹曼的贡献主要在热力学和统计物理方面。
1869年,他将麦克斯韦速度分布律推广到保守力场作用下的情况,把物理体系的熵和概率联系起来,阐明了热力学第二定律的统计性质,并引出能量均分理论(麦克斯韦-波尔兹曼定律),得到了玻尔兹曼分布律。
1872年,玻尔兹曼从更广和更深的非平衡态的分子动力学出发而引进了分子分布的H函数,从而得到H定理,这是经典分子动力论的基础,建立了玻尔兹曼方程(又称输运方程),用来描述气体从非平衡态到平衡态过渡的过程。
1877年他又提出了著名的玻尔兹曼熵公式(一切自发过程,总是从概率小的状态向概率大的状态变化,从有序向无序变化)。
宏观的不可逆性、熵S及热力学第二定律就得以用微观几率态数W来说明其统计意义了,特别是他引进玻耳兹曼常量k而得出S=lnW的关系式。他又从热力学原理导得了斯忒藩直接从实验得出的斯忒藩-玻耳兹曼黑体辐射公式u=σT4(u为辐射密度;T为绝对温度;σ为一普适常数)。

