Ludwig Boltzmann Biografia e Contribuições

Ludwig Boltzmann (1844-1906) foi um cientista austríaco considerado o pai da mecânica estatística. Suas contribuições no campo da ciência foram várias; a equação e princípio de Boltzmann, mecânica estatística ou o teorema de H.

Por suas contribuições e idéias pioneiras, seu sobrenome é amplamente conhecido, não apenas entre a comunidade científica, mas também pela sociedade em geral. Inclusive, para sua homenagem, há várias obras e monumentos artísticos que celebram suas contribuições.

O trabalho de Boltzmann complementou trabalhos científicos de grande importância, como os feitos por Maxwell. Mesmo, suas contribuições tiveram ampla influência no trabalho realizado por Albert Einstein.

Os trabalhos de Boltzmann foram desenvolvidos principalmente em física, mas ele também publicou trabalhos relacionados a outros campos, como ciências da vida e filosofia da ciência.

Índice

• 1 biografia
  • 1.1 Estudos
  • 1.2 Estágio de ensino
  • 1.3 Estatísticas Maxwell-Boltzmann
  • 1.4 Hipóteses sobre o átomo
  • 1,5 Morte
• 2 Principais contribuições
  • 2.1 A equação de Boltzmann
  • 2.2 Mecânica Estatística
  • 2.3 Princípio da Entropia e Boltzmann
  • 2.4 Filosofia da ciência
• 3 referências

Biografia

Ludwig Boltzmann nasceu em 20 de fevereiro de 1844 na Áustria, na cidade de Viena. Naquela época, essa área fazia parte do Império Austro-Húngaro. A família de Ludwig caracterizou-se por ser rica, o que permitiu ter a possibilidade de ter uma boa educação.

Além do patrimônio de sua família, Ludwig também tinha uma modesta fortuna herdada de seu avô; isso o ajudou a pagar por seus estudos sem ter qualquer dificuldade.

Aos 15 anos, Ludwig ficou órfão de pai, de modo que a herança de seu avô foi ainda mais útil depois de ter perdido o pai em idade precoce.

Estudos

O primeiro treinamento de Boltzmann foi na cidade de Linz, no norte da Áustria, para onde a família se mudara.

Registros históricos têm demonstrado que, desde a infância, Ludwig Boltzmann se caracterizava por ser extremamente curioso, além de ser muito interessado em aprender, com grande ambição e, às vezes, com atitudes inquietas e ansiosas.

Mais tarde ingressou na Universidade de Viena, onde recebeu ensinamentos de figuras ilustres como o físico Josef Stephan, o matemático József Miksa Petzval e o físico e matemático Andreas von Ettingshausen.

Ele se formou nesta universidade em 1866; O tutor da tese de doutoramento de Boltzmann era apenas Josef Stephan, com quem ele subseqüentemente trabalhou. Este trabalho com Stephan durou 3 anos, de 1867 a 1869, e na época eles se concentravam em analisar as perdas de energia experimentadas pelos elementos quentes.

Estágio de ensino

A partir de 1869, Ludwig Boltzmann dedicou-se ao ensino na Universidade de Graz, a segunda maior casa de estudantes na Áustria. Nessa universidade ele ensinou física teórica. Paralelamente a isso, Boltzmann continuou seu treinamento nas cidades alemãs de Berlim e Heidelberg.

Boltzmann lecionou na Universidade de Graz até 1873, ano em que começou a lecionar matemática na Universidade de Viena. Ele retornou a Graz três anos depois, em 1876, quando já era reconhecido no campo da ciência como resultado de uma série de trabalhos publicados e várias investigações.

Estatísticas de Maxwell-Boltzmann

Uma das investigações mais notáveis ​​da época foi a estatística de Maxwell-Boltzmann, desenvolvida por ele e Maxwell no ano de 1871.

Em 1894, ele retornou à Universidade de Viena para se apresentar como professor de física teórica. Naquela época, Boltzmann foi forçado a interagir com Ernst Mach, físico e filósofo, com quem Boltzmann tinha profundas diferenças.

Tantos eram os problemas que existiam entre esses dois cientistas, que Boltzmann decidiu ir a Leipzig para evitar o contato com Mach.

Ernst Mach deixou seu trabalho de professor na Universidade de Viena em 1901 por motivos de saúde; portanto, Boltzmann retornou em 1902 e não apenas obteve novamente a opção de ensinar física teórica, mas também tomou as rédeas da cadeira de história e filosofia da ciência, um assunto previamente ensinado por Mach.

Hipótese sobre o átomo

Após seu retorno à Universidade de Viena, Boltzmann começou a tornar público seu apoio à hipótese da existência do átomo. Essa consideração foi muito criticada pela comunidade científica; Entre os críticos mais convictos estava Ernst Mach.

A crítica constante que recebeu em relação ao seu trabalho causou um efeito muito desfavorável em Boltzmann, que, segundo os registros históricos, não parece ter tido um caráter calmo.

Em vez disso, Boltzmann parece ter sido um homem de reações intensas e extremas, sendo capaz de se mostrar extrovertido e amigável e, em outros momentos, muito introvertido e propenso à depressão.

Um dos aspectos mais criticados das declarações de Boltzmann foi que esse cientista determinou que a segunda lei da termodinâmica, relacionada à entropia, era essencialmente de natureza estatística.

Este fato implicou que diferentes cenários gerados como resultado de oscilações pudessem ser gerados, o que daria origem a resultados que não estavam previstos nesta lei.

Os críticos de Boltzmann indicaram que era inútil ligar o domínio estatístico às leis da termodinâmica, pois consideravam as leis como questões absolutas e não podiam aceitar que essa lei fundamental possuísse características variáveis.

Morte

A pressão como resultado da forte e constante crítica feita a Boltzmann fez com que ele decidisse tirar a própria vida. Em 1906 ele estava de férias com sua família na cidade de Duino, localizada muito perto de Trieste.

Enquanto sua esposa e filhos estavam no mar, aproveitando as férias, Ludwig Boltzmann se enforcou na casa de verão.

Causas

Vários historiadores determinaram que as causas de seu suicídio estavam intimamente relacionadas ao fato de a comunidade científica não reconhecer suas investigações como verdadeiras.

Diz-se que Boltzmann tinha um compromisso claro e marcado com a verdade. Parte do que mais o afetou foi o fato de ter se deparado com uma verdade sobre a existência do átomo e testemunhar como a sociedade de seu tempo não valorizava essa descoberta, que ele antecipava ser essencial para a geração atual e para muitas gerações futuras.

O fato de a tradição ser mais importante dentro da estrutura de uma sociedade, em vez das inovações derivadas de novos conceitos transcendentais para a época, levou Botlzmann a ficar deprimido.

Outros historiadores indicam que as causas da morte de Boltzmann também incluíam outros elementos, uma vez que esse cientista tinha certas características que denotavam instabilidade e desequilíbrio em muitas de suas ações.

Logo após sua morte, membros dessa comunidade científica começaram a gerar evidências que corroboravam os conceitos desenvolvidos por Boltzmann, ao mesmo tempo em que mereciam reconhecimento científico por suas contribuições. Isso aconteceu apenas dois anos após a morte de Boltzmann.

Foram especificamente os estudos do físico-químico Jean Perrin que confirmaram a veracidade da constante de Boltzmann, batizada em homenagem ao cientista, que liga energia à temperatura absoluta. Isso foi suficiente para a comunidade científica ser convencida da existência de átomos.

Principais contribuições

A equação de Boltzmann

A contribuição mais reconhecida de Ludwig Boltzmann é a abordagem da equação que leva seu nome: A equação de Boltzmann. Esta equação originalmente propôs em 1870 e depois sofreu alguns desenvolvimentos.

A equação, baseada nas noções de átomos e moléculas, definiu a probabilidade de encontrar as moléculas em um determinado estado.

Com desenvolvimentos subsequentes, a equação tornou-se útil para calcular o potencial de equilíbrio em espécies de íons e para descrever mudanças conformacionais de moléculas biológicas. 

Mecânica estatística

Alguns autores afirmam que Boltzmann foi a primeira pessoa a realmente aplicar estatísticas no estudo de gases.

Graças a isto consideram que os estudos da teoria cinética passaram a ser estudos de mecânica estatística.

Por essa contribuição, Boltzmann é reconhecido por muitos como o pai da mecânica estatística.

Esta disciplina permitiu estudar as propriedades de materiais e objetos macroscópicos a partir das propriedades de seus átomos e moléculas. 

Princípio da entropia e boltzmann

Embora o conceito de entropia tenha sido introduzido por Rudolf Clausius em 1865, Boltzmann trouxe a noção de entropia para a vida cotidiana.

Em 1877, Boltzmann indicou que a entropia é uma medida da desordem do estado de um sistema físico.

Sob esse conceito, Boltzmann formulou uma equação para entropia conhecida como princípio de Boltzmann. 

Filosofia da ciência

As contribuições de Boltzmann para o desenvolvimento da filosofia da ciência também são amplamente reconhecidas.

Muitas de suas idéias neste campo foram coletadas em seu texto "Popular Writings" publicado em 1905.

Boltzmann lidou com assuntos filosóficos dentro da ciência muito variados. Entre eles, ele discutiu termos como realismo e idealismo. Eu também critiquei filósofos renomados como Kant e Hegel.

Boltzmann acreditava firmemente que a filosofia poderia ajudar a ciência a não fazer perguntas inúteis. Por essa razão, Boltzmann se referiu a si mesmo como realista, embora muitos outros o identificassem como pertencente à corrente materialista.

Referências

1. Brown H. R. Myrvold W. Uffink Teorema H de J. Boltzmann, seus descontentamentos e o nascimento da mecânica estatística. Estudos em História e Filosofia da Física Moderna. 2009; 40(2): 174-191.
2. Dubois J. Ouanounou G. Rouzaire-Dubois B. A equação de Boltzmann em biologia molecular. Progresso em Biofísica e Biologia Molecular. 2009; 99(2): 87-93.
3. Flamm D. Ludwig Boltzmann e sua influência na ciência. Estudos em História e Filosofia da Ciência. 1983; 14(4): 255-278.
4. Ciência A. A. Um monumento para Ludwig Boltzmann. Ciência, nova série. 1932 75(1944).
5. Swendsen R. H. Footnotes para a história da mecânica estatística: Nas palavras de Boltzmann. Physica A: Mecânica Estatística e Suas Aplicações. 2010; 389(15), 2898-2901.
6. Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Anais de Energia Nuclear. 1977; 4(4-5): 145-159.