Ludwig Boltzmann - Penggagas Teori Atomik

Ludwig Eduard Boltzmann

Lahir: 20 Februari 1844 Wina, Austria Empire(sekarang Austria)

Meninggal: 5 September, 1906 (umur 62) Tybein dekat Trieste, Austria-Hongaria (sekarang Duino, Italia), Penyebab: Bunuh Diri

Kebangsaan: Austria

Bidang: Fisika

Lembaga: University of Graz, University of Vienna, University of Munich, University of Leipzig

Almamater: University of Vienna

Penasihat Doktor: Josef Stefan

Mahasiswa doktoral: Paul Ehrenfest, Philipp Frank, 

Gustav Herglotz, Franc Hocevar, Ignacij Klemencic

Mahasiswa terkenal lainnya: Lise Meitner

Dikenal untuk: Konstanta Boltzmann, Persamaan Boltzmann, Distribusi Boltzmann, H-teorema

Distribusi: Maxwell-Boltzmann, Stefan-Boltzmann konstan, Hukum Stefan-Boltzmann, Statistik Maxwell-Boltzmann, Faktor Boltzmann

Ludwig Eduard Boltzmann adalah seorang fisikawan dan filsuf Austria yang memiliki prestasi terbesar dalam pengembangan mekanik statistik, yang menjelaskan dan memprediksi bagaimana sifat-sifat atom (seperti massa,muatan, dan struktur) menentukan sifat fisik materi (seperti viskositas, konduktivitas termal, dan difusi).


Biografi

Boltzmann lahir di Wina, ibukota Kekaisaran Austria . Ayahnya, Ludwig Boltzmann Georg, adalah seorang pejabat pendapatan. Kakeknya, yang telah pindah ke Wina dari Berlin, adalah produsen jam, dan ibu Boltzmann, Katharina Pauernfeind, awalnya dariSalzburg. Dia menerima pendidikan dasar dari tutor pribadi di rumah orang tuanya. Boltzmann menjalani pendidikan tinggi di Linz ,Upper Austria. Saat Boltzmannberusia 15 tahun ayahnya meninggal.

Boltzmann belajar fisika di University of Vienna tahun 1863. Boltzmann menerima gelar PhD pada tahun 1866 di bawah bibingan dari Stefan; disertasinya adalah pada teori kinetik gas. Pada tahun 1867 ia menjadi Privatdozent (dosen). Setelah mendapatkan gelar doktor, Boltzmann bekerja dua tahun lebih sebagai asisten Stefan. Stefan yang memperkenalkan Boltzmann ke Maxwell.


Karir Akademik 

Pada tahun 1869 pada usia 25, berkat surat rekomendasi yang ditulis oleh Stefan, ia diangkat sebagai Profesor penuh Fisika Matematika di University of Graz di Provinsi Styria. Pada tahun 1869 ia menghabiskan beberapa bulan di Heidelberg bekerja dengan Robert Bunsen dan Leo Königsberger dan kemudian pada tahun 1871 ia bersama Gustav Kirchhoff dan Hermann von Helmholtz di Berlin. Pada 1873 Boltzmann bergabung dengan Universitas Wina sebagai Profesor Matematika dan di sana ia tinggal sampai tahun 1876.

Pada 17 Juli 1876 Ludwig Boltzmann menikahi Henriette; mereka memiliki tiga anak perempuan dan dua anak laki-laki. Boltzmann kembali ke Graz untuk mengambil kursi of Experimental Fisika. Ia menghabiskan 14 tahun bahagia di Graz dan di sanalah ia mengembangkan konsep statistik tentang alam. Pada tahun 1885 ia menjadi anggota dari Imperial Akademi Ilmu Pengetahuan Austria dan pada tahun 1887 ia menjadi Presiden Universitas Graz. Ia terpilih sebagai anggota dari Royal Swedish Academy of Sciences pada tahun 1888.


Tahun terakhir

Boltzmann menghabiskan banyak usaha dalam tahun-tahun terakhirnya membela teori-teorinya. Dia tidak akur dengan beberapa rekan-rekannya di Wina, khususnya Ernst Mach, yang menjadi profesor filsafat dan sejarah ilmu pada tahun 1895. Pada tahun yang sama Georg Helm dan Wilhelm Ostwald menyajikan posisi mereka pada energetika, pada pertemuan di Lübeck di 1895 Mereka melihat energi, dan tidak masalah, sebagai komponen utama dari alam semesta.

Pada tahun 1900, Boltzmann pergi ke Universitas Leipzig , atas undangan Wilhelm Ostwald. Setelah pensiun dari Mach karena kesehatan yang buruk, Boltzmann kembali ke Wina pada tahun 1902. Pada tahun 1903 ia mendirikan Masyarakat matematika Austria bersama dengan Gustav von Escherich dan Emil Müller. Murid-muridnya termasuk Karl przibram, Paul Ehrenfest dan Lise Meitner.

Di Wina, Boltzmann mengajar fisika dan juga kuliah di filsafat. Kuliah Boltzmann pada filsafat alam yang sangat populer, dan menerima banyak perhatian pada waktu itu. Kuliah pertamanya adalah sukses besar. Meskipun ruang kuliah terbesar telah dipilih untuk itu, orang-orang berdiri sepanjang jalan menuruni tangga. Karena keberhasilan besar kuliah filsafat Boltzmann, Kaisar mengundangnya untuk resepsi di Istana.

Suatu saat Boltzmann terkena depresi berat. Pada tanggal 5 September 1906, pada saat liburan musim panas di Duino, dekat Trieste, Boltzmann gantung diri. Ia dimakamkan di Wina Zentralfriedhof ; batu nisannya bertuliskan prasasti dari rumus entropi :

di mana log singkatan logaritma natural.


Filsafat

Teori kinetik gas Boltzmann tampaknya mengandaikan realitas atom dan molekul, tetapi hampir semua filsuf Jerman dan banyak ilmuwan seperti Ernst Mach dan kimiawan fisik Wilhelm Ostwald menentang hal tersebut. Selama tahun 1890-an Boltzmann berusaha untuk membuktikan teorinya, namun hal itu tidak memuaskan ilmuwan lainnya. Selain itu, Ostwald dan banyak pembela "termodinamika murni" berusaha keras untuk membantah teori kinetik gas dan mekanika statistik karena asumsi Boltzmann tentang atom dan molekul dan interpretasi khususnya statistik hukum kedua.

Sekitar pergantian abad, ilmu Boltzmann sedang terancam oleh keberatan filosofis lain. Beberapa fisikawan, termasuk siswa Mach, Gustav Jaumann, mentafsirkan Hertz bahwa semua perilaku elektromagnetik adalah kontinu, seolah-olah tidak ada atom dan molekul, dan juga seolah-olah semua perilaku fisik yang akhirnya elektromagnetik. Gerakan 1900 sangat menekan Boltzmann karena bisa berarti akhir dari teori kinetik dan interpretasi statistik dari hukum kedua termodinamika.

Setelah pengunduran diri Mach di Wina pada tahun 1901, Boltzmann kembali ke sana dan memutuskan untuk menjadi seorang filsuf dirinya untuk menolak keberatan filosofis fisika, tapi ia segera menjadi putus asa lagi. Pada 1904 di sebuah konferensi fisika di St Louis paling fisikawan tampaknya menolak atom dan dia bahkan tidak diundang ke bagian fisika. Sebaliknya, ia terjebak di bagian yang disebut "matematika terapan".

Pada tahun 1905 Boltzmann berhubungan secara ekstensif dengan filsuf Austria-Jerman Franz Brentano dengan harapan memperoleh penguasaan yang lebih baik dari filsafat, sehingga dia bisa lebih menyanggah relevansinya dalam ilmu pengetahuan, tetapi ia menjadi berkecil hati tentang pendekatan ini juga. Pada tahun berikutnya 1906 kondisi mentalnya menjadi begitu buruk bahwa ia harus mengundurkan diri posisinya. Dia bunuh diri pada bulan September tahun yang sama dengan cara gantung diri saat berlibur dengan istri dan anak perempuannya di dekat Trieste, Italia.


Fisika

Kontribusi ilmiah yang paling penting Boltzmann berada di teori kinetik, termasuk distribusi Maxwell-Boltzmann untuk kecepatan molekul dalam gas. Selain itu, statistik Maxwell-Boltzmann dan distribusi Boltzmann atas energi tetap dasar-dasar klasik mekanika statistik. Mereka berlaku untuk banyak fenomena yang tidak memerlukan statistik kuantum dan memberikan wawasan yang luar biasa ke dalam makna suhu.


Persamaan  Boltzmann

Persamaan Boltzmann dikembangkan untuk menggambarkan dinamika gas ideal.

di mana ƒ merupakan fungsi distribusi dari posisi tunggal partikel dan momentum pada waktu tertentu (lihat distribusi Maxwell-Boltzmann), F adalah gaya, m adalah massa partikel, t adalah waktu dan v adalah kecepatan rata-rata partikel.


Hukum Kedua sebagai hukum gangguan

Gagasan bahwa hukum kedua termodinamika atau "hukum entropi" adalah hukum gangguan karena pandangan Boltzmann dari hukum kedua. Boltzmann menunjukkan bahwa hukum kedua termodinamika hanya fakta statistik.


Evolusi Energetika  

Views Boltzmann memainkan peran penting dalam pengembangan energetika, studi ilmiah tentang energi mengalir di bawah transformasi. Pada tahun 1922, misalnya, Alfred J. Lotka menyebut Boltzmann sebagai salah satu pendukung pertama proposisi bahwa energi yang tersedia dapat dipahami sebagai obyek dasar diperebutkan dalam kompetisi biologis, atau kehidupan-perjuangan, antara spesies, dan karena itu juga dalam evolusi dunia organik. Lotka mentafsirkan pandangan Boltzmann menyiratkan bahwa energi yang tersedia bisa menjadi konsep sentral yang menyatukan fisika dan biologi sebagai prinsip fisik kuantitatif evolusi. Dalam kata pengantar Fisika dan Filsafat Teoritis Masalah Boltzmann, SR de Groot mencatat bahwa

" Boltzmann memiliki kekaguman yang luar biasa bagi Darwin dan ia ingin memperpanjang Darwinisme dari biologi evolusi budaya. Bahkan ia menganggap evolusi biologis dan budaya sebagai salah satu dan hal yang sama. ... Singkatnya, evolusi budaya adalah proses fisik yang terjadi di otak. Boltzmann termasuk etika dalam ide-ide yang dikembangkan dengan cara ini ... "

Howard T. Odum kemudian berusaha mengembangkan pandangan-pandangan ini ketika melihat evolusi dari sistem ekologi, dan menyarankan bahwa prinsip daya maksimum adalah contoh hukum seleksi alam Darwin. (Wikipedia)