路德維�！げ�爾茲曼 - 人物簡(jiǎn)介

奧地利物理學(xué)家，氣體動(dòng)理論的主要奠基人之一。1844年2月20日玻爾茲曼出生于音樂(lè)之都維也納，幼年受到良好的家庭教育。1863年在維也納大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)和數(shù)學(xué)，得到斯忒藩和洛希密脫等著名學(xué)者的贊賞和培養(yǎng)。1866年獲博士學(xué)位后，在維也納的物理學(xué)研究所任助理教授，此后歷任拉茨大學(xué)、維也納大學(xué)、慕尼黑大學(xué)和萊比錫大學(xué)的教授。1899年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他還是維也納、柏林、斯德哥爾摩、羅馬、倫敦、巴黎、彼得堡等科學(xué)院院士。

路德維�！げ�爾茲曼 - 研究成果

大學(xué)畢業(yè)后，玻爾茲曼當(dāng)了斯忒藩的助手。1866年正值玻耳茲曼即將完成博士論文之際，麥克斯韋計(jì)算出了分子速度的麥克斯韋分布律。1868至1871年間，玻耳茲曼把麥克斯韋的氣體速率分布律推廣到分子在任意力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況，得出了有勢(shì)力場(chǎng)中處于熱平衡態(tài)的分子按能量大小分布的規(guī)律，即玻耳茲曼分布律，并進(jìn)而得出氣體分子在重力場(chǎng)中按高度分布的規(guī)律。

玻耳茲曼進(jìn)一步研究氣體從非平衡態(tài)過(guò)渡到平衡態(tài)的過(guò)程，于1872年建立了玻耳茲曼積分微分方程。他引進(jìn)由分子速度分布函數(shù)f定義的一個(gè)泛函數(shù)H，證明f發(fā)生變化時(shí)，H隨時(shí)間單調(diào)地減小，H減少到最小值時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)——這就是著名的H定理。H定理與熵S增加原理相當(dāng)，都表征熱力學(xué)過(guò)程由非平衡態(tài)向平衡態(tài)轉(zhuǎn)化的不可逆性。1877年玻耳茲曼建立了熵S和系統(tǒng)宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的可能的微觀態(tài)數(shù)目（即熱力學(xué)幾率W）的聯(lián)系：S∝lnW。揭示了宏觀態(tài)與微觀態(tài)之間的聯(lián)系，指出了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)本質(zhì)：H定理或熵增加原理所表示的孤立系統(tǒng)中熱力學(xué)過(guò)程的方向性，正相應(yīng)于系統(tǒng)從熱力學(xué)幾率小的狀態(tài)向熱力學(xué)幾率大的狀態(tài)過(guò)渡，平衡態(tài)熱力學(xué)幾率最大，對(duì)應(yīng)于S取極大值或H取極小值的狀態(tài)。后來(lái)普朗克將玻爾茲曼的關(guān)系簡(jiǎn)寫(xiě)為 S=klnW ，式中k為玻爾茲曼常數(shù)。玻耳茲曼的工作是標(biāo)志氣體動(dòng)理論成熟和完善的里程碑，同時(shí)也為統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

玻耳茲曼把熱力學(xué)理論和麥克斯韋電磁場(chǎng)理論相結(jié)合，運(yùn)用于黑體輻射研究。1884年玻耳茲曼從理論上嚴(yán)格證明了空腔輻射的輻射出射度M和絕對(duì)溫度T的關(guān)系：M =σT4 式中,σ是個(gè)普適常量，這個(gè)關(guān)系被稱為斯忒藩－玻耳茲曼定律。1900年，普朗克在利用玻耳茲曼的方法推導(dǎo)黑體幅射定律時(shí)，提出了作為現(xiàn)代物理學(xué)標(biāo)志的普朗克能量子假設(shè)，掀開(kāi)了量子時(shí)代的帷幕。

玻耳茲曼是位很好的老師，講課深受學(xué)生歡迎。他常常主持以科學(xué)最新成就為題的討論班，帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究，培養(yǎng)了一大批物理學(xué)者。

路德維�！げ�爾茲曼 - 主要著作

玻爾茲曼的名著《氣體理論講義》被譯成多國(guó)文字，至今仍有重要學(xué)術(shù)價(jià)值。玻爾茲曼于1906年9月5日不幸自殺身亡。熵與熱力學(xué)幾率關(guān)系式S=klnW至今仍然刻在玻爾茲曼的墓碑上。