玻耳茲曼（1844～1906）

　　Boltzmann，Ludwig

　　奧地利物理學(xué)家。統(tǒng)計物理學(xué)的奠基人之一。1844年2月20日生于維也納，卒于1906年 9月5日。1863年入維也納大學(xué)，于1866年獲博士學(xué)位，后在維也納的物理研究所任助理教授。此后歷任拉茨、維也納、慕尼黑和萊比錫等大學(xué)的教授。

      玻耳茲曼是德裔奧地利物理學(xué)家。 1844 年 2 月 20 日 生于 “ 音樂之都 ” 維也納。父親是文官；母親是基督徒。十五歲時父親病逝，次年弟弟夭折。家庭經(jīng)濟狀況極端困難。青少年時代的玻耳茲曼聰明伶俐、志趣廣泛，學(xué)習成績始終在班上名列前茅。 1863 年，進入著名的維也納大學(xué)學(xué)習物理學(xué)和數(shù)學(xué)專業(yè)。大學(xué)畢業(yè)后，繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。 1866 年 2 月 6 日 ，不滿 22 歲的玻爾茲曼完成了他的博士論文： “ 力學(xué)在熱力學(xué)第二定律中的地位和作用 ” 。在論文中，他利用原子運動軌道閉合的假設(shè)，將熵的表示與力學(xué)的最小作用原理直接聯(lián)系起來，試圖從純力學(xué)的角度證明熱力學(xué)第二定律。但他在博士論文中所提出的假設(shè)是難以令人置信的；證明也沒有得到同行的認可。

　　玻耳茲曼推廣了J.C.麥克斯韋的分子運動理論而得到有分子勢能的麥克斯韋-玻耳茲曼分布定律。他進而在1872年從更廣和更深的非平衡態(tài)的分子動力學(xué)出發(fā)而引進了分子分布的H函數(shù)，從而得到H定理，這是經(jīng)典分子動力論的基礎(chǔ)。從此，宏觀的不可逆性、熵S及熱力學(xué)第二定律就得以用微觀幾率態(tài)數(shù)W來說明其統(tǒng)計意義了，特別是他引進玻耳茲曼常量k而得出S＝lnW的關(guān)系式。他又從熱力學(xué)原理導(dǎo)得了斯忒藩直接從實驗得出的斯忒藩-玻耳茲曼黑體輻射公式u＝σT4（u為輻射密度；T為絕對溫度；σ為一普適常數(shù)）。他大力支持與宣傳了麥克斯韋的電磁理論，并測定介質(zhì)的折射率和相對介電常量與磁導(dǎo)率的關(guān)系，證實麥克斯韋的預(yù)言。作為一位堅決的唯物論者，玻耳茲曼深信分子與原子的存在而反對以F.W.奧斯特瓦爾德為首而否認原子存在的唯能論者。因孤立感與疾病纏身在意大利杜伊諾自殺。

　　1866 年麥克斯韋相繼發(fā)表了兩篇關(guān)于氣體動力學(xué)方面的論文，并計算出了分子速度的麥克斯韋分布律。玻耳茲曼在對熱力學(xué)第二定律的力學(xué)證明遭致失敗之后，隨即轉(zhuǎn)向研究麥克斯韋的工作領(lǐng)域。經(jīng)過兩年的研究， 1868 年，他在 “ 關(guān)于運動質(zhì)點活力平衡研究 ” 的文章中，把麥克斯韋的氣體分子速度分布律從單原子氣體推廣到多原子乃至用質(zhì)點系看待分子體系平衡態(tài)的情況，把統(tǒng)計學(xué)的思想引入分子運動論。因此，他獲得了大學(xué)任教的資格。 1869 年，受聘于奧地利的格拉茨大學(xué)繼任馬赫的數(shù)學(xué)物理學(xué)講師職位。

　　玻耳茲曼通過熵與幾率的聯(lián)系，直接溝通了熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀與微觀之間的關(guān)聯(lián)，并對熱力學(xué)第二定律進行了微觀解釋。他認為，熱力學(xué)第二定律所禁止的過程并不是絕對不可能發(fā)生的，只是出現(xiàn)的幾率極小而已，但仍然是非零的。其經(jīng)典名著 : 《氣體理論講義》。