О компании Стоимость
компании
Стратегическое
планирование
Управление
стоимостью
Стоимостной
маркетинг
Стоимостное
мышление
Привлечение
инвестиций
 

Исследования Больцмана по молекулярно-кинетической теории газов

Великий австрийский физик Больцман всю жизнь неустанно трудился. За свою научную деятельность он получил признание 39 академий и научных обществ мира. Ученый был разносторонне развитым человеком – знал музыку, любил литературу. Так, свой рассказ о поездке в США он по сути дела посвятил восхвалению Шиллера. Перелистав ряд журналов, выходивших во второй половине XIX века, можно найти немало интересных фактов из его частной жизни, но не они характеризуют ученого и не благодаря им он вошел в историю науки.

Больцман Больцман – крупнейший ученый, живший в то время, когда зарождалась новая, современная физика. Эпоха, в которую творил Больцман, была насыщена борьбой научных идей, и он прожил жизнь борца, защищавшего всеми имевшимися в его распоряжении средствами свои взгляды. Этой борьбой объясняются и некоторые необычные факты его биографии. Больцман не любил менять места своей работы, считая, очевидно, что если есть что сказать, то это можно сделать в любом месте. Тем не менее уже в пожилом возрасте Больцман переезжает из Венского университета в Лейпцигский, а через два года возвращается снова в Вену. Зачем понадобилось это делать знаменитому ученому? В Венском университете в это время работал идейный враг Больцмана физик Эрнст Мах, и Больцман, идеи которого стали считать «старомодными», захотел избежать непосредственных встреч со своим противником. Но и в Лейпциге нашелся человек, не разделявший его взглядов, – Вильгельм Оствальд. И поэтому, когда через два года Мах ушел из Венского университета, Больцман снова вернулся на старое место.

Став мировой знаменитостью, Больцман в конце своей жизни должен был с горечью констатировать, что он остался не понятым современниками. Мог ли он спокойно читать в журнальном отзыве о вышедшей в 1898 году его классической книге «Лекции по теории газов» следующую фразу: «Теория кинетическая, как известно, так же ошибочна, как и разные механические теории гравитации, в частности, она ошибочно понимает принцип сохранения энергии; если, однако, кто-либо захочет с ней познакомиться, пусть возьмет в руки книгу Больцмана»? Не мудрено, что Больцман становится в конце концов психически неуравновешенным и кончает жизнь самоубийством.

Очень важно проследить за духовной жизнью Больцмана, понять смысл его борьбы, найти его место в науке. Ученик великого ученого польский физик Мариан Смолуховский говорил: «Весьма поучительно следить за изменчивыми судьбами научных теорий. Они более интересны, чем изменчивые судьбы людей, ибо каждая из них включает в себя что-то бессмертное, хотя бы частицу вечной истины».

Больцман оставил свой след во многих отраслях физики, но наибольшего успеха он добился в трех областях: в теории электромагнитного поля, молекулярно-кинетической теории и в учении о теплоте.

К 70-м годам прошлого века в изучении электричества были сделаны огромные успехи. Английский физик Максвелл дал идеям Фарадея о структуре электромагнитного поля математическое обоснование и создал стройную теорию электромагнитного поля и электромагнитных волн, которая предсказывала ряд явлений. Однако многие ученые скептически относились к этой теории, так как в то время не было веских экспериментальных доказательств ее правильности. «Сказать можно все, что угодно, – говорил обычно Д. И. Менделеев относительно экспериментально необоснованных теорий, – а ты поди, продемонстрируй».

Вот в эти-то поиски доказательства истинности теории Максвелла и включился молодой приват-доцент Венского университета Людвиг Больцман. Когда он задал заведующему кафедрой физики известному ученому Стефану вопрос о том, чем ему следует заниматься, последний подарил молодому человеку английскую грамматику. Она должна была открыть Больцману путь к изучению работ Максвелла в оригинале.

Из теории Максвелла вытекало, что диэлектрическая постоянная кристаллов зависит от направления, в котором она измеряется. Больцман провел ряд экспериментов по измерению диэлектрической постоянной твердых тел (серы, парафина) и газов (воздуха, водорода, кислорода, углекислого газа). Эти опыты и явились экспериментальным обоснованием теории электромагнитного поля Максвелла. Благодаря им начинающий физик стал известен в научных кругах и получил должность профессора физики.

В это же время Больцман начинает свои классические исследования по молекулярно-кинетической теории газов. Во времена ученого многие физики являлись сторонниками учения об атомах и молекулах и пытались объяснить все физические свойства тел взаимодействием атомов и молекул. Легче всего было атомистической теорией объяснить свойства простейших атомных и молекулярных образований – газов. Максвелл основательно разработал молекулярно-кинетическую теорию газов и доказал механическую природу теплоты. Все газовые законы, Изучаемые в курсе физики средней школы, объясняла механика беспорядочного (хаотического) движения молекул. С точки зрения ученого третьей четверти XIX века перспектива дальнейшего развития физики была ясной: молекулярно-кинетическую теорию нужно распространить на многоатомные молекулы, разработать молекулярно-кинетическую механику газов, помещенных в силовое поле, объяснить механически явления электричества, показать, как механика объясняет структуру жидкостей и твердых тел. Тогда вся физика сведется к механике, и развитие физики по сути дела будет закончено. Многим ученым казалось, что скоро наступит всеобщий триумф механистического мировоззрения.

Но на такой точке зрения стояли далеко не все физики. Многие из них скептически относились к учению об атомах и молекулах. «Помилуйте, – говорили они сторонникам атомизма, – из вашей теории вытекает, что атомы имеют чрезвычайно малую величину. Вы их никогда не увидите и не проведете такого опыта, который неопровержимо доказал бы наличие атомов. Поэтому ваши теории недоказуемы, они являются «научной спекуляцией». Нужно искать какие-то новые пути объяснения физических явлений без привлечения невероятных гипотез о наличии атомов».

Людвиг Больцман (1844-1906)

Исследования Больцмана по молекулярно-кинетической теории газов
Атомисты и антиатомисты, ожесточенная борьба
Триумф молекулярно-кинетической теории
Первый и второй принцип термодинамики


Рассказы о физиках

На главную страницу сайта