ルートヴィッヒ・ボルツマン

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ルートヴィッヒ・ボルツマン
人物情報
生誕 Ludwig Eduard Boltzmann
1844年2月20日
オーストリア帝国の旗 オーストリア帝国 ウィーン
死没 1906年9月5日(満62歳没)
Flag of Austria-Hungary (1869-1918).svg オーストリア=ハンガリー帝国 Tybein(現ドゥイーノ
出身校 ウィーン大学
学問
研究分野 物理学
研究機関 グラーツ大学
ウィーン大学
ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン
ライプツィヒ大学
博士課程
指導教員
ヨーゼフ・シュテファン
博士課程
指導学生
ポール・エーレンフェスト
他の指導学生 リーゼ・マイトナー
主な業績 ボルツマン定数
ボルツマン方程式
ボルツマン分布
H定理
マクスウェル分布
シュテファン=ボルツマンの法則
署名
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統計力学
Increasing disorder.svg


熱力学 · 気体分子運動論
ウィーンにあるボルツマンの墓にはエントロピーの公式が刻まれている。

ルートヴィッヒ・エードゥアルト・ボルツマン(Ludwig Eduard Boltzmann, 1844年2月20日 - 1906年9月5日)はオーストリアウィーン出身の物理学者哲学者ウィーン大学教授。統計力学の端緒を開いた功績のほか、電磁気学熱力学数学の研究で知られる。

生涯[編集]

1844年、ウィーンに生まれた。父は税務官であった。少年時代にはアントン・ブルックナーからピアノの手ほどきを受け、生涯にわたりピアノ演奏を好んだ。

1866年にウィーン大学で学位を取得、翌年ヨーゼフ・シュテファンの助手となり、1869年グラーツ大学の数理物理学助教授に就任した。

ジェームズ・クラーク・マクスウェルらに続いて気体分子運動論を研究し、さらに分子力学的解析から熱力学的な性質を説明する統計力学を創始した。その過程で、1872年H定理により熱現象の不可逆性(エントロピーの増大)を証明した (L. Boltzmann: Wien Ber. 66, 275 (1872))。

1877年に発表した論文「熱平衡法則に関する力学的熱理論の第2主法則と確率計算の関係について」(L. Boltzmann: Wien Ber. 76, 373 (1877)) においてボルツマンの関係式

S=k\,\log W

を導き、エントロピーと系のとりうる状態との関係を明らかにした。上式における比例定数kボルツマン定数と呼ばれている。

エントロピーは「でたらめさの尺度」として解説されることが多いが、本来エントロピーとは、ルドルフ・クラウジウスによって、カルノーサイクルの性質を語る中で、dS=dQ/T という式の形で、dSとして発見された関数であった(dQ: 熱の微量変化、dS: エントロピーの微小変化、T: 温度)。そのエントロピーが、詰まるところ原子・分子などの「でたらめさ」の尺度であることを論証したのが、ボルツマンが導いたこの式 (S=k\,\log W) であった。

1873年にウィーン大学数学教授、1876年にはグラーツ大学実験物理学教授に就任。

1884年、ヨーゼフ・シュテファンが実験的に明らかにした黒体放射が温度の4乗に比例するという法則に、理論的な証明を与えた (L. Boltzmann: Ann Phys. 22, 31,291 (1884))。この法則はシュテファン=ボルツマンの法則として知られている。同年、妻ヘンリエッテと結婚。

1887年、グラーツ大学学長となる。その後も1890年ミュンヘン大学理論物理学教授、1900年ライプツィヒ大学教授の職に就く。

原子論の立場をとるボルツマンは、実証主義の立場から原子の存在を否定するエルンスト・マッハヴィルヘルム・オストヴァルトらと対立し、激しい論争を繰り広げた。そのためもあって晩年はうつ病に苦しみ、アドリア海に面した保養地ドゥイノ(現在はイタリアフリウリ=ヴェネツィア・ジュリア州)で静養中、家族が目を離したすきに自殺した。ウィーン中央墓地の14C区に葬られている。

評価[編集]

ボルツマンは、クラウジウスが、1850年の論文において、純粋にマクロ的な概念として、カルノーサイクル上の関数として発見したエントロピーを、そのおよそ50年後に、統計力学の立場から見直し、エントロピーを原子の分布の仕方の尺度として再定義した事になる。今日、エントロピーの解説として、啓蒙書などで広く語られる「デタラメさの尺度」と言うエントロピーの通俗的概念は、エントロピーの本来の定義ではなく、ボルツマンが上記の式によって証明した「定理」である事を認識する必要が有る。イギリスの科学史家ブロノフスキは、BBCが1970年代に制作した科学史番組『人間の時代』において、こうしたボルツマンの科学史上の役割を取り上げ、ボルツマンこそは、原子を実在の対象と考えた最初の科学者であったと述べ、ボルツマンが科学史において果たした役割を称賛して居る。


関連項目[編集]