Ludwig Boltzmann

Ludwig Boltzmann nel 1875

Ludwig Eduard Boltzmann (Vienna, 20 febbraio 1844 – Duino, 5 settembre 1906) è stato un fisico, matematico e filosofo austriaco.

È stato uno dei più grandi studiosi di fisica teorica di tutti i tempi.[1] La sua fama è dovuta alle ricerche in termodinamica e meccanica statistica, ad esempio, l'equazione fondamentale della teoria cinetica dei gas e il secondo principio della termodinamica. Diede importanti contributi anche in meccanica, elettromagnetismo, matematica e filosofia.[2]

Fu un personaggio controverso e le sue idee innovative (sull'atomismo, l'irreversibilità, ecc.) furono spesso fraintese e osteggiate. In particolare, il suo amore per la matematizzazione più estrema gli valse il soprannome di "terrorista algebrico"[3]. A Ludwig Eduard Boltzmann la UAI ha intitolato un cratere lunare.[4]

Biografia

La tomba di Ludwig Boltzmann a Vienna (Zentralfriedhof)
Boltzmann e colleghi a Graz, 1887 (in piedi, da sinistra) Nernst, Streintz, Arrhenius, Hiecke, (seduti, da sinistra) Aulinger, Ettingshausen, Boltzmann, Klemenčič, Hausmanninger
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(Epitaffio sulla tomba di Ludwig Boltzmann)

Nato a Vienna nel 1844[5], da un impiegato delle imposte e dalla figlia di un ricco mercante, dopo aver frequentato dal 1862 al 1863 il ginnasio a Linz si iscrisse alla facoltà di fisica dell’Università di Vienna, ottenendo nel 1866 un dottorato (con una tesi in fisica matematica dal titolo "Über die mechanische Bedeutung des zweiten Hauptsatzes der Wärmetheorie" (Sulla significazione meccanica del secondo principio della teoria del calore) sull’interpretazione meccanico-statistica del secondo principio della termodinamica, ponendo le basi per quella che più tardi diventerà la meccanica statistica) insieme al collega Josef Stefan, di cui divenne assistente l’anno successivo.

Nel 1869 gli venne conferita la cattedra di fisica all’Università di Graz, restando nella città fino al 1873 quando ricevette la cattedra di matematica a Vienna.[6]

Nel 1876 si sposò con Henriette von Aigentler, da cui ebbe tre figlie e due figli.[7]

Nel 1885, dopo essere già diventato presidente della facoltà a Vienna, fu nominato membro dell'Accademia Imperiale delle Scienze; nel 1887 fu anche nominato rettore dell’Università di Graz. L’anno successivo fu designato consigliere del governo austriaco e, nel 1889, consigliere di corte.[8]

Nel 1890 espatriò nell’Impero tedesco, avendo ottenuto la cattedra di Fisica Teorica a Monaco di Baviera, ma nel 1893 decise di rientrare a Vienna per la cattedra di fisica tanto bramata.[9]

Nel 1894 gli venne conferito un dottorato honoris causa dall’Università di Oxford e l’anno successivo divenne Socio straniero dell’Accademia dei Lincei. Nel 1899, con l’occasione di una laurea honoris causa viaggiò negli Stati Uniti e vi soggiornò per un breve periodo, rientrando in Europa nel 1900 dopo l’ottenimento della cattedra di Fisica Teorica all’Università di Lipsia, salvo lasciare presto l’incarico per rientrare nella cattedra viennese.[8][9]

Nel 1901, con molti successi accademici alle spalle, si dedicò ai viaggi, compiendo una crociera nel Mar Mediterraneo e visitando nel 1904 l'Esposizione Internazionale di Saint Louis, negli Stati Uniti.

Affetto da un forte disturbo bipolare e dalla depressione nonché da una serie di malanni (cecità parziale, gastroenterite, cefalea, asma), ed avendo vissuto molto male la morte prematura del primogenito, lo stress derivante dal lavoro e gli scherni degli oppositori scientifici (tra cui Ernst Mach), si suicidò impiccandosi a Duino, il 5 settembre 1906, durante una vacanza estiva con la famiglia. I motivi esatti del suicidio restano ancora oggi incerti.[10][11]

Fu sepolto a Vienna nel Zentralfriedhof. Sulla sua tomba è incisa l'epigrafe "S = k log W " (con S entropia, k la costante di Boltzmann e W la molteplicità dei microstati), in riferimento al suo lavoro.[7]

Nel 2014, nel 170º anniversario della nascita, è stata apposta una targa all'esterno dell'edificio Ples di Duino (ora sede del Collegio del Mondo Unito dell'Adriatico), dove il fisico si impiccò.[12][13]

Risultati scientifici

I contributi scientifici di Ludwig Boltzmann spaziano tra la meccanica statistica, la termodinamica e l'elettromagnetismo.

Nel 1872 formulò la celebre equazione cinetica che descrive la dinamica di non equilibrio di un gas gassoso e dimostrò il Teorema H, legando l'irreversibilità macroscopica dei processi fisici al concetto microscopico di probabilità e introducendo le basi per la distribuzione di Maxwell-Boltzmann. In ambito termodinamico diede inoltre il suo nome alla legge di Stefan-Boltzmann sull'irraggiamento dei corpi neri. L'attività di ricerca toccò anche l'elettromagnetismo, con studi sperimentali dedicati alla misura della costante dielettrica nei gas e all'anisotropia della stessa nei cristalli, e la viscoelasticità, dove formulò il principio di sovrapposizione che regola il comportamento dei materiali complessi.

Dal punto di vista metodologico, pur padroneggiando il calcolo infinitesimale, Boltzmann si distinse in matematica più come un "utente" che come un "creatore", preferendo impostare i ragionamenti in termini di differenze finite e sommatorie, per poi impiegare derivate e integrali come strumenti tecnici di supporto.[11]

Infine, sul piano filosofico, si dichiarava fermamente materialista: contrapponendosi all'idealismo (che assume come unica realtà l'"Io" e le idee derivandone la materia), egli partiva dall'oggettività dell'esistenza materiale per spiegare la genesi delle sensazioni.[11]

Ammirava Darwin, alle cui teorie evoluzioniste attribuiva una valenza filosofica.[14]

Equazione di Boltzmann

L'equazione di Boltzmann è un'equazione della meccanica statistica che descrive il comportamento statistico, in particolare riguardo al trasporto, di un sistema in uno stato di non-equilibrio termodinamico:

ove una funzione di densità di probabilità nello spazio di fase, ovvero il valore atteso di particelle a una data coppia di coordinate hamiltoniane. Il termine dipendente dai momenti coniugati si riferisce al trasposto convettivo, mentre il termine dipendente dalle forze esterne al trasporto diffusivo.

Questa equazione descrive la variazione temporale e spaziale della distribuzione di probabilità della posizione e del momento della densità di distribuzione per un insieme di punti nello spazio di stato a particella singola. Molto spesso per la loro difficoltà di risoluzione si ricercano soluzioni approssimate all'equazione di Boltzmann che dipendono sia dall'ambito di utilizzo che dalle condizioni del sistema considerato. L'equazione fu concepita nel 1872 per le dinamiche di un gas ideale, ma una delle applicazioni più rilevanti sono le equazioni di bilancio, di cui un caso particolare senza sorgente sono le equazioni di conservazione.

Opere

Theorie der Gase mit einatomigen Molekülen, deren Dimensionen gegen die mittlere weglänge Verschwinden, 1896

Onorificenze

Note

  1. ↑ Cfr. la prefazione di Giovanni Gallavotti a C. Cercignani, Ludwig Boltzmann e la meccanica statistica, La Goliardica Pavese, Pavia, 1997, pp. I-X.
  2. ↑ Cfr. G. Gallavotti, cit..
  3. ↑ Franco Selleri e Valerio Tonini, Dove va la scienza: la questione del realismo, EDIZIONI DEDALO, 1990, ISBN 9788822001894. URL consultato il 15 agosto 2019.
  4. ↑ (EN) Cratere Boltzmann, su Gazetteer of Planetary Nomenclature, United States Geological Survey.
  5. ↑ Boltzmann, Ludwig enciclopedia online Treccani, su treccani.it. URL consultato il 4/09/2025.
  6. ↑ (SL) Kvarkadabra, Ludwig Boltzmann in prva študentka fizike in matematike slovenskega rodu, su Kvarkadabra, 23 dicembre 2001. URL consultato il 23 luglio 2026.
  7. 1 2 (EN) Ludwig Boltzmann biography (20 Feb 1844 - 5 Sept 1906), su Ludwig Boltzmann.. URL consultato il 23 luglio 2026.
  8. 1 2 Ludwig Boltzmann, su AIF - Associazione per l'Insegnamento della Fisica ETS. URL consultato il 23 luglio 2026.
  9. 1 2 (EN) Ludwig Boltzmann: Viennese Inventor of a new Theoretical Physics, su www.iqoqi-vienna.at. URL consultato il 23 luglio 2026.
  10. ↑ (EN) Articolo da Mlahanas.de, su mlahanas.de (archiviato dall'url originale il 30 settembre 2007).
  11. 1 2 3 Ludwig Boltzmann | B4Math, su matematica.unibocconi.eu. URL consultato il 23 luglio 2026.
  12. ↑ Tiziana Carpinelli, Duino ricorda con una targa il fisico suicida Boltzmann, in Il Piccolo, 12 febbraio 2014.
  13. ↑ Il Collegio del Mondo Unito dell’Adriatico di Duino ricorda Ludwig Eduard Boltzmann, su adriaeco.eu, 24 febbraio 2014.
  14. ↑ Steven Gimbel, It Ain't Necessarily So: Ludwig Boltzmann's Darwinian Notion of Entropy, in Entropy, vol. 26, n. 3, 8 marzo 2024, pp. 238, DOI:10.3390/e26030238. URL consultato il 23 luglio 2026.

Bibliografia

  • Carlo Cercignani, Ludwig Boltzmann e la meccanica statistica, La Goliardica Pavese, 1997, ISBN 8878302635.
  • David Lindley, Gli atomi di Boltzmann, Bollati Boringhieri, 2002.
  • G. Mussardo, E. Agapito, P. Scudo, Ludwig Boltzmann. Il genio del disordine, MediaScienza, 2007.

Voci correlate

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