Ludwig Boltzmann: quién fue, biografía y aportes
Ludwig Boltzmann (1844-1906) fue un científico austriaco considerado el padre de la mecánica estadística. Sus aportes en el campo de las ciencias fueron varios; la ecuación y principio de Boltzmann, la mecánica estadística o el teorema H.
Por sus contribuciones e ideas pioneras su apellido es ampliamente conocido, no solo entre la comunidad científica, sino también por la sociedad en general. Incluso, en su honor existen varias obras artísticas y monumentos que celebran sus aportes.
La obra de Boltzmann complementó trabajos científicos de gran importancia, como los realizados por Maxwell. Incluso, sus aportes tuvieron amplia influencia en los trabajos realizados por Albert Einstein.
Los trabajos de Boltzmann se desarrollaron principalmente en la física, sin embargo también publicó trabajos relacionados con otros campos como las ciencias de la vida y la filosofía de la ciencia.
Biografía de Ludwig Boltzmann
Ludwig Boltzmann nació el 20 de febrero de 1844 en Austria, en Viena. En ese momento, esta zona formaba parte del Imperio austrohúngaro. La familia de Ludwig era acaudalada, lo que le permitió contar con la posibilidad de una buena educación.
Además del patrimonio de su familia, Ludwig contó también con una fortuna modesta heredada de su abuelo; esto le ayudó a costear sus estudios sin tener ninguna dificultad.
A los 15 años, Ludwig quedó huérfano de padre, así que dicha herencia del abuelo le fue aún más útil tras haberse quedado sin padre a esta edad temprana.
Estudios
La primera formación de Boltzmann fue en la ciudad de Linz, en la Austria septentrional, lugar al que la familia se había trasladado.
Registros históricos han podido demostrar que, desde niño, Ludwig Boltzmann se caracterizó por ser sumamente curioso, además de mostrarse muy interesado por aprender, con una gran ambición y, en ocasiones, con actitudes inquietas y ansiosas.
Posteriormente ingresó en la Universidad de Viena, en donde recibió enseñanzas de personajes ilustres como el físico Josef Stephan, el matemático József Miksa Petzval y el físico y matemático Andreas von Ettingshausen.
Egresó de esta universidad en 1866; el tutor de su tesis de doctorado fue justamente Josef Stephan, con quien posteriormente laboró. Este trabajo con Stephan duró 3 años, desde 1867 hasta 1869, y en esa época se enfocaron en analizar las pérdidas de energía que experimentaban los elementos calientes.
Etapa docente
A partir de 1869, Ludwig Boltzmann se dedicó a impartir clases en la Universidad de Graz, la segunda casa de estudios más grande de Austria. En esa universidad dio clases de física teórica. Paralelamente a esto, Boltzmann continuó su formación en las ciudades alemanas de Berlín y Heidelberg.
Boltzmann dio clases en la Universidad de Graz hasta 1873, año en el cual comenzó a dar clases de matemáticas en la Universidad de Viena. Regresó a Graz tres años después, en 1876, momento en el que ya era reconocido en el ámbito de las ciencias como consecuencia de una serie de trabajos publicados y diversas investigaciones.
Estadística de Maxwell-Boltzmann
Una de las investigaciones más destacas de esa época fue la estadística de Maxwell-Boltzmann, desarrollada por él y Maxwell en el año 1871.
Durante 1894 volvió a la Universidad de Viena para desempeñarse como profesor de física teórica. En esa época Boltzmann se vio obligado a interactuar con Ernst Mach (1838-1916), físico y filósofo con quien Boltzmann tuvo profundas diferencias.
Tantos fueron los problemas que existieron entre estos dos científicos, que Boltzmann decidió marcharse a Leipzig para evitar estar en contacto con Mach.
Ernst Mach abandonó su labor docente en la Universidad de Viena en 1901 por razones de salud; por lo tanto, Boltzmann regresó en 1902 y no solo obtuvo de nuevo la opción de impartir clases de física teórica, sino que también tomó las riendas de la cátedra de historia y filosofía de las ciencias, materia que anteriormente impartía Mach.
Hipótesis sobre el átomo
Tras su regreso a la Universidad de Viena, Boltzmann comenzó a hacer público su apoyo de la hipótesis de la existencia del átomo. Esta consideración tuvo muchas críticas por parte de la comunidad científica; entre los críticos más acérrimos estaba Ernst Mach.
Las críticas constantes que recibió hacia su trabajo causaron un efecto muy desfavorable en Boltzmann, quien según registros históricos no pareciera haber tenido un carácter calmado.
Más bien, Boltzmann pudo haber sido un hombre de reacciones intensas y extremas, demostrando ser extrovertido y simpático y, en otras ocasiones, muy introvertido y con tendencia a la depresión.
Uno de los aspectos más criticados de los enunciados de Boltzmann fue que este científico determinó que la segunda ley de la termodinámica, relacionada con la entropía, en esencia tenía carácter estadístico.
Este hecho implicaba que podían producirse escenarios diversos generados como consecuencia de oscilaciones, que dieran lugar a resultados que no estuvieran previstos en esta ley.
Los críticos de Boltzmann indicaban que no tenía sentido vincular el ámbito estadístico con las leyes de la termodinámica, dado que estos consideraban que las leyes eran cuestiones absolutas, y no podían aceptar que esta ley de carácter fundamental tuviera características variables.
Muerte
La presión como consecuencia de las fuertes y constantes críticas hechas a Boltzmann le hizo decidir quitarse la vida. En 1906 se encontraba de vacaciones con su familia en la ciudad de Duino, ubicada muy cerca de Trieste.
Mientras su esposa e hijos se encontraban en el mar, disfrutando de las vacaciones, Ludwig Boltzmann se ahorcó en la casa de veraneo.
Causas de su suicidio
Diversos historiadores han determinado que las causas de su suicidio tenían estrecha relación con el hecho de que la comunidad científica no reconocía sus investigaciones.
Se dice que Boltzmann tenía un claro y marcado compromiso con la verdad. Parte de lo que más le afectó fue el hecho de haber dado con una verdad sobre la existencia del átomo, y presenciar cómo la sociedad de su tiempo no valoraba este descubrimiento, que anticipaba podía ser esencial para la generación actual y para muchas generaciones futuras.
El hecho de que fuera más importante la tradición en el marco de una sociedad, en lugar de las innovaciones derivadas de nuevos conceptos trascendentales para la época, hizo que Botlzmann se deprimiera.
Otros historiadores indican que las causas de la muerte de Boltzmann incluyeron también otros elementos, dado que este científico tenía ciertos rasgos que denotaban inestabilidad y desequilibrio en muchas de sus acciones.
Poco tiempo después de su muerte, miembros de esta comunidad científica comenzaron a generar pruebas que corroboraban los conceptos desarrollados por Boltzmann, a la par que le hacían merecedor del reconocimiento científico por sus aportaciones. Esto sucedió apenas dos años después de haber muerto Boltzmann.
Fueron específicamente los estudios del químico-físico Jean Perrin los que confirmaron la veracidad de la constante de Boltzmann, llamada así en honor al científico, que vincula la energía con la temperatura absoluta. Esto fue suficiente para que la comunidad científica se convenciera de la existencia de los átomos.
Aportes de Boltzmann a la ciencia
La ecuación de Boltzmann
La aportación más reconocida de Ludwig Boltzmann es el planteamiento de la ecuación que lleva su nombre: la ecuación de Boltzmann. Esta ecuación la propuso originalmente en 1870 y posteriormente sufrió algunos desarrollos.
La ecuación, basada en las nociones de átomos y moléculas, definía la probabilidad de encontrar las moléculas en un estado dado.
Con desarrollos posteriores, la ecuación se volvió útil para calcular el equilibrio de potencial en especies de iones y para describir cambios conformacionales de moléculas biológicas.
Mecánica estadística
Algunos autores aseguran que Boltzmann fue la primera persona en aplicar verdaderamente la estadística en el estudio de los gases. Gracias a ello consideran que los estudios de teoría cinética pasaron a ser estudios de mecánica estadística.
Por este aporte, Boltzmann es reconocido por muchos como el padre de la mecánica estadística.
Esta disciplina ha permitido estudiar las propiedades de los materiales y los objetos macroscópicos a partir de las propiedades de sus átomos y moléculas.
Entropía y principio de Boltzmann
Aunque el concepto de entropía había sido introducido por Rudolf Clausius en 1865, Boltzmann llevó la noción de entropía a la vida diaria.
En 1877 Boltzmann indicó que la entropía es una medida del desorden del estado de un sistema físico.
Bajo ese concepto, Boltzmann formuló una ecuación para la entropía conocida como el principio de Boltzmann.
Filosofía de la ciencia
Las aportaciones de Boltzmann al desarrollo de la filosofía de la ciencia también son ampliamente reconocidas. Muchas de sus ideas en este campo se recogieron en su texto Escritos populares, publicado en 1905.
Boltzmann trató temas filosóficos muy variados dentro de la ciencia. Entre ellos discutió términos como realismo e idealismo. También realizó críticas a renombrados filósofos como Kant y Hegel.
Boltzmann creía firmemente que la filosofía podía ayudar a que la ciencia no se formulara preguntas inútiles. Por ello, Boltzmann se refería a sí mismo como un realista, aunque muchos otros lo identificaban como perteneciente a la corriente materialista.
Referencias
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- Williams M. M. R. Ludwig Boltzmann. Annals of Nuclear Energy. 1977; 4(4–5): 145–159.