Идея Больцмана (1872)

Физика

Идея Больцмана (1872)


Идея Больцмана (1872) о дискретной структуре энергии молекул газа возникла благодаря проведению аналогии с фактом дискретного строения материи. Кроме того, данная идея диктовалась необходимостью вычислить вероятность состояния газовой системы, то есть ее энтропию с помощью средств теории комбинаторики. Без гипотезы о существовании отдельных порций (элементов) энергии молекул нельзя было избежать актуальной бесконечности, то есть бесконечного деления энергии молекул газа. Позже великий немецкий физик М.Планк открыл гипотезу квантов, когда по аналогии перенес идею Больцмана о дискретной структуре энергии молекул в область электромагнитного излучения. Л.С.Полак в книге "Людвиг Больцман" (1987) пишет о Больцмане: "Он посвятил целый раздел своего мемуара рассмотрению альтернативного вывода указанных выше результатов. Этот альтернативный вывод он считал более ясным и более конструктивным. Основная идея его состояла в том, чтобы рассматривать энергию как дискретную, а не как непрерывную переменную, так что кинетическое уравнение (15) заменяется системой обыкновенных дифференциальных нестационарных уравнений. Больцман предпочитал думать, когда это было возможно, в терминах дискретных величин. Он аргументировал это тем, что такой путь имеет исторические прецеденты (Лагранж и Риман)" (Полак, 1987, с.89). "Таким образом, - резюмирует Л.С.Полак, - Больцман (за 28 лет до работы М.Планка о квантах энергии) использовал представление о дискретности энергии в процессе обмена при статистическом обосновании второго закона термодинамики. Это представление "о конечных порциях энергии", которыми могут обмениваться молекулы при столкновениях, привело Больцмана к подсчету числа столкновений методами комбинаторики" (там же, с.89). Реконструкция Л.С.Полака согласуется с описанием Я.М.Гельфера, который в книге "История и методология термодинамики и статистической физики" (1981) говорит о Больцмане: ".Великий австрийский физик смело перенес идеи, разработанные им в молекулярно-кинетической теории, на процессы электромагнитного излучения. Этот шаг имел большое научное и методологическое значение: именно он подготовил почву, на которой Планк воздвиг здание квантовой теории" (Гельфер, 1981, с.470). Гипотеза естественного излучения возникла у Планка по аналогии с гипотезой молекулярного хаоса Больцмана. "Для того чтобы продвинуться дальше в теории теплового излучения, - пишет Я.М.Гельфер, - Планк вводит так называемую гипотезу естественного излучения, аналогичную гипотезе молекулярного хаоса в молекулярно-кинетической теории" (там же, с.471).




Похожие статьи:

Людвиг Больцман (1871)
Людвиг Больцман (1871)Людвиг Больцман (1871) сформулировал гипотезу о статистической природе второго начала термодинамики, о вероятностном характере термодинамического принципа о стремлении энтропии мира к максимуму, воспользовавшись аналогией. Больцман опирался на аналогию со статистической природой известного закона Максвелла (1859) о распределении молекул газа по скоростям. Чтобы вывести этот закон, Максвелл использовал вспомогательное предположение о статистической независимости компонент ск ... Читать

Л.Больцман сформулировал закон распределения скоростей молекул для газов
Л.Больцман сформулировал закон распределения скоростей молекул для газовЛ.Больцман сформулировал закон распределения скоростей молекул для газов, состоящих из многоатомных молекул и находящихся в силовом поле, по аналогии с законом распределения скоростей молекул Максвелла для одноатомного газа. Я.М.Гельфер в книге "История и методология термодинамики и статистической физики" (1981) указывает: "В первой из указанных трех фундаментальных работ Больцмана отмечает роль Максвелла в выявлении роли те ... Читать

Л.Больцман (1868)
Л.Больцман (1868) Л.Больцман (1868) сформулировал принцип сохранения фазового пространства в молекулярно-кинетической системе по аналогии с теоремой Лиувилля о неизменности объема фазового пространства в классической механической системе. Я.М.Гельфер в книге "История и методология термодинамики и статистической физики" (1981) пишет: "Больцман также впервые выяснил роль теоремы Лиувилля в построении статистической теории молекулярных систем.

Пауль Друде (1884, 1900)
Пауль Друде (1884, 1900)Немецкий физик Пауль Друде (1884, 1900) независимо от Х.Лоренца разработал предварительный вариант электронной теории металлов по аналогии с кинетической теорией газов. П.Друде вывел в своей теории уравнение проводимости электронного газа по аналогии с кинетическим уравнением Больцмана.

Л.Больцман (1872)
Л.Больцман (1872) Л.Больцман (1872) вычислил энтропию динамической системы, эволюционирующей от порядка к беспорядочному состоянию, по аналогии с вычислением вероятности распределения карт после очередной их тасовки. Другими словами, Л.Больцман провел аналогию между временной эволюцией динамической системы (между энтропией этой системы) и процессом тасовки обычных игральных карт.