Людвиг Больцман, вне всякого сомнения, является блестящим учёным и достоянием австрийской науки. Однако последние годы его деятельности представляли собой непрерывную борьбу за собственную правоту и достоинство учёного, в этой непростой борьбе присутствовали и победы, и поражения.
Датой рождения Людвига Эдуарда Больцмана считается 20 февраля 1844 года. Родился он ночью, сопровождающейся переходом масленицы в пост. Сам Людвиг шутил - мол, дата его появления на свет повлияла на его характер, и именно поэтому ему присущи резкие перепады настроения.
Его отец - Людвиг Георг Больцман, служил в министерстве финансов, но рано ушёл из жизни. Причиной послужила страшная в то время болезнь - туберкулёз. Сыну исполнилось 15 лет, когда отца не стало. Мальчик с детства отличался стремлением к знаниям, отлично учился и параллельно увлекался музыкой. Известный композитор Антон Брукнер обучал его игре на фортепиано, мало-помалу Людвиг стал устраивать собственные домашние концерты, приглашая в гости друзей и приятелей. С уверенностью можно сказать, что юноша получил хорошее воспитание.
Начиная с 1863 года, он зачислен в Венский университет, в котором обучался математике и физике. За годы учёбы Больцман опубликовал несколько своих статей, посвящённых электродинамике. Талантливого юношу заметили и осенью 1886 года зачислили в Институт физики, не просто как слушателя, а в качестве ассистента профессора. А уже пару месяцев спустя он получил докторскую степень.
Поработав ассистентом, Людвиг набрался опыта общения со студентами и через 2 года получил возможность читать лекции. Ещё через год он стал профессором математики в университете Граца. Всё это время молодой учёный занимается разработкой своих теорий, ставит эксперименты и изучает теорию Максвелла.
Для этого ему даже пришлось брать отпуск в университете, чтобы иметь возможность поработать в лабораториях Гейдельберга, Берлина и Кенигсберга. Итоги экспериментов увидели свет в 1873 и 1874 годах.
Параллельно с научной деятельностью Людвиг занимается планированием новейшей лаборатории в Граце, которую впоследствии и возглавил.
Этот период можно отнести к расцвету научной деятельности австрийского математика. Создаётся впечатление, что ему не хватало размаха и простора для его деятельности. Людвиг хотел не просто обучать студентов, но и горел желанием делиться перспективными идеями с коллегами, такими же учёными, как он сам. Но Грац - небольшой городок, и в нём Больцман, пожалуй, достиг всего, что может дать провинциальный город. По этой причине в 1873 году он вновь приезжает в Вену и занимает должность профессора математики. Перед отъездом он знакомится с Генриеттой фон Айгентлер, которая вскоре стала его супругой.
В столице Австрии Людвиг стал очень популярным, его энтузиазм был оценён по достоинству. На лекциях талантливого профессора всегда было много слушателей, залы были заполнены до отказа, тем не менее не все желающие могли попасть на занятия к молодому учёному.
Как и в детские годы, Больцман продолжал увлекаться музыкой. Всё так же играл по вечерам на рояле и посвящал свои выступления супруге. А в Венском оперном театре за семьёй профессора была закреплена ложа, и он не пропускал ни одного значимого концерта.
Свою работу Людвиг любил и с увлечением занимался научной деятельностью. Большое внимание привлекла его работа «О теории упругости при внешних воздействиях», появившаяся в печати в 1874 году. Автор в данной статье представил теорию линейной вязкоупругости. Основу исследования составляли интегральные уравнения. Революционная работа стала достоянием теоретической реологии.
К сожалению, с переездом в Вену учёный получил значительную нагрузку по ведению документации, ему ежедневно требовалось заполнять большое количество бумаг.
Отчасти, он заскучал. С тоской вспоминал Больцман былые времена - небольшой городок Грац, ставший практически родным и кафедру экспериментальной физики с её хорошо оснащённой лабораторией. Там было намного меньше бюрократизма, да и невеста учёного являлась уроженкой Граца. И тогда австрийский физик снова решился на переезд. В 1886 году он получает должность директора в институте физики в Граце и занимает её на протяжение 14 лет.
Несколькими годами ранее (в 1871-м) Больцман доказал - второй закон термодинамики можно получить из механики лишь опираясь на теорию вероятности. Свои предположения автор представил в заметке, взбудоражившей в 1877 году весь исследовательский мир. Работа «Венские сообщения о физике» стала практически самой известной статьёй автора, показавшей взаимодействие энтропии и термодинамического состояния, а именно - что энтропия термодинамического состояния прямо пропорциональна вероятности этого состояния, и вероятности состояний вычисляются из отношения между числовыми значениями соответствующих данным состояниям распределений молекул.
Процессы перехода в более вероятные состояния из менее вероятных - необратимый природный закон, так считал Больцман. При этом обратимость переходов не абсолютно невозможна, но маловероятна. Посему энтропия имеет связь с вероятностью состояния системы. Больцман сформулировал эту связь в известной Н-теореме, гласящей, что исходная величина (средний логарифм функции распределения) со временем должна изменяться в прямом направлении.
Связав Н-функцию со статистическим весом состояния, учёный показал, что ожидаемым состоянием будет тепловое равновесие, и рассчитал связь энтропии с вероятностью макроскопического состояния. Фактически, H-теорема Больцмана заложила основы представлений о необратимых процессах и теории информации и считается вершиной учения австрийского деятеля об устройстве мира. В определённом смысле она, подобно учению Дарвина, иллюстрирует зарождение и течение жизни физической вселенной. Автор считал, что конец света никогда не настанет, а вселенная существует сама по себе, и она вечна, так как состоит не из энергии, а из молекул и атомов.
Н-теорема вызвала множество споров, её практически «под микроскопом» изучали критики и философы, которые нашли в ней серьёзные несоответствия. Согласно гипотезе Больцмана, во вселенной должны проходить процессы в противоположном второму началу направлении, а значит, тепло обязано перемещаться от холодного тела к более горячему - а это кажется абсурдом.
Людвиг не сдавался и защищал свою теорию как мог. Кульминацией дискуссий стал съезд научных деятелей в Любеке в 1895 году, на котором физик-естествоиспытатель вопреки всему отстоял свою правоту, но потерял после этого всех соратников. В 1896 году он написал работу «О неизбежности атомистики в физических науках» и опроверг оствальдовский энергетизм.
С 1890-го он заведует кафедрой теоретической физики высшей школы Мюнхена и одновременно преподаёт. На лекции по экспериментальной физике приезжали студенты даже из других городов, чтобы послушать рассуждения знаменитого профессора.
А Людвига всё больше беспокоило зрение, которое ухудшалось с каждым месяцем. От этого у него окончательно испортился характер. Больцман не принимал критику и не терпел возражений. Даже в общении с друзьями он позволял себе всё более резкие, обидные высказывания, не идя на компромиссы, и вскоре у него совсем не осталось приятелей. Не лучше обстояло дело и с работой. Из-за всё той же неуступчивости он более не задерживался надолго ни на одном рабочем месте.
Из Мюнхена он снова вернулся в Вену, затем в Лейпциг, а оттуда в 1902 году снова прибыл в столицу Австрии. В 1904 году учёный уже практически не видел, и жена пригласила к нему помощницу, которая перепечатывала для него рукописи и читала вслух газеты и журналы. Любимым делом, которому были отданы годы жизни и здоровье, Больцман заниматься больше не мог и 5 сентября 1906 года покончил с собой.
Трудно сказать, что послужило причиной добровольного ухода из жизни - депрессия, ощущение беспомощности или тот факт, что последнее его открытие не было признано современниками. Но и по сей день Людвиг Больцман считается основоположником молекулярно-кинетической теории и статистической механики. Выведенную им формулу для расчёта энтропии S=k ln W (где энтропия «S» термодинамического состояния увязана с числом соответствующих микросостояний «W», а коэффициент «k», известный как «постоянная Больцмана», равен 1,3806488(13) x 10 в минус двадцать третьей степени Дж•К) - как дань памяти и признание заслуг - посетители видят на надгробии учёного.