Это соотношение получило название принцип Больцмана. Словами его можно выразить следующим образом: термодинамическая система стремится перейти из менее вероятных состояний в более вероятные (при которых W и S максимальны).
Принцип Больцмана лег в основу статистической физики. Используя его, Макс Планк вывел свой закон излучения. Также на принципе Больцмана основана и современная теория информации. О важности открытия Больцмана говорит хотя бы тот факт, что формула S = kln W выгравирована на памятнике ученому в Вене. Опубликованный в 1896–1898 годах курс «Лекции по теории газов» Больцмана стал фундаментальным трудом по статистической физике.
Принесло свои плоды и сотрудничество ученого с его учителем и другом Стефаном. Еще одним важным достижением Людвига Больцмана стало теоретическое обоснование закона излучения абсолютно черного тела, эмпирически открытого Стефаном в 1879 году. Согласно ему, общая энергия излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры. Для того чтобы теоретически обосновать это утверждение, Больцман блестяще соединил термодинамику и теорию электромагнитного поля Максвелла. Известный немецкий физик Макс фон Лауэ (нобелевский лауреат 1914 года) назвал этот закон «ожерельем теоретической физики». Сейчас он носит название закона Стефана – Больцмана.
Будучи, как мы уже говорили, убежденным последователем Максвелла, Больцман провел немало исследований, целью которых было подтверждение его теории электромагнитного поля. Например, он произвел измерения диэлектрической проницаемости различных веществ и установил, что она связана с показателем преломления света. Эти результаты стали одним из первых подтверждений теории света Максвелла. Результаты своих исследований и теоретические выводы Больцман изложил в «Лекциях о максвелловской теории света» (1891–1893). Много внимания австрийский ученый также уделял и изучению термоэлектричества, диамагнетизма (свойства вещества намагничиваться во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению поля), в частности, разработал теорию эффекта Холла[97].
Что же касается личных качеств Людвига Больцмана, то знакомые и друзья описывали его как веселого, общительного и жизнерадостного человека. Он в 1876 году женился на студентке математического факультета Генриетте фон Айгентлер, очень любил жену и детей, постоянно устраивал у себя в доме праздники, музыкальные и танцевальные вечера. Неподалеку от Граца ученый, который очень любил природу, приобрел домик в горах и даже завел корову.
Но в последние годы жизни здоровье ученого сильно ухудшилось. Зрение так ослабло, что он уже не мог самостоятельно читать и был вынужден нанять секретаршу, читавшую ему вслух. Многие рукописи под диктовку Больцмана писала его жена. По ночам его преследовали мучительные приступы астмы и стенокардии, днем – головная боль. Кроме того, ученый очень тяжело воспринимал непонимание и неприятие его идей многими коллегами. Из-за этого или из-за проблем со здоровьем, а скорее всего, по обеим причинам, у Больцмана все чаще и чаще случались тяжелые приступы депрессии. Говорят, что он очень боялся из-за болезней потерять свой творческий потенциал, возможность успешно заниматься наукой. В 1901 году, возможно, выведенный из состояния душевного равновесия очередной полемикой с Оствальдом, Больцман попытался покончить с собой, правда, неудачно. А в конце лета 1906 года ученый с семьей поехал на отдых в небольшой курортный городок Дуино близ Триеста. 5 сентября 1906 года, во время очередного приступа депрессии, Людвиг Больцман повесился.
РЕНТГЕН ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД
(1845 г. – 1923 г.)
Вильгельма Рентгена недаром образно называли человеком, который «просветил» мир, так как его великое открытие сыграло чрезвычайно существенную роль в создании современных представлений о строении и свойствах вещества. Имя физика-экспериментатора увековечено не только в X-лучах, но и в некоторых других физических терминах, связанных с этим излучением: рентген – международная единица дозы ионизирующего излучения; снимок, сделанный рентгеновским аппаратом, известен как рентгенограмма; область радиологической медицины, в которой используются рентгеновские лучи для диагностики и лечения заболеваний, называется рентгенологией. Интересно, что автор изобретения, будучи убежденным сторонником классической физики, относился к своему открытию довольно скептически. Нет, он прекрасно понимал его научно-техническое значение, но всю шумиху, поднятую вокруг Х-лучей, считал не более чем погоней за сенсацией. Такой уж был характер у великого экспериментатора.
Вильгельм родился 27 марта 1845 г. в прусском городке Леннеп близ Дюссельдорфа и был единственным ребенком в семье состоятельного торговца и владельца суконной фабрики Фридриха Рентгена и его жены Шарлотты Фровейн. Когда мальчику было три года, семья переехала в Голландию, на родину матери. Здесь он сначала посещал частную школу в Апелдорне, потом техническое училище в Утрехте – родители намеревались передать ему сукновальное дело. Но в 1862 г. его исключили из училища за отказ донести на своего товарища. Вилли попытался сдать экзамены на аттестат зрелости экстерном в другом учебном заведении, но безуспешно, и поэтому в 1865 г. он отправился в Цюрих изучать механику в Федеральный технологический институт (политехникум). Здесь для поступления не требовался аттестат зрелости, а благодаря хорошим текущим отметкам в Утрехтском училище юноша был даже освобожден от вступительного экзамена. Три года Рентген изучал машиностроение, но особый интерес проявил к прикладной математике и технической физике. По окончании научно-инженерного курса по совету знаменитого физика А. Кундта он занялся экспериментальной физикой. И уже в 1869 г. 24-летний Вильгельм получил докторскую степень, опубликовав статью по теории газов. Сразу же после защиты диссертации Рентген женился на Берте Людвиг, дочери хозяина студенческой закусочной, с которым долгое время был дружен.
В 1874 г. в качестве ассистента он последовал за своим учителем Кундтом в Страсбургский университет и начал научно-практическую деятельность. Спустя год он сдал экзамены на право преподавания физики и математики и стал профессором Высшей сельскохозяйственной школы в Гогенгейме. Через год вернулся в Страсбург, а в 1879 г. по рекомендации Г. Гельмгольца получил место профессора в Гессенском университете, в котором работал до 1888 г., отказавшись от предложений занять кафедру физики в университетах Иены и Утрехта.
