बोल्टस्‌मान, लूटव्हिख

बोल्टस्‌मान, लूटव्हिख : (२० फेब्रुवारी १८४४ -५ डिसेंबर १९०६). ऑस्ट्रियन भौतिकीविज्ञ. ⇨द्रवाच्या गत्यात्मक सिद्धांतातील मूलभूत महत्त्वाच्या कार्याकरिता, ⇨ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाच्या (सिद्धांताच्या) त्यांनी दिलेल्या सांख्यिकीय स्पष्टीकरणाकरिता व त्यांनी विकसित केलेल्या सांख्यिकीय यामिकीकरिता [⟶ सांख्यिकीय भौतिकी] ते विशेष प्रसिद्ध आहेत. त्यांचा जन्म व्हिएन्ना येथे झाला. त्यांचे शिक्षण व्हिएन्ना विद्यापीठात झाले व तेथे प्रसिद्ध भौतिकीविज्ञ योझेफ श्टेफान हे त्यांचे एक शिक्षक होते. १८६६ मध्ये व्हिएन्ना विद्यापीठाची डॉक्टरेट पदवी मिळविल्यावर त्यांनी तेथेच काही काळ विनावेतन अध्यापक व श्टेफान यांचे साहाय्यक म्हणून काम केले. त्यानंतर ते ग्रात्स येथे सैद्धांतिक भौतिकीचे प्राध्यापक (१८६९-७३), व्हिएन्ना येथे गणिताचे प्राध्यापक (१८७३-७६), ग्रात्स येथे प्रायोगिक भौतिकीचे प्राध्यापक (१८७६-८९) आणि त्यांनतर म्यूनिक (१८८९-९३), व्हिएन्ना (१८९४-१९००), लाइपसिक (१९००-०२) व व्हिएन्ना (१९०२-०६) येथे सैद्धांतिक भौतिकीचे प्राध्यापक होते.

प्रारंभी बोल्टस्‌मान यांनी ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाचा द्रव्याच्या आणवीय सिद्धांताच्या आधारे अर्थ लावण्याचा प्रयत्न केला. याकरिता लिहिलेल्या निबंधात त्यांनी रूडॉल्फ क्लॉसियस यांचे ⨛(dQ/T) ⩾ 0 ⇨एंट्रॉपीचे सूत्र द्रव्याच्या गत्यात्मक सिद्धांताच्या रूपात प्रथमच मांडले. १८७० नंतर बोल्टस्‌मान यांनी प्रसिद्ध केलेल्या निबंधाद्वारे असे दाखविले की, अणूंच्या गतीला यामिकीचे (प्रेरणांची वस्तूंवर होणारी क्रिया व त्यापासून निर्माण होणारी गती यांचा अभ्यास करणाऱ्या शास्त्राचे) नियम लावून ⇨संभाव्यता सिद्धांताशी त्यांची सांगड घातल्यास ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाचे आकलन होणे शक्य आहे. अशा प्रकारे दुसरा नियम हा मूलतः सांख्यिकीय स्वरूपाचा नियम असून एखादी प्रणाली (व्यूह) ऊष्मागतिकीय समतोलाच्या स्थितिप्रत जाते याचे कारण ही समतोल स्थिती सर्वाधिक संभाव्य स्थिती आहे, असे त्यांनी स्पष्टीकरण मांडले. ऊष्मागतिकीतील एंट्रॉपी फलनाचे (गणिती संबंधाचे) वर्तन प्रणालीची समतोलप्रत जाण्याची प्रवृत्ती दर्शविते व त्याचे महत्तम मूल्य समतोल स्थितीचे वैशिष्ट्य असून हे फलनच स्थूलमानीय स्थितीच्या संभाव्यतेचे माप आहे, असे त्यांनी दाखविले. १८७७ मध्ये एंट्रॉपी व संभाव्यता यांतील संबंध दाखविणारे S=k log w हे सूत्र त्यांनी मांडले. येथे S एंट्रॉपी, w स्थितीची संभाव्यता व k (आता बोल्टस्‌मान यांच्या नावाने ओळखण्यात येणारा) स्थिरांक दर्शवितात. वरील संशोधनाच्या संदर्भात बोल्टस्‌मान यांनी विशिष्ट तापमानाला असलेल्या एखाद्या प्रणालीच्या विविध घटकांमधील ऊर्जा वितरणाचा व्यापक नियम मांडला ऊर्जेच्या समविभाजनाचा नियम शोधून काढला परस्पर आघातांमुळे (टकरांमुळे) अणूंच्या वितरणात होणाऱ्या बदलासंबंधीचे समीकरण मांडले आणि सांख्यिकीय यामिकीचा सर्वसाधारण पाया घालून तिची बरीचशी रचनाही केली (या रचनेचा पुढे जे. डब्ल्यू. गिब्ज यांनी विस्तार केला).

श्टेफान यांनी पदार्थापासून उत्सर्जित होणारी प्रारण ऊर्जा (तरंगरूपी ऊर्जा) व त्याचे निरपेक्ष तापमान यांतील संबंध दाखविणारा प्रयोगसिद्ध नियम [⟶ उष्णता प्रारण] मांडला. बोल्टस्‌मान यांनी हा नियम ⇨ कृष्ण पदार्थाला पूर्णांशाने लागू पडतो असे ऊष्मागतिकी व जे. सी. मॅक्सवेल यांच्या विद्युत् चुंबकीय सिद्धांत यांच्या आधारे सिद्ध केले, म्हणून हा नियम श्टेफान-बोल्टस्‌मान नियम म्हणून ओळखला जातो. मॅक्सवेल यांच्याबरोबर बोल्टस्‌मान यांनी अनेक वर्षे पत्रव्यवहाराद्वारे विचारांची देवघेव केली. त्यांच्या विद्युत् चुंबकीय सिद्धांताचे महत्त्व ओळखणारे व त्याचे विवरण करणाऱ्या पहिल्या यूरोपीय शास्त्रज्ञांपैकी ते एक होते. या विषयावर त्यांनी १८९१-९३ मध्ये दोन खंडांचा एक ग्रंथही लिहिला. बोल्टस्‌मान यांचे द्रव्याच्या गत्यात्मक सिद्धांतांवरील Vorlesungen uber Gastheorie (१८९६-९८) व यामिकीवरील Vorlesungen uber Machanik (१९०४) हे ग्रंथही प्रसिद्ध आहेत. लंडनच्या रॉयल सोसायटीने १८९९ मध्ये त्यांना परदेशीय सदस्यत्वाचा बहुमान दिला.

ज्यांना सर्व भौतिकीय विज्ञान केवळ ऊर्जेच्या विवरणाच्या पायावर उभारता येईल असा विश्वास होता आणि अणूचे अस्तित्वही अमान्य होते अशा डब्ल्यू. ओस्टव्हाल्ट व अन्य शास्त्रज्ञांनी बोल्टस्‌मान यांच्या सांख्यिकीय यामिकीविषयक कार्यावर अतिशय टीका केली. तसेच त्यांचा सांख्यिकीय दृष्टिकोन पूर्णपणे आत्मसात न झाल्यानेही कित्येक शास्त्रज्ञांनी त्यांच्या संकल्पनांचे विपर्यस्त अर्थ लावले. १९०० सालाच्या नंतर लागलेल्या आणवीय भौतिकीतील शोधामुळे व केवळ सांख्यिकीय यामिकीच्या आधारेच ज्यांचे आकलन होईल अशा ⇨ब्राउनीय गतीसारख्या आविष्कारांच्या शोधामुळे बोल्टस्‌मान यांची विचारप्रणाली यथार्थ असल्याचे दिसून आले. तथापि नैराश्यामुळे त्यानी ट्रीएस्ट जवळील ड्‌वीनो येथे आत्महत्या केली.

भदे, व. ग.