Eduardo Perez - Вселенная погибнет от холода. Больцман. Термодинамика и энтропия.

• Название: Вселенная погибнет от холода. Больцман. Термодинамика и энтропия.
• Автор: Eduardo Perez
• Жанр: Физика

Людвиг Больцман - одна из главных фигур в современной физике. Развив активную деятельность в Вене конца XIX века, он произвел революцию в изучении материи, включив в него вероятность, и всеми силами отстаивал существование атомов в то время, когда многие философы и даже влиятельные ученые отрицали его. Несмотря на то что обновленное ученым понятие энтропии и основывающееся на нем начало термодинамики заложили основы квантовой и релятивистской революции в последующем веке, категоричные взгляды Больцмана не всегда встречали поддержку коллег, и это непонимание, возможно, было причиной его трагического самоубийства.

---

Идея провести каникулы в Дуино принадлежала Генриетте. Она уже давно хотела посетить это место и, возможно, подумала, что смена обстановки благоприятно повлияет на подорванное здоровье мужа. Но состояние Больцмана все ухудшалось, что было вызвано как личными, так и профессиональными неудачами и особенно нервной болезнью, неврастенией, которая превращала любой неприятный эпизод в масштабное бедствие.

Предыдущие годы не были легкими для Людвига. Обстановка в Лейпциге оказалась такой же или даже более удушающей, чем в Вене, так что, взяв больничный, он начал искать возможности для переезда в родной город. Мах ушел на пенсию в 1901 году после инфаркта, так что главное препятствие для возвращения Больцмана исчезло. Однако все было не так просто. Начали распространяться слухи о его умственной несостоятельности, и многие коллеги думали, что он более неспособен вести занятия. Сам император недружелюбно отнесся к возвращению своего самого знаменитого ученого и вынудил его в письменной форме пообещать, что, оказавшись в Вене, он больше не покинет Австрию. Кроме того, министерство образования инициировало ряд психиатрических экспертиз, дабы убедиться, что интеллектуальные способности Больцмана в силе и он справится с работой.

Возвращение в Вену состоялось в 1902 году, когда он снова приступил к преподаванию теоретической физики; затем начал читать курс философии, за который до этого отвечал Мах. Его лекции по философии оказались очень популярными, и их так массово посещали, что студенты не вмещались в аудиторию. Сам император Франц Иосиф заинтересовался ими и даже пригласил Больцмана во дворец — честь, к которой ученый уже привык за грацский период.

Несмотря на все это, Больцман не был счастлив. Лекции по философии, сначала успешные, начали утрачивать силу, а затем и слушателей. С другой стороны, оппозиция атомной теории набрала такую мощь, что Больцмана уже считали последним ее адептом. Ощущение изолированности и непонимания нарастало. Кроме того, соперники, воспользовавшись его состоянием, пытались дискредитировать его, как в 1904 году это сделал его бывший друг Оствальд, заявив в ходе яростной атаки, что Больцман "неспособен принять хоть какое-нибудь решение, и это один из самых жалких из ныне живущих", и постарался связать отрицание Больцманом энергетики с его неврастенией.

Зрение окончательно покинуло его. До конца жизни приходилось нанимать ему секретаршу, чтобы та читала научные труды, а Генриетта записывала его статьи. Участились приступы астмы, также он страдал от грудной жабы. Появились носовые полипы, которые причиняли ему нестерпимую боль даже после операции, а хроническая бессонница обеспечивала ему непреходящую усталость. Его бывший ученик Алоис Хёфлер (1853-1922), навестивший его в 1906 году, вспоминал, что сам Больцман признался ему: "Я никогда не думал, что возможен такой конец".

Однако были и счастливые моменты. Больцман совершил три поездки в Америку, о последней он написал небольшую хронику, озаглавленную " Путешествие одного немецкого профессора в Эльдорадо". В ней он приводил много историй, некоторые из них были связаны с наукой, но в основном он описывал культурные различия между Европой и США. В этом дневнике Больцман предстает человеком добродушным, любителем поесть и выпить (особенно второе) и очень чувствительным. Он много писал о запрете на алкоголь в некоторых штатах, из-за этого запрета он попадал в невероятные ситуации, которые, по его мнению, демонстрировали лицемерие, царившее на новом континенте. Это лицемерие Больцман презирал и сам был чужд ему, вполне возможно, именно это сказалось на его трудностях в общении.

Колумб стал символом первооткрывателей. Его "всегда, всегда на запад" олицетворяет настойчивость, его "земля, земля!" — радость успеха, и всё его приключение — убежденность в том, что жизнь — это не главная ценность.

Людвиг Больцман, "Путешествие одного немецкого профессора в Эльдорадо"

Больцман также много внимания уделил еде; похоже, ему не слишком нравилась американская кухня, как это видно из описания банкета в доме Херстов, одной из самых влиятельных семей в стране. У Больцмана была склонность к полноте, над чем обычно посмеивались его студенты, говоря, что пространство искривляется, когда он входит. Эта шутка дает представление о том, насколько хорошо знакомы были его ученики с неевклидовой геометрией, что во многом способствовало пониманию общей теории относительности десять лет спустя. Действительно, связь между массой (Больцмана) и искривлением пространства, за десятилетие до того, как Эйнштейн сформулировал свою теорию, оказалась почти пророческой.

БОЛЬЦМАН В АМЕРИКЕ

"Путешествие одного немецкого профессора в Эльдорадо" — небольшой рассказ, в котором Больцман в приятной шутливой манере описал свои впечатления от посещения Калифорнии в 1905 году. Это была одна из его последних публикаций, и в ней Больцман очень непохож на того человека, который лишил себя жизни в Дуино год спустя. Юмористический настрой автора ощущается с первой же страницы: "В ресторане Северо-Западного вокзала я попробовал вполне пристойную жареную свинину, капусту с картошкой и выпил несколько стаканов пива. Моя память на числа, которая в других областях вполне удовлетворительна, всегда подводит меня, когда я считаю кружки пива". В эпизоде про путешествие в Нью-Йорк на корабле Больцман внезапно предстает сентиментальной личностью: "Как-то я рассмеялся, прочитав, как художник искал конкретный цвет в течение многих дней и ночей; теперь я уже не смеюсь. Я разрыдался, когда созерцал этот цвет в океане; как может простой цвет вызывать слезы!" О своем пребывании в Беркли он приводит много историй, которые помогают понять его самого, а также увидеть США того времени. Так, выделяется его описание госпожи Херст: "Нелегко объяснить европейцу, [кто это]. Это университет Беркли, точнее не сказать. В Европе alma mater — это идеализированная фигура, а в Америке это реальное лицо и, что важнее, у нее есть реальные миллионы долларов, часть которых она ежегодно выделяет на развитие университета". Говоря об основателях Стэнфорда, Больцман без колебаний рассказывает, как те сделали состояние, прибегнув к мошенничеству и политическим интригам, оплаченным налогоплательщиками.

Фиби Алперсон Херст.

Его лекции в Беркли имели относительный успех, хотя многие студенты жаловались на слабый английский знаменитого ученого, отмечая, что язык его "мягко говоря, беден". Его манера проявлять энтузиазм также не снискала больших похвал. Некий анонимный студент так прокомментировал тот эпизод: " У нас в Беркли не оценили манеры Больцмана, эту его смесь маниакального экстаза и претенциозной напыщенности".

В эти годы Больцман также писал статью для "Математической энциклопедии" своего друга Феликса Клейна, который поддержал его в дебатах 1895 года против энергетиков. В начале XX века немецкий математик принялся за реализацию проекта энциклопедии, в которой все математическое знание эпохи было бы изложено так, чтобы стало понятно любому специалисту. Предстояла упорная работа, как писал сам Больцман в "Путешествии одного немецкого профессора в Эльдорадо":

"Выжать все по-настоящему полезное из заумных трудов, отбросить незначительное, охватить все опубликованное и в то же время организовать информацию ясно и просто, чтобы читатели ее поняли, покажется ужасающей задачей для любого, кто изучал математические работы".

Сначала Больцман отказался, что было понятно, ведь его состояние не позволяло ему читать и писать. Клейн убедил друга словами: "Если не сделаешь ты, я поручу это Цермело". Угроза возымела должное действие: в итоге Больцман нанял помощника и продиктовал тому свою статью по кинетической теории.

В 1906 году физическое и психическое нездоровье Больцмана дошло до предела. Помимо всего упомянутого, он страдал от почечной недостаточности и синусита. Постоянные депрессии, которые выливались в сценический ужас перед лекциями, в итоге сделали его неспособным к преподавательской деятельности, от которой он был освобожден в том же году. Мах писал по этому поводу так:

"Больцман объявил о лекциях на летний семестр, но вынужден был отменить их, возможно, из-за своей нервной болезни. В информированных кругах говорят, что Больцман, наверное, никогда больше не вернется к преподавательской деятельности. Говорят, что ему нужен постоянный медицинский присмотр, поскольку он уже пытался покончить с собой".

Итак, его отъезд в Дуино можно рассматривать как последнюю отчаянную попытку восстановить здоровье и душевное равновесие, и этот план с треском провалился и привел к трагической развязке. Возможно, Больцман не видел в себе сил преподавать дальше, и с приближением даты возобновления лекций предпочел смерть унижению от признания собственной слабости. Как бы то ни было, непрерывные физические страдания делали его жизнь невыносимой и не способствовали улучшению его психического состояния. Самоубийство можно объяснить многими причинами, и преследование атомной теории — только одна из них. Его здоровье и склонность к депрессиям оказались главным механизмом.