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Ludwig Boltzmann

Ludwig Boltzmann (1844-1906) realizó una ley esencial para la ciencia. Ésta recibió su nombre junto con el del físico austríaco Josef Stefan. Se trata de la Ley Stefan-Boltzmann.

En ella se establece que la radiación total de un cuerpo negro, que es una superficie ideal que absorbe toda la energía radiante que le llega, es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo negro.

Boltzmann nació el día 20 de febrero de 1844 en Viena. Vivió su infancia en un entorno cómodo y tranquilo, ya que nació en el seno de una familia buena y acomodada. Y es que el excepcional científico era hijo de un funcionario de impuestos. Su madre, Katharina Paurnfeind, siempre lo ayudó y además, ya de muy joven recibió una herencia de su abuelo materno. Ello le facilitó que se pudiera centrar en sus estudios científicos. En Linz, Austria septentrional, fue donde cursó sus estudios de enseñanza media, ya que allí se había mudado su familia. Destacaba como estudiante y se caracterizaba por ser muy inquieto y ambicioso. En estos primeros años de estudio la joven promesa científica gustaba de clasificar lepidópteros y estudiar las plantas. Aunque era un niño feliz ya en la adolescencia, concretamente a los 15 años, perdió a su progenitor.

Estudió física en la Universidad de Viena, cuyos maestros fueron muy importantes en su formación. Éstos eran: José Petzval, Anrease von Ettingshausen y Joseph Stefan. Con éste último se centró en el tema de la radiación continua. Se doctoró en 1866 y recibió su primera ayudantía docente al cabo de un año. Tras trabajar con el maestro Stefan durante un periodo de dos años, lo nombraron profesor de física teórica en la Universidad de Graz. Después de ocupar este cargo durante cuatro años en 1873 aceptó la titularidad de una de las cátedras de matemáticas en la Universidad de Viena. Pasan tres años y vuelve a Graz para desempeñar la cátedra de física experimental.

De 1869 a 1871 primero estuvo trabajando con unos científicos en Heidelbery y luego pasó una temporada con otros físicos en Berling. Retorna a Graz en 1876 y entonces Boltzmann ya es toda una estrella de la ciencia, y que se ha convertido en un físico muy importante y conocido, sobretodo en su ámbito. En 1894 trabaja otra vez en la Universidad de Viena. En esta ocasión en la cátedra de física teórica. No obstante, al cabo de un año Ernst Mach fue nombrado profesor titular de la cátedra de historia y filosofía de las ciencias. La verdad es que Ludwig Boltzmann contaba con varios opositores científicos. Mach, que era uno de éstos, tenía una relación complicada con Boltzmann… O simplemente no lograban entenderse ni en el plano científico ni en el humano.

La aversión de Boltzmann hacia Mach, era tal, que en 1900 decide irse a Leipzig. Allí llevó a cabo sus actividades docentes y tuvo como compañero de trabajo a Wilhelm Ostwald. Aunque había diferencias entre las teorías e ideas de uno y otro, ambos lograron tener una aceptable relación personal y eran buenos colegas. No obstante, Boltzmann se sentía un tanto presionado por las diferencias científicas con Ostwald. De hecho, Boltzmann no era un individuo inmune al estrés ni a la presión, quizá la muerte de su padre cuando todavía era muy joven, influenciara en ello… Lo cierto es que nuestro protagonista, durante su estancia en Leipzig, llegó a sufrir problemas psíquicos que lo llevaron a querer suicidarse.

Al año siguiente, en 1901, Boltzmann se siente ya bastante recuperado o quizá la procesión vaya por dentro… El caso es que aprovecha que Mach deja la Universidad de Viena. Así, vuelve allí para ocupar la cátedra de física teórica y también ejerce la de Mach que ya se ha ido: historia y filosofía de las ciencias. En este periodo se hace tan famoso por sus excepcionales conferencias, que incluso el emperador Francisco José lo invita a la corte para que platique sobre sus temas científicos. Pero Boltzmann sobretodo se hizo famoso por su invención de la mecánica estadística. Sus ideas conectaron las características y el comportamiento de átomos y las moléculas con las de las sustancias que constituían esas estructuras. Otra aportación relevante de Boltzmann a la ciencia fue la llamada distribución Maxwell-Boltzmann. Según ésta la energía media del movimiento de una molécula es igual para cada dirección. En dicho trabajo hay un reconocimiento a la importancia de la teoría electromagnética de Maxwell. Además, en 1884 este genial físico realizó el desarrollo sobre la ley empírica de José Stefan acerca de la radiación del cuerpo negro. En su trabajo dejó claro que la radiación de cuerpos negros podría derivar de los principios de la termodinámica. Boltzmann, un líder indiscutible de la mecánica estadística, consiguió también describir cómo las características de los átomos determinan la de la materia.

Pero Boltzmann, quizá por ser un hombre avanzado a su época, fue un tanto incomprendido por sus contemporáneos. Sobretodo por varios científicos que no acababan de creer en las teorías de éste. Para que nos hagamos una idea de ello, de que Boltzmann debía estar en constante lucha para demostrar sus ideas, tenemos el siguiente fragmento. Éste pertenece a 1895, cuando en un congreso de Lübeck, Wilhelm Ostwald y Boltzmann estuvieron discutiendo. El hecho es narrado por Sommerfeld, un matemático asistente al debate: “Boltzmann fue secundado por Felix Klein. La batalla entre Boltzmann y Ostwald se asemejó a la del toro con el combatiente flexible. Sin embargo, esta vez el toro resultó victorioso… Los argumentos de Boltzmann llenaron el día. Nosotros, los matemáticos jóvenes de ese tiempo estábamos todos de lado de Boltzmann”. Ostwald, como muchos otros científicos europeos, tenía ideas opuestas a las de nuestro protagonista. No lograban entenderlo y no les parecía correcta la naturaleza estadística de su razonamiento. Según el propio Mach las discusiones científicas que se llevaban a cabo eran incluso demasiado violentas. Así sucedían precisamente las cosas cuando Boltzmann intentó quitarse la vida, en el momento en que era compañero de trabajo de Ostwald. Y finalmente lo hizo. Un día festivo, estando con su mujer e hija en la bahía de Duino, se colgó cuando ellas nadaban. Boltzmann en cierta forma fue presionado, pero también padecía graves problemas psiquiátricos.