Οι δύο τραγικοί αυτόχειρες της Στατιστικής Μηχανικής

Η σελίδα από το βιβλίο του David L. Goodstein ‘States of Matter‘, με την αντίστοιχη υπογράμμιση, κυκλοφορεί εδώ και καιρό στο διαδίκτυο.

Το 1975 ο φυσικος David L. Goodstein κυκλοφόρησε το βιβλίο του με τίτλο «States of Matter«. Το βιβλίο αυτό έγινε γνωστό, όχι τόσο για το περιεχόμενό του, αλλά για τον γλαφυρό τρόπο με τον οποίο ξεκινά το 1ο κεφάλαιο «Θερμοδυναμική και Στατιστική Φυσική» :
«Ο Ludwig Boltzmann, ο οποίος ξόδεψε μεγάλο μέρος της ζωής του μελετώντας την στατιστική μηχανική, αυτοκτόνησε το 1906. Και ο συνεχιστής του έργου του, ο Paul Ehrenfest, αυτοκτόνησε επίσης το 1933. Τώρα ήρθε η σειρά μας να μελετήσουμε στατιστική μηχανική.

Ίσως θα ήταν σοφό να προσεγγίσουμε το θέμα προσεκτικά. Θα ξεκινήσουμε εξετάζοντας το απλούστερο θεμελιώδες παράδειγμα, το ιδανικό αέριο, προκειμένου να ξεκαθαρίσουμε τις κεντρικές έννοιες…»Πάντως η πλειοψηφία των φοιτητών που παρακολουθεί για πρώτη φορά το μάθημα της Στατιστικής Μηχανικής, δεν αντιλαμβάνεται ότι ο συγγραφέας κάνει χιούμορ χρησιμοποιώντας το τραγικό τέλος των δυο μεγάλων φυσικών. Κι αυτό γιατί η ενασχόλησή τους με το ‘δύσκολο’ μάθημα της Στατιστικής Μηχανικής τους προκαλεί όντως αυτοκτονικές τάσεις!

Η μανιοκατάθλιψη των Μπόλτσμαν και Έρενφεστ

Ο Λούντβιχ Μπόλτσμαν ήταν Αυστριακός φυσικός που γεννήθηκε το 1844 και υπήρξε ένας από τους θεμελιωτές της Στατιστικής Μηχανικής. Συνδύασε την θεωρία πιθανοτήτων στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο, αποδεικνύοντας ότι η πιθανότερη κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος είναι η κατάσταση ισορροπίας. Απέδειξε το θεώρημα ισοκατανομής της ενέργειας, και ήταν ένας από τους σημαντικότερους υποστηρικτές της Ατομικής Θεωρίας, όταν πολλοί μεγάλοι επιστήμονες αμφισβητούσαν ακόμα την ύπαρξη των ατόμων. Ο Μπόλτσμαν δεν τα πήγαινε καλά με κάποιους από τους συναδέλφους του, όπως ξακουστός Ερνστ Μαχ, οι οποίοι δεν αποδέχονταν τις θεωρίες του. Ως καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης δεν δίδασκε μόνο Φυσική, αλλά έδινε και διαλέξεις φυσικής Φιλοσοφίας, οι οποίες ήταν πολύ δημοφιλείς.
Ο Μπόλτσμαν υπέφερε από μανιοκατάθλιψη και κατά τη διάρκεια των θερινών διακοπών του στη μικρή πόλη Duino κοντά στην Τεργέστη το 1906, αυτοκτόνησε με απαγχονισμό. Αν και η αιτία της αυτοκτονίας του αποδόθηκε, μάλλον λανθασμένα, στην έλλειψη αποδοχής των ιδεών του, σημαντικότερο ρόλο για την τραγική αυτή εξέλιξη έπαιξε η ψυχική του ασθένεια.

Στον τάφο του Boltzmann αναγράφεται η πιο διάσημη εξίσωσή του: S = k logW, η οποία συσχετίζει την εντροπία S ενός συστήματος με τον αριθμό των μικροκαταστάσεων του συστήματος W που είναι συμβιβαστές με μια μακροκατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας. Το k είναι μια σταθερά, που σήμερα ονομάζουμε σταθερά Boltzmann.

Ο Πάουλ Έρενφεστ ήταν επίσης Αυστριακός θεωρητικός φυσικός που γεννήθηκε το 1880 και υπήρξε φοιτητής του Λούντβιχ Μπόλτζμαν. Έκανε το μεγαλύτερο μέρος της έρευνάς του, ως καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Λέιντεν στην Ολλανδία και κέρδισε τη φήμη του καλύτερου δασκάλου της γενιάς του κατά τον Αϊνστάιν, με τον οποίο ήταν προσωπικός φίλος, όπως και με τον Νιλς Μπορ.
Ο Έρενφεστ είχε σημαντικές συνεισφορές στη Στατιστική Φυσική, την Θερμοδυναμική, αλλά και στην θεμελίωση της κβαντικής φυσικής (ανήκε στην περίφημη Σχολή της Κοπεγχάγης).
Όμως το τέλος του ήταν τραγικότερο του Μπολτσμαν. Το 1933 ενώ το ναζιστικό κόμμα είχε ήδη καταλάβει την εξουσία στη Γερμανία, ο Έρενφεστ έφτασε στο Άμστερνταμ για να επισκεφτεί τον μικρότερο γιό του Βάσικ που είχε το σύνδρομο Down και βρισκόταν σε ίδρυμα. Ο Έρενφεστ, όπως και ο δάσκαλός του Μπόλτσμαν έπασχε από βαριά μορφή κατάθλιψης. Με δεδομένο το επερχόμενο ζοφερό ναζιστικό μέλλον, αποφάσισε ότι ο γιός του έπρεπε να απαλλαγεί από τη δυστυχία του ταυτόχρονα με τον ίδιο. Έτσι ο πυροβόλησε πρώτα τον γιό του και στη συνέχεια τον εαυτό του.

O Paul Ehrenfest στο Amsterdam το 1933. Έγινε γνωστός κυρίως από το θεώρημα και το παράδοξο Ehrenfest, αλλά και τη θεωρία των αδιαβατικών αναλλοίωτων

Τελικά, οι δυο τραγικές αυτοκτονίες που στο βιβλίο του Goodstein, «συνδέονται με την μελέτη της Στατιστικής Μηχανικής», έχουν την ρίζα τους στην ασυνείδητη ενόρμηση της καταστρεπτικότητας του ανθρώπου, η οποία εκδηλώνεται είτε προς τους άλλους είτε προς τον εαυτό του. Ο Φρόϋντ ονόμαζε την ενόρμηση αυτή «ένστικτο του θανάτου«. Όταν στρέφεται προς τον εαυτό μας, τότε εμφανίζεται η κατάθλιψη και η μελαγχολία, οι οποίες μπορεί τελικά να οδηγήσουν και στην αυτοκτονία.
Μιλώντας με όρους Θερμοδυναμικής και Στατιστικής Μηχανικής, η αυτο-καταστρεπτικότητα (και η ετερο-καταστρεπτικότητα) ισοδυναμεί με την «τάση αύξησης της εντροπίας» που οδηγεί στην αποδιοργάνωση και την αταξία,
με λίγα λόγια στον θάνατο – αφού το βασικότερο χαρακτηριστικό των ζωντανών οργανισμών είναι η ικανότητά τους να ελαττώνουν ή τουλάχιστον να διατηρούν σταθερή την εντροπία τους.

Το βιβλίο «States of Matter» του Goodstein βασίστηκε στις διαλέξεις που έδωσε στο Caltech – αρχές της δεκαετίας του 1970 – ακολουθώντας ένα νέο πρόγραμμα σπουδών στην εφαρμοσμένη φυσική. Ξεκινώντας με πρώτο κεφάλαιο την εισαγωγή στην Θερμοδυναμική και την Στατιστική Μηχανική, προχωρά σε βαθύτερες περιγραφές της συμπεριφοράς των ιδανικών αερίων, των ηλεκτρονίων στα μέταλλα, την συμπύκνωση Bose, την δομή των ρευστών, την θεωρία μοριακού πεδίου Weiss, την εξίσωση van der Waals και διάφορες πτυχές των μεταταροπών φάσης.

Πηγή :https://physicsgg.me/