Welt der Naturwissenschaften
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27. Juli 2024

Die Physiker können heute definieren, was Energie ist. Wir wissen auch, worin das Wesen der Wärme liegt, aber der Weg zur Erkenntnis, dass Wärme etwas mit Energie zu tun hat, dauerte lange und war steinig. „Wenn man einen Becher Wasser ins Meer schüttet, kann man die gleiche Menge Wassers nicht mehr herausbekommen“ sagte einst einer der größten Physiker des 19. Jahrhunderts, James Clerk Maxwell. Was wie eine geradezu lächerliche Binsenweisheit klingt, hat mit der Frage, was Energie ist, viel zu tun, war aber für die Physiker des 19. Jahrhunderts ein großes Problem: Kraft, Arbeit und Wärme waren bekannte Begriffe, und die Physiker wussten, dass eins mit dem anderen zusammenhängt. Die intensiv gesuchten Hintergründe lagen jedoch im Dunklen.

In dieser Situation trat ein genialer Physiker ins Rampenlicht, der es schaffte, zwischen der klassischen Physik und der Atom- und Quantenphysik eine erste tragfähige Brücke zu schlagen. Der Österreicher Ludwig Boltzmann zählt zu den wenigen Physikern, die den Giganten des 20. Jahrhunderts wie Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg und anderen den Weg bereiteten.

Ludwig Boltzmann wurde am 20. Februar 1844 in Wien geboren. Schon früh interessierte er sich für Biologie und Physik und zeigte eine handwerkliche Begabung. 1866 promovierte er an der Universität Wien. Um 1870 arbeitete er an der Universität Berlin mit Größen wie Robert Bunsen, Gustav Kirchhoff und Hermann von Helmholtz zusammen. Später lehrte er an der Universität Wien und wurde Professor für Experimentalphysik an der Universität Graz. Nach dem Tod seines Professors Josef Stefan übernahm Boltzmann den Lehrstuhl für Physik an der Universität Wien. Heute noch erinnert das „Stefan-Boltzmann-Gesetz“ an beide Physiker. Das besagte Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen der Strahlungsleistung eines schwarzen Körpers und dessen Temperatur. Was hier etwas technisch-akademisch klingt, ist nichts anderes als eine der Eingangspforten in die Quantenphysik - das erfolg-reichste wissenschaftliche Gedankengebäude aller Zeiten.

Der ganz große Wurf gelang Boltzmann mit seiner Begründung der statistischen Physik. Er war der Überzeugung, dass die Materie atomar aufgebaut ist, eine Erkenntnis, die im 19. Jahrhundert noch keine ausgemachte Sache war. Auf dieser Annahme beruhen alle Überlegungen Boltzmanns. Seine weltberühmte Entropieformel, die auch auf seinem Grab in Wien steht (S = k * log W), öffnete den Weg zu einem physikalischen Verständnis des scheinbar so einfachen Begriffs der Wärmeenergie.

Ludwig Boltzmann beendete - fast blind, schwer leidend und depressiv - vor 100 Jahren, am 5. September 1906 freiwillig sein Leben.

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Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.