Холодильник Эйнштейна

Одновременно другой человек с другого континента, Джозайя Уиллард Гиббс, начнет не менее важное изучение загадок термодинамики, которое растянется на всю его жизнь. В 1866 году, пока Больцман поглощал венскую культуру и писал диссертацию, 27-летний Гиббс на пароходе пересекал Атлантику, двигаясь на восток из Америки в Европу, чтобы начать трехлетнее путешествие по крупным европейским городам. Это была первая и единственная поездка Гиббса за пределы родной Новой Англии. Посещая в Европе лекции по естествознанию и математике, он изучал всевозможные методики, необходимые для последующей работы по исследованию энергии и энтропии.

Хотя научные интересы Гиббса и Больцмана пересекались, во всех остальных отношениях они были полной противоположностью друг друга. Худой Гиббс вел замкнутую жизнь аскета, а полный Больцман был общителен, пылок и подвержен перепадам настроения, из-за которых на смену его радостному возбуждению нередко приходило отчаяние. Если жизнь австрийца характеризует “Героическая” симфония Бетховена, то жизнь американца скорее напоминает одно из сдержанных музыкальных размышлений Эрика Сати. Хотя оба ученых отталкивались от начал термодинамики, они шли в разных направлениях. Больцман смотрел внутрь, пытаясь понять, почему эти начала верны, а Гиббс выглядывал наружу, надеясь установить их следствия.

* * *

Людвиг Больцман родился в Вене 20 февраля 1844 года. В тот год эта дата выпала на Жирный вторник, в который по христианскому календарю традиционно отмечается последний праздник перед началом Великого поста. В последующие годы Больцман шутил, что именно поэтому он счастлив в одну секунду и подавлен — в другую. Отец Больцмана был налоговым инспектором, который официально именовался “региональным финансовым комиссаром” Габсбургской монархии, а мать — дочерью состоятельного купца из Зальцбурга. Людвиг хорошо учился и часто показывал лучшие результаты в классе, проявлял интерес к природе и талант к музыке. Он собирал бабочек и жуков и брал уроки игры на фортепиано у великого композитора Антона Брукнера, который в те годы работал органистом в соборе. Хотя у Людвига, как выразился будущий коллега, были “короткие пальцы и пухлые руки”, это не мешало развитию его фортепианной техники.

Однако в XIX веке богатство не спасало от болезней. В 1859 году, когда Больцману было 15 лет, его отец умер от туберкулеза, и не прошло и года, как жертвой той же болезни стал его младший брат Альберт. Некоторое время семья жила на государственную пенсию отца и наследство матери, но вскоре деньги закончились. В результате Больцман стал единственным кормильцем матери и сестры. Карьера университетского ученого соответствовала его талантам и могла обеспечить финансовую стабильность, но была ли у него надежда найти подходящее место в середине XIX века в Австрии?

Промышленная революция пришла в Австрию позже, чем в Пруссию и другие немецкоязычные государства севера, и Габсбурги не сразу осознали, какую важную роль играет наука в современном государстве. Родись Больцман на двадцать лет раньше, и ему не нашлось бы работы физиком во всей Австрии. К счастью для него, в 1850 году правительство согласилось финансировать Физический институт при Венском университете. В нем числилось всего два-три преподавателя и менее двадцати студентов, которые в основном проходили подготовку, чтобы стать учителями средней школы. Институт занимал небольшое и не приспособленное для него помещение в венском районе Эрдберг, который находится там, где Дунай делит город на две части.

Впрочем, недостаток помещений и материалов Венский физический институт восполнял наличием преподавателей с обостренным чувством локтя и страстью к научным изысканиям. Многие годы спустя Больцман будет вспоминать это время как самый счастливый период своей научной карьеры.

Старейшиной небольшого коллектива ученых в Вене считался преподаватель Иозеф Лошмидт, который был на 23 года старше Больцмана. Он взял под крыло молодого Больцмана, рано лишившегося отца, и между ними возникла крепкая дружба, основанная на общей страсти к науке, искусству, поэзии и музыке. Вместе они посещали театры и концертные залы Вены и присутствовали при исполнении “Героической” симфонии Бетховена в 1866 году. Они размывали границу между искусством и наукой, обсуждая Гомера и росписи Сикстинской капеллы на кафедре физики и говоря о свойствах кристаллов серы в очереди в оперу. Судя по более поздним записям Больцмана и скорости, с которой он набирал вес, во время этих вылазок они также потребляли огромное количество пищи, пива и вина. (Жена Больцмана, Генриетта, называла мужа “мой дорогой толстячок”.)