Física

Boltzmann ligou calor e entropia ao movimento e à probabilidade de um número enorme de átomos

Publicado em 11/10/2026 · Última alteração em 11/10/2026

Ludwig Boltzmann (1844–1906) tratou um gás como uma multidão de moléculas em movimento e usou estatística para explicar o que o calor e a entropia são. Em 1877 ligou a entropia ao número de arranjos microscópicos compatíveis com um estado visível: o equilíbrio é o estado de longe mais provável. A fórmula S = k log W está no seu túmulo, em Viena.

Boltzmann nasceu em Viena em 1844 e se doutorou lá em 1866, com uma tese sobre a teoria cinética dos gases, sob Josef Stefan. Em 1871 obteve a distribuição de velocidades que leva o nome dele e de Maxwell; em 1872, o teorema H, que parecia provar a segunda lei da termodinâmica a partir da mecânica de colisões. Críticas como a de Loschmidt (1876) o levaram à ideia de 1877: a segunda lei é estatística, vale com probabilidade esmagadora, não por necessidade. Numa época em que o físico e filósofo Ernst Mach e o químico Wilhelm Ostwald duvidavam dos átomos, ele defendeu a descrição atômica, sem ver o veredito experimental, que veio depois de sua morte.

A fórmula do túmulo

No Zentralfriedhof de Viena, o túmulo de Boltzmann traz a inscrição S = k log W. Segundo a Stanford Encyclopedia of Philosophy, ele mesmo nunca escreveu a relação nessa forma compacta.

O teorema H e a primeira objeção

Em 1872 Boltzmann deduziu a equação que descreve como a distribuição de velocidades de um gás evolui e mostrou que uma grandeza, H, só diminui. Parecia a segunda lei provada pela mecânica. A prova usava a hipótese de que as moléculas que colidem não têm correlação prévia. Em 1876 Loschmidt, seu ex-professor, notou que a mecânica não distingue passado e futuro: invertidas as velocidades, H subiria.

A resposta de 1877

Boltzmann separou o estado visível (macroestado: pressão, temperatura) dos arranjos de posições e velocidades das moléculas (microestados). Um macroestado de equilíbrio corresponde a imensamente mais microestados do que um fora do equilíbrio. A entropia mede, no argumento dele, o logaritmo dessa contagem. O aumento da entropia deixa de ser lei absoluta e passa a ser a evolução quase certa para o estado mais provável.

Recorrência e a defesa dos átomos

Em 1896 Zermelo argumentou que, pela mecânica, um sistema fechado voltaria perto do estado inicial. Boltzmann respondeu que o tempo de retorno é tão longo que nunca se observa. Na mesma década discutiu com Ostwald em Lübeck (1895) e com a posição de Mach. A SEP lembra que ele valorizava o átomo como modelo fecundo, sem exigir que fosse verdade literal.

O veredito depois dele

Em 1905 Einstein explicou o movimento browniano pelo choque de moléculas invisíveis contra grãos visíveis e, em 1908, propôs um teste. Perrin o realizou em 1908 e escreveu que os resultados não deixavam dúvida sobre a exatidão da fórmula de Einstein. Boltzmann tinha morrido em 1906. Não é possível dizer, com as fontes lidas, como ele reagiria; o que se registra é que a descrição atômica que defendeu venceu.

Como sabemos

A ciência e as datas estão em MacTutor, SEP e APS; a inscrição no túmulo vem do AIP lido só em trecho, e a autoria da forma compacta não foi confirmada.

Em debate:

Fontes

  1. MacTutor, Universidade de St Andrews — Ludwig Boltzmann
    consultada em 11/10/2026
  2. Stanford Encyclopedia of Philosophy — Boltzmann's Work in Statistical Physics
    consultada em 11/10/2026
  3. American Physical Society — This Month in Physics History: Einstein and Brownian motion (fevereiro de 2005)
    consultada em 11/10/2026
  4. American Institute of Physics — Carta sobre o túmulo de Boltzmann, Physics Today 36(9)
    consultada em 11/10/2026
Histórico de alterações
  • Versão 1 · 11/10/2026 — primeira versão

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