1844~1906 오스트리아의 물리학자. 특히 기체론(氣體論)의 연구로 알려졌으며, 통계역학의 기초를 쌓은 사람으로 유명하다.

황실(皇室) 재무서기관의 아들로 빈에서 태어나 빈 대학에서 물리학을 공부하면서 J. 슈테판 등과 가까이 지냈다.

1866년 빈 대학을 졸업한 후 슈테판 밑에서 조수가 되었고 67년에 학위를 취득했다.

이듬해 그라츠 대학 교수가 되었으며 그 후 한때 하이텔 베르크의 R. W. 분젠과 쾨니히스베르거, 베를린의 G. R. 키르히호프와 H. 헬름홀츠 밑에서 객원으로 지냈으나 73년 빈 대학을 비롯하여 그라츠 · 뮌헨 · 라이프치히 대학의 교수로 있었다.

그는 매우 해박했으며 처음에 그라츠에서는 수리(數理)물리학, 후에는 실험물리학 강좌를 맡았고, 뮌헨에서는 이론물리학을 빈에서는 물리학 외에 철학 강의도 했다.

그의 강의는「수정처럼 명석했다」고 한다.

그의 연구는 매우 광범위하여 이론물리학, 특히 고전역학(古典力學)과 원자론적 관점에서의 열이론의 전개와 추진이었다.

J. C. 맥스웰이 개척한 기체분자 운동론을 발전시켜 열평형상태에서 맥스웰 분포가 실현되는데 대한 엄밀한 역학적 증명에 노력하여 분포함수의 시간적 변화를 주는 볼츠만 방정식을 세웠다.

이로써 이른바 맥스웰-볼츠만 분포의 기초가 확립되었으나 다시 이것을 단서로 열현상의 불가역성(不可逆性)의 역학적 증명을 추구하여 마침내 H정리(定理) 를 제시함으로써 비가역성을 증명했다(1872).

그리고 이와 관련하여 가역성의 반론(J. 로슈미트)과 재귀성(再歸性)의 반론(E 체르멜로) 등 엄밀한 곤란이 지적되자 거기에 대답하기 위해 H정리의 물리적 의미를 탐구하여 이윽고 엔트로피의 증대는 단순한 역학적 법칙이 아니라 확률적 법칙이라는 해석에 도달하여 그 확률적 의미를 밝히는 동시에 엔트로피를 상태확률의 함수로 정의했다(1877).

유명한 S=klog W(S는 엔트로피, W는 상태확률, k는 볼츠만상수)의 식이 그것이다.

이 식의 근저에는 계(系)의 미시적(微視的) 상태가 모두 같은 선험적 확률을 가진다고 하는 가정이 있다.

그리고 이것은 그 배후로서 이른바 에르고드 가설(假說 ; 임의의 위상궤도는 에너지가 일정한 면 위의 모든 점을 통과한다고 하는 가설)과 밀접하게 연관되어 있다.

71년에 볼츠만이 도입한 이 가설은 통계역학의 성립에 중요한 공헌을 했다.

그리고 이런 결과를 점성(粘性) · 확산 등의 구체적 문제에 적용하는 면에서도 그는 정력적으로 연구 활동을 벌였다.

다른 분야에서도 맥스웰 전자기학의 검토, 유전율(誘電率)과 투자율(透磁率)의 측정에 의한 전파속도의 체크, 탄성여효(彈性餘效)의 연구 등 이 있고 특히 복사에너지의 온도 의존성(4승에 비례)의 이론적 도출(슈테판-볼츠만의 법칙)이 중요하다.

이것은 이윽고 열복사론(熱輻射論)을 전개하는데 큰 역할을 하게 되었다.

방법론적으로는 원자론의 입장을 추진 · 옹호한 것으로도 유명하며 당시 매우 성했던 에네르게티크(Energetik)의 사람들(대표자로는 E. 마하, F. W. 오스트발트, P. 뒤엠, 헬륨 등)과 논쟁을 벌였다.

에네르게티크는 실증주의 철학을 배경으로 현상론적(現象論的) 기술을 자연과학의 과제로 간주하고 그러기 위해서는 에너지를 보편개념으로 사용해야 한다고 주장하여「가상적」인 원자, 따라서 그것에 기초를 두는 기초운동론에 대한 격렬한 논란이 있었다.

특히 95년의 뤼베크 회의에서의 논쟁은 유명하다.

볼츠만은 원자론의 입장을 철저하게 옹호하여 「최후의 원자론자」라고까지 불렸다.

이 논쟁을 통해 볼츠만이 말한 「에너지에도 원자가 있을 수 있다」는 말은 후일 에너지의 양자화(量子化)를 암시한 선견지명이었다고도 한다.

만년에는 신경증에 시달리다가 1906년 목숨을 끊었다.

자살의 원인은 분명치 않으나 원자론 논쟁과 무관하지 않은 듯하다.

그리고 그가 사망한 직후에 브라운운동에 의해 원자의 존재에 대한 실험적 확증이 주어진 것도 역사의 아이러니라 할 것이다.