Ларс Онсагер (27 ноября 1903 г. – 5 октября 1976 г.) [1] был норвежско-американским физическим химиком и физиком-теоретиком . Он занимал должность профессора Гиббса по теоретической химии в Йельском университете . Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1968 году. [3] [4] [5]
Ларс Онсагер родился в Кристиании (ныне Осло ), Норвегия . Его отец был юристом . После окончания средней школы в Осло он поступил в Норвежский технологический институт (NTH) в Тронхейме , получив диплом инженера-химика в 1925 году. Там он прошёл курс современного анализа , который сыграл важную роль в его более поздних работах.
В 1925 году он пришел к исправлению теории электролитических растворов Дебая-Хюккеля, чтобы определить броуновское движение ионов в растворе , и в 1926 году опубликовал его. Он отправился в Цюрих , где преподавал Петер Дебай , и столкнулся с Дебаем , сказав ему, что его теория неверна. Он произвел на Дебая такое впечатление, что его пригласили стать ассистентом Дебая в Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) , где он оставался до 1928 года. [6]
В 1928 году он отправился в Соединенные Штаты, чтобы занять должность преподавателя в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд . В Университете Джона Хопкинса ему пришлось преподавать химию на первокурсниках , и быстро стало очевидно, что, хотя он был гением в разработке теорий в области физической химии, у него было мало таланта к преподаванию. Он был уволен из Университета Джона Хопкинса после одного семестра. [7]
Покинув JHU, он занял должность (включающую преподавание статистической механики аспирантам по химии) в Университете Брауна в Провиденсе, штат Род-Айленд , где стало ясно, что он не лучше обучает продвинутых студентов, чем первокурсников, но он внес значительный вклад в статистическую механику и термодинамику . Его аспирант Рэймонд Фуосс работал под его началом и в конечном итоге присоединился к нему на химическом факультете Йельского университета. Его курс статистической механики получил от студентов прозвище «Садистская механика». [8]
Его исследования в Брауне были в основном связаны с влиянием температурных градиентов на диффузию и создали обратные соотношения Онзагера , набор уравнений, опубликованных в 1929 году и, в расширенной форме, в 1931 году, в статистической механике, важность которых оставалась непризнанной в течение многих лет. Однако их ценность стала очевидной в течение десятилетий после Второй мировой войны , и к 1968 году они были признаны достаточно важными, чтобы Онзагер получил Нобелевскую премию по химии того года .
В 1933 году, когда Великая депрессия ограничила возможности Брауна содержать преподавателя, который был полезен только как исследователь, а не как преподаватель, Браун уволил его. Он отправился в Австрию , чтобы посетить электрохимика Ганса Фалькенхагена . Он встретился с невесткой Фалькенхагена, Маргрете Арледтер. Они поженились 7 сентября 1933 года, и у них родилось трое сыновей и дочь. [9]
После поездки в Европу он был принят на работу в Йельский университет , где проработал большую часть своей жизни, выйдя на пенсию в 1972 году. [10]
В Йельском университете его наняли в качестве постдокторанта, но выяснилось, что он так и не получил степень доктора философии. [3] Хотя он представил план своей работы в Норвежском технологическом институте , они решили, что он слишком неполн, чтобы считаться докторской диссертацией. Ему сказали, что он может представить одну из своих опубликованных работ на факультет Йельского университета в качестве диссертации, но он настоял на том, чтобы вместо этого заняться новым исследовательским проектом. Его диссертация заложила математическую основу для его интерпретации отклонений от закона Ома в слабых электролитах. [11] Она касалась решений уравнения Матье для периода и некоторых связанных с ним функций и была за пределами понимания факультета химии и физики . Только когда некоторые члены математического факультета, включая председателя Эйнара Хилле (которому также понравился «Курс современного анализа» ), настояли на том, что работа достаточно хороша, чтобы они присудили докторскую степень, если бы химическое отделение этого не сделало, ему была присуждена степень доктора философии по химии в 1935 году.
Еще до того, как диссертация была закончена, он был назначен доцентом в 1934 году [3] и повышен до доцента в 1940 году. В Йеле он быстро продемонстрировал те же черты, которые у него были в JHU и Брауне: он провел блестящие теоретические исследования, но был неспособен читать лекции на уровне, который студент (даже аспирант) мог бы понять. Он также не мог руководить исследованиями аспирантов, за исключением редких выдающихся. [12] Его два курса по статистической механике были прозваны «Продвинутый норвежский I» и «Продвинутый норвежский II» за то, что были непонятными. [8]
В конце 1930-х годов Онзагер исследовал дипольную теорию диэлектриков , внося улучшения в другую тему, которую изучал Питер Дебай. Однако, когда он представил свою статью в журнал, который Дебай редактировал в 1936 году, она была отклонена. Дебай не принимал идеи Онзагера до окончания Второй мировой войны . В 1940-х годах Онзагер изучал статистико-механическую теорию фазовых переходов в твердых телах , выведя математически элегантную теорию, которая была принята с энтузиазмом. В том, что широко считается выдающимся достижением математической физики, он получил точное решение для двумерной модели Изинга в нулевом поле в 1944 году. [13] [14] [15]
В 1960 году ему была присуждена почетная степень доктора технических наук honoris causa в Норвежском технологическом институте , позднее являвшемся частью Норвежского университета науки и технологий . [16]
В 1945 году Онзагер получил американское гражданство, и в том же году ему было присвоено звание профессора теоретической химии имени Дж. Уилларда Гиббса . Это было особенно уместно, поскольку Онзагер, как и Уиллард Гиббс , в первую очередь занимался применением математики к проблемам физики и химии и, в некотором смысле, мог считаться продолжателем тех же областей, в которых Гиббс был пионером. В 1947 году он был избран в Национальную академию наук [17] , в 1949 году — в Американскую академию искусств и наук [18], а в 1950 году он вступил в ряды Alpha Chi Sigma .
После Второй мировой войны Онзагер исследовал новые темы, представляющие интерес. Он предложил теоретическое объяснение сверхтекучих свойств жидкого гелия в 1949 году; два года спустя физик Ричард Фейнман независимо предложил ту же теорию. Он также работал над теориями жидких кристаллов и электрическими свойствами льда . Во время обучения по стипендии Фулбрайта в Кембриджском университете он работал над магнитными свойствами металлов . Он разработал важные идеи о квантовании магнитного потока в металлах. Он был награжден медалью Лоренца в 1958 году, премией Уилларда Гиббса в 1962 году [19] и Нобелевской премией по химии в 1968 году. Он был избран членом Американского философского общества в 1959 году и иностранным членом Королевского общества (ForMemRS) в 1975 году . [20] [1]
В 1972 году Онзагер вышел на пенсию из Йельского университета и стал почетным. Затем он стал членом Центра теоретических исследований Университета Майами и был назначен почетным профессором физики университета. [21] В Университете Майами он продолжал активно направлять и вдохновлять постдокторантов, поскольку его преподавательские навыки, хотя и не его лекторские навыки, улучшились в ходе его карьеры. Он развил интерес к физике полупроводников, биофизике и радиационной химии. Однако его смерть наступила прежде, чем он смог совершить какие-либо прорывы, сопоставимые с теми, что были в его ранние годы.
Чтобы решить 2D-модель Изинга, Онзагер начал с диагонализации все более больших матриц переноса. Он сказал, что это потому, что у него было много времени во время Второй мировой войны. Он начал с вычисления матрицы переноса 2 × 2 1D-модели Изинга, которая уже решена самим Изингом. Затем он вычислил матрицу переноса «лестницы Изинга», то есть двух 1D-моделей Изинга, расположенных бок о бок и соединенных связями. Матрица переноса тогда равна 4 × 4. Он повторил это для шести 1D-моделей Изинга, получив матрицы переноса размером до 64 × 64. Он диагонализировал их все и обнаружил, что все собственные значения имеют особую форму, поэтому он предположил, что алгебра задачи является ассоциативной алгеброй (позже названной алгеброй Онзагера [22] ). [23]
Решение включало обобщенную кватернионную алгебру и теорию эллиптических функций, которые он изучил из «Курса современного анализа» . [7]
Он оставался во Флориде до своей смерти от аневризмы в Корал-Гейблс, Флорида, в 1976 году. Онзагер был похоронен рядом с Джоном Гэмблом Кирквудом на кладбище Гроув-стрит в Нью-Хейвене . В то время как надгробие Кирквуда имеет длинный список наград и должностей, включая премию Американского химического общества в области чистой химии, медаль Ричардса и премию Льюиса, надгробие Онзагера, в его первоначальном виде, просто гласило «Нобелевский лауреат». Когда жена Онзагера Гретель умерла в 1991 году и была похоронена там, его дети добавили звездочку после «Нобелевский лауреат» и «* и т. д.» в правом нижнем углу камня. [24]
Норвежский технологический институт учредил лекцию Ларса Онсагера и профессорскую должность Ларса Онсагера в 1993 году для награждения выдающихся ученых в научных областях Ларса Онсагера: химии, физики и математики. [25] Американское физическое общество учредило премию Ларса Онсагера по статистической физике в 1993 году. В 1997 году его сыновья и дочь пожертвовали его научные работы и профессиональные вещи NTNU (до 1996 года NTH ) в Тронхейме , Норвегия , как его alma mater. Теперь они организованы как Архив Ларса Онсагера в библиотеке Гуннерус в Тронхейме. [26] [27]
