Ларс Онсагер (27 ноября 1903 — 5 октября 1976) [1] — норвежско-американский физико-химик и физик-теоретик . Он занимал должность профессора теоретической химии Гиббса 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 работал над «Курсом современного анализа» , который сыграл важную роль в его дальнейшей работе.
В 1925 году он внес поправку в теорию электролитических растворов Дебая-Хюкеля , чтобы уточнить броуновское движение ионов в растворе , и в 1926 году опубликовал ее. Он поехал в Цюрих , где преподавал Питер Дебай , и выступил против Дебая, сказав ему, что его теория ошибочна. Он настолько впечатлил Дебая , что его пригласили стать ассистентом Дебая в Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) , где он оставался до 1928 года.
В 1928 году он отправился в Соединенные Штаты, чтобы занять должность преподавателя в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд . В JHU ему приходилось преподавать химию для первокурсников , и быстро стало очевидно, что, хотя он был гением в разработке теорий по физической химии, у него было мало таланта к преподаванию. Через один семестр он был уволен JHU. [7]
Покинув JHU, он принял должность (включающую преподавание статистической механики аспирантам-химикам) в Университете Брауна в Провиденсе, Род-Айленд , где стало ясно, что он не лучше обучает продвинутых студентов, чем первокурсники, но добился значительных успехов. вклад в статистическую механику и термодинамику . Его аспирант Раймонд Фуосс работал под его началом и в конечном итоге присоединился к нему на химическом факультете Йельского университета. Его курс статистической механики студенты прозвали «садистской механикой». [8]
Его исследования в Брауне были связаны главным образом с влиянием на диффузию температурных градиентов и привели к появлению соотношений взаимности Онзагера , набора 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 считались достаточно важными, чтобы получить Онзагеру Нобелевскую премию по химии в том же году .
В 1933 году, когда Великая депрессия ограничила возможности Брауна поддерживать преподавателя, который был полезен только как исследователь, а не как преподаватель, Браун уволил его. Он отправился в Австрию , чтобы посетить электрохимика Ганса Фалькенхагена . Он познакомился с невесткой Фалькенхагена, Маргретой Арледтер. Они поженились 7 сентября 1933 года, у них родилось трое сыновей и дочь. [9]
После поездки в Европу он был принят на работу в Йельский университет , где и оставался большую часть оставшейся жизни, выйдя на пенсию в 1972 году. [10]
В Йельском университете его наняли в качестве постдокторанта, но выяснилось, что он так и не получил докторскую степень. [3] Хотя он представил план своей работы во взаимных отношениях в Норвежский технологический институт , они решили, что он слишком неполный, чтобы квалифицироваться как докторская диссертация. Ему сказали, что он может представить одну из своих опубликованных статей профессорско-преподавательскому составу Йельского университета в качестве диссертации, но вместо этого он настоял на выполнении нового исследовательского проекта. Его диссертация заложила математическую основу для интерпретации отклонений от закона Ома в слабых электролитах. [11] Оно касалось решений уравнения периода Матье и некоторых связанных с ним функций и выходило за рамки понимания факультетов химии и физики . Только когда некоторые члены математического факультета , в том числе председатель Эйнар Хилле (которому также понравился «Курс современного анализа »), настояли на том, что работа достаточно хороша, чтобы они могли присудить докторскую степень, если химический факультет этого не сделает, ему была присвоена степень доктора философии. .Д. по химии в 1935 году.
Еще до того, как диссертация была закончена, в 1934 году он был назначен доцентом [3] и доцентом в 1940 году. В Йельском университете он быстро проявил те же черты, которые он имел в JHU и Брауне: он провел блестящие теоретические исследования, но был неспособен прочитать лекцию на уровне, понятном студенту (даже аспиранту). Он также не мог руководить исследованиями аспирантов, за исключением редких выдающихся студентов. [12] Два его курса по статистической механике получили прозвища «Продвинутый норвежский язык I» и «Продвинутый норвежский язык II» за их непонятность. [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 редактировал Дебай 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 изящную теорию, которая была принята с энтузиазмом . В 1944 году , что считается выдающимся достижением математической физики, он получил точное решение для двумерной модели Изинга в нулевом поле. [13] [14] [15]
В 1960 году ему присвоено почетное звание доктора техн. Honoris Causa в Норвежском технологическом институте , позже входившем в состав Норвежского университета науки и технологий . [16]
В 1945 году Онсагер получил гражданство США и в том же году ему было присвоено звание профессора теоретической химии Дж. Уилларда Гиббса . Это было особенно уместно, потому что Онзагер, как и Уиллард Гиббс , занимался в первую очередь применением математики к проблемам физики и химии и, в некотором смысле, можно считать, что он продолжает работать в тех же областях, пионерами которых были Гиббс. В 1947 году он был избран членом Национальной академии наук , [17] Американской академии искусств и наук в 1949 году, [18] а в 1950 году он вступил в ряды Альфа Чи Сигмы .
После Второй мировой войны Онсагер исследовал новые интересующие его темы. В 1949 году он предложил теоретическое объяснение сверхтекучих свойств жидкого гелия ; 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 развил важные идеи по квантованию 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 Онсагер ушел из Йельского университета и стал почетным профессором. Затем он стал членом Центра теоретических исследований Университета Майами и был назначен заслуженным университетским профессором физики. [21] В Университете Майами он продолжал активно руководить и вдохновлять постдокторантов, поскольку его навыки преподавания, хотя и не навыки лекционирования, улучшились в течение его карьеры. Он развил интересы в области физики полупроводников, биофизики и радиационной химии. Однако его смерть наступила прежде, чем он смог совершить какие-либо прорывы, сравнимые с достижениями его предыдущих лет.
Чтобы решить двумерную модель Изинга, Онсагер начал с диагонализации все более крупных трансфер-матриц. Он сказал, что это потому, что у него было много времени во время Второй мировой войны. Он начал с вычисления передаточной матрицы 2×2 одномерной модели Изинга, которую уже решил сам Изинг. Затем он вычислил передаточную матрицу «лестницы Изинга», то есть две одномерные модели Изинга, расположенные рядом, соединенные связями. Тогда матрица переноса будет иметь размер 4 × 4. Он повторил это для шести одномерных моделей Изинга, в результате чего получились матрицы переноса размером до 64 × 64. Он диагонализировал их все и обнаружил, что все собственные значения имели особую форму, поэтому он догадался, что алгеброй задачи является ассоциативная алгебра (позже названная алгеброй Онзагера [22] ). [23]
Решение включало обобщенную алгебру кватернионов и теорию эллиптических функций, которую он изучил из «Курса современного анализа» . [7]
Он оставался во Флориде до своей смерти от аневризмы в Корал-Гейблс, Флорида, в 1976 году. Онсагер был похоронен рядом с Джоном Гэмблом Кирквудом на кладбище Нью-Хейвена на Гроув-стрит . 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, на надгробии Онсагера в его первоначальном виде просто было написано «Нобелевский лауреат». Когда жена Онсагера Гретель умерла в 1991 году и была похоронена там, его дети добавили звездочку после слов «Нобелевский лауреат» и «*и т. д.». в правом нижнем углу камня. [24]
Норвежский технологический институт учредил в 1993 году премию Ларса Онсагера и премию Ларса Онсагера для награждения выдающихся ученых в научных областях Ларса Онсагера; Химия, физика и математика. [25] Американское физическое общество учредило премию Ларса Онсагера в области статистической физики 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 , в качестве его альма-матер. Сейчас они организованы как Архив Ларса Онсагера в библиотеке Гуннеруса в Тронхейме. [26] [27]
