Ларс Онсагер

Биография

Ларс Онсагер родился в семье адвоката Верховного суда Эрлинга Онсагера и Ингрид Киркеби. Там он получил школьное образование, а в 1925 после окончания Норвежского технологического института в Тронхейме стал инженером-химиком.

Онсагер заинтересовался химией и физикой электролитов. К этому времени в Швейцарии П.Дебай (Нобелевский лауреат, 1936Ъ и его ассистент Эрих Арманд Артур Йозеф Хюккель (1896–1980) разработали общую теорию растворов сильных электролитов. Работая независимо от них, Онсагер обнаружил в расчетах неточность. В 1925 22-летний Онсагер без приглашения явился к Дебаю в его лабораторию со словами: «Доброе утро, господин профессор. Ваша теория электропроводности совершенно ошибочна». Затем он представил Дебаю свои расчеты. Результатом явилось приглашение быть ассистентом в лаборатории Дебая, где Онсагер остался на два года. Он предложил уравнения, выражающие зависимость коэффициента проводимости, активности и некоторых других параметров электролита от изменения его концентрации, уравнения носят его имя.

Для углубления своих знаний весной 1928 Онсагер отправился в США. Стал преподавателем химии в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд (США), однако вскоре был уволен, так как был не в состоянии читать лекции на требуемом элементарном уровне. В том же году занял должность исследователя в Университете Броуна в Провиденсе (штат Род-Айленд), где читал курс лекций по статистической механике, который с трудом воспринимался студентами и был назван ими «норвежским орешком». Здесь Онсагер разработал основные положения своей теории необратимых процессов. Когда же он представил свою работу в качестве диссертации на родине – в Норвежском технологическом институте в Тронхейме, она была отвергнута.

С помощью статистической механики, основанной на законах движения, Онсагер показал, как одновременно протекающие реакции влияют друг на друга в соотношениях, известных в настоящее время как соотношения взаимности Онсагера.

Он показал также, что соотношения взаимности представляют собой математический эквивалент более общего принципа наименьшей диссипации, который утверждает, что скорость возрастания энтропии в связанных необратимых процессах минимальна.

Его теоретическое описание необратимых процессов не было в то время воспринято. Однако после Второй мировой войны уравнения соотношений (теперь называемые четвертым началом термодинамики) стали получать признание благодаря тому их значению, какое становилось все более очевидным для физики, химии, биологии и технологии.

В Университете Броуна Онсагер планировал экспериментально разделить изотопы термодиффузией, однако его должность в 1933 была ликвидирована, а сам опыт 10 лет спустя в рамках Манхэттенского проекта был осуществлен другими учеными.

В 1933 Онсагер поступил работать на химический факультет Йельского университета на стипендию Стерлинга и Гиббса, которая предоставляется защитившим диссертацию. У Онсагера диссертации не было, и для ее присуждения нужно было представить какую-либо публикацию. Онсагер написал новую статью, где привел математический анализ собственных исследований слабых электролитов. Химический и физический факультеты оказались не в силах оценить ее, поэтому работу передали на математический факультет. Лишь в 1935 Онсагеру была присуждена докторская степень по химии. Тогда же он стал профессором теоретической химии.

В 1936 он опубликовал статью о поведении полярных жидкостей в приложенном электрическом поле, важную для интерпретации диполей аминокислот и белков в растворах. В работе были поправки к теории Дебая.

До 1945 Онсагер не был гражданином США, а потому во время войны не участвовал в проектах военных ведомств. Вместо этого он анализировал одну из проблем физики, которая считалась неразрешимой – объяснение фазовых переходов с помощью статистической механики. Применив малоизвестные разделы математики, доказал, что теплоемкость системы в точке перехода увеличивается до бесконечности. В дальнейшем этот вывод был признан существенным вкладом в теоретическую физику.

Онсагер продолжал разрабатывать теорию фазовых переходов, занимался также проблемами турбулентности, квантовых эффектов в сверхтекучем гелии, электрического и магнитного поведения металлов в сильных магнитных полях, поведением жидких кристаллов и свойствами суспензий вирусов в воде.

Идеи и выводы Онсагера опережали свое время, и признание пришло к нему лишь в 1950-е. Его открытия стали основой двух международных конференций: Термодинамика необратимых процессов и статистическая механика фазовых переходов (1962, Университете Броуна) и Явления в окрестностях критической точки (1965, Вашингтоне).

В 1968 Онсагеру была присуждена Нобелевская премия «за открытие соотношений взаимности в необратимых процессах, названных его именем, которые имеют принципиально важное значение для термодинамики необратимых процессов».

До 1972 он оставался профессором теоретической химии в Йельском университете, а затем был избран почетным профессором университета Майами в Корал-Гейблсе (штат Флорида), где работал в Центре теоретических исследований и программ в области нейронауки.

Интересовался литературой и историей: перевел на английский язык несколько древних скандинавских саг.

Онсагер отличался редкой доброжелательностью, всегда улыбался и шутил, а потому ученики и сотрудники черпали энергию из общения с ним. Никогда он не высказывался плохо о ком-либо. Спорить с ним было бесполезно, так как он никогда не возражал.

Последние годы страдал от тромбофлебита и умер 5 октября 1976 в Корал-Гейблсе (Флорида).

Работы: Reciprocal relations in irreversible processes // Phys. Rev. 1931. V. 37; Initial recombination of ions // Phys. Rev. 1938. V. 54; Fluctuations and irreversible processes // Phys. Rev. 1953. V. 91(with S. Machlup).