Ларс Онсагер (; 27 ноября 1903 — 5 октября 1976) — норвежско-американский физхимик и физик, лауреат Нобелевской премии по химии (1968). Известен как создатель теории необратимых реакций, а также автор точного решения двумерной модели Изинга.
Биография Родился в городе Кристиания (современном Осло) в семье Эрлинга и Ингрид Киркеби Онсагеров. Отец работал адвокатом, семья имела экономические интересы в металлургической промышленности, поэтому учёному впоследствии приходилось открещиваться от того, что его отец был «стальным магнатом».
Первое образование было гуманитарным. Друзья находили его хорошо разбирающимся в классической литературе и философии и восхищались его вкусом в музыке и изобразительном искусстве. По завершении средней школы в Осло в 1920 году Онсагер поступил в Норвежский технологический институт в Тронхейме для изучения химической технологии, чтобы впоследствии построить карьеру в области инженерии. Но сам он был человеком творческим; он уже купил монографию E. T. Whittaker and G. N. Watson, A course of modern analysis (Cambridge: bridge University Press, 1902), 4th ed., 1927. Уиттекера и Ватсона и любил читать эту довольно сложную для понимания книгу в свободное время. Эта ранняя дисциплинированность помогла ему в дальнейшем добиться многих захватывающих достижений, в особенности — решения двухмерной модели Изинга.
В других отношениях, студенческие годы Онсагера в Норвежском технологическом институте стали определяющими для дальнейшей работы: как молодой химик он был знаком с современной (для того времени) теорией растворов электролитов, согласно которой свойства электролитов должны быть аддитивными, причём не только для молекул, но и для составляющих их ионов.
За 5 лет учёбы в Тронхейме Онсагер не только приобрёл математические навыки, которые позже применил при описании свойств растворов электролитов, к проблеме которых его внимание периодически возвращалось в течение всей жизни, но также дал глубокую оценку связи теории с экспериментом и обязанности теоретика предлагать экспериментальные опыты исходя из своих идей. По крайней мере, есть вероятность того, что его интерес к термической диффузии, коллоидным растворам и явлениям турбуленции возник во время его обучения на химика-инженера. Во всяком случае, когда он в итоге получил диплом инженера-химика в 1925 году, наступило время для выхода на научную сцену его огромных интеллектуальных способностей.
В 1925 году он внёс некоторые изменения в теорию растворов электролитов Дебая — Хюккеля, уточнив броуновское движение ионов в растворе, и опубликовал соответствующую работу в 1926 году. Затем в Цюрихе встретился с Дебаем, обсудив с ним ошибочность ранней формулировки теории. Ему удалось настолько сильно впечатлить Дебая, что тот пригласил его стать своим ассистентом в высшей технической школе Цюриха, в которой Онсагер оставался до 1928 года.
Университет Джонса Хопкинса В 1928 году Ларс Онсагер эмигрировал в США и был принят на должность соискателя в университете Джонса Хопкинса. Однако он не задержался на этой должности надолго. По словам Роберта Коула, который работал с Онсагером более 40 лет, ему была назначена должность лектора по химии на начальных курсах, что было ошибкой, так как Онсагер не мог адекватно думать на уровне молодых студентов. В результате он был уволен с данной должности.J. F. Barry, Jr., "Lars Onsager: The greatest theoretical chemist, « Brown Univ. Alum. Mo. (November 1976): 2.
У Онсагера на протяжении всей жизни были большие сложности, возникающие при общении с менее подготовленными специалистами, многие собеседники отмечали эту особенность. Проблемы общения с «простыми смертными» не были следствием нетерпения или высокомерия — химик-теоретик из университета Брауна , который знал Онсагера, впоследствии описывал его как человека, который просто всегда считал, что его слушатели были с ним на одинаковом уровне мышления. отмечал, что при личном общении с Онсагером гораздо проще найти общий язык, если сохранять настойчивость в требовании объяснений по вопросам, которые не понятны. В таком случае Онсагер старался упростить свои объяснения до тех пор, пока собеседник не поймет вопрос.C. Domb, C, Obituary, Nature, Lond. 264(1976):819.
Университет Брауна После увольнения из Университета Джонса Хопкинса перешёл на должность руководителя исследований на химический факультет Брауновского университета, где деканом был опытный администратор . Краус, несмотря на отсутствие у Онсагера учёных степеней, был уверен, что молодой учёный принесёт пользу, и именно эта работа привела его к получению Нобелевской премии.
Простые учёные могут быть обескуражены той интеллектуальной изоляцией, в которой Онсагер находился в течение этих пяти лет работы в университете. Проблемы, которые он решал, и идеи, которые он развивал, вряд ли были конструктивно обсуждены с его коллегами.
Как декан химического факультета, Краус всегда знал, что Онсагер любит проводить эксперименты и не тратит всё своё время на теоретическую работу. Однажды Онсагер сказал ему, что полон решимости попробовать провести эксперимент по разделению изотопов методом термической диффузии. «Хорошо», — сказал Краус, и был вдвойне доволен, когда Ларс сказал, что для эксперимента ему нужна лишь длинная трубка. Однако хорошее настроение у декана быстро исчезло, когда Онсагер объяснил ему, что эта трубка должна быть из платины и тянуться из фундамента до уровня третьего этажа здания факультета. Джулиан Гиббс пишет, что Краус никогда не напоминал Онсагеру о проведении эксперимента, который был слишком неудачным. Это связано с тем, что за более чем 10 лет никто не смог успешно провести данный эксперимент, пока это не стало необходимым для Манхэттенского проекта по созданию атомной бомбыBarry, Brown Univ. Alum. Mo. (1976):2.
Педагогическое старание Онсагера в университете Брауна было намного сильнее, чем в университете Джонса Хопкинса. Джон Райан, выпускник университета Брауна, вспоминая курс «Садистической (а не статистической) механики» Онсагера, рассказывал, как однажды один новенький начал ходить на лекции Онсагера. И уже на второй лекции, когда Ларс, как обычно, написал на доске сложное математическое уравнение, и с надеждой в голосе спросил у аудитории «Вы видите?», мрачная тишина была прервана новичком, который спросил: «А не должен ли там быть единичный вектор?». Онсагер повернулся к доске, и с возгласом «Kонечно, должен!» небрежно начертил на доске значок единичного вектора и засиял лучезарной улыбкой. Он нашёл ученика, который понимал его, и следующие лекции стали выглядеть как дуэт из двух людей, понимающих в чём дело, что вызывало недоумение у остальных студентов. Новичка звали Раймонд Фуосс, который впоследствии защитил кандидатскую диссертацию под руководством Онсагера и стал его первым соавтором. Снова встретившись в Йельском университете, они работали вместе в течение 35 лет, написав немало совместных работ. В 1929 году Онсагер опубликовал статью, в которой были выведены знаменитые соотношения взаимности, впоследствии получившие его имя, но решил, что понятия и условия для данных соотношений должны быть уточнены, и более детальное описание соотношений появилось лишь в 1931 году. Утверждения и вправду были очень общими, так как сейчас эти соотношения взаимности называют четвёртым законом термодинамики. 8 лет спустя, Онсагер был номинирован на Нобелевскую премию за своё открытие.
Онсагер также внёс большой вклад в науку благодаря открытию , который должен быть математически эквивалентен соотношениям взаимности для систем близких к равновесию.
Онсагер оставался в университете Брауна до 1933 года, пока экономический кризис не привёл к сокращению его должности. Для химического факультета оказалось невозможным убедить университет, что его работа даже в качестве преподавателя была просто необходима. Резюмируя, можно сказать, что хотя Ларсу Онсагеру и не удалось преуспеть в преподавательской деятельности, он сделал значительный вклад в статистическую механику и термодинамику.
Йельский университет В 1933 году Онсагер был принят в Йельский университет, где провёл самую замечательную часть своей жизни.
Решая вопрос о присуждении ему докторской степени, химический факультет обнаружил, что у Онсагера нет открытия, достойного данного звания. Соотношения взаимности были опубликованы двумя годами ранее, однако те результаты, которые он отправил в Норвежский технологический институт в Тронхейме были сочтены недостаточными для присуждения ему докторской степени. Эта неудача сильно расстроила учёного. Его коллеги посоветовали ему защитить докторскую степень в Йельском университете. Тем более Ларс уже имел достаточный практический и лекционный опыт, а в качестве тезисов в Йеле были готовы принять любую его работу.
Однако Ларс решил, что он должен написать что-то новое. И он не заставил долго себя ждать — опубликовал тезисы «Решения уравнения Матьё периода и некоторые связанные c ним функции». Химики и физики поначалу, судя по всему, не поняли значимости данной работы. В конце концов, тезисы были отправлены на математический факультет, где профессор , вместе с экспертами в данной области, с удовольствием прочитали их. Тогда Эйнар заявил профессору Хиллу, декану химического факультета, что если химфак не присудит Онсагеру докторскую степень, то это сделает математический факультет. Не желая быть отодвинутыми на задний план, химики сразу согласились присудить Онсагеру степень доктора химических наук.B. Hille, "Ionic channels of nerve: questions for theoretical chemists, " BioSystems 8(1977): 195-99.
Можно говорить о некоторой несистематичности в его научных мыслях (особенно в ранние годы в Йеле), однако качественный уровень его мышления был безупречен. Он преимущественно работал один, реже — с коллегами и аспирантами, с которыми впоследствии пожелал сотрудничать и в дальнейшем. Он заработал собственную репутацию, можно сказать, почти в одиночку. Он никогда не проявлял своих амбиций, чтобы организовать собственную научную группу, однако расстраивал многих своих коллег, делая попытки вовлечь химиков-теоретиков из других университетов в свою работу в Йеле. Его лекционные навыки не подавали признаков улучшения — его курсы статистической механики в народе назывались как «Первый норвежский усложнённый» и «Второй норвежский усложнённый» («Advanced Norwegian I» и «Advanced Norwegian II»). Но у Онсагера, тем не менее, было много друзей как в Йеле, так и за пределами университета — его искренняя доброта, теплота, честность всегда завоевывала симпатию у тех людей, с которыми он знакомился.
Его самыми известными работами того периода были статья по и статья по дипольным моментам молекул в растворах. Как минимум последние четыре статьи довоенного периода, по своей сути, были индикаторами того, к чему Онсагер в итоге пришёл. Статья про электростатические взаимодействия молекул в кристаллах наметила путь его дальнейшей работы по статистической механике фазовых переходов. Две статьи по разделению изотопов методом термической диффузии предвещали использование идей Онсагера в Манхэттенском проекте по созданию ядерной бомбы. Статья о явлении турбуленции при термической диффузии была интересна тем, что в ней Онсагер пришёл к открытию этого явления вслед за аналогичным открытием советского учёного Колмогорова, работы которого не были известны на западе до окончания войны.
Тот факт, что жена Онсагера была австрийкой, а Ларс ещё не получил американское гражданство, не позволяло Онсагеру работать в сфере военных заказов. Возможно, действительно, благодаря невысокому темпу академической жизни в Йеле, Ларсу было легко сконцентрироваться на своих собственных исследованиях. Какой бы ни была причина, он находил время думать напряжённее, чем когда-либо прежде, чтобы решить ключевую проблему в области физики, которая представлялась другим лежащей за пределами человеческого понимания.