Нобелевские лауреаты: Ларс Онcагер

Соотношения взаимности

Норвежско-американский физикохимик и физик Ларс Онсагер

WeeRus/Wikimedia Commons

Как получить высшую научную награду за работу, отвергнутую в качестве докторской диссертации, как зайти с улицы к великому физику лишь затем, чтобы обвинить его в ошибке, и как опередить свое время в эксперименте с трехэтажной платиновой трубкой, рассказывает наш новый выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Ларс Онсагер (Онзагер)

Родился: 27 ноября 1903 года, Христиания (ныне — Осло), Норвегия

Умер: 5 октября 1976 года, Корал-Гейблз, Флорида, США

Нобелевская премия по химии 1968 года (единолично). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие соотношений взаимности, названных его именем, которые имеют принципиально важное значение для термодинамики необратимых процессов (for the discovery of the reciprocal relations bearing his name, which are fundamental for the thermodynamics of irreversible processes)».

Ларс родился в Осло 27 ноября 1903 года в семье Эрлинга и Ингрид Киркеби Онсагеров. Эрлинг Онсагер был адвокатом. Поговаривают, что у семьи были интересы в сталелитейной промышленности, хотя позже Ларс изо всех сил отрицал, что его отец был «стальным магнатом». Его раннее образование было, как это написано в одной русскоязычной биографии, «либеральным» (речь идет на самом деле о liberal arts — и потому позже друзья отзывались о нем как о необычайно начитанном в классической литературе и философии человеке и восхищались его вкусом в музыке и изобразительном искусстве).

Но в 1920 году он поступил все-таки в Норвежский технологический институт в Тронхейме, где собирался стать инженером. Хотя общий мыслительный уровень уже тогда говорил о большем. Еще до поступления в вуз Ларс купил книжку, которая очень сильно повлияла на его мышление. Ею стал культовый на то время учебник математического анализа «Курс современного анализа» Эдмунда Уиттакера и Джорджа Уотсона, впервые опубликованный за год до рождения нашего героя. Чтение этой книжки, по словам самого Онсагера, структурировало его мышление. Много позже, уже в 1940-х годах, эти структурированность и дисциплина мышления, выработанные самостоятельным мышлением, помогли Онсагеру найти решения двумерной модели Изинга (разработанной немцем Эрнстом Изингом) — проблемы статистической физики — для описания намагничивания материала.

В общем, пока Онсагер учился на химика-инженера, он знакомился с современными научными веяниями и своим потрясающе структурированным математическим умом видел ошибки и неточности в их математическом описании.

«Большая наука» для Ларса началась рано. И способом, который очень сложно себе представить в наше время: как-то в 1925 году Петер Дебай сидел в своем кабинете в Высшей технической школе Цюриха и ему доложили, что прибыл посетитель из Норвегии. Вошедший в кабинет очень высокий, очень молодой человек молча подошел к столу Дебая и торжественно произнес: «Профессор Дебай, ваша теория электролитов ошибочна».

Если бы сейчас к какому-то выдающемуся ученому вот так вот с улицы зашел бы вчерашний студент, сложно представить себе реакцию светила. Однако будущий нобелевский лауреат по физике 1936 года повел себя иначе. Он сначала предложил пришельцу сесть и изложить свои доводы, а затем — место своего ассистента на год. Тем более что параллельно с уточнением модели Дебая — Хюккеля молодой человек еще и пересмотрел описание броуновского движения. Так что Онсагер остался у Дебая не на год, а до 1928 года, когда эмигрировал в США и поступил в Университет Джонса Хопкинса в качестве лектора-химика. Но свой старт в США молодой гений полностью провалил.

Вот как вспоминал об этом коллега Онсагера Роберт Кол: «Они сделали ошибку, назначив Онсагера лектором по химии на начальных курсах. Он просто не мог думать на уровне молодых студентов. Поэтому, честно говоря, он и был уволен».

Вообще, по признанию коллег, неспособность сразу предполагать, что собеседник может быть менее умен или знать предмет хуже, стала проклятием Онсагера на всю жизнь. Быть может, поэтому большинство своих работ он сделал в одиночестве. При этом никакого высокомерия в ученом не было и в помине.

После увольнения из Университета Джонса Хопкинса Онсагер перешел в Университет Брауна. Там было сделано две важные работы. Первая была, как ни странно, практическая — он собирался провести эксперимент методом термической диффузии. Вначале руководство с радостью согласилось, узнав, что для этого нужна «всего лишь одна трубка», но потом оказалось, что трубка нужна высотой в три этажа и из платины. Об идее ученого забыли на десять лет — но, как только начался Манхэттенский проект, о ней сразу же вспомнили.

Шарж на Онсагера, выполненный Отто Фришем

Wikimedia Commons

В 1931 году Онсагер написал, пожалуй, главную свою работу: уравнения соотношения, то есть теорию необратимых процессов, которую ныне называют четвертым началом термодинамики. Вот как описывает ее «на пальцах» одна из биографий ученого:

«Например, когда холодный кусок сахара растворяется в горячем чае, тепло переходит от горячего тела к холодному и в то же время молекулы сахара растворяются в жидкости. 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 также доказал, что соотношения взаимности представляют собой математический эквивалент более общего принципа наименьшей диссипации, который утверждает, что скорость возрастания энтропии в связанных необратимых процессах минимальна».

И как вы думаете, что произошло? Эту работу Норвежский технологический институт в Тронхейме, альма-матер Онсагера, счел недостойной докторской степени. Теперь, конечно же, в университете (сейчас он Норвежский университет естественных и технических наук) предпочитают не вспоминать о том, что «провалили» диссертацию, за которую дали потом Нобелевскую премию.

Впрочем, два года спустя история повторилась. Когда Онсагер пришел на работу в Йельский университет, он подготовил новые тезисы на докторскую степень: «Решения уравнения Матье 4π и некоторых связанных c ним функций» и… и снова ни химики, ни физики ничего особо не поняли и поначалу хотели отклонить. Правда, тут спасли ситуацию йельские математики, которые увидели тезисы, пришли в восторг и заявили, что, если химфак не присудит немедленно докторскую степень Онсагеру, это с удовольствием сделает математический факультет. Заявление возымело действие.

Именно в Йеле Онсагер сделал оставшиеся самые значимые работы в своей жизни. Особенно важным событием, всколыхнувшим мир теоретической физики, стало его решение для двумерной модели Изинга, опубликованное 18 февраля 1942 года. Сразу после окончания Второй мировой войны Вольфганг Паули писал Хендрику Казимиру (который страдал, что выпал из мирового научного процесса) о том, что, в общем-то, за время войны Казимир не пропустил ничего существенного — кроме работ Онсагера.

Хендрик Казимир

Wikimedia Commons

В 1949 году вышли великие работы Онсагера по теории турбулентности и по поведению сверхтекучего гелия… Неудивительно, что его номинировали на Нобелевскую премию как по физике, так и по химии не один раз. В 1968 году выпал успех — по химии.

«Внесенный вами вклад в физику и химию можно считать краеугольным для развития науки, — говорил представитель Шведской королевской академии наук Стиг Классов во вступительной речи. — Ваше открытие соотношений взаимности занимает особое место. Оно представляет собой один из крупных шагов на пути развития науки в XX столетии».

И ведь помимо физики и химии Онсагер не был лишен и других талантов — он был отличным пловцом, с огромным удовольствием возделывал свой сад, интересовался биофизикой и неврологией, плотничал и перевел несколько скандинавских саг на английский язык. Воистину, великий человек велик во всем.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.