Lars Onsager (1903-1976) - norsk-amerikansk fysikalisk kemist och Nobelpristagare
Lars Onsager — norsk‑amerikansk fysikalisk kemist och Nobelpristagare 1968. Upptäck hans banbrytande teorier i termodynamik och viktiga forskningsinsatser vid Yale.
Lars Onsager (27 november 1903-5 oktober 1976) var en norskfödd amerikansk fysikalisk kemist och teoretisk fysiker. Han innehade Gibbs-professuren i teoretisk kemi vid Yale University. Han tilldelades Nobelpriset i kemi 1968.
Liv och karriär
Onsager föddes i Norge 1903 och utbildade sig först tekniskt innan han tidigt kom att ägna sig åt teoretisk forskning inom kemi och fysik. Han flyttade till USA där han byggde upp en internationellt erkänd forskningskarriär och så småningom blev Gibbs-professor vid Yale University. Hans arbeten kännetecknas av djupa insikter i grundläggande termodynamiska och statistiska problem samt en förmåga att formulera allmängiltiga principer.
Vetenskapliga bidrag
Onsagers forskning spänner över flera områden inom fysikalisk kemi och teoretisk fysik. Bland hans viktigaste insatser märks:
- Onsagers reciprocitetsrelationer – Ett grundläggande resultat inom termodynamiken för irreversibla processer. Dessa relationer kopplar ihop flöden och drivkrafter i system utanför jämvikt och har fått stor betydelse för förståelsen av transportfenomen i fysik och kemi.
- Exakt lösning i statistisk mekanik – Onsager gav viktiga exakta resultat i modeller inom statistisk mekanik, som exempelvis beräkningar relaterade till tvådimensionella modeller som Ising‑modellen. Hans arbete har lagt grunden för vidare teoretiska framsteg inom fasövergångar och kritiska fenomen.
- Elektrolyt- och ledningsproblem – Han bidrog till teorier som förklarar elektrokemisk ledningsförmåga i utspädda lösningar och utvecklade teoretiska metoder som kombinerar elektrodynamik och statistisk mekanik.
- Fluktuationer och stokastiska processer – Onsager studerade hur termiska fluktuationer kopplas till makroskopiska irreversibla flöden, vilket haft stor betydelse för senare utveckling av teorier för stokastiska processer och termodynamik.
- Hydrodynamik och tvådimensionella virvelsystem – Han gjorde också viktiga insatser inom teoretisk hydrodynamik, bland annat i studier av statistiska egenskaper hos virvlar i tvådimensionella flöden.
Utmärkelser och inflytande
För sina banbrytande insatser belönades Onsager med Nobelpriset i kemi 1968, främst för upptäckten av de ömsesidiga (reciproka) relationerna inom termodynamiken för irreversibla processer. Hans idéer och metoder har haft långvarig påverkan och används än i dag inom många områden, från materialvetenskap till biokemi och klimatforskning. Han räknas som en av de ledande teoretikerna i 1900‑talets fysik och kemiska termodynamik.
Personligt och arv
Onsager var känd för sin skarpa teoretiska intuition och förmåga att se enkla, generella samband i komplexa problem. Hans arbete fortsätter att vara centralt i modern forskning och många begrepp som bär hans namn används i undervisning och vetenskaplig litteratur.
Utbildning och tidigt liv
Lars Onsager föddes i Kristiania (nu Oslo), Norge. Hans far var advokat. Efter gymnasiet i Oslo gick han på Norges tekniska institut (NTH) i Trondheim och tog examen som kemiingenjör 1925.
Karriär och forskning
År 1925 upptäckte han att Debye-Hückels teori om elektrolytiska lösningar var felaktig. Denna teori förklarade jonernas Brownska rörelse i lösningen. År 1926 publicerade han en korrigering av teorin. Han reste till Zürich, där Peter Debye undervisade, och berättade för honom att hans teori var felaktig. Debye var så imponerad av Onsagers arbete att han bad honom bli sin assistent. Onsager stannade vid Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) till 1928.
Johns Hopkins University
1928 reste Onsager till USA för att undervisa vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. Han var ett geni när det gällde att utveckla teorier, men han var inte en särskilt bra kemilärare, och han avskedades efter en termin.
Browns universitet
Hans nästa jobb var att undervisa i statistisk mekanik vid Brown University i Providence, Rhode Island. Återigen visade det sig att han inte var särskilt bra på att undervisa. Han gjorde dock betydande bidrag till statistisk mekanik och termodynamik. Den enda student som verkligen kunde förstå hans föreläsningar om elektrolytsystem var Raymond Fuoss. Fuoss anslöt sig så småningom till honom vid Yale University. År 1933, under den stora depressionen, beslutade Browns att de inte hade råd att anställa någon som inte kunde undervisa och han avskedades. .
Hans forskning på Brown handlade om effekterna av temperaturgradienter på diffusionen. Han kom 1929 fram till en uppsättning ekvationer som nu kallas Onsagers ömsesidiga relationer. Betydelsen av dessa ekvationer för den statistiska mekaniken insåg man inte förrän efter många år. År 1968 ansågs de dock vara så viktiga att Onsager fick Nobelpriset i kemi. 1933, efter att ha lämnat Browns, reste Onsager till Österrike för att besöka elektrokemisten Hans Falkenhagen. Han träffade Falkenhagens svägerska Margrethe Arledter. De gifte sig den 7 september 1933 och fick tre söner och en dotter.
Yale University
Nästa jobb var vid Yale University, där han stannade under större delen av sitt liv och gick i pension 1972. På Yale upptäcktes det att han aldrig hade fått någon doktorsexamen. Det norska tekniska institutet ansåg att hans arbete om ömsesidiga relationer var för ofullständigt för att kunna betraktas som en doktorsavhandling. Yale sa att de skulle acceptera en av hans publicerade artiklar i stället, men Onsager insisterade på att göra ett nytt forskningsprojekt. Hans avhandling, som hette "Solutions of the Mathieu equation of period 4 pi and certain related functions", var för svår att förstå för kemi- och fysikfakulteten. Det var först efter att matematiska institutionen sagt att de skulle ge honom doktorsexamen i stället som han fick en doktorsexamen i kemi 1935. Han utnämndes till biträdande professor 1934 och till docent 1940. På Yale producerade han briljant teoretisk forskning, men kunde inte lära ut eller förklara idéer för studenter. Han kunde inte heller leda forskarstuderandes forskning, med undantag för enstaka framstående studenter.
I slutet av 1930-talet forskade Onsager om dipolteorin för dielektriker. Han förbättrade återigen Peter Debyes tidigare arbete. När han 1936 överlämnade sin artikel till en tidskrift som Debye redigerade avvisades den dock. Debye skulle inte acceptera Onsagers idéer förrän efter andra världskriget. Under 1940-talet studerade Onsager den statistisk-mekaniska teorin om fasövergångar i fasta ämnen. Han kom med en matematisk teori som togs emot med entusiasm. I en kraftmätning i matematisk fysik fick han 1944 den exakta lösningen för den tvådimensionella Isingmodellen i nollfältet.
År 1935 fick han en hedersdoktorsexamen från Norges tekniska institut, som senare blev en del av Norges tekniska universitet.
Onsager naturaliserades som amerikansk medborgare 1945. Han tilldelades titeln J. Willard Gibbs professor i teoretisk kemi. Willard Gibbs arbetade med att använda matematik för att lösa problem inom fysik och kemi. Onsager fortsatte inom samma områden som Gibbs hade varit pionjär inom. År 1947 valdes Onsager in i National Academy of Sciences och 1950 anslöt han sig till Alpha Chi Sigma.
Efter andra världskriget undersökte Onsager nya ämnen av intresse. 1949 kom han med en teoretisk förklaring till de superfluida egenskaperna hos flytande helium. Två år senare föreslog fysikern Richard Feynman oberoende av varandra samma teori. Han arbetade också med teorier om flytande kristaller och isens elektriska egenskaper. Under ett Fulbright-stipendium vid universitetet i Cambridge arbetade han med metallers magnetiska egenskaper. Han utvecklade viktiga idéer om kvantisering av magnetiskt flöde i metaller. Han tilldelades Lorentzmedaljen 1958, Willard Gibbs Award 1962 och Nobelpriset i kemi 1968. Han valdes till utländsk medlem av Royal Society (ForMemRS) 1975.
Efter Yale
1972 gick Onsager i pension från Yale. Han blev medlem av Center for Theoretical Studies vid University of Miami och utnämndes till framstående universitetsprofessor i fysik. Vid University of Miami vägledde och inspirerade han postdoktorala studenter eftersom hans pedagogiska färdigheter hade förbättrats. Han utvecklade intressen inom halvledarfysik, biofysik och strålningskemi. Han avled dock innan han kunde åstadkomma några genombrott som var jämförbara med dem från hans tidigare år.
Gravar av Onsager och Kirkwood
Personligt liv
Han dog av ett aneurysm när han bodde i Coral Gables i Florida 1976. Onsager begravdes bredvid John Gamble Kirkwood på Grove Street Cemetery i New Haven. På Onsagers gravsten stod det bara "Nobelpristagare". När Onsagers fru Gretel dog 1991 och begravdes där, lade hans barn till en asterisk efter "Nobelpristagare" och "*etc." i stenens nedre högra hörn.
Arvet
Norges tekniska institut inrättade Lars Onsager-föreläsningen och Lars Onsager-professuren 1993 för att belöna framstående forskare inom områdena kemi, fysik och matematik. År 1997 donerade hans söner och dotter hans vetenskapliga arbeten och professionella tillhörigheter till NTNU (före 1996 NTH) i Trondheim, Norge, som hans Alma Mater. Dessa är nu organiserade som Lars Onsager-arkivet vid Gunnerusbiblioteket i Trondheim.
Lars Onsager-priset är ett pris i teoretisk statistisk fysik. Det delas ut årligen av American Physical Society. Det instiftades 1993 av dr Russell och Marian Donnelly.
Sök