Lars Onsager

Koulutus ja varhaiselämä

Lars Onsager syntyi Kristianiassa (nykyisessä Oslossa), Norjassa. Hänen isänsä oli asianajaja. Oslossa käydyn lukion jälkeen hän opiskeli Norjan teknillisessä korkeakoulussa (NTH) Trondheimissa ja valmistui kemian insinööriksi vuonna 1925.

 

Ura ja tutkimus

Vuonna 1925 hän havaitsi, että Debye-Hückelin teoria elektrolyyttisistä liuoksista oli väärä. Tämä teoria selitti ionien Brownin liikkeen liuoksessa. Vuonna 1926 hän julkaisi korjauksen teoriaan. Hän matkusti Zürichiin, jossa Peter Debye opetti, ja kertoi hänelle, että hänen teoriansa oli väärä. Debye oli niin vaikuttunut Onsagerin työstä, että hän pyysi tätä assistentikseen. Onsager jäi Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) -yliopistoon vuoteen 1928 asti.

Johns Hopkinsin yliopisto

Vuonna 1928 Onsager lähti Yhdysvaltoihin opettamaan Johns Hopkinsin yliopistoon Baltimoressa, Marylandissa. Hän oli nero teorioiden kehittämisessä, mutta hän ei ollut kovin hyvä kemianopettaja, ja hänet erotettiin yhden lukukauden jälkeen.

Brownin yliopisto

Seuraavaksi hän opetti tilastollista mekaniikkaa Brownin yliopistossa Providencessa, Rhode Islandissa. Jälleen kerran hänen ei todettu olevan hyvä opettamaan. Hän kuitenkin edisti merkittävästi tilastollista mekaniikkaa ja termodynamiikkaa. Ainoa opiskelija, joka todella ymmärsi hänen elektrolyyttisysteemejä koskevia luentojaan, oli Raymond Fuoss. Fuoss liittyi lopulta hänen seuraansa Yalen yliopistoon. Vuonna 1933, suuren laman aikana Brown päätti, ettei heillä ollut varaa palkata henkilöä, joka ei osannut opettaa, ja hänet erotettiin. .

Brownissa hän tutki lämpötilagradienttien vaikutuksia diffuusioon. Hän kehitti vuonna 1929 yhtälöryhmän, jota nykyään kutsutaan Onsagerin vastavuoroisiksi suhteiksi. Näiden yhtälöiden merkitys tilastollisessa mekaniikassa huomattiin vasta vuosien kuluttua. Vuonna 1968 niitä kuitenkin pidettiin niin tärkeinä, että Onsager sai kemian Nobel-palkinnon. Vuonna 1933, jätettyään Brownsin, Onsager matkusti Itävaltaan sähkökemisti Hans Falkenhagenin luo. Hän tapasi Falkenhagenin kälyn, Margrethe Arledterin. He menivät naimisiin 7. syyskuuta 1933, ja heillä oli kolme poikaa ja tytär.

Yalen yliopisto

Seuraavaksi hän työskenteli Yalen yliopistossa, jossa hän työskenteli lähes koko loppuelämänsä ja jäi eläkkeelle vuonna 1972. Yalessa paljastui, ettei hän ollut koskaan saanut tohtorin tutkintoa. Norjan teknillinen instituutti katsoi, että hänen vastavuoroisia suhteita koskeva työnsä oli liian puutteellinen, jotta sitä olisi voitu pitää väitöskirjana. Yale sanoi hyväksyvänsä sen sijaan jonkin hänen julkaisemistaan töistä, mutta Onsager vaati uuden tutkimushankkeen tekemistä. Hänen väitöskirjansa, jonka nimi oli "Solutions of the Mathieu equation of period 4 pi and certain related functions" (Mathieun yhtälön ratkaisut periodilla 4 pi ja tietyt siihen liittyvät funktiot), oli kemian ja fysiikan tiedekunnalle liian vaikea ymmärtää. Vasta sen jälkeen, kun matematiikan laitos sanoi antavansa hänelle sen sijaan tohtorin arvon, hänelle myönnettiin tohtorin arvonimi kemiasta vuonna 1935. Hänet nimitettiin apulaisprofessoriksi vuonna 1934 ja apulaisprofessoriksi vuonna 1940. Yalessa hän teki loistavaa teoreettista tutkimusta, mutta ei osannut opettaa tai selittää ideoita opiskelijoille. Hän ei myöskään kyennyt ohjaamaan jatko-opiskelijoiden tutkimusta, lukuun ottamatta satunnaisia erinomaisia opiskelijoita.

1930-luvun lopulla Onsager tutki dielektristen aineiden dipoli-teoriaa. Hän kehitti jälleen Peter Debyen aiempaa työtä. Kun hän kuitenkin antoi artikkelinsa Debyen vuonna 1936 toimittamaan lehteen, se hylättiin. Debye hyväksyi Onsagerin ajatukset vasta toisen maailmansodan jälkeen. 1940-luvulla Onsager tutki kiinteiden aineiden faasisiirtymien tilastomekaanista teoriaa. Hän kehitti matemaattisen teorian, joka sai innostuneen vastaanoton. Matemaattisen fysiikan voimannäytteenä hän sai vuonna 1944 nollakentässä kaksiulotteisen Isingin mallin tarkan ratkaisun.

Vuonna 1935 hänelle myönnettiin kunniatohtorin arvonimi Norjan teknillisestä instituutista, joka on myöhemmin osa Norjan tiede- ja teknologiayliopistoa.

Vuonna 1945 Onsager kansallistettiin Yhdysvaltain kansalaiseksi. Hänelle myönnettiin J. Willard Gibbsin teoreettisen kemian professorin arvonimi. Willard Gibbs työskenteli matematiikan käytön parissa fysiikan ja kemian ongelmien ratkaisemiseksi. Onsager jatkoi samoilla aloilla, joilla Gibbs oli ollut edelläkävijä. Vuonna 1947 Onsager valittiin Kansallisen tiedeakatemian jäseneksi, ja vuonna 1950 hän liittyi Alpha Chi Sigman jäseneksi.

Toisen maailmansodan jälkeen Onsager tutki uusia kiinnostavia aiheita. Vuonna 1949 hän keksi teoreettisen selityksen nestemäisen heliumin supernesteominaisuuksille. Kaksi vuotta myöhemmin fyysikko Richard Feynman esitti itsenäisesti saman teorian. Hän työskenteli myös nestekiteiden ja jään sähköisten ominaisuuksien teorioiden parissa. Fulbright-apurahalla Cambridgen yliopistossa hän tutki metallien magneettisia ominaisuuksia. Hän kehitti tärkeitä ajatuksia magneettivuon kvantittumisesta metalleissa. Hänelle myönnettiin Lorentz-mitali vuonna 1958, Willard Gibbs -palkinto vuonna 1962 ja Nobelin kemianpalkinto vuonna 1968. Hänet valittiin Royal Societyn ulkomaiseksi jäseneksi (ForMemRS) vuonna 1975.

Yalen jälkeen

Vuonna 1972 Onsager jäi eläkkeelle Yalesta. Hänestä tuli Miamin yliopiston teoreettisten tutkimusten keskuksen jäsen, ja hänet nimitettiin fysiikan arvostetuksi yliopiston professoriksi. Miamin yliopistossa hän ohjasi ja innoitti postdoc-opiskelijoita, koska hänen opetustaitonsa olivat parantuneet. Hän kehitti kiinnostuksen kohteita puolijohdefysiikan, biofysiikan ja säteilykemian alalla. Hän kuoli kuitenkin ennen kuin ehti tehdä aiempiin vuosiinsa verrattavia läpimurtoja.

 
Onsagerin ja Kirkwoodin haudat  

Henkilökohtainen elämä

Hän kuoli aneurysmaan asuessaan Floridan Coral Gablesissa vuonna 1976. Onsager haudattiin John Gamble Kirkwoodin viereen New Havenin Grove Streetin hautausmaalle. Onsagerin hautakivessä luki vain "Nobel-voittaja". Kun Onsagerin vaimo Gretel kuoli vuonna 1991 ja hänet haudattiin sinne, hänen lapsensa lisäsivät "Nobel Laureate" -tekstin perään tähden ja kiven oikeaan alakulmaan "*etc.".

Legacy

Norjan teknologiainstituutti perusti vuonna 1993 Lars Onsager -luennon ja Lars Onsager -professuurin, joilla palkitaan kemian, fysiikan ja matematiikan tieteenaloilla ansioituneita tutkijoita. Vuonna 1997 hänen poikansa ja tyttärensä lahjoittivat hänen tieteelliset työnsä ja ammattiomaisuutensa NTNU:lle (ennen vuotta 1996 NTH) Trondheimissa, Norjassa, hänen Alma Materikseen. Ne on nyt järjestetty Lars Onsagerin arkistoksi Trondheimin Gunnerus-kirjastossa.

Lars Onsager -palkinto on teoreettisen tilastollisen fysiikan palkinto. Sen myöntää vuosittain American Physical Society. Sen perustivat vuonna 1993 tohtorit Russell ja Marian Donnelly.