Lars Onsager

Onderwijs en vroege leven

Lars Onsager werd geboren in Kristiania (nu Oslo), Noorwegen. Zijn vader was advocaat. Na de middelbare school in Oslo ging hij naar het Noorse Instituut voor Technologie (NTH) in Trondheim, waar hij in 1925 afstudeerde als chemisch ingenieur.

 

Carrière en onderzoek

In 1925 ontdekte hij dat de Debye-Hückel-theorie van elektrolytische oplossingen onjuist was. Deze theorie verklaarde de Brownse beweging van ionen in oplossing. In 1926 publiceerde hij een correctie op de theorie. Hij reisde naar Zürich, waar Peter Debye doceerde, en vertelde hem dat zijn theorie fout was. Debye was zo onder de indruk van Onsagers werk dat hij hem vroeg zijn assistent te worden. Onsager bleef aan de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) tot 1928.

Johns Hopkins Universiteit

In 1928 ging Onsager naar de Verenigde Staten om les te geven aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. Hij was een genie in het ontwikkelen van theorieën, hij was geen erg goede scheikundeleraar, en hij werd na één semester ontslagen.

Brown University

Zijn volgende baan was docent statistische mechanica aan de Brown University in Providence, Rhode Island. Ook hier bleek hij niet goed in lesgeven. Hij leverde wel belangrijke bijdragen aan de statistische mechanica en de thermodynamica. De enige student die zijn colleges over elektrolytische systemen echt kon begrijpen was Raymond Fuoss. Fuoss sloot zich uiteindelijk bij hem aan op de Yale University. In 1933, tijdens de Grote Depressie besloot Brown's dat ze het zich niet konden veroorloven iemand in dienst te nemen die geen les kon geven en hij werd ontslagen. .

Zijn onderzoek op Brown betrof de effecten van temperatuurgradiënten op de diffusie. Hij kwam in 1929 met een reeks vergelijkingen die nu Onsager reciproke relaties worden genoemd. Het belang van deze vergelijkingen in de statistische mechanica werd jarenlang niet ingezien. Maar in 1968 werden ze belangrijk geacht en won Onsager de Nobelprijs voor Scheikunde. In 1933, nadat hij Browns had verlaten, reisde Onsager naar Oostenrijk om de elektrochemicus Hans Falkenhagen te bezoeken. Hij ontmoette Falkenhagen's schoonzus, Margrethe Arledter. Zij trouwden op 7 september 1933 en kregen drie zonen en een dochter.

Yale University

Zijn volgende baan was aan de Yale University, waar hij het grootste deel van zijn leven bleef en in 1972 met pensioen ging. Bij Yale werd ontdekt dat hij nooit was gepromoveerd. Het Noorse Instituut voor Technologie vond dat zijn werk over wederkerige relaties te onvolledig was om als doctoraal proefschrift in aanmerking te komen. Yale zei dat ze in plaats daarvan een van zijn gepubliceerde artikelen zouden accepteren, maar Onsager stond erop een nieuw onderzoeksproject te doen. Zijn proefschrift, genaamd "Solutions of the Mathieu equation of period 4 pi and certain related functions", was te moeilijk voor de schei- en natuurkunde faculteit om te begrijpen. Pas nadat de wiskundeafdeling zei dat ze hem in plaats daarvan het doctoraat zouden geven, kreeg hij in 1935 een doctoraat in de scheikunde. In 1934 werd hij benoemd tot assistent-professor en in 1940 tot universitair hoofddocent. In Yale produceerde hij briljant theoretisch onderzoek, maar kon geen les geven of ideeën uitleggen aan studenten. Hij was ook niet in staat om het onderzoek van afgestudeerde studenten te leiden, behalve af en toe een uitstekende student.

Aan het eind van de jaren dertig deed Onsager onderzoek naar de dipooltheorie van diëlektrica. Hij verbeterde opnieuw het eerdere werk van Peter Debye. Maar toen hij zijn artikel in 1936 voorlegde aan een tijdschrift dat Debye redigeerde, werd het afgewezen. Debye accepteerde Onsagers ideeën pas na de Tweede Wereldoorlog. In de jaren veertig bestudeerde Onsager de statistisch-mechanische theorie van faseovergangen in vaste stoffen. Hij kwam met een wiskundige theorie die enthousiast werd ontvangen. In een hoogstandje van wiskundige fysica verkreeg hij in 1944 de exacte oplossing voor het tweedimensionale Ising-model in het nulveld.

In 1935 kreeg hij een eredoctoraat van het Noorse Instituut voor Technologie, later onderdeel van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie.

In 1945 werd Onsager genaturaliseerd tot Amerikaans staatsburger. Hij kreeg de titel van J. Willard Gibbs Professor in Theoretische Chemie. Willard Gibbs werkte aan het gebruik van wiskunde om problemen in de natuur- en scheikunde op te lossen. Onsager ging verder op dezelfde gebieden als Gibbs. In 1947 werd Onsager gekozen in de National Academy of Sciences, en in 1950 trad hij toe tot de rangen van Alpha Chi Sigma.

Na de Tweede Wereldoorlog onderzocht Onsager nieuwe interessante onderwerpen. In 1949 kwam hij met een theoretische verklaring voor de superfluïde eigenschappen van vloeibaar helium. Twee jaar later stelde de natuurkundige Richard Feynman onafhankelijk dezelfde theorie voor. Hij werkte ook aan theorieën over vloeibare kristallen en de elektrische eigenschappen van ijs. Tijdens een Fulbright-beurs aan de Universiteit van Cambridge werkte hij aan de magnetische eigenschappen van metalen. Hij ontwikkelde belangrijke ideeën over de kwantisering van de magnetische flux in metalen. Hij kreeg de Lorentz Medaille in 1958, de Willard Gibbs Award in 1962 en de Nobelprijs voor de Scheikunde in 1968. In 1975 werd hij verkozen tot Buitenlands Lid van de Koninklijke Maatschappij (ForMemRS).

Na Yale

In 1972 ging Onsager met pensioen bij Yale. Hij werd lid van het Center for Theoretical Studies, University of Miami, en werd benoemd tot Distinguished University Professor of Physics. Aan de Universiteit van Miami begeleidde en inspireerde hij postdoctorale studenten naarmate zijn onderwijsvaardigheden waren verbeterd. Hij ontwikkelde belangen in halfgeleiderfysica, biofysica en stralingschemie. Hij stierf echter voordat hij doorbraken kon realiseren die vergelijkbaar waren met die van zijn vroegere jaren.

 
Graven van Onsager en Kirkwood  

Persoonlijk leven

Hij stierf aan een aneurysma toen hij in 1976 in Coral Gables, Florida woonde. Onsager werd begraven naast John Gamble Kirkwood op New Haven's Grove Street Cemetery. Onsager's grafsteen vermeldde simpelweg "Nobelprijswinnaar". Toen Onsagers vrouw Gretel in 1991 overleed en daar werd begraven, voegden zijn kinderen een asterisk toe na "Nobelprijswinnaar" en "*etc." in de rechter benedenhoek van de steen.

Erfenis

Het Noorse Instituut voor Technologie stelde in 1993 de Lars Onsager-lezing en het Lars Onsager-hoogleraarschap in om uitmuntende wetenschappers op het gebied van scheikunde, natuurkunde en wiskunde te onderscheiden. In 1997 schonken zijn zonen en dochter zijn wetenschappelijke werken en professionele bezittingen aan NTNU (voor 1996 NTH) in Trondheim, Noorwegen als zijn Alma Mater. Deze zijn nu georganiseerd als het Lars Onsager Archief in de Gunnerus Bibliotheek in Trondheim.

De Lars Onsager-prijs is een prijs voor theoretische statistische natuurkunde. Hij wordt jaarlijks toegekend door de American Physical Society. Hij werd in 1993 ingesteld door Dr. Russell en Marian Donnelly.