Онзагер, Ларс: биография
Йельский университет
В 1933 году Онзагер был принят в Йельский университет, где провел самую замечательную часть своей жизни. При решении вопроса о присуждении ему докторской степени, химический факультет обнаружил, что у Онзагера нет открытия, достойного данного звания. Соотношения взаимности были опубликованы двумя годами ранее, однако те результаты, которые он отправил в его «альма матер» — в Норвежский технологический институт в Тронхейме — были сочтены недостаточными для присуждения ему докторской степени. Эта неудача сильно расстроила ученого. 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 себя долго ждать — опубликовал тезисы «Решения уравнения Матьё 4 и некоторых связанных c ним функций». Химики и физики поначалу, судя по всему, не поняли значимости данной работы. В конце концов, тезисы были отправлены на математический факультет, где профессор Эйнар Хилле, вместе с экспертами в данной области, с удовольствием прочитали их. Тогда Эйнар заявил профессору Хиллу, декану химического факультета, что если химфак не присудит Онзагеру докторскую степень, то это сделает математический факультет. Не желая быть отодвинутыми на задний план, химики сразу согласились присудить Онзагеру степень доктора химических наук. 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 к улучшению — его курсы статистической механике в народе назывались как «Первый Норвежский Усложненный» и «Второй Норвежский Усложненный» («Advanced Norwegian I» и «Advanced Norwegian II»). Но у Онзагера, тем не менее, было много друзей как в Йеле, так и за пределами университета — его искренняя доброта, теплота, честность всегда завоевывала его симпатию у тех людей, с которыми он знакомился. Его самые известные статьи того периода были: статья по эффекту Вина и статья по дипольным моментам молекул в растворах. Как минимум последние четыре статьи довоенного периода, по своей сути, были индикаторами того, к чему Онзагер в итоге пришёл. Статья про электростатические взаимодействия молекул в кристаллах наметила путь его дальнейшей работы по статистической механике фазового переноса. Две статьи по разделению изотопов методом термической диффузии предвещали использование идей Онзагера в Манхэттенском проекте по созданию ядерной бомбы. Статья о явлении турбуленции при термической диффузии была интересна тем, что в ней Онзагер пришёл к открытию этого явления вслед за аналогичным открытием советского ученого Колмогорова, работы которого не были известны на западе до окончания войны.
Тот факт, что жена Онзагера была австрийкой, а Ларс ещё не получил американское гражданство, не позволяло Онзагеру 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 напряженнее, чем когда-либо прежде, чтобы решить ключевую проблему в области физики, которая представлялась другим лежащей за пределами человеческого понимания. А проблема была следующей: могли ли фундаментальные постулаты статистической механики описывать различные фазовые переходы в веществе. Известно, что для одномерного кристалла ответ был отрицательным: какими бы не были (в конечном измерении) диапазоны взаимодействия, резкий фазовый переход не мог возникнуть. Тем не менее, была простая модель системы, в которой фазовый переход можно было ожидать, а именно, двумерная модель Изинга. Более ранние попытки решить проблему Изинга предпринимались рядом ученых, однако все они были вынуждены использовать методы аппроксимации, точность результатов которых наиболее сложно поддается оценке, и которые, в окончательном варианте, оказались весьма неудовлетворительными. «Онзагер с увлечением изучил их методы и увидел, что может добавить пару „трюков“, затем он получал один обнадеживающий результат за другим, пока не вычислил статсумму, определяющую термодинамические свойства. Результат был получен в 1942 г.; некоторое время заняла проверка и приведение в порядок различных деталей, в итоге, работа была опубликована в 1944 г.» Решение задачи Изинга, выполненное Онзагером, было впервые опубликовано в дискуссионных заметках, последовавших за научной статьей Грегори Ванье на собрании Нью-Йоркской академии наук, 18 февраля 1942 г. Это просто взорвало мир теоретической физики: «Точное решение Онзагера, которое произвело сенсацию при своем появлении, показало, что удельная теплоемкость фактически растет до бесконечности в точке перехода, феномен, который глубоко взволновал тех, кто был уверен, что флуктуации всегда сглаживаются неточностью, присутствующей при любых методах аппроксимации, используемых при анализе. Работа дала новый импульс для изучения явлений взаимодействия… и это очевидно наиболее значительное индивидуальное достижение в этой важной области». Быстрое признание важности этого открытия отражается в письме Вольфганга Паули, написанного Х. Б. Г. Казимиру сразу после окончания войны. Казимир был обеспокоен тем, что так долго был отрезан от проблем теоретической физики союзных стран, но Паули успокоил его, заявив, что за это время не случилось ничего интересного, за исключением решения задачи Изинга Онзагером. А в более поздние годы Лев Ландау, чья общая феноменологическая теория фазовых переходов была основательно подорвана результатами Онзагера, говорил В. Л. Покровскому, что в то время как работы других теоретиков его поколения не имели на него большого влияния и не представляли никакой опасности, он не мог себе даже представить, что Онзагер вот так решит задачу Изинга. Собрание IUPAP во Флоренции дало ему возможность обнародовать ещё две фееричные работы — одну по теории турбулентности и другую по поведению сверхтекучего гелия. «Читая это в наши дни», — писал Пиппард в 1961 г., — «в свете более поздней теории Фейнмана о гелии, видно, что некоторые из этих важных идей были хорошо известны Онзагеру … Это, пожалуй, первый важный пример, характеризующий характер Онзагера в последние 10 лет — нежелание публиковать какую-либо работу до тех пор, пока она не была тщательно выверена и отполирована, что совмещалось с привычкой давать ценные сведения в крайне афористичных терминах. Неясность его высказываний не была связана с желанием вести кого-либо в заблуждение, а, скорее, была результатом его неумения оценить компетентность своих слушателей. Для тех, кто мог оценить то, что он пытался до них донести, он был источником глубокого вдохновения». В 1945 году Онзагер становится гражданином США, а в 1947 году его избирают в Национальную академию наук. По внешним признакам1949 год был для Онзагера «годом чудес». Вышли в свет не только его третий доклад по решетке Изинга и его заметки по спонтанной намагничиваемости и квантовому завихрению, но также и его фундаментальная работа по анизотропным растворам палочковидных молекул. Эта статья перевела теорию жидких кристаллов на прочную статистическую базу и сделала невозможным высказывания о существовании мистических «биологических» сил между частицами в растворе, скажем, «вируса табачной мозаики». В 1951-52 гг. Онзагер переехал в Кембридж в качестве сотрудника Кавендишской лаборатории. Работая по программе Фулбрайта, он разработал теорию диамагнетизма в металлах, внеся ясность в понимание эффекта де Хааза — Ван Альфена. В период с 1955 по 1965 гг. мысли Онзагера постоянно возвращались к его первой научной проблеме — свойствам электролитов, а также исследованию электрических свойств льда. В 1968 г. был номинирован, не в первый раз, на Нобелевскую Премию. Факультет в Корнелле номинировал его на обе премии — в области физики и химии, особенно отметив его фундаментальные работы по фазовым переходам; в результате он был награждён Нобелевской премией 1968 г. в области химии за открытие соотношений взаимности, которого не хватило ему для получения докторской степени в Норвегии.
