Lars Onsager (27 de noviembre de 1903 – 5 de octubre de 1976) [1] fue un físico químico y físico teórico noruego-estadounidense . Ocupó la Cátedra Gibbs de Química Teórica en la Universidad de Yale . Fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1968. [3] [4] [5]
Lars Onsager nació en Kristiania (hoy Oslo ), Noruega . Su padre era abogado . Después de terminar la escuela secundaria en Oslo, asistió al Instituto Noruego de Tecnología (NTH) en Trondheim , donde se graduó como ingeniero químico en 1925. Mientras estuvo allí, trabajó en Un curso de análisis moderno , que fue fundamental en su trabajo posterior.
En 1925 llegó a una corrección de la teoría de Debye-Hückel de las soluciones electrolíticas , para especificar el movimiento browniano de los iones en solución, y durante 1926 la publicó. Viajó a Zúrich , donde Peter Debye enseñaba, y se enfrentó a Debye, diciéndole que su teoría estaba equivocada. Impresionó tanto a Debye que fue invitado a convertirse en su asistente en la Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) , donde permaneció hasta 1928. [6]
En 1928 viajó a los Estados Unidos para ocupar un puesto de profesor en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland . En la JHU tuvo que dar clases de química a los estudiantes de primer año y pronto se hizo evidente que, si bien era un genio en el desarrollo de teorías en química física, tenía poco talento para la enseñanza. Fue despedido de la JHU después de un semestre. [7]
Al dejar la JHU, aceptó un puesto (que implicaba la enseñanza de mecánica estadística a estudiantes de posgrado en química) en la Universidad Brown en Providence, Rhode Island , donde quedó claro que no era mejor enseñando a estudiantes avanzados que a estudiantes de primer año, pero hizo contribuciones significativas a la mecánica estadística y la termodinámica . Su estudiante de posgrado Raymond Fuoss trabajó con él y finalmente se unió a él en la facultad de química de Yale. Su curso de mecánica estadística fue apodado "Mecánica sádica" por los estudiantes. [8]
Su investigación en Brown se centró principalmente en los efectos de los gradientes de temperatura sobre la difusión y produjo las relaciones recíprocas de Onsager , un conjunto de ecuaciones publicadas en 1929 y, en forma ampliada, en 1931, en mecánica estadística cuya importancia pasó desapercibida durante muchos años. Sin embargo, su valor se hizo evidente durante las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial y, en 1968, se consideraron lo suficientemente importantes como para que Onsager ganara el Premio Nobel de Química de ese año .
En 1933, cuando la Gran Depresión limitó la capacidad de Brown para apoyar a un miembro de la facultad que sólo era útil como investigador y no como profesor, Brown lo despidió. Viajó a Austria para visitar al electroquímico Hans Falkenhagen . Allí conoció a la cuñada de Falkenhagen, Margrethe Arledter. Se casaron el 7 de septiembre de 1933 y tuvieron tres hijos y una hija. [9]
Después del viaje a Europa , fue contratado por la Universidad de Yale , donde permaneció durante la mayor parte del resto de su vida, retirándose en 1972. [10]
En Yale, lo habían contratado como investigador postdoctoral, pero se descubrió que nunca había recibido un doctorado. [3] Si bien había presentado un esquema de su trabajo en relaciones recíprocas al Instituto Noruego de Tecnología , decidieron que estaba demasiado incompleto para calificar como una disertación doctoral. Le dijeron que podía presentar uno de sus artículos publicados a la facultad de Yale como disertación, pero insistió en hacer un nuevo proyecto de investigación en su lugar. Su disertación sentó las bases matemáticas para su interpretación de las desviaciones de la ley de Ohm en electrolitos débiles. [11] Trataba de las soluciones de la ecuación de Mathieu del período y ciertas funciones relacionadas y estaba más allá de la comprensión de la facultad de química y física . Solo cuando algunos miembros del departamento de matemáticas , incluido el presidente Einar Hille (a quien también le gustó Un curso de análisis moderno ), insistieron en que el trabajo era lo suficientemente bueno como para otorgarle el doctorado si el departamento de química no lo hacía, se le otorgó un doctorado. en química en 1935.
Incluso antes de terminar su tesis, fue nombrado profesor asistente en 1934 [3] y promovido a profesor asociado en 1940. Rápidamente mostró en Yale los mismos rasgos que tenía en la JHU y Brown: produjo una investigación teórica brillante, pero era incapaz de dar una conferencia a un nivel que un estudiante (incluso un estudiante de posgrado) pudiera comprender. Tampoco era capaz de dirigir la investigación de los estudiantes de posgrado, excepto por algún que otro estudiante sobresaliente [12] . Sus dos cursos sobre mecánica estadística fueron apodados "Noruego avanzado I" y "Noruego avanzado II" por ser incomprensibles [8] .
A finales de la década de 1930, Onsager investigó la teoría dipolar de los dieléctricos , introduciendo mejoras en otro tema que había sido estudiado por Peter Debye. Sin embargo, cuando envió su artículo a una revista que Debye editaba en 1936, fue rechazado. Debye no aceptaría las ideas de Onsager hasta después de la Segunda Guerra Mundial . Durante la década de 1940, Onsager estudió la teoría estadístico-mecánica de las transiciones de fase en sólidos , derivando una teoría matemáticamente elegante que fue recibida con entusiasmo. En lo que se considera ampliamente un tour de force de la física matemática, obtuvo la solución exacta para el modelo bidimensional de Ising en campo cero en 1944. [13] [14] [15]
En 1960 se le concedió un título honorífico , doctor techn. honoris causa, en el Instituto Noruego de Tecnología , más tarde parte de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología . [16]
En 1945, Onsager se naturalizó como ciudadano estadounidense, y ese mismo año se le concedió el título de Profesor J. Willard Gibbs de Química Teórica . Esto fue particularmente apropiado porque Onsager, al igual que Willard Gibbs , había estado involucrado principalmente en la aplicación de las matemáticas a problemas de física y química y, en cierto sentido, podría considerarse que continuaba en las mismas áreas en las que Gibbs había sido pionero. En 1947, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias , [17] de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1949, [18] y en 1950 se unió a las filas de Alpha Chi Sigma .
Después de la Segunda Guerra Mundial , Onsager investigó nuevos temas de interés. Propuso una explicación teórica de las propiedades superfluidas del helio líquido en 1949; dos años más tarde, el físico Richard Feynman propuso de forma independiente la misma teoría. También trabajó en las teorías de los cristales líquidos y las propiedades eléctricas del hielo . Mientras disfrutaba de una beca Fulbright en la Universidad de Cambridge , trabajó en las propiedades magnéticas de los metales . Desarrolló ideas importantes sobre la cuantificación del flujo magnético en los metales. Fue galardonado con la Medalla Lorentz en 1958, el Premio Willard Gibbs en 1962, [19] y el Premio Nobel de Química en 1968. Fue elegido miembro de la American Philosophical Society en 1959 y Miembro Extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1975. [ 20] [1]
En 1972 Onsager se retiró de Yale y se convirtió en emérito. Luego se convirtió en miembro del Centro de Estudios Teóricos de la Universidad de Miami y fue nombrado Profesor Universitario Distinguido de Física. [21] En la Universidad de Miami siguió activo guiando e inspirando a los estudiantes posdoctorales, ya que sus habilidades de enseñanza, aunque no sus habilidades para dar conferencias, habían mejorado durante el curso de su carrera. Desarrolló intereses en física de semiconductores, biofísica y química de la radiación. Sin embargo, su muerte se produjo antes de que pudiera producir avances comparables a los de sus años anteriores.
Para resolver el modelo de Ising 2D, Onsager comenzó por diagonalizar matrices de transferencia cada vez más grandes. Dijo que esto se debe a que tuvo mucho tiempo durante la Segunda Guerra Mundial. Comenzó por calcular la matriz de transferencia 2 × 2 del modelo de Ising 1D, que ya había sido resuelto por el propio Ising. Luego calculó la matriz de transferencia de la "escalera de Ising", es decir, dos modelos de Ising 1D uno al lado del otro, conectados por enlaces. La matriz de transferencia es entonces 4 × 4. Repitió esto para hasta seis modelos de Ising 1D, lo que resultó en matrices de transferencia de hasta 64 × 64. Los diagonalizó todos y descubrió que todos los valores propios tenían una forma especial, por lo que supuso que el álgebra del problema era un álgebra asociativa (más tarde llamada álgebra de Onsager [22] ). [23]
La solución implicó el álgebra de cuaterniones generalizada y la teoría de funciones elípticas, que aprendió en Un curso de análisis moderno . [7]
Permaneció en Florida hasta su muerte a causa de un aneurisma en Coral Gables, Florida, en 1976. Onsager fue enterrado junto a John Gamble Kirkwood en el cementerio Grove Street de New Haven . Si bien la lápida de Kirkwood tiene una larga lista de premios y cargos, incluido el Premio de la Sociedad Química Estadounidense en Química Pura, la Medalla Richards y el Premio Lewis, la lápida de Onsager, en su forma original, simplemente decía "Premio Nobel". Cuando la esposa de Onsager, Gretel, murió en 1991 y fue enterrada allí, sus hijos agregaron un asterisco después de "Premio Nobel" y "*etc." en la esquina inferior derecha de la lápida. [24]
El Instituto Noruego de Tecnología estableció la Conferencia Lars Onsager y la Cátedra Lars Onsager en 1993 para premiar a científicos destacados en los campos científicos de Lars Onsager: química, física y matemáticas. [25] La Sociedad Estadounidense de Física estableció el Premio Lars Onsager en física estadística en 1993. En 1997 sus hijos y su hija donaron sus trabajos científicos y pertenencias profesionales a la NTNU (antes NTH en 1996 ) en Trondheim , Noruega , como su alma mater. Estos ahora están organizados como el Archivo Lars Onsager en la Biblioteca Gunnerus en Trondheim. [26] [27]
