Lars Onsager Kimdir?

Yüzyılın en önemli teorik kimyager ve fizikçilerinden biri, tersinmez termodinamik süreçler üzerine geliştirdiği karşılıklı ilişkiler (Onsager reciprocal relations) teorisiyle 1968 Nobel Kimya Ödülü’nü kazanan Norveç asıllı Amerikalı bilim insanı Lars Onsager kimdir? Biyografi.biz sitesi siz değerli okurlar için Nobel ödüllü bilim insanları serisine devam ediyor.

Lars Onsager Çalışmaları, denge dışı sistemlerdeki ısı, madde ve elektrik akışı gibi süreçlerin matematiksel olarak nasıl tanımlanacağını göstererek kimya, fizik ve malzeme biliminde devrim yaratmıştır. Onsager’in “dördüncü termodinamik yasa” olarak da anılan keşfi, modern nonequilibrium thermodynamics’ın temelini oluşturur.

Lars Onsager’in hayatı, matematiksel dehanın, disiplinlerarası merakın ve sabırlı bilimsel çabanın öyküsüdür. Norveç’in başkenti Oslo’da mütevazı bir entelektüel ailede doğup büyüyen Onsager, genç yaşta elektrolit teorisindeki hataları fark ederek dikkat çekmiş, Zürich’te Peter Debye ile çalıştıktan sonra Amerika’ya göç ederek Yale Üniversitesi’nde uzun yıllar teorik kimya profesörlüğü yapmıştır. Onun biyografisi, sadece bir Nobel ödülünün hikâyesi değil; istatistiksel mekanik, faz geçişleri, Ising modeli ve elektrolit çözeltileri gibi alanlarda temel katkılarını, tersinmez süreçlerin termodinamiğini anlamak isteyen herkes için öğretici bir kaynaktır.

Bu yazımız, Onsager’in erken yıllarından Nobel’e, Yale’deki kariyerinden diğer önemli keşiflerine kadar detaylı bir yolculuk sunacaktır.

 Yaşamı ve Norveç Yılları

Lars Onsager, 27 Kasım 1903 tarihinde Norveç’in başkenti Kristiania’da (bugünkü Oslo) dünyaya geldi. Babası Erling Onsager, Norveç Yüksek Mahkemesi’nde avukatlık yapan saygın bir hukukçuydu. Annesi Ingrid Kirkeby Onsager ise kültürlü bir aileden geliyordu. Aile ortamı, entelektüel tartışmalara ve öğrenmeye açıktı.

Genç Lars, doğuştan gelen analitik yeteneğini erken yaşlarda gösterdi. Oslo’da ilk eğitimini aldıktan sonra aile bir süre kırsalda yaşadı; burada özel öğretmenler ve annesinin desteğiyle eğitimine devam etti. Daha sonra Frogner School’a döndü ve akademik başarısıyla öne çıktı.

1920’lerin başında Norveç Teknik Üniversitesi’ne (Norges Tekniske Høgskole, Trondheim) kimya mühendisliği bölümüne girdi. 1925’te mezun oldu. Üniversite yıllarında matematik ve fizik derslerine büyük ilgi duydu. Whittaker ve Watson’un Modern Analysis kitabındaki zor problemleri neredeyse tamamını çözerek matematiksel yeteneğini kanıtladı.

Henüz 22 yaşındayken, o dönemde yeni yayımlanan Debye-Hückel elektrolit teorisinde bir hata fark etti. Bu teori, iyonların çözeltilerdeki davranışını açıklıyordu ancak Brownian hareketini yeterince dikkate almıyordu. Onsager, bu düzeltmeyi Debye’ye bizzat iletmek için Zürich’e gitti ve Peter Debye’nin asistanı olarak çalışmaya başladı. Bu olay, kariyerinin ilk büyük dönüm noktasıydı.

Zürich’teki Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) yılları (1926-1928), Onsager için hem bilimsel hem de kültürel bir zenginlikti. Debye’nin rehberliğinde elektrolit çözeltileri üzerine derinleşti. Boş zamanlarında kürek çekme sporuyla ilgilendi ve Zürich Gölü’nde yarışmalara katıldı. Bu dönem, teorik fizik ve kimya arasındaki köprüleri kurma becerisini geliştirdi.

Amerika’ya Göç ve Akademik Kariyerin Başlangıcı

,1928’de Onsager, Amerika Birleşik Devletleri’ne taşındı. Johns Hopkins Üniversitesi’nde kimya asistanı olarak göreve başladı ancak lisans öğrencilerine ders anlatma konusunda zorluk yaşadı ve sözleşmesi yenilenmedi. Ardından Brown Üniversitesi’ne geçti ve burada 1928-1933 yılları arasında araştırmacı öğretim görevlisi olarak çalıştı. Bu dönemde istatistiksel mekanik üzerine dersler verdi ve 1931’de ünlü “reciprocal relations” makalelerini yayımladı. Bu makaleler, tersinmez süreçlerin termodinamiğine iki yeni temel ilke ekledi ve Onsager’in adını bilim tarihine yazdırdı.

1933’te Yale Üniversitesi’nde Sterling Fellowship kabul etti. 1934’te yardımcı doçent, 1940’ta doçent ve 1945’te J. Willard Gibbs Teorik Kimya Profesörü oldu. 1935’te Yale’den kimya doktorası aldı; tezi, zayıf elektrolitlerde Ohm yasasından sapmaların matematiksel temeli üzerineydi. Yale’deki uzun kariyeri (1933-1972), onun en verimli dönemiydi. Gibbs kürsüsü, Amerikan teorik kimya ve fizik tarihinde prestijli bir konumdu ve Onsager bu koltuğu doldurarak kuruma büyük katkı sağladı.

Onsager, 1945’te Amerikan vatandaşı oldu. II. Dünya Savaşı yıllarında Manhattan Projesi’ne dolaylı katkı sağladı; izotop ayrıştırma yöntemleri üzerine teorik çalışmalar yaptı. Gaz difüzyonu tekniği, uranyum-235 üretimi için kullanıldı.Onsager Reciprocal Relations ve Nobel ÖdülüOnsager’in en büyük keşfi, 1931’de yayımladığı tersinmez termodinamik süreçlere dair karşılıklı ilişkilerdir. Klasik termodinamik, denge durumlarını (reversible processes) tanımlar ancak gerçek hayattaki süreçlerin çoğu tersinmezdir: ısı akışı, difüzyon, elektriksel iletkenlik gibi. Onsager, bu süreçlerdeki akıları (fluxes) ve kuvvetleri (forces) lineer ilişkilerle bağladı ve reciprocity (karşılıklılık) ilişkilerini formüle etti. Bu, “L = L’ ” şeklinde ifade edilen simetri ilişkileridir; bir sürecin bir yöndeki katsayısı, diğer yöndekiyle eşittir.

Bu teori, “dördüncü termodinamik yasa” olarak anılır çünkü termodinamiğin klasik üç yasasına ek olarak denge dışı sistemler için evrensel bir ilke sunar. Keşif, başlangıçta az dikkat çekti çünkü matematiksel olarak karmaşıktı ve deneysel doğrulama zaman aldı. II. Dünya Savaşı sonrası fizik ve kimya alanındaki gelişmelerle (özellikle malzeme bilimi, biyofizik) önemi anlaşıldı. 1968’de Nobel Kimya Ödülü’nü “kendi adını taşıyan karşılıklı ilişkilerin keşfi, tersinmez süreçlerin termodinamiği için temel öneme sahiptir” gerekçesiyle aldı.

Nobel sonrası ünü arttı ancak mütevazı kişiliğini korudu. Teorisi, kimyasal mühendislik, membran taşıma, termoelektrik etkiler, biyolojik süreçler ve hatta iklim modellerinde geniş uygulama buldu. Diğer Önemli Katkıları ve Bilimsel MirasıOnsager, tek bir keşifle sınırlı kalmadı. Debye-Hückel teorisini Brownian hareketi dahil ederek geliştirdi (Debye-Hückel-Onsager denklemi).

İstatistiksel mekanikte Ising modelinin iki boyutlu karesel kafes çözümüyle faz geçişlerini (order-disorder transitions) aydınlattı. Bu çalışma, kondense madde fiziğinde çığır açtı.Negatif sıcaklık kavramına katkıda bulundu, kuantum vortex’ler üzerine teoriler geliştirdi, Onsager-Machlup fonksiyonu, Onsager reaction field ve Onsager hard rod modeli gibi kavramlar onun adıyla anılır. De Haas-van Alphen etkisi ve Wien etkisi gibi manyeto-direnç olaylarının fiziksel temelini açıkladı. Araştırmaları disiplinler arasıydı: Kimya, fizik, matematik ve hatta biyoloji kesişiminde çalıştı. Öğrencileri ve işbirlikçileri, onun titizliğini ve derin sezgisini vurgular. Matematiksel türetmelerde yeni yollar icat etmek zorunda kaldığı söylenir.

Kişisel Yaşamı ve Karakteri

Lars Onsager, 1933’te Köln’de appendiks ameliyatı sırasında tanıştığı Margarethe (Grete) Arledter ile evlendi. Margarethe, kağıt endüstrisinde öncü bir ailenin kızıydı. Çiftin Erling Frederick, Hans Tanberg, Christian Carl adlı üç oğlu ve Inger Marie adlı kızı oldu. Aile, New Haven’da (Hamden, Connecticut) yaşadı ve New Hampshire’da 80 dönümlük bir çiftlikleri vardı. Onsager burada sebze yetiştirmeyi severdi.

Kişiliği, sessiz, mütevazı ve derin düşünceli olarak tanımlanır. Mükemmel bir şarap severdi; tatlarını değerlendirirdi. Norveç aksanıyla İngilizce konuşurdu. Bilim dışında doğa, müzik ve aile hayatına değer verirdi. Yale’deki öğrencilerinden bazıları, derslerinin zor olduğunu ancak ilham verici olduğunu belirtir. 1972’de Yale’den emekli olduktan sonra Miami Üniversitesi’nde (Coral Gables, Florida) Distinguished University Professor unvanıyla çalışmaya devam etti.5 Ekim 1976 tarihinde 72 yaşında Florida’da vefat etti. Mirası, dünya çapında termodinamik, istatistiksel fizik ve kimya laboratuvarlarında yaşamaktadır.

Mirası ve Günümüze Etkileri

Onsager, teorik bilimin gücünü gösteren bir simgedir. Reciprocal relations, bugün elektrokimya, polimer bilimi, biyolojik transport, nano teknolojisi ve sürdürülebilir enerji sistemlerinde (termoelektrik cihazlar) kullanılır. Ising modeli çözümü, kritik fenomenler ve faz geçişleri araştırmalarının temelidir. Birçok onursal doktora aldı: Harvard, Brown, Oxford, Cambridge gibi prestijli üniversitelerden. Lorentz Madalyası (1958), Willard Gibbs Ödülü (1962), Peter Debye Ödülü (1965), Ulusal Bilim Madalyası (1968) gibi ödüllerin sahibidir. Norveç ve Amerika bilim camiasında saygıyla anılır.Onsager’in hayatı, genç bilim insanlarına şunu öğretir: Erken yaşta fark edilen bir hata bile büyük keşiflere yol açabilir.

Matematiksel titizlik, disiplinler arası bakış ve sabırla evrenin gizemleri aydınlatılabilir. O, denge dışı dünyanın yasalarını formüle ederek, gerçek hayattaki karmaşık süreçleri anlamamıza kapı araladı. Teorileri, iklim değişikliği modellerinden ilaç taşıma sistemlerine kadar geniş bir yelpazede uygulanmaya devam ediyor. Lars Onsager, 20. yüzyılın en parlak zihinlerinden biri olarak teorik kimya ve fiziğin altın çağını temsil eder. Çalışmaları, bilimsel ilerlemenin temel taşlarından biri olmaya devam edecektir. Merakla başlayan bir Norveç yolculuğu, Yale kürsüsünde Nobel’e uzanmış ve insanlığın doğa anlayışını kalıcı biçimde zenginleştirmiştir.

 

Bilgi	Detay
Gerçek adı	Lars Onsager
Doğum yılı	1903
Doğum yeri	Oslo (Kristiania), Norveç
Boyu	Bilinmiyor (kamuoyuna açık detay yok)
Kilosu	Bilinmiyor (kamuoyuna açık detay yok)
Burcu	Yay
Medeni Hali	Evli
Eğitimi	Norveç Teknik Üniversitesi (Kimya Müh. 1925), Yale Üniversitesi (PhD 1935)
İnsanlığa Kattığı Şeyler	Onsager reciprocal relations (tersinmez termodinamik), Debye-Hückel-Onsager denklemi, Ising modeli çözümü, Nobel Kimya Ödülü (1968), nonequilibrium thermodynamics temelleri