Сванте Аррениус

Ранние работы

Его ранние работы были посвящены электропроводности электролитов. В 1884 году, основываясь на этой работе, он представил 150-страничное эссе по электролитической проводимости в Уппсальский университет для получения докторской степени. Оно не произвело впечатления на профессоров, и он получил степень низкого класса. Позже продолжение этой работы принесло ему Нобелевскую премию по химии.

Наиболее важной идеей в диссертации было его объяснение того, что ни чистые соли, ни чистая вода не являются проводниками, но растворы солей в воде являются таковыми.

Объяснение Аррениуса заключалось в том, что при образовании раствора соль распадается на заряженные частицы (которым Майкл Фарадей за много лет до этого дал название ионы). Фарадей считал, что ионы образуются в процессе электролиза; идея Аррениуса заключалась в том, что даже в отсутствие электрического тока растворы солей содержат ионы. Он предположил, что химические реакции в растворе - это реакции между ионами.

В продолжение своей ионной научной теории Аррениус в 1884 году предложил определения для кислот и оснований. Он считал, что кислоты - это вещества, образующие в растворе ионы водорода, а основания - вещества, образующие в растворе ионы гидроксида.

Нобелевская премия

Около 1900 года Аррениус стал участвовать в учреждении Нобелевских институтов и Нобелевских премий. До конца своей жизни он был членом Нобелевского комитета по физике и членом Нобелевского комитета по химии.

Он использовал свое положение, чтобы организовать присуждение премий своим друзьям (Якобусу ван'т Хоффу, Вильгельму Оствальду, Теодору Ричардсу) и попытаться лишить их своих врагов (Паулю Эрлиху, Вальтеру Нернсту). В 1903 году он стал первым шведским персом, удостоенным Нобелевской премии по химии.

Более поздние работы

Сделав себе имя, он занялся другими научными вопросами.

Физиология

В 1904 году он прочитал (в Калифорнийском университете) несколько лекций, чтобы попытаться показать применение методов физической химии к изучению теории токсинов и антитоксинов, которые были опубликованы в 1907 году под названием "Иммунохимия".

Науки о Земле и планетарии

Он также обратил свое внимание на геологию (происхождение ледниковых периодов), астрономию, физическую космологию и астрофизику, учитывая рождение Солнечной системы в результате межзвездного столкновения. Он рассматривал радиационное давление как объяснение комет, солнечной короны, авроры бореалис и зодиакального света.

Он считал, что жизнь могла быть перенесена с планеты на планету путем переноса спор. Эта идея сегодня известна как панспермия.

Парниковый эффект

Аррениус придумал теорию для объяснения ледниковых периодов, а в 1896 году он стал первым ученым, который решил, что изменение уровня углекислого газа в атмосфере может сильно изменить температуру поверхности Земли за счет парникового эффекта. На него повлияли работы других ученых, в том числе Жозефа Фурье. Аррениус использовал инфракрасные наблюдения за Луной для расчета поглощения инфракрасного излучения атмосферным CO₂ и водяным паром. В своем первоначальном виде парниковый закон Аррениуса выглядит следующим образом:

"Если количество углекислого газа увеличивается в геометрической прогрессии, то увеличение температуры будет увеличиваться почти в арифметической прогрессии".

Это упрощенное выражение используется и сегодня:

ΔF = α ln(C/ C 0 {\displaystyle C_{0}} )

Его книга Worlds in the making (1908) была адресована широкой аудитории. Он предположил, что человеческий выброс CO₂ будет достаточно сильным, чтобы остановить наступление нового ледникового периода, и что для того, чтобы прокормить быстро растущее население, потребуется более теплая Земля:

"В определенной степени температура земной поверхности... [связана] с окружающей ее атмосферой, и особенно с проницаемостью последней для тепловых лучей". (p46)

"[Эта] теория была названа теорией горячего дома, потому что они думали, что атмосфера действует подобно стеклянным стеклам в горячих домах". (p51)

"Если количество углекислого газа в воздухе уменьшится до половины его нынешнего содержания, температура понизится примерно на 4°; уменьшение до одной четверти приведет к снижению температуры на 8°. С другой стороны, любое удвоение процентного содержания углекислого газа в воздухе повысит температуру земной поверхности на 4°; а если углекислый газ увеличить в четыре раза, температура повысится на 8°". (p53)

"Хотя море, поглощая углекислоту, действует как регулятор огромной мощности, поглощая около пяти шестых производимой углекислоты, мы все же признаем, что незначительный процент углекислоты в атмосфере может быть изменен достижениями промышленности в заметной степени в течение нескольких столетий". (p54)

"Под влиянием увеличения содержания углекислоты в атмосфере мы можем надеяться на то, что наступят века с более ровным и лучшим климатом, особенно в холодных регионах Земли, века, когда Земля будет приносить гораздо более обильные урожаи, чем сейчас, на благо быстро распространяющегося человечества". (p63)

Он был первым, кто предсказал, что выбросы углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива и других процессов горения вызовут глобальное потепление. Аррениус явно верил, что более теплый мир будет положительным изменением. Тем не менее, примерно до 1960 года большинство ученых отвергали парниковый эффект, поскольку считали его маловероятным. Милутин Миланкович представил механизм ледниковых периодов: он использовал циклические изменения в орбите Земли (циклы Миланковича). В настоящее время общепринятым объяснением является то, что орбитальный форсинг устанавливает время наступления ледниковых периодов, а CO₂ действует как усиливающая обратная связь.

Человеческие дела

Он задумался над идеей универсального языка (одного языка, на котором говорили бы все), предложив модификацию английского языка.

Аррениус был одним из нескольких ведущих шведских ученых, которые помогли создать Государственный институт расовой биологии в 1922 году. Эта идея возникла под влиянием евгеники. Первоначально он был предложен в качестве Нобелевского института. Аррениус был членом правления института, как и в Шведском обществе расовой гигиены (евгеники), основанном в 1909 году.