Svante Arrhenius

Πρώιμο έργο

Το πρώιμο έργο του αφορούσε την αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτών. Το 1884, βασιζόμενος σε αυτή την εργασία, υπέβαλε στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα για το διδακτορικό του ένα δοκίμιο 150 σελίδων σχετικά με την ηλεκτρολυτική αγωγιμότητα. Δεν εντυπωσίασε τους καθηγητές, και έλαβε ένα χαμηλόβαθμο πτυχίο. Αργότερα, οι επεκτάσεις αυτής της εργασίας θα του απέφεραν το βραβείο Νόμπελ Χημείας.

Η πιο σημαντική ιδέα της διατριβής ήταν η εξήγησή του ότι ούτε τα καθαρά άλατα ούτε το καθαρό νερό είναι αγωγοί, αλλά τα διαλύματα αλάτων σε νερό είναι.

Η εξήγηση του Arrhenius ήταν ότι κατά το σχηματισμό ενός διαλύματος, το αλάτι διασπάται σε φορτισμένα σωματίδια (στα οποία ο Michael Faraday είχε δώσει την ονομασία ιόντα πολλά χρόνια νωρίτερα). Η πεποίθηση του Faraday ήταν ότι τα ιόντα παράγονται κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης- η ιδέα του Arrhenius ήταν ότι, ακόμη και ελλείψει ηλεκτρικού ρεύματος, τα διαλύματα αλάτων περιέχουν ιόντα. Πρότεινε ότι οι χημικές αντιδράσεις στο διάλυμα ήταν αντιδράσεις μεταξύ ιόντων.

Σε μια επέκταση της ιοντικής επιστημονικής θεωρίας του, ο Arrhenius πρότεινε ορισμούς για τα οξέα και τις βάσεις, το 1884. Πίστευε ότι τα οξέα ήταν ουσίες που παράγουν ιόντα υδρογόνου σε ένα διάλυμα και ότι οι βάσεις ήταν ουσίες που παράγουν ιόντα υδροξειδίου σε ένα διάλυμα.

Το βραβείο Νόμπελ

Γύρω στο 1900, ο Αρρένιους συμμετείχε στη δημιουργία των Ινστιτούτων Νόμπελ και των βραβείων Νόμπελ. Για το υπόλοιπο της ζωής του, θα ήταν μέλος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσικής και μέλος της Επιτροπής Νόμπελ Χημείας.

Χρησιμοποίησε τις θέσεις του για να οργανώσει βραβεία για τους φίλους του (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) και να προσπαθήσει να τα αρνηθεί στους εχθρούς του (Paul Ehrlich, Walther Nernst). Το 1903 έγινε ο πρώτος Σουηδός περσν που τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Χημείας.

Μεταγενέστερη εργασία

Αφού έκανε το όνομά του γνωστό, στράφηκε σε άλλα επιστημονικά ζητήματα.

Φυσιολογία

Το 1904 έδωσε (στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας) αρκετές διαλέξεις για να προσπαθήσει να δείξει την εφαρμογή των μεθόδων της φυσικής χημείας στη μελέτη της θεωρίας των τοξινών και των αντιτοξινών, οι οποίες δημοσιεύθηκαν το 1907 με τον τίτλο Ανοσοχημεία.

Γεωεπιστήμες και πλανητικές επιστήμες

Επίσης, έστρεψε την προσοχή του στη γεωλογία (προέλευση των παγετώνων), την αστρονομία, τη φυσική κοσμολογία και την αστροφυσική, υπολογίζοντας τη γέννηση του ηλιακού συστήματος από διαστρική σύγκρουση. Θεώρησε ότι η πίεση της ακτινοβολίας εξηγεί τους κομήτες, το ηλιακό στέμμα, το βόρειο σέλας και το ζωδιακό φως.

Σκέφτηκε ότι η ζωή μπορεί να μεταφέρθηκε από πλανήτη σε πλανήτη με τη μεταφορά σπορίων. Αυτή η ιδέα είναι σήμερα γνωστή ως πανσπερμία.

Φαινόμενο θερμοκηπίου

Ο Arrhenius σκέφτηκε μια θεωρία για να εξηγήσει τις εποχές των παγετώνων και το 1896 ήταν ο πρώτος επιστήμονας που σκέφτηκε ότι οι αλλαγές στα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να επιφέρουν μεγάλη αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία μέσω του φαινομένου του θερμοκηπίου. Είχε επηρεαστεί από το έργο άλλων, συμπεριλαμβανομένου του Ζοζέφ Φουριέ. Ο Arrhenius χρησιμοποίησε υπέρυθρες παρατηρήσεις του φεγγαριού για να υπολογίσει την απορρόφηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας από το ατμοσφαιρικό CO₂ και τους υδρατμούς. Στην αρχική του μορφή, ο νόμος του θερμοκηπίου του Arrhenius έχει ως εξής:

"Εάν η ποσότητα του ανθρακικού οξέος αυξάνεται με γεωμετρική πρόοδο, η αύξηση της θερμοκρασίας θα αυξηθεί σχεδόν με αριθμητική πρόοδο".

Αυτή η απλουστευμένη έκφραση χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα:

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

Το βιβλίο του Worlds in the making (1908) απευθυνόταν σε ένα ευρύ κοινό. Πρότεινε ότι οι ανθρώπινες εκπομπές CO₂ θα ήταν αρκετά ισχυρές για να εμποδίσουν τον κόσμο να εισέλθει σε μια νέα εποχή των παγετώνων και ότι θα χρειαζόταν μια θερμότερη Γη για να θρέψει τον ταχέως αυξανόμενο πληθυσμό:

"Σε κάποιο βαθμό η θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας... [σχετίζεται] με την ατμόσφαιρα που την περιβάλλει, και ιδιαίτερα με τη διαπερατότητα της τελευταίας για τις ακτίνες θερμότητας". (p46)

"[Η] θεωρία ονομάστηκε θεωρία των θερμοκηπίων, επειδή πίστευαν ότι η ατμόσφαιρα δρούσε με τον τρόπο που δρούσαν τα τζάμια των θερμοκηπίων". (p51)

"Εάν η ποσότητα του ανθρακικού οξέος στον αέρα μειωθεί στο μισό του σημερινού ποσοστού της, η θερμοκρασία θα μειωθεί κατά περίπου 4°- μια μείωση στο ένα τέταρτο θα μειώσει τη θερμοκρασία κατά 8°. Από την άλλη πλευρά, οποιοσδήποτε διπλασιασμός του ποσοστού του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα θα αύξανε τη θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας κατά 4°- και αν το διοξείδιο του άνθρακα τετραπλασιαζόταν, η θερμοκρασία θα αυξανόταν κατά 8°". (p53)

"Παρόλο που η θάλασσα, απορροφώντας το ανθρακικό οξύ, λειτουργεί ως ρυθμιστής τεράστιας ικανότητας, ο οποίος απορροφά περίπου τα πέντε έκτατα του παραγόμενου ανθρακικού οξέος, αναγνωρίζουμε ωστόσο ότι το μικρό ποσοστό του ανθρακικού οξέος στην ατμόσφαιρα μπορεί με την πρόοδο της βιομηχανίας να μεταβληθεί σε αξιοσημείωτο βαθμό μέσα σε λίγους αιώνες". (p54)

"Με την επίδραση του αυξανόμενου ανθρακικού οξέος στην ατμόσφαιρα, μπορούμε να ελπίζουμε ότι θα απολαύσουμε εποχές με πιο ισορροπημένο και καλύτερο κλίμα, ιδίως όσον αφορά τις ψυχρότερες περιοχές της γης, εποχές κατά τις οποίες η γη θα παράγει πολύ πιο άφθονες καλλιέργειες από ό,τι σήμερα, προς όφελος της ταχέως πολλαπλασιαζόμενης ανθρωπότητας". (p63)

Ήταν ο πρώτος που προέβλεψε ότι οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από την καύση ορυκτών καυσίμων και άλλες διεργασίες καύσης θα προκαλούσαν υπερθέρμανση του πλανήτη. Ο Arrhenius πίστευε σαφώς ότι ένας θερμότερος κόσμος θα ήταν μια θετική αλλαγή. Παρ' όλα αυτά, μέχρι περίπου το 1960, οι περισσότεροι επιστήμονες απέρριπταν το φαινόμενο του θερμοκηπίου επειδή θεωρούσαν ότι ήταν πολύ απίθανο να συμβεί. Ο Milutin Milankovitch είχε παρουσιάσει έναν μηχανισμό για τις εποχές των παγετώνων: χρησιμοποιούσε κυκλικές αλλαγές στην τροχιά της Γης (κύκλοι Milankovitch). Σήμερα, η αποδεκτή εξήγηση είναι ότι ο τροχιακός εξαναγκασμός καθορίζει τον χρόνο των παγετώνων με το CO₂ να δρα ως ενισχυτική ανάδραση.

Ανθρώπινες υποθέσεις

Σκέφτηκε την ιδέα μιας παγκόσμιας γλώσσας (μιας γλώσσας που θα μιλούσαν όλοι), προτείνοντας μια τροποποίηση της αγγλικής γλώσσας.

Ο Arrhenius ήταν ένας από τους κορυφαίους Σουηδούς επιστήμονες που βοήθησαν στη δημιουργία του Κρατικού Ινστιτούτου για τη Βιολογία των Φυλών το 1922. Πρόκειται για μια ιδέα που επηρεάστηκε από την ευγονική. Αρχικά είχε προταθεί ως Ινστιτούτο Νόμπελ. Ο Arrhenius ήταν μέλος του διοικητικού συμβουλίου του Ινστιτούτου, όπως είχε υπάρξει και στη Σουηδική Εταιρεία για τη Φυλετική Υγιεινή (Ευγονική), που ιδρύθηκε το 1909.