НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1977 г. / ФИЗИКА / ДЖОН ВАН ФЛЕК

Джон ван Флек (John Van Vleck)

13 март 1899 г. – 27 октомври 1980 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Филип У. Андерсън и Невил Мот)

(За фундаменталните теоретични изследвания на електронната структура на магнитните и неподредените системи.)

Американският физик Джон Хазбрук ван Флек е роден в Мидълтаун (щат Кънектикът). Той е единственото дете на Едуард Бер ван Флек, професор по математика във Вашингтонския университет, и Хестър Лорънс (Реймънд) ван Флек. Когато бащата на момчето се премества през 1906 г. в Уисконсинския университет, цялото семейство отива да живее в Медисън, където Ван Флек учи до постъпването си в университета. През 1920 г. той става бакалавър на науките в Уисконсинския университет, след това следва две години аспирантура в Харвардския университет под ръководството на П. У. Бриджман и Е. К. Кембъл. През 1921 г. става магистър, а една година по-късно доктор, като в своята дисертация изчислява енергията на връзките в модела на хелиевия атом, предложен от Кембъл и Нилс Бор.

Макс Планк въвежда понятието енергийни кванти през 1990 г., но едва през 1913 г. Бор поставя основите на последователната квантова теория за атома. Тази „стара“ квантова теория е изместена през 20-те години от квантовата механика, основаваща се на вълновата механика на Ервин Шрьодингер и на матричната механика на Макс Борн, Вернер Хайзенберг и П. А. М. Дирак. През 1926 г. Ван Флек публикува изследването си „Квантови принципи и линейни спектри“ („Quantum Principles and Line Spectra“), засягащо старата квантова теория.

След защитата на докторската си дисертация Ван Флек работи една година като преподавател в Харвардския университет, а след това постъпва на работа във физическия факултет на Минесотския университет, където остава от 1923 до 1928 г. Следващите шест годиин преподава в Уисконсинския университет до връщането си в Харвард през 1934 г.

След като през 1941 г. САЩ влизат във Втората световна война, Ван Флек подготвя два отчета, предназначени за радиационната лаборатория на Масачузетския технологичен институт. През следващата година той е поканен от Артър Х. Комптън да влезе в състава на комитета, занимаващ се с деленето на урана към американската Национална академия на науките, което му позволява да прекара лятото в Калифорнийския университет в Бъркли, където проучва възможностите за създаване на ядрено оръжие. След връщането си в Харвард през есента на същата година освен със своите факултетни задължения той се занимава и с военни изследвания в университетската радиолаборатория. Така по време на войната Ван Флек проучва проблемите, свързани с отношението на сигналите към шумовете, и контрамерките за неутрализиране на вражеските радари с помощта на тънки ивици алуминиево фолио.

Към края на войната Ван Флек става приемник на Кембъл, оглавявайки физическия факултет на Харвардския университет. На този пост той остава до 1949 г. През това време привлича във факултета забележителни физици като Николас Блумберген, Едуард М. Пърсел и Джулиан С. Швингър. От 1951 до 1969 г. Ван Флек заема поста професор по математика и натурфилософия.

Работата на Ван Флек през 1926 г., засягаща въпроса как с помощта на квантовата механика може да се обясни електрическата и магнитната възприемчивост, става основа за по-нататъшните му изследвания. Неговото произведение „Теория за електрическата и магнитната възприемчивост“ („The Theory of Electric and Magnetic Susceptibilities“), публикувано през 1932 г., дава ясно и точно описание на това как може да се приложи квантовата механика към широк кръг от явления, сред които диелектричните константи и феромагнетизма. Това изследване помага да се формира нова физика на твърдото тяло и се използва като учебник в продължение на четиридесет и пет години, като донася на автора му титлата „баща на съвременния магнетизъм“.

Вещество със слаба, макар и положителна магнитна възприемчивост се нарича парамагнетик. Ван Флек обяснява парамагнетизма в някои газове и твърди тела. Терминът „парамагнетизъм на Ван Флек“ означава независим от температурата магнетизъм, проявяващ се при някои химични елементи.

Изследванията на Ван Флек допринасят много за връзката между физиката и химията чрез използване на квантовата механика. Той развива съществено методите на теорията за полето, приолжена към кристалите, с помощта на което може да се изчислят квантово-механичните енергетични равнища на кристалните атоми или йони. Тъй като енергетичните равнища зависят по-специално от непосредственото обкръжение на даден атом, те се различават от равнищата на свободния атом или йон. Точното знание за тези равнища е предпоставка за разбирането на електрическите, магнитните и оптичните свойства на веществото; развитите методи намират приложение при разработката на лазерите и при изследването на химичните съединения. Ван Флек проучва също така свойствата на парамагнетиците при ниски температури, оптичните спектри на парамагнетичните йони в твърдите тела и много други феромагнитни явления.

След Втората световна война Ван Флек изследва магнитния резонанс, реакцията на електроните, ядрата или атомите на електромагнитно излъчване. Ядрената магнитна спектрометрия помага да се хвърли светлина върху структурата на молекулите. Изображенията, получени с помощта на магнитния резонанс, стават важен диагностичен инструмент в медицинат Ван Флек изследва също така енергията на металните връзки, молекулярните спектри и феромагнетизма.

През 1927 г. Ван Флек се жени за Ебигейл Джун Пирсън; семейството няма деца. Ван Флек е футболен запалянко (предпочита футболните мачове между Харвардския и Йейлския университет), обича да играе бридж и да слуша класическа музика. Известен е с необикновената си памет за най-различни разписания на влаковете, интерес към които се заражда у него през 1906 г., когато пътешества с родителите си по Европа. Освен това той обича много разходките и пешите многодневни пътешествия. Когато Дирак живее в Медисън през 1929 г., той и Ван Флек се разхождат дълго по градските квартали, а през 1931 и 1934 г. двамата учени пътуват през Скалистите планини. Ван Флек, според Едуард Пърсел, „съдейства за единението на физиката и химията“, без да става въпрос и за фундаменталния му принос към физиката на твърдите тела. „Той винаги ни обучаваше – продължава Пърсел – спокойно, с неизтощимо търпение и доброжелателност, без всякакъв намек за високомерно снизхождение“. Ван Флек умира от сърдечен удар в дома си в Кеймбридж (щат Масачузетс).

Освен с Нобелова награда Ван Флек е удостоен с наградата Ървинг Лангмюр за химична физика от компанията „Дженерал електрик“ (1965 г.), с националния медал „За научни постижения“ на Националния научен фонд (1966 г.) и с медала Лоренц на Нидерландската кралска академия на науките и изкуствата (1974 г.). Награден е с почетни научни степени от Уеслианския, Уисконсинския, Мерилендския, Чикагския Оксфордския и Харвардския университет. Член е на Американското физично дружество (и негов президент през 1952-1953 г.), на Американската академия на науките и изкуствата, на американската Национална академия на науките, на Американското философско дружество и на Международния съюз по теоретична и приложна физика. Сред чуждестранните академии и дружества, в които членува, могат да се посочат Френската академия на науките, Нидерландското физично дружество и Лондонското кралско дружество.

Превод от руски: Павел Б. Николов