Ханнес Альфвен

Введение

Многие его наставники считали его аутсайдером и еретиком, но этот инженер сделал существенный вклад в физику плазмы, включая такие её разделы, как северное сияние, радиационные пояса Ван Аллена, эффект геомагнитных бурь на магнитное поле Земли, магнитосфера, формирование хвостов комет, формирование солнечной системы и динамики плазмы в нашей галактике (плазменная космология).

В 1937, когда считалось, что межзвездное пространство является вакуумом и, следовательно, неспособно проводить электрический ток, он утверждал, что, если бы плазма заполняла вселенную, то она могла бы проводить электрические токи, которые могли бы произвести галактическое магнитное поле. Говорят, что после получения Нобелевской премии за магнитогидродинамику, он потратил оставшуюся часть своей жизни, в попытках убедить ученых, что магнитные поля — это только половина дела, и что электрические токи играют более существенную роль во вселенной. В 1974 его теоретическая работа по выстраиванию в поле электрических токов в северном сиянии, основанная на более ранней работе Кристиана Биркеланда, была подтверждена спутником, и были открыты токи Биркеланда. Плазменная космология — теория, альтернативная теории Большого взрыва, базируется на работе Альфвена.

Образование

Альфвен получил кандидатскую степень в университете Уппсалы в 1934 г. Его диссертация называлась «Исследования ультракоротких электромагнитных волн».

Ранние годы

В 1934 г. он преподавал физику как в университете Уппсалы, так и в Нобелевском институте физики в Стокгольме. В 1940 г. он стал профессором по теории электромагнетизма и электрических измерений в Королевском технологическом институте в Стокгольме. В 1945 г. он возглавил там кафедру электроники. Она была переименована в кафедру физики плазмы в 1963 г. В 1967 г., после отъезда из Швеции и пребывания в течение некоторого времени в Советском Союзе, он переехал в США. Он работал на факультетах электрической техники в двух университетах — университете Калифорнии в Сан-Диего и в университете Южной Калифорнии.

Альфвен считал себя инженером в области электрической энергии. В течение его научной карьеры, до присуждения нобелевской премии, Альфвена не считали ведущим новатором в научном сообществе (хотя его работы активно использовались). Ему нравились утверждения других космологов и теоретиков о том, что он влез в не исследованные области астрофизики.

Исследования, награды и труды

Его работы постоянно обсуждались в течение многих лет знаменитым ученым в области космической физики, англо-американским геофизиком Сиднеем Чепмэном. У Альфвена были проблемы с системой рецензирования. Никогда, ни при каких обстоятельствах, ему не удавалось получить без боя одобрения авторитетных рецензентов в научных журналах. Однажды Альфвен послал статью по теории магнитных бурь и северного сияния в ведущий американский журнал «Земной магнетизм и атмосферное электричество». Статья была отклонена на том основании, что она не совпадала с теоретическими выкладками физики того времени. Многими физиками он считался человеком с нестандартными взглядами в области науки. Часто он был вынужден публиковать свои статьи в подозрительных журналах.

Он получил Нобелевскую премию по физике в 1970 г. за свои работы по магнитогидродинамике (МГД). В 1988 г. Альфвен был награждён американским Геофизическим союзом медалью Боуи за работы по кометам и плазме в солнечной системе.

Награды

Альфвен также был награждён:

Членство

Альфвен был членом следующих Академий и институтов:

Творческий и интуитивный интеллектуал XX-го века — Альфвен был одним из немногих ученых, которые были иностранными членами Академии наук как в США так и в СССР.

Исследования

Он играл центральную роль в развитии:

В 1939 г. Альфвен предложил теорию геомагнитных бурь и северного сияния, а также теорию динамики плазмы в Земной магнитосфере. Электрические заряды закручивающиеся в магнитных полях вызывают движение электронов и ионов.

Применения его исследований в космической науке включают:

Альфвен проводил межпланетные исследования и исследования магнитосферной физики.

Представления Альфвена основывались на взглядах основателя магнитосферной физики — Кристиана Биркеланда. В конце XIX-го века Биркеланд предложил (основываясь на многочисленных данных) что электрические токи, текущие вниз по магнитным полям Земли в атмосферу, вызывают северное сияние и полярные магнитные возмущения.

Труды Альфвена помогли в развитии:

Вклад Альфвена в астрофизику:

В 1963 г. Альфвен впервые предсказал волокнистую структуру вселенной в больших масштабах, основываясь на своём опыте по волокнистой природе плазмы. Это открытие озадачило астрофизиков в 1991.

В его честь названы волны Альфвена (низкочастотные гидромагнитные колебания плазмы). Многие из его теорий о солнечной системе были проверены уже 1980 г. путем измерения магнитосфер комет и планет спутниками и зондами. Теории Альфвена получили признание только спустя два или три десятилетия после их публикации. Он также известен за развитие плазменной космологии — нестандартной альтернативы большому взрыву. Сегодня среди физиков наблюдается недостаток информированности о некоторых вкладах Альфвена в области физики плазмы (например описание плазмы электрическим полем, токи Биркеланда, плазменные цепи) — поэтому его идеи обычно используются без осознания его авторства (см. напр. Историю открытия токов Биркеланда, и статью Стивена Г. Браша «Программа Альфвена в физике Солнечной системы» (IEEE Trans. Plasma Science, Vol. 20 No. 6, Dec 1992)).

Альфвен против Большого взрыва

Альфвен предложил «плазменную вселенную». Эту теорию называют плазменной космологией и после довольно холодного приема в широком научном сообществе, он заявил, что «это может занять некоторое время, пока теория будет принята общественным сознанием».

Более поздние годы

В 1991 г. Альфвен уволился с постов профессора электрической техники в университете Калифорнии, в Сан-Диего, и профессора физики плазмы в Королевском технологическом институте в Стокгольме.

Альфвен провёл остаток жизни попеременно в Калифорнии и Швеции. Он умер, когда ему было 86 лет.

Астероид 1778 Альфвен назвали в его честь.

Личная жизнь

У Альфвена было хорошее чувство юмора и он участвовал в разнообразных общественных событиях и всемирном движении разоружения. Он имел давнишнее недоверие к компьютерам. Альфвен изучал историю науки, восточную философию и религию. Он говорил на шведском, английском, немецком, французском и русском языках. Также немного на испанском и китайском.

Ханнес Альфвен был женат в течение 67 лет на Кирстен. Они воспитали пятерых детей — одного мальчика и четырёх девочек. Сын стал врачом. Одна дочь стала в Швеции писателем и одна адвокатом.

Альфвен написал научно-популярные книги:

• Миры-Антимиры: Антивещество в Космологии (1966)
• Большой Компьютер: Видение (1968) (политическая-научная сатира под псевдонимом: Olof Johannesson)
• Атом, Человек, и Вселенная: Длинная Цепь Осложнений (1969)
• Проживание на Третьей Планете (1972).