Svante Arrhenius – svensk nobelprisvinder, fysisk kemiker og klimapioner

Tidligt arbejde

Hans tidlige arbejde drejede sig om elektrolytternes ledningsevne. I 1884 forelagde han på baggrund af dette arbejde et 150 sider langt essay om elektrolytisk ledningsevne for universitetet i Uppsala med henblik på sin doktorgrad. Den imponerede ikke professorerne, og han fik en lavklasset grad. Senere skulle udvidelser af dette arbejde indbringe ham Nobelprisen i kemi.

Den vigtigste idé i afhandlingen var hans forklaring på, at hverken rene salte eller rent vand er ledende, men at opløsninger af salte i vand er det.

Arrhenius' forklaring var, at når saltet danner en opløsning, deles det op i ladede partikler (som Michael Faraday mange år tidligere havde givet navnet ioner). Faraday havde troet, at ioner blev dannet ved elektrolyse; Arrhenius' idé var, at saltopløsninger indeholdt ioner, selv uden elektrisk strøm, selv i fravær af elektrisk strøm. Han foreslog, at kemiske reaktioner i opløsning var reaktioner mellem ioner.

I en udvidelse af sin ioniske videnskabelige teori foreslog Arrhenius i 1884 definitioner af syrer og baser. Han mente, at syrer var stoffer, der producerer hydrogenioner i en opløsning, og at baser var stoffer, der producerer hydroxidioner i en opløsning.

Nobelprisen

Omkring 1900 blev Arrhenius involveret i oprettelsen af Nobelinstitutterne og Nobelpriserne. Han skulle resten af sit liv være medlem af Nobelkomitéen for fysik og medlem af Nobelkomitéen for kemi.

Han brugte sine stillinger til at skaffe priser til sine venner (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) og til at forsøge at nægte sine fjender (Paul Ehrlich, Walther Nernst) dem. I 1903 blev han den første svenske persn til at modtage Nobelprisen i kemi.

Senere arbejde

Efter at han havde skabt sig et navn, gik han i gang med andre videnskabelige spørgsmål.

Fysiologi

I 1904 holdt han (på University of California) flere foredrag for at forsøge at vise anvendelsen af metoderne fra den fysiske kemi til studiet af teorien om toksiner og antitoksiner, og som blev offentliggjort i 1907 under titlen Immunochemistry.

Jord- og planetariske videnskaber

Han beskæftigede sig også med geologi (istidernes oprindelse), astronomi, fysisk kosmologi og astrofysik, hvor han redegjorde for solsystemets opståen ved interstellar kollision. Han overvejede strålingstryk som forklaringen på kometer, solkoronaen, nordlyset og stjernetegnens lys.

Han troede, at liv kunne være blevet transporteret fra planet til planet ved transport af sporer. Denne idé er nu kendt som panspermia.

Drivhuseffekt

Arrhenius fandt på en teori til at forklare istiderne, og i 1896 var han den første videnskabsmand, der mente, at ændringer i kuldioxidniveauet i atmosfæren kunne medføre store ændringer i overfladetemperaturen gennem drivhuseffekten. Han blev påvirket af andres arbejde, herunder Joseph Fourier. Arrhenius brugte infrarøde observationer af månen til at beregne absorptionen af infrarød stråling fra atmosfærisk CO₂ og vanddamp. I sin oprindelige form lyder Arrhenius' drivhuslov som følger

"Hvis mængden af kulsyre stiger i geometrisk progression, vil temperaturstigningen stige næsten i aritmetisk progression".

Dette forenklede udtryk bruges stadig i dag:

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

Hans bog Worlds in the making (1908) var rettet mod et almindeligt publikum. Han antydede, at menneskets udledning af CO₂ ville være stærk nok til at forhindre, at verden gik ind i en ny istid, og at der ville være behov for en varmere jord for at brødføde den hurtigt voksende befolkning:

"I en vis udstrækning er temperaturen på jordoverfladen ... afhængig af den atmosfære, der omgiver den, og især af dens gennemtrængelighed for varmestråler". (p46)

"[Teorien] er blevet kaldt for varmhus-teorien, fordi de mente, at atmosfæren virkede på samme måde som glasruderne i varmhuse." (p51)

"Hvis mængden af kulsyre i luften skulle falde til halvdelen af den nuværende procentdel, ville temperaturen falde med ca. 4°; en reduktion til en fjerdedel ville sænke temperaturen med 8°. På den anden side ville enhver fordobling af luftens kuldioxidprocent hæve temperaturen på jordoverfladen med 4°; og hvis kuldioxidmængden blev firedoblet, ville temperaturen stige med 8°". (p53)

"Selv om havet, ved at absorbere kulsyre, fungerer som en regulator af enorm kapacitet, som optager omkring fem sjettedele af den producerede kulsyre, erkender vi dog, at den lille procentdel kulsyre i atmosfæren kan ændres i en mærkbar grad i løbet af få århundreder ved hjælp af industriens fremskridt". (p54)

"Ved indflydelsen af den stigende kulsyre i atmosfæren kan vi håbe på at nyde tidsaldre med mere jævnbyrdige og bedre klimaer, især i de koldere egne af jorden, tidsaldre, hvor jorden vil frembringe langt mere rigelige afgrøder end nu, til gavn for den hurtigt formerende menneskehed". (p63)

Han var den første person, der forudsagde, at udledningen af kuldioxid fra afbrænding af fossile brændstoffer og andre forbrændingsprocesser ville forårsage global opvarmning. Arrhenius mente helt klart, at en varmere verden ville være en positiv ændring. Ikke desto mindre afviste de fleste videnskabsmænd indtil omkring 1960 drivhuseffekten, fordi de mente, at det var meget usandsynligt, at den kunne forekomme. Milutin Milankovitch havde fremlagt en mekanisme for istider: den anvendte cykliske ændringer i Jordens bane (Milankovitch-cyklusser). I dag er den accepterede forklaring, at orbital påvirkning bestemmer tidspunktet for istider med CO som en ₂forstærkende feedback.

Menneskelige anliggender

Han tænkte på idéen om et universelt sprog (et sprog, der ville blive talt af alle) og foreslog en ændring af det engelske sprog.

Arrhenius var en af flere førende svenske videnskabsmænd, der var med til at oprette Statens institut for racebiologi i 1922. Dette var en eugenisk inspireret idé. Det var oprindeligt blevet foreslået som et Nobelinstitut. Arrhenius var medlem af instituttets bestyrelse, ligesom han havde været medlem af Det svenske selskab for racehygiejne (Eugenik), der blev grundlagt i 1909.