Svante Arrhenius

Frühe Arbeiten

Seine frühen Arbeiten beschäftigten sich mit der Leitfähigkeit von Elektrolyten. Auf der Grundlage dieser Arbeit reichte er 1884 einen 150-seitigen Aufsatz über elektrolytische Leitfähigkeit an der Universität Uppsala für seine Doktorarbeit ein. Er beeindruckte die Professoren nicht, und er erhielt einen niedrigklassigen Abschluss. Später brachten ihm Erweiterungen dieser Arbeit den Nobelpreis für Chemie ein.

Die wichtigste Idee in der Dissertation war seine Erklärung, dass weder reine Salze noch reines Wasser ein Leiter ist, sondern Lösungen von Salzen in Wasser.

Arrhenius' Erklärung war, dass sich das Salz bei der Bildung einer Lösung in geladene Teilchen aufspaltet (die Michael Faraday viele Jahre zuvor als Ionen bezeichnet hatte). Faraday hatte geglaubt, dass Ionen bei der Elektrolyse entstehen; Arrhenius' Idee war, dass Salzlösungen auch in Abwesenheit von elektrischem Strom Ionen enthalten. Er schlug vor, dass chemische Reaktionen in Lösung Reaktionen zwischen Ionen seien.

In einer Erweiterung seiner ionischen Wissenschaftstheorie schlug Arrhenius 1884 Definitionen für Säuren und Basen vor. Er glaubte, dass Säuren Stoffe sind, die in einer Lösung Wasserstoffionen erzeugen, und dass Basen Stoffe sind, die in einer Lösung Hydroxidionen erzeugen.

Der Nobelpreis

Um 1900 war Arrhenius an der Gründung der Nobelinstitute und der Nobelpreise beteiligt. Er sollte für den Rest seines Lebens Mitglied des Nobelkomitees für Physik und Mitglied des Nobelkomitees für Chemie sein.

Er nutzte seine Positionen, um für seine Freunde Preise zu arrangieren (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) und zu versuchen, sie seinen Feinden zu verweigern (Paul Ehrlich, Walther Nernst). 1903 erhielt er als erster schwedischer Persn den Nobelpreis für Chemie.

Spätere Arbeiten

Nachdem er sich einen Namen gemacht hatte, wandte er sich anderen wissenschaftlichen Fragen zu.

Physiologie

Im Jahr 1904 hielt er (an der Universität von Kalifornien) mehrere Vorträge, um die Anwendung der Methoden der physikalischen Chemie auf das Studium der Theorie der Toxine und Antitoxine zu zeigen, die 1907 unter dem Titel Immunochemie veröffentlicht wurden.

Erd- und Planetenwissenschaften

Er wandte seine Aufmerksamkeit auch der Geologie (dem Ursprung der Eiszeiten), der Astronomie, der physikalischen Kosmologie und der Astrophysik zu, die für die Entstehung des Sonnensystems durch interstellare Kollisionen verantwortlich sind. Er betrachtete den Strahlungsdruck als Ursache für Kometen, die Sonnenkorona, das Nordlicht und das Zodiakallicht.

Er vermutete, dass das Leben durch den Transport von Sporen von Planet zu Planet transportiert worden sein könnte. Diese Idee ist heute als Panspermie bekannt.

Treibhauseffekt

Arrhenius dachte sich eine Theorie aus, um die Eiszeiten zu erklären, und 1896 war er der erste Wissenschaftler, der glaubte, dass Veränderungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre durch den Treibhauseffekt eine große Veränderung der Oberflächentemperatur bewirken könnten. Er wurde durch die Arbeit anderer, darunter Joseph Fourier, beeinflusst. Arrhenius nutzte Infrarotbeobachtungen des Mondes, um die Absorption von Infrarotstrahlung durch atmosphärisches _CO2 und Wasserdampf zu berechnen. In seiner ursprünglichen Form lautet das Treibhausgesetz von Arrhenius wie folgt:

"Wenn die Menge der Kohlensäure in geometrischer Progression zunimmt, nimmt die Temperaturerhöhung fast in arithmetischer Progression zu".

Dieser vereinfachte Ausdruck wird auch heute noch verwendet:

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

Sein Buch Welten im Entstehen (1908) richtete sich an ein allgemeines Publikum. Er schlug vor, dass der menschliche _CO2-Ausstoss stark genug sein würde, um die Welt vor einer neuen Eiszeit zu bewahren, und dass eine wärmere Erde nötig wäre, um die rasch wachsende Bevölkerung zu ernähren:

"Bis zu einem gewissen Grad ist die Temperatur der Erdoberfläche... [hängt] mit der sie umgebenden Atmosphäre zusammen, insbesondere mit deren Durchlässigkeit für Wärmestrahlen". (p46)

"[Die] Theorie wurde als Gewächshaustheorie bezeichnet, weil man glaubte, dass sich die Atmosphäre nach der Art der Glasscheiben von Gewächshäusern verhielt. (p51)

"Wenn die Menge der Kohlensäure in der Luft auf die Hälfte ihres derzeitigen Prozentsatzes sinken sollte, würde die Temperatur um etwa 4° sinken; eine Verringerung auf ein Viertel würde die Temperatur um 8° senken. Andererseits würde jede Verdoppelung des Kohlendioxidanteils in der Luft die Temperatur der Erdoberfläche um 4° erhöhen; und bei einer Vervierfachung des Kohlendioxidanteils würde die Temperatur um 8° steigen". (p53)

"Obwohl das Meer, indem es Kohlensäure absorbiert, als Regulator einer enormen Kapazität wirkt, die etwa fünf Sechstel der produzierten Kohlensäure aufnimmt, erkennen wir dennoch an, dass der geringe Prozentsatz an Kohlensäure in der Atmosphäre durch die Fortschritte der Industrie im Laufe einiger Jahrhunderte in merklichem Maße verändert werden kann". (p54)

"Durch den Einfluss der zunehmenden Kohlensäure in der Atmosphäre können wir hoffen, Zeitalter mit ausgeglichenerem und besserem Klima zu erleben, insbesondere in den kälteren Regionen der Erde, Zeitalter, in denen die Erde viel reichhaltigere Ernten hervorbringen wird als heute, zum Nutzen der sich schnell fortpflanzenden Menschheit". (p63)

Er war der erste Mensch, der voraussagte, dass die Kohlendioxidemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und anderen Verbrennungsprozessen die globale Erwärmung verursachen würden. Arrhenius glaubte klar daran, dass eine wärmere Welt eine positive Veränderung sein würde. Dennoch lehnten die meisten Wissenschaftler bis etwa 1960 den Treibhauseffekt ab, weil sie ihn für sehr unwahrscheinlich hielten. Milutin Milankovitch hatte einen Mechanismus für Eiszeiten vorgestellt: Er nutzte zyklische Veränderungen der Umlaufbahn der Erde (Milankovitch-Zyklen). Heutzutage ist die akzeptierte Erklärung, dass der Orbitaldruck den Zeitpunkt für Eiszeiten vorgibt, wobei _CO2 als verstärkende Rückkopplung wirkt.

Menschliche Angelegenheiten

Er dachte an die Idee einer universellen Sprache (eine Sprache, die von allen gesprochen werden würde) und schlug eine Modifikation der englischen Sprache vor.

Arrhenius war einer von mehreren führenden schwedischen Wissenschaftlern, die 1922 zur Gründung des Staatlichen Instituts für Rassenbiologie beitrugen. Dies war eine von der Eugenik beeinflusste Idee. Es war ursprünglich als Nobelinstitut vorgeschlagen worden. Arrhenius war ebenso wie in der 1909 gegründeten Schwedischen Gesellschaft für Rassenhygiene (Eugenik) Mitglied des Institutsvorstands.