Na miarę Nagrody Nobla
Fizycy często podkreślają, że osiągnięcia naukowe Mariana Smoluchowskiego dawały mu miejsce w gronie kandydatów do Nagrody Nobla. Niestety, przedwczesna śmierć uczonego wpłynęła na to, że nie doczekał takiego uhonorowania. Uzasadnieniem tego stwierdzenia mogą być trzy Nagrody przyznane w latach dwudziestych ubiegłego wieku za prace nad zagadnieniami naukowymi, którymi zajmował się Smoluchowski.
Richard Zsigmondy
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii, 1925
Nagroda została przyznana Richardowi Zsigmondy'emu (1865-1929) za demonstrację niejednorodnej natury roztworów koloidalnych i zastosowane przez niego metody, które stały się fundamentalne w nowoczesnej chemii koloidów. Smoluchowski znał go jeszcze z czasów młodości, gdy bracia Smoluchowscy i bracia Zsigmondy wspólnie wspinali się w Alpach.
Koloidami w chemii nazywamy bardzo małe cząsteczki, które są równomiernie rozmieszczone w innej substancji. Dzięki pracom Zsigmondy'ego skonstruowany został ultramikroskop, który stał się podstawowym narzędziem do badania koloidów. Gdy uczony zaczął badać zjawisko koagulacji, czyli łączenia cząsteczek koloidu w większe agregaty, nie było teorii właściwie opisującej to zjawisko. W wykładzie noblowskim Zsigmondy powiedział: To skłoniło mnie by poprosić fizyka teoretycznego M. von Smoluchowskiego o wyprowadzenie weryfikowalnego eksperymentalnie wzoru, w którym obecność sfer przyciągania mogłaby zostać wydedukowana z prędkości koagulacji. Smoluchowski chętnie podjął moją sugestię i oddał mi, w dodatku, kompletną teorię koagulacji na matematycznych podstawach
.
[1]
Jean Baptiste Perrin
Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki, 1926
Nagrodę otrzymał Jean Baptiste Perrin (1870-1942) za prace nad nieciągłą strukturą materii a zwłaszcza za odkrycie równowagi sedymentacyjnej.
Perrin w wykładzie noblowskim wskazał kilka zjawisk, które stały się przyczynkiem do powszechnego przyjęcia tezy, że materia posiada strukturę ziarnistą. Były to ruchy Browna, rozszerzenie praw dotyczących gazów na emulsje, a także prawo wskazujące na pionowy rozkład gęstości cząsteczek zawiesiny. Są to zagadnienia, którymi w swojej pracy naukowej zajmował się również Smoluchowski. Podczas wykładu Perrin kilkukrotnie odwołał się bezpośrednio do wyników prac Smoluchowskiego.
Przeprowadzone pod kierownictwem Perrina badania stężonych zawiesin pozwoliły sprawdzić teorię Smoluchowskiego opisującą fluktuacje gęstości, którą ruchy molekularne powinny wywołać w cieczy będącej w stanie równowagi. […] Dla naszej emulsji złożonej z jednakowych ziaren, traktowanej jak ciecz o widocznych cząsteczkach, pomiary ściśliwości osmotycznej prowadzone do koncentracji ok. 7%, potwierdziły teorię Smoluchowskiego, dając przybliżenie liczby Avogadro 60·10 22.
[2]
Opisując swoje prace dotyczące eksperymentów związanych z ruchami Browna, Perrin podkreślał, że kinetyczna teoria tego zjawiska była podana przez Einsteina i Smoluchowskiego oraz, że wskazali oni, że rząd wielkości przemieszczenia cząstek był zgodny z ich przewidywaniami. I ta przybliżona zgodność dawała dużo siły przekonywania kinetycznej teorii zjawiska, w bardzo ogólnym zarysie.
[2]
Wielkim osiągnięciem było eksperymentalne potwierdzenie liczby Avogadro. Sukcesem tym większym, że Perrin potwierdził jej wartość, przeprowadzając różnorodne eksperymenty wykorzystujące rozmaite zjawiska. Z drugiej strony, chciałbym tutaj przypomnieć, iż rozważenie gazu jako zbioru cząsteczek rozpraszających światło (Rayleigh, Einstein, Smoluchowski) pozwalało otrzymać wartość liczby Avogadro przez pomiary odnoszące się do opalescencji krytycznej (Keesom 75·10 22 ) i niebieskości nieba (Bauer, Brillouin 65·10 22).
[2]
Theodor Svedberg
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii, 1926
Otrzymał ją Theodor Svedberg (1884-1971) za potwierdzenie teorii ruchów Browna i w ten sposób dostarczenie dowodów na istnienie molekuł oraz za wynalezienie ultracentryfugi. Zatem nagroda ta została przyznana w dużej mierze za doświadczalne potwierdzenie teorii, której jednym z autorów był Marian Smoluchowski.
Wykład noblowski dotyczył ultracentryfugi, ale w laudacji opisującej osiągnięcia laureata, sekretarz Szwedzkiej Akademii Nauk, prof. H.G. Söderbaum odwołał się do współpracy Svedberga i Smoluchowskiego: Jak niedawno usłyszeliśmy Einstein opracował teorię tzw. ruchów Browna, która została potem rozwinięta w wysokim stopniu przez Smoluchowskiego. Według tych naukowców ruch powstaje wskutek uderzeń molekuł cieczy w cząsteczki zawiesiny o ile są wystarczająco małe. Używając zgrubnej analogii – gdy muchy lub komary zderzają się ze słoniem nie zmieni on zauważalnie swojego położenia, ale to może się zdarzyć jeśli mucha lub komar zderzy się z pszczołą […].
[3]
Zgodnie z teorią ruchu molekuł gazu lub cieczy, która […] może być zastosowana do cząsteczek koloidu, zakładamy, że średnia wartość pędu cząsteczek ma określoną wartość w każdej temperaturze, ale prędkości poszczególnych cząstek mogą być różne w szerokim zakresie. Jeśli teraz rozważymy bardzo niewielką objętość, jak obliczył szczegółowo Smoluchowski, liczba cząstek przebywających jednocześnie w tej objętości może się zmieniać w czasie. Svedberg i jego współpracownicy mogli potwierdzić tę niezwykle interesującą konkluzję, że system „kilku molekuł”, mający określone granice w obrębie olbrzymiej objętości materiału o określonej średniej temperaturze, może zawierać zmienną liczbę cząsteczek, częściowo licząc cząstki koloidu, częściowo obserwując scyntylacje w roztworach substancji radioaktywnych.