約翰尼斯·凡得瓦
| 約翰尼斯·范德瓦耳斯 Johannes van der Waals | |
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| 出生 | 1837年11月23日 荷蘭萊頓 |
| 逝世 | 1923年3月8日 荷蘭阿姆斯特丹 |
| 居住地 |  荷蘭 |
| 國籍 | 荷蘭 |
| 母校 | 萊頓大學 |
| 知名於 | 分子力 |
| 獎項 |  諾貝爾物理學獎（1910年） |
| 科學生涯 | |
| 研究領域 | 物理學家 |
| 機構 | 阿姆斯特丹大學 |
| 博士導師 | 彼得·賴克 (Pieter Rijke) |
| 博士生 | 迪德里克·科特韋格 |
約翰尼斯·迪德里克·凡得瓦（荷蘭語：Johannes Diderik van der Waals，荷蘭語發音：[joːˈɦɑnəz ˈdidərɪk fɑn dɛr ˈʋaːls] ⓘ，1837年—1923年），荷蘭物理學家，曾任阿姆斯特丹大學教授。對氣體和液體的狀態方程式所作的工作。獲得1910年諾貝爾物理學獎。化學中有以他名字命名的凡得瓦力。
早年教育
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凡得瓦出生於荷蘭萊頓市，父親名叫雅各布斯·范德瓦耳斯（Jacobus van der Waals），是一名木匠，母親是伊麗莎白‧范登貝赫（Elisabeth van den Berg），兩人育有 10 個孩子，凡得瓦是老大。
在十九世紀，工人階級的孩子通常沒有能力就讀中學並晉升至大學。不過，凡得瓦接受了小學教育，並於十五歲時完成學業。後來，他成為一名小學老師的助教。1856年至1861年間，他跟著老師學習，順利考取教師執照，成為小學老師，並晉升為教務主任。
大學教育
[編輯]凡得瓦在他求學生涯中遇到了一些問題，因為他缺乏當正規學生和考試的古典語言的知識，使他不能進入城裡萊頓的大學成為正式大學學生，然而，萊頓大學有一項規定，提供境外的學生一年至多四堂課程。1862年，他開始參加大學裡的數學、物理和天文學講座。
在1863年，荷蘭政府創立了一所新的中學 (HBS，專為那些上層中產階級的孩子服務)，凡得瓦當時是一所小學的負責人，他希望成為在HBS中教授數學及物理課的教師，他花了兩年的空閒時間為所需要的考試做準備。1865年，他被聘請為HBS在代芬特爾的物理教師，在搬家到代芬特爾之前，9月，他與18歲的安娜·瑪格達蓮娜·斯密特結婚。1866年，他在海牙也獲得這樣的職位，這裏離萊頓很近，凡得瓦可以在萊頓的大學繼續銜接之前所學的課程。
凡事都有湊巧，荷蘭法律規範發生了變化，教育部長改變了高考進入大學的規則，免除了必須研究古典語言的這項規定。凡得瓦也因此通過了資格考試，得到了物理和數學博士學位。
1873年6月14日在萊頓大學，他根據彼得·賴克（Pieter Rijke）所寫的博士論文《關於氣體和液體狀態的連續性》（Over de Continuiteit van den Gas en Vloeistoftoestand）通過了答辯。在這篇論文中，他介紹了分子體積和分子吸引力的概念。他提出了同時可解釋氣體態和液體態的"狀態方程式"。他指出，這兩個狀態的混合體不僅以一種連續性的方式合併成彼此，他們實際上還有著同樣的特性。
但凡得瓦的論文成就所得到的認同來得緩慢，主要因為他的研究起初只以荷蘭文發表。詹姆斯·馬克士威在評論凡得瓦發表於《自然》（Nature）雜誌的論文時，很有先見地指出：「毫無疑問地，凡得瓦的的名字很快地會被列在分子科學最前沿中。」；「並且，這將使得不只一位研究者去研究粗淺的荷蘭語─因為這篇論文是以荷蘭文寫的。」
直到 1877 年，凡得瓦的發現在廣泛流傳的德語雜誌《物理學年鑑》（Annalen der Physik）中被做了概述介紹後，物理界才完全明白此研究的創新本質，而激起一陣液體和氣體分子物理的研究熱潮。隨後，在Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Sciences及Archives Neerlandaises中，許多和這主題相關的論文都被發表出來了，並且，他們也被翻譯成其它語言。
1877年9月，凡得瓦被任命新成立的阿姆斯特丹大學的物理系第一教授。他有兩個著名的同事─物理化學家雅各布斯·亨里克斯·范托夫（Jacobus Henricus van 't Hoff）和生物學家許霍·德弗里斯（Hugo de Vries）。范托夫是第一屆諾貝爾化學獎得主，而德弗里斯是一位開創性的遺傳學者。這些傑出的學者，最終引領了新大學在荷蘭科學嶄新的黃金年代中脫穎而出。
凡得瓦持續在阿姆斯特丹大學任教，直到他到了退休的年齡，他當時70歲。他的兒子小約翰尼斯·迪德里克·凡得瓦（Johannes Diderik van der Waals, Jr.）接替了他爸爸的光輝，他同時也是一個理論物理學家。
可以預期從以前的小學老師，凡得瓦就是一位傑出且令人印象深刻的講師。
婚姻與家庭
[編輯]1865年，凡得瓦娶了安娜·瑪赫達萊娜·斯米特（Anna Magdalena Smit），兩人有三個女兒和一個兒子。女兒（Anne Madeleine，Jacqueline Elisabeth（Jacqueline Elisabeth是歷史老師和一位知名的女詩人），Johanna Diderica(Johanna Diderica是一位英語老師)。兒子(Johannes Diderik, Johannes Diderik Jr.)是一名物理學家，於1903年到1908年擔任Groningen大學的物理教授，並繼他的父親之後擔任阿姆斯特丹大學的物理講座教授。Jr.的侄子彼得·范德瓦耳斯是一個櫥櫃製造商，並在格洛斯特郡學院工藝美術系是個領軍人物。
范德瓦耳很重視個人隱私。1881年，他的妻子Anna突然因肺結核病死，年僅34歲，讓他極度震驚與心碎，爾後十幾年沒有發表論文。他在妻子逝世以後，從未再婚，和 4 個小孩過著安靜的生活，女兒們回到家中照看她們的父親。
凡得瓦的主要休閒是在鄉間散步以及閱讀。最後，他於1923年3月8日死於阿姆斯特丹，享年85歲，就在他的女兒Jacqueline去世的一年後。
注釋
[編輯]1.嚴格地說，凡得瓦方程式也適用於某些狀態下的液體，但常用的還是在氣體中。
2.亥姆霍茲自由能 A 是一個 特性函數 ，它作為溫度 T 和體積 V 的 全微分 表達式為 d A = - S d T - p d V 。
優良事蹟
[編輯]凡得瓦獲得了無數的榮譽和聲望，並在72歲（1910年）被授予諾貝爾物理學獎 。他被授予劍橋大學的博士學位，被世界榮譽協會的會員譽為莫斯科的博物學家，愛爾蘭皇家科學院和美國哲學學會會員，也是法蘭西學院和柏林皇家科學院的會員，比利時皇家科學院的準會員和外國化學倫敦學會會員，美國的國家科學院，和羅馬的學院代學院。凡得瓦在1875年成為荷蘭皇家藝術與科學學院成員，並從1896年起擔任這個學會的秘書直到1912年。
科研工作
[編輯]凡得瓦的主要興趣在熱力學。他受到魯道夫克勞修斯非常大的影響，1857年他的論文題目為Über die Art der Bewegung，welche wir Wärme nennen 。克勞修斯的工作促使他去尋求解釋托馬斯安德魯實驗，在1869年時他發表了存在臨界溫度的液體理論。他設法將描述的現象和臨界溫度的凝結下一個定論，1873年在他的論文發表中，題目是關於《關於氣體和液體狀態的連續性》。這是一項在物理學中非常具有標誌性的一篇論文，並立即受到大眾的認可，如同由詹姆斯克拉克馬克士威審查它在性質即一種美稱的方式。
在這篇論文中，他所發表的狀態方程式是出自於他的名字。這項實驗工作做了實際的操作，其中的液體和氣體的物質相融合成一個相互連續的方式。結果表明，這兩個階段是同一性質。凡得瓦在計算他的狀態方程式時，假設不僅存在分子（原子的存在是有爭議的時候），而且他們是有限的規模和相互吸引。由於他是其中的第一個假設的分子間作用力，但起碼，這種力現在有時也被稱為凡得瓦力。
第二個重大發現在1880年被發表，當時他制定了相應的狀態定律。這表明，凡得瓦狀態方程式可以表示為一個簡單的函數的臨界壓力、臨界體積、臨界溫度。這是適用於所有常態物質中（見凡得瓦方程式。）化合物特定常數 A和B的原方程式所取代通用（複合獨立）的數量。正是這種規則，在擔任指導實驗，最終導致了詹姆斯杜瓦於1898年的液化氫，以及Heike Kamerlingh Onnes於1908年的氦氣。
1890年，凡得瓦發表了論文的理論解二元檔案 Néerlandaises。通過與他的狀態方程式與熱力學第二定律，其形式首次提出了威拉德吉布斯，他能夠得出一個圖形表示他的數學公式的形式在表面，他稱之為Ψ（PSI）的表面以下吉布斯，誰使用希臘字母Ψ自由能為一個系統的不同階段的平衡。
在1893年應該還提到凡得瓦的毛細現象的理論在其基本形式第一次出現。與此相反的力學角度提供關於這一問題的早期由Pierre -西蒙拉普拉斯，凡得瓦的熱力學方法。這是在有爭議的時候，由於存在分子和他們的永久，快速運動並沒有得到普遍接受之前，讓巴蒂斯特Perrin的實驗驗證愛因斯坦的理論解釋布朗運動。
