ヴァルター・ネルンスト

ネルンストは、西プロイセン州ブリーゼン（現在のポーランド、ヴァブジェジノ）で、グスタフ・ネルンスト（1827年 - 1888年）とオッティリー・ネルガー（1833年 - 1876年）の間に生まれた。 ^{[ 5 ] [ 6 ]}彼の父親は地方判事だった。ネルンストには3人の姉と1人の弟がいた。3番目の姉はコレラで亡くなった。ネルンストはプロイセンのグラウデンツ（現在のポーランド、グルジョンツ）の小学校に通った。

ネルンストは1883年にチューリッヒ大学で学部課程を開始し、ベルリンでの一時滞在の後、チューリッヒに戻った。^{[ 7 ]}彼はグラーツ大学で論文を執筆したが、そこではルートヴィヒ・ボルツマンが教授を務めており、彼はアルベルト・フォン・エッティングハウゼンの指導の下で研究を行った。彼らはエッティングハウゼン効果とネルンスト効果を発見した。すなわち、温度勾配のある金属導体に垂直に磁場を加えると電位差が生じ、逆に電位差は温度勾配を生み出すという効果である。次に彼はヴュルツブルク大学に移り、フリードリヒ・コールラウシュの下で論文を提出し、弁護した。^{[ 8 ]}

ヴィルヘルム・オストヴァルトは、ライプツィヒ大学の第一物理化学科にネルンストを招聘した。ネルンストは助手として同大学に移り、溶液中の電流の熱力学の研究に取り組んだ。講師に昇進した彼は、ハイデルベルク大学で短期間教鞭を執った後、ゲッティンゲン大学に移った。3年後、ミュンヘン大学から教授職のオファーを受けた。プロイセンに彼を留めておくため、政府はゲッティンゲン大学に彼のための講座を新設した。そこで彼は、英語、フランス語、ロシア語に翻訳された名著『理論化学』を執筆した。また、イオン透過性の膜で隔てられたイオンの濃度が異なる場合に生じる電位を表すネルンストの式を導出した。この式は、細胞生理学や神経生物学において広く用いられている。

当時使われていた炭素電気フィラメントランプは、電球内に真空が必要だったため、暗くて高価だった。ネルンストは、希土類酸化物のフィラメントを用いた固体放射器、ネルンストグローワーを発明した。これは赤外分光法の分野で今でも重要視されている。フィラメントを連続的にオーム加熱すると伝導が起こる。グローワーは2～14マイクロメートルの波長で最もよく機能する。明るい光を発するが、暖機期間の後のみである。ネルンストは特許を100万マルクで売却したが、不活性ガスを充填したタングステンフィラメントランプがすぐに導入されたため、ロイヤリティを選ばなかったのは賢明だった。ネルンストはその富で、1898年に生涯で所有した18台の自動車のうち最初の1台と、狩猟用の500ヘクタール以上の田舎の土地を購入した。彼は初期の自動車の出力を上げるために、キャブレターに噴射できる亜酸化窒素のボンベを携行した。 ^{[ 9 ]}ゲッティンゲンで浸透圧と電気化学を研究し、神経がどのように伝導するかの理論を発表するなど、18年間実りある研究を行った後、ベルリンに移り、ゲハイムラートの称号を授与された。

1905年、彼は「新しい熱定理」を提唱した。これは後に熱力学の第三法則として知られるようになった。彼は、温度が絶対零度に近づくとエントロピーがゼロに近づくが、自由エネルギーはゼロより大きいままであることを示した。これは彼が最も記憶されている業績であり、化学者が熱測定から化学反応の自由エネルギー（したがって平衡点）を決定できるようにした。セオドア・リチャーズはネルンストが自分のアイデアを盗んだと主張したが、ネルンストはこの発見の功績をほぼ普遍的に認められている。^{[ 10 ]}ネルンストはヴィルヘルム皇帝と親しくなり、皇帝を説得して、 1100万マルクの初期資本でカイザー・ヴィルヘルム科学振興協会を設立させた。ネルンストの研究所は、低温では比熱が著しく低下し、絶対零度ではおそらく消滅することを発見した。この減少は、アルベルト・アインシュタインが1909年に発表した極低温における比熱の量子力学に関する論文で液体と固体について予測されていた。ネルンストはこれに感銘を受け、はるばるチューリッヒまでアインシュタインを訪ねた。1909年当時、チューリッヒではアインシュタインは比較的無名だったため、人々は「偉大なネルンストがベルリンからチューリッヒまでわざわざアインシュタインに会いに来るのだから、アインシュタインは賢い人物に違いない」と言った。^{[ 11 ]}ネルンストとプランクはベルリンに特別教授職を設立するよう働きかけ、ネルンストはその基金に寄付をした。1913年、彼らはアインシュタインにその職を受け入れるよう説得するためにスイスへ行った。それは夢の仕事だった。ドイツ最高峰の大学で教授職に就き、教える義務はなく、研究に専念できるという仕事だった。^{[ 12 ]}

1911年、ネルンストとマックス・プランクはブリュッセルで第1回ソルベー会議を開催した。翌年、印象派画家のマックス・リーバーマンが彼の肖像画を描いた。

1914年、ネルンスト夫妻は、同僚や学生たちを専用の鉄道車両で田舎の邸宅に招いて歓待していたところ、戦争が始まったことを知った。二人の長男は軍隊に入隊し、父親は志願兵運転手隊に入隊した。彼は、93人宣言に署名することで、敵の野蛮行為の非難に対してドイツ軍を支持した。1914年8月21日、彼はベルリンからフランスにいるドイツ右翼の司令官に書類を運び、パリの夜の灯りが見えるまで2週間かけて前進した。マルヌの戦いで戦況は一変した。塹壕での膠着状態が始まると、彼は帰国した。彼は、催涙ガスを放出する砲弾で塹壕から守備兵を追い出すというアイデアで、弾薬担当の参謀将校マックス・バウアー大佐に連絡を取った。 ^{[ 13 ]}彼のアイデアが試されたとき、観察者の一人であるフリッツ・ハーバーは、砲弾が多すぎるため、空気より重い毒ガスの雲を放出する方が良いと主張した。1915年4月22日の最初の塩素ガス雲攻撃は強力な歩兵の突撃によって支援されていなかったため、ガスが膠着状態を打破する可能性は取り返しのつかないほど失われた。ネルンストは二級鉄十字章を授与された。ドイツ帝国陸軍の参謀科学顧問として、彼は爆発物の研究を指揮し、その多くは彼の研究所で行われ、そこで彼らは過塩素酸グアニジンを開発した。その後、彼は塹壕迫撃砲の開発に取り組んだ。彼は一級鉄十字章を授与され、後にプール・ル・メリット勲章を授与された。最高司令部が無制限潜水艦戦の解禁を検討していたとき、彼は皇帝に、敵対国としての米国の巨大な潜在力について警告する機会を求めた。彼らは耳を傾けようとせず、エーリヒ・ルーデンドルフ将軍は「無能な戯言だ」と彼を怒鳴りつけた。^{[ 14 ]}

ネルンストは著書『新熱定理の基礎』を出版した。1918年、光化学の研究を経て、原子連鎖反応理論を提唱した。この理論は、標的分子をさらに多くの自由原子に分解できる自由原子が生成される反応は連鎖反応を引き起こすと述べている。彼の理論は、核分裂という自然現象と密接に関連している。

1920年、彼は連合国の戦争犯罪人リストに載っていた科学者の一人であったため、家族とともに一時的に国外に逃亡した。同年後半、彼は熱化学の研究が認められ、ノーベル化学賞を受賞した。1921年から1922年にかけて、ベルリンのフリードリヒ・ヴィルヘルム大学の学長に選出された。彼は政府と民間の資金を若い科学者に振り向ける機関を設立し、駐米大使の職を辞退した。2年間、彼は不本意ながら、国立物理研究所（ Physikalisch-Technische Reichsanstalt）の所長を務めたが、「凡庸さと官僚主義の混在」に対処できなかった。^{[ 15 ]} 1924年、彼はベルリンの物理化学研究所の所長に就任した。

1927年、低温における比熱の低下は気体にも当てはまることが示された。彼は宇宙線と宇宙論の理論を研究した。

プレスリリースではネルンストは「全く音楽の才能がない」と評されていたが^{[ 16 ]} 、ネルンストは1930年にベヒシュタイン社とシーメンス社と共同で、共鳴板を真空管アンプに置き換えた電気ピアノ、ネオ・ベヒシュタイン・フリューゲルを開発した。このピアノは、エレキギターと同じように電磁ピックアップを使って電子的に加工・増幅された音を出した^{[ 17 ]}。実際、彼はピアニストであり、時にはアインシュタインのバイオリンの伴奏も務めた^{[ 18 ] [ 19 ] 。}

1933年、ネルンストは、共同研究を望んでいた同僚がユダヤ人であるという理由で学科を解雇されたことを知った。ネルンストはすぐにタクシーでハーバーのもとへ行き、政府の管理下にない彼の研究所での職を求めたが、ハーバーはイギリスへ移住する予定だと知らされた。その後まもなく、ネルンストは人種的出自に関する政府の書類への記入を拒否したことで問題になった。彼は教授職を退いたものの、カイザー・ヴィルヘルム研究所の理事を解任された。彼は田舎で静かに暮らし、1937年にはオックスフォード大学を訪れて名誉学位を授与され、長女とその夫、そして3人の孫にも会った。

ネルンストは1939年に重度の心臓発作を起こした。彼は1941年にドイツのツィベレ（現在のポーランド、ニヴィツァ）で亡くなった。彼は3回埋葬された。^{[ 20 ]}最初は亡くなった場所の近くに埋葬された。しかし、彼の遺体はベルリンに移され、そこで2度目の埋葬が行われた。最終的に、彼の遺体は再び移され、ドイツのゲッティンゲンにあるマックス・プランク、オットー・ハーン、マックス・フォン・ラウエの墓の近くに埋葬された。^{[ 17 ]}

ネルンストは機械的な思考の持ち主で、常に新しい発見を産業に応用する方法を考えていた。趣味は狩猟と釣りだった。^{[ 17 ]}友人のアルバート・アインシュタインは「彼の子供じみた虚栄心と自己満足」に面白がっていた。^{[ 22 ]}「彼自身の研究室や実験室は常に極度の混沌とし​​た様相を呈しており、同僚たちはそれを適切に『最大エントロピーの状態』と呼んだ。」^{[ 23 ]}