«Зарезвились на просторе радикалы». К юбилею Николая Семенова
В этот день 125 лет назад родился единственный российский лауреат Нобелевской премии по химии. Вспоминаем физикохимика Николая Семенова — человека-легенду в мире науки.
Ученик Иоффе, его правая рука и заместитель, автор теории цепной реакции, педагог и академик, один из основоположников химической физики — все это Николай Николаевич Семенов. Он прожил ровно 90 лет (1896–1986), отказавшись эмигрировать, как ни убеждал его друг Капица, основал множество институтов в России, вырастил плеяду молодых ученых и сумел подружить физику, химию и биологию.
Физик химичил, химик физичил
Если существует магия чисел, то вот она. 15 апреля исполнилось 125 лет со дня рождения Николая Семенова, 35 лет — с его смерти, 65 лет — с получения им Нобелевской премии, 90 лет — с момента, когда он создал Институт химической физики, который теперь носит его имя. А ровно 100 лет назад художник Борис Кустодиев нарисовал портрет двух молодых и никому тогда не известных ученых: справа — Семенов, слева — друг его жизни Петр Капица. Легенда гласит, что молодые люди сами пришли в мастерскую и сказали: «Вы знаменитых людей рисуете. Мы пока не знамениты, но станем такими. Напишите нас».
По воспоминаниям Кустодиева, который тогда четвертый год был парализован из-за туберкулеза позвоночника, эти гости были такие бровастые, краснощекие, самоуверенные и веселые, что ему пришлось согласиться. «Притащили они рентгеновскую трубку, с которой работали в своем институте, и дело пошло, — рассказывал художник Федору Шаляпину. — Потом и гонорар принесли, знаете какой? Петуха и мешок пшена. Как раз заработали тогда где-то под Питером, починив какому-то хозяйчику мельницу». Кустодиев тогда в шутку поинтересовался, не собираются ли молодые люди стать нобелевскими лауреатами, на что Семенов и Капица ответили утвердительно. И все сбылось: оба они стали знаменитыми учеными, и оба получили Нобелевку: Семенов — по химии в 1956 году, Капица — по физике в 1978 году. И, кстати, эти двое так впечатлили Кустодиева, что он запечатлел их на другой картине — в самом центре полотна «Праздник в честь открытия II конгресса Коминтерна 19 июля 1920 года. Демонстрация на площади Урицкого».
Кто же такой Семенов и как ему удалось стать таким выдающимся ученым? Как водится, все начинается в детстве. В Самаре школьник Коля организовал домашний научный кружок и с упоением проводил химические опыты, так что его мать частенько слышала взрывы в его комнате-лаборатории. Он самостоятельно штудировал учебники и однажды прочел кое-что, чему не поверил: оказывается, обычная поваренная соль образована активным металлом натрием и ядовитым газом хлором. Николай решил убедиться в этом сам. «Я у себя дома сжег кусочек натрия в хлоре и, получив осадок, посолил им кусок хлеба и съел его. Ничего не скажешь: это была действительно соль!» — рассказывал испытатель позже. В те времена многие химики пробовали свои реагенты на зубок, наука была молода и по-детски невинна, как и сам Семенов.
Уже на втором курсе физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета Николай попал под крыло Абрама Федоровича Иоффе (по прозвищу Папа Иоффе) — величайшего ученого, который вырастил в России целое поколение блестящих физиков. «В то время вся наша российская физика помещалась на одном диване», — писал Семенов, комментируя фотографию времен своего студенчества, где он запечатлен вместе с Иоффе и его научными «сыновьями»: Петром Капицей, Игорем Курчатовым, Львом Ландау и другими.
После окончания учебы Семенова готовили в профессоры, но тут грянула Гражданская война и Николай оказался в Белой армии. Там ему пришлось примерить на себя роль коновода и даже послужить в Томском артиллерийском дивизионе в армии Колчака. Затем он попал в радиобатальон, который после отступления белых перешел к красным. К счастью для науки, за него вступился профессор Вейнберг и добился его отчисления из радиобатальона в Томский технологический институт. «Будучи увлечен научной работой, я мало интересовался политикой и в событиях разбирался плохо», — уверял Семенов, который, по его же словам, добровольно вступил в Народную армию КОМУЧ, когда поехал к родителям в Самару на каникулы и застал Чехословацкий мятеж весной 1918 года.
Лаборатория странных явлений
Неизвестно, что бы случилось с юношей Николаем дальше, если бы в его судьбу не вмешался Папа Иоффе. Он отыскал своего выпускника в Томске и в 1920 году пригласил в Петроград в свой недавно созданный Физико-технологический институт. Там молодой Семенов возглавил лабораторию электронных явлений и уже в 1922 году стал заместителем Иоффе. Началась его стремительная научная карьера, в рамках которой он активно насаждал повсюду изучение совершенно новой дисциплины — физической химии.
Абрам Иоффе вспоминал о своем ученике так: «…неспокойный нрав Семенова бросал его то в физику, то в химию, то в Ленинград, то в Москву, пока он не застрял на водоразделе химической физики. И стал расти водораздел и вширь, и ввысь, обрастать дворцами и церквами, и загорелись в них огни и взрывы, зарезвились на просторе радикалы».
По его словам, 20-летний Семенов «кипел идеями и планами» и имел неукротимый нрав, который сохранился у него и в 60 лет. «Бывало, поедет Николай Николаевич в Москву, так и жди — приедет с новым институтом, с новыми планами. Для них не хватало уже и суши, где стоит Советский Союз, не хватило бы и земного шара, если бы существовали тогда управляемые спутники и астролеты», — писал Иоффе, который всю жизнь поддерживал своих воспитанников.
95 лет назад в лаборатории электронных явлений проходил один очень загадочный эксперимент. Его проводили юная аспирантка Зинаида Вальта, которую Семенов нехотя взял в лабораторию, хотя мест не было, и ее 20-летний руководитель Юлий Харитон. Они работали с парами фосфора при разном давлении кислорода и регистрировали вспышки, вызванные окислением. Было непонятно, почему реакция свечения возникает при добавлении в сосуд не только кислорода, но даже небольшого количества аргона, ведь этот инертный газ, как было известно, не способен вступать в химические реакции, но тут он почему-то восстанавливал реакционную способность кислорода. Это противоречило тогдашним представлениям химиков. «Нет, положительно, в лаборатории электронных явлений происходило нечто, что могло бы дать повод недоброжелателям переименовать ее в лабораторию странных явлений», — говорится об этом опыте в книге «Неслучайные случайности».
Семенов был тоже очень удивлен и вместе с сотрудниками долго пытался объяснить результат, да так и не смог, ограничившись сухим описанием опыта в публикации 1926 года, которая появилась в России и Германии. И все бы забылось и потерялось, если бы на эту статью не отреагировал видный немецкий ученый Макс Боденштейн. Он написал, что такого просто не может быть и все результаты по окислению фосфора являются не открытием, а ошибкой. Семенова публично назвали легкомысленным, и только тут, среагировав на критику, он решил пристальнее заняться этой темой, которую чуть не выбросил из головы. Оказалось, что в основе этого эксперимента лежит разветвленная цепная реакция и это совершенно новый тип химических превращений. Именно за это открытие Семенов получит Нобелевку 30 лет спустя с формулировкой «за исследования в области механизма химических реакций» (кстати, получил он ее не один, а в паре с Сирилом Хиншелвудом, который пришел к таким же выводам в Англии и посоветовал Нобелевскому комитету наградить не только его, но и коллегу из СССР).
Семенов о своем случайном открытии писал в наставление другим ученым следующее: «Никогда не следует проходить мимо неожиданных и непонятных явлений, с которыми невзначай встречаешься в эксперименте. Самое важное в эксперименте — это вовсе не то, что подтверждает уже существующую, пусть даже вашу собственную, теорию (хотя это тоже, конечно, нужно). Самое важное то, что ей ярко противоречит. В этом диалектика развития науки». Примечательно, что в нобелевской речи Семенов говорил о том, что работа велась коллективно, и старательно избегал местоимения «я».
От «теории капризов» к атомной бомбе
Так один эксперимент привел к появлению целой теории, которую Семенов сравнивал с капризами природы: «В физике, как известно, "капризов" практически нет, в то же время биология полна ими. Химия занимает промежуточное положение: иногда реакция течет нормально, а иногда — сплошные "капризы". Цепная теория — это "теория капризов" химического превращения...»
И это был лишь один опыт в «лаборатории странных явлений» Семенова. А их было множество: по теории теплового взрыва, тепловой теории пробоя диэлектриков, теории молекулярных пучков, по первому применению масс-спектроскопии в химии и др. Если в 1920 году Семенов был в своей лаборатории один, то к 1930-му у него в подчинении было уже 50 молодых ученых, которых он выбрал и подготовил сам. «В те годы рост знаний и опыта у представителей талантливой молодежи был поразителен. Все они к этому возрасту (25 лет) имели уже по несколько печатных работ, порою обладавших существенно пионерским значением в масштабе всей мировой науки. На эти работы широко ссылались в своих трудах иностранные ученые», — вспоминал Семенов о своей лаборатории, которая в 1931 году превратилась в Институт химической физики Академии наук СССР под его руководством.
В должности академика, профессора, директора Семенов продолжал работать в области химической физики как ученый. Результаты его исследований процессов взрыва, горения и детонации в 1940-е годы использовались в производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей, при создании гранат и мин в борьбе с вражескими танками. Так что Семенов внес свою лепту в нашу победу в Великой Отечественной войне.
В 1940-е и 1950-е годы он занимался советской атомной программой и участвовал в ядерных испытаниях, но, поняв их военный потенциал, позже принимал активное участие в движении ученых против угрозы ядерной войны, присоединившись к Пагуошскому движению. За 90 лет жизни Семенов успел очень многое, в том числе сумел создать семеновскую школу на стыке наук — физики, химии и биологии. За свою научную деятельность он был удостоен Ленинской премии, дважды — Государственной премий СССР, дважды – звания Героя Социалистического Труда, награжден девятью орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени и удостоен высшей награды Академии наук — золотой медали им. М. В. Ломоносова. 14 иностранных академий наук избрали Семенова в свой состав и восемь известных университетов мира присудили ему почетную степень honoris causa. В конце жизни Николай Николаевич сохранял активность, был вице-президентом Академии наук, в 75 лет женился на молодой аспирантке третьим браком, с 1981 года работал главным редактором журнала «Химическая физика».
Один из внуков вспоминал, что дед Коля работал даже в выходные, но все же находил время собраться вместе с семьей за большим столом. «Дед любил компанию и веселое застолье, — писал внук ученого А. Ю. Семенов. — Часто на выходные или на праздники собирались многочисленные друзья, родственники и ученики — сотрудники созданного им Института химической физики. Не обладая хорошим слухом, дед тем не менее любил петь. Мне запомнилось, как он поет песню "Эх, Самара-городок". Дед часто смеялся — негромко, но очень заразительно. Еще чаще он щурился и улыбался в усы».
