Окончание. Начало в № 214 от 4 октября 2016 года
В 1956 году 60-летний Николай Семёнов и 59-летний Сирил Хиншелвуд (Cyril Hinshelwood) за свои исследования механизма химических реакций, проведенные в конце 1920-х и 1930-х годах, получили Нобелевскую премию по химии [1–2]. Денежный приз был разделен на две равные части.
Николай Семёнов и Сирил Хиншелвуд дали такое объяснение критическим явлениям в разветвленно-цепных химических реакциях: при низких давлениях большинство активных частиц — атомов, осколков молекул, не успев столкнуться с молекулами реагентов и «размножиться», долетают до стенки реакционного сосуда и «погибают» на них — цепи обрываются. Чем меньше диаметр сосуда, тем больше у активных частиц шансов достичь его стенок. Вот откуда зависимость от размеров сосуда! С повышением давления, даже за счет инертного аргона, шансов столкнуться с молекулами реагентов и «размножиться» у активных частиц становится больше, чем шансов достичь стенки, — возникает лавина реакций. Это объясняет существование нижнего предела по давлению.
Молекулы инертного газа, по меткому выражению Семёнова, «путаясь в ногах» у активной частицы, замедляют ее движение к стенке; так объясняется удивительное влияние аргона на величину критического давления. Когда же достигается верхний предел по давлению, цепи снова обрываются быстрее, чем происходит их разветвление. Однако причина обрыва цепей здесь иная: активные частицы исчезают в результате «взаимного уничтожения» — рекомбинации в объеме сосуда при тройных столкновениях (третья частица нужна для отвода лишней энергии; скорость этой реакции очень быстро увеличивается с ростом давления). Таким образом, все экспериментальные факты получили логичное объяснение.
Теория разветвленно-цепных реакций имеет большое практическое значение, так как объясняет поведение многих промышленно важных процессов, таких как горение, крекинг нефти, воспламенение горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания и т. п. Например, смеси метана с воздухом взрываются при содержании метана от 5 до 15%. Вот почему так опасны утечки газа: если метана в воздухе окажется больше 5%, взрыв может наступить даже от крошечной искры в выключателе при включении или выключении света на кухне.
Но переместимся на несколько десятилетий назад. В 1927 году Семёнов был назначен руководителем химико-физического сектора Ленинградского физико-технического института, а в 1928 году стал его профессором. В 1931 году сектор был преобразован в Институт химической физики АН СССР, бессменным руководителем которого Семёнов оставался в течение 55 лет, до конца своей жизни. Он гордился тем, что смог целиком укомплектовать новый институт своими учениками. Со временем ИХФ стал одной из ведущих научных организаций страны, в коллективе которой трудилось до 5 тыс. человек, решая фундаментальные и прикладные задачи по 600 темам!
В 1929 году Н. Н. Семёнов был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1932 году стал академиком. В 1934 году он опубликовал монографию «Цепные реакции», в которой доказал, что многие химические реакции, включая реакцию полимеризации, осуществляются с помощью механизма цепной или разветвленной цепной реакции. Свой труд Семёнов посвятил «памяти Сванте Аррениуса и Якоба Вант-Гоффа». Это посвящение в послевоенные годы идеологических атак на науку послужило поводом для ожесточенных нападок на Семёнова, которого обвиняли в «низкопоклонстве перед буржуазными учеными». Книга на долгие годы стала настольной для многих химиков, изучающих механизмы химических реакций. Уже в следующем году она была переведена (в значительно расширенном варианте) на английский язык. В 1986 году эта книга была переиздана на русском языке с многочисленными комментариями и дополнениями его учеников.
Во время войны Николай Николаевич, как и многие советские ученые, работал по оборонной тематике, связанной с вопросами горения и взрыва. Его работы и работы учеников его школы быстро получили мировую известность. Он разработал теорию теплового взрыва и горения газовых смесей; создал учение о распространении пламени, детонации, горении взрывчатых веществ. В 1943 году Институт химической физики был переведен из Ленинграда в Москву. Его сотрудники приняли активное участие в зарождающемся советском атомном проекте.
В послевоенные годы Семёнов и ряд других выдающихся ученых подверглись отвратительной травле со стороны группы «патриотически настроенных ученых, верных идеям марксизма-ленинизма», сплотившихся в этом постыдном деле вокруг одной из наиболее одиозных фигур тогдашнего физического факультета МГУ Н. С. Акулова.
В книге А. С. Сонина « ” Физический идеализм“: История одной идеологической кампании» автор так написал об этом: «Совершенно пасквильным было выступление профессора Н. С. Акулова. Иначе как доносом его назвать нельзя. И выступал с ним не малограмотный человек, а крупный ученый, хорошо осознающий последствия своих слов». Акулов обвинял Семёнова не только в философских ошибках и «низкопоклонстве перед Западом», но и в плагиате, в том, что все основные идеи были им взяты из работ Н. А. Шилова 1905 года (!). В своем письме в высокие инстанции Акулов писал про «преступления в области науки, которые систематически допускал в своей работе академик Семёнов».
В результате этой травли, а также из-за дружбы с опальным П. Л. Капицей Семёнову пришлось испытать большое унижение: в августе 1949 года его не допустили на полигон под Семипалатинском, где было проведено первое испытание советской атомной бомбы. И это несмотря на то, что именно его институту было поручено создание этого полигона и десятки сотрудников Семёнова были на испытаниях. Более того, этим сотрудникам было запрещено что-либо рассказывать своему директору об испытаниях!
Травля Семёнова закончилась сразу же после смерти Сталина. А присуждение Нобелевской премии в 1956 году раз и навсегда прекратило и любые разговоры о «приоритете», и в корне изменило отношение к ученому со стороны властей. Вскоре его избрали академиком-секретарем Отделения химических наук АН СССР; фактически Семёнов стал главой химической науки в Академии. А через несколько лет он стал и вице-президентом Академии наук.
Очередное, но уже приятное «приключение» ждало в начале 1970-х годов немолодого ученого в расцвете славы. Семёнов наконец решился уйти от жены к Л. Г. Щербаковой, с которой познакомился еще в 1956 году. Вот как об этом написала саратовская журналистка Светлана Шарова: «Конечно, он был уже женат, знаменит, имел взрослых детей и зарплату академика. И почему бы академику не иметь даму сердца на стороне? Лишь бы это не нарушало границ приличия. А приличия для людей известных определялись так: тихо — можно, громко, с разводом — нельзя. Как честный человек, Николай Николаевич решил оформить отношения с любимой женщиной. Квартиру, дачу и машину он оставлял прежней жене. По этому поводу даже собиралось совещание ЦК партии: разрешить или не разрешить Николаю Николаевичу развестись с супругой. И разрешили. Все, в общем-то, понимали Семёнова».
Он ушел из дома в день своего рождения — 15 апреля 1971 года и вскоре женился. Согласно нравам той поры ему пришлось согласовывать свой поступок с президентом Академии наук и с отделом науки ЦК КПСС. Третья жена Семёнова, химик-неорганик Лидия Григорьевна Щербакова, была намного моложе мужа. «Тридцатилетний период вместил 14 романтических лет рядом с Н. Н. и более 15 лет вместе с ним — как жена и друг», — написала она в очерке «Мой великий человек и друг».
Приведем еще несколько воспоминаний о Семёнове, характеризующих его как ученого и как человека.
Английский специалист в области цепных процессов Ф. С. Дэйтон (F. S. Dalton): «Научная и личная жизнь Семёнова свидетельствуют о том, что он был человеком острого и живого ума, обладал ярким воображением… Семёнов никогда не замыкался в рамках только своей научной тематики. В бытность директором Института химической физики он всячески поддерживал новые научные направления в своем институте, а также создавал новые институты и отделы в других местах. Семёнов был также активным и эффективным поборником науки на государственном уровне, где к его мнению и советам относились с большим вниманием и уважением. До конца своих дней Семёнов сохранил живость, ясность ума и любовь к старым друзьям».
Академик Юлий Харитон: «Директором Н. Н. был совершенно необычайным. Если у кого-нибудь появлялась свежая идея, он радовался этому и всячески помогал ее реализовать».
Доктор химических наук С. Г. Энтелис: «Я зашел к Н. Н. и предложил ему быть в числе соавторов. Н. Н. отказался, сказав: “Я не принадлежу к тем академикам и членкорам, которые под каждой статьей своих сотрудников подписываются”». О том же вспоминал и академик А. Е. Шилов по поводу своей первой аспирантской работы, выполненной под руководством Семёнова: «Сейчас, зная о существующей у нас практике приписываться к статьям сотрудников, я думаю, что у Н. Н. на самом деле было гораздо больше оснований стать моим соавтором, чем у многих других руководителей… Но как много было бы потеряно в наших отношениях, если бы он хотя бы намекнул, что вопрос об авторстве и ему не безразличен и что я должен был бы и его включить как автора! По моей аспирантской работе у нас с Н. Н. так и не было ни одной совместной статьи… Ни в коем случае нельзя было спрашивать у Н. Н., что мне делать дальше. Таких вопросов от учеников и сотрудников Н. Н. не любил ужасно».
Академик Л. А. Пирузян: «Как-то Н. Н. предложил мне и моей жене поехать отдыхать на Байкал с ним и его супругой Л. Г. Щербаковой. Я пытался отговориться тем, что у меня много работы. Н. Н. не принял отговорки: ”Самое лучшее время для работы — это отдых!“ И на Байкале я это почувствовал в полной мере. Каждый новый день начинался с обсуждения очередных научных проблем, которые постоянно возникали в голове Н. Н. И проблемы эти отнюдь не ограничивались химической физикой и химической кинетикой, а простирались от биологии до ядерной физики. И Н. Н. зачастую видел в проблеме то, что человек, всю жизнь занимавшийся этой проблемой, почему-то не замечал».
Академик Н. А. Платэ: «Во время посещения химических и физических лабораторий я поразился скорости восприятия Н. Н. информации. Представьте себе, что идет рассказ об области, в которой Н. Н. не является узким профессионалом. Первый вопрос его к хозяину лаборатории обычно — это вопрос любознательного образованного ученого, который что-то недопонял или не знал раньше. Человек интересуется и задает вопрос, как коллега коллеге. Однако следующий вопрос, который задавал Н. Н., был уже вопросом профессионала в этой области, хотя профессионалом“ он, собственно, стал в течение только последних 20 минут, слушая рассказ. А третий вопрос, если проблема Н. Н. заинтересовала, бил по самому слабому месту в рассказе хозяина о теории или эксперименте. Насколько же высокой, я бы сказал фантастической (мне больше ни у кого не приходилось встречать такое), была у него скорость постижения и переработки информации! Третий вопрос ставил обычно человека в тупик, а если не в тупик, то потом многие признавались, что это как раз то, над чем они сами задумывались и ответа на что у них пока нет».
В связи с этим можно вспомнить, как на заседаниях кафедры химической кинетики МГУ, которой Семёнов заведовал, он не мог прослушать ни одного доклада до конца, если в ходе выступления хотя бы один факт оставался для него не полностью проясненным. Будучи уже в очень почтенном возрасте, Семёнов сразу ухватывал самую суть даже совершенно новой для него темы. Он тут же перебивал выступавшего — неважно, студента или доктора наук, и начинал задавать вопросы, чем сильно смущал докладчика, да и всех присутствующих. Помню, как в ходе предзащиты одного аспиранта Семёнов, к ужасу руководителя, снял с защиты уже подготовленную диссертацию: ему не понравилось, что соискатель «плавал», отвечая на вопросы.
Н. Н. Семёнов был талантливым не только руководителем, но и организатором «большой» науки. Через всё его творчество проходит идея симбиоза физики, химии и биологии. С этой целью по его инициативе в 1963 году в АН СССР была создана Секция химико-технологических и биологических наук, а под Москвой в Черноголовке — Институт новых химических проблем.
Академик Семёнов создал научную школу и воспитал блестящую плеяду учеников. Среди его ближайших сотрудников и учеников — многие выдающиеся ученые, в числе которых более десяти академиков! Важную и благородную роль сыграл Николай Николаевич в возрождении отечественной биологической науки, предоставив возможности для работы опальным ученым — молекулярным биологам и генетикам.
С этой целью в ИХФ в 1957 году была организована группа, занимавшаяся химическим мутагенезом, которая впоследствии расширилась до отдела химической генетики. После отстранения от власти Хрущёва, покровителя Лысенко, Н. Н. Семёнов начал активную борьбу с лысенковщиной. Большую роль сыграла его статья, направленная против Лысенко и опубликованная в 1965 году в апрельском номере журнала «Наука и жизнь» под названием «Наука не терпит субъективизма». К сожалению, напечатать эту статью в газете «Правда», тем более под первоначальным названием «Наука и лженаука», в то время оказалось невозможным: когда статья уже была набрана, пришел запрет на ее публикацию. Тем не менее взгляды Лысенко были подвергнуты уничтожающей критике, а сам он был вскоре снят с поста директора академического института.
Как отмечается на сайте ИХФ РАН, «даже в последние годы жизни Семёнов, по словам его коллег, оставался энтузиастом науки, творческой личностью, которую отличала бьющая через край энергия» [3]. Он умер 25 сентября 1986 года в Москве в возрасте 90 лет.
Илья Леенсон,
канд. хим. наук, ст. науч. сотр. химического факультета МГУ
1. Нобелевская лекция Н. Н. Семёнова «Some Problems Relating to Chain Reactions and to the Theory of Combustion»: nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1956/semenov-lecture.html
2. Нобелевская лекция С. Хиншелвуда «Chemical Kinetics in the Past Few Decades» nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1956/hinshelwood-lecture.html