CC BY
40
АКАДЕМИК Н.Н. СЕМЕНОВ -ВЕЛИКИЙ ЕСТЕСТВОИСПЫТАТЕЛЬ ХХ ВЕКА
К 120-летию со дня рождения ученого
Николай Николаевич Семенов родился 3 (15) июля 1896 года в Саратове, Российская империя. Умер 25 сентября 1986 года в Москве, СССР. Нобелевская премия по химии 1956 года (совместно с Сирилом Хиншелвудом, Великобритания, по 1/2 премии). Формулировка Нобелевского комитета: «За исследования в области механизма химических реакций (for their researches into the mechanism of chemical reactions)». Возраст при получении премии — 62 года.
На протяжении всей жизни личный вклад Семенова - ученого-творца был тесно связан с ролью учителя, основателя и главы крупнейшей научной школы.
...Осенью 1921 года в мастерской знаменитого живописца Бориса Кустодиева появился молодой человек, который спросил его - правда ли, что он рисует портреты только знаменитых людей. И предложил написать портрет тех, кто станет знаменитым, - себя и своего приятеля, химика Коли Семенова. Молодые люди расплатились с художником мешком пшена и петухом (возможно, именно это, а не обещание стать знаменитыми стало решающим в голодный год), а что касается их обещания... К концу жизни у них на двоих будет две Нобелевские премии, по физике и по химии, четыре высших советских звания Героя Социалистического Труда и 15 высших орденов - орденов Ленина. Государственные, Ленинские и Сталинские премии мы считать просто не будем. Звали этого смелого молодого человека Петр Капица.
В отличие от петербуржца Капицы Семенов - волжанин. Родился в Саратове, окончил Самарское реальное училище (так назывались средние учебные заведения с естественно-научной направленностью). Кстати , его же чуть раньше окончил будущий «красный граф» Алексей Толстой.
Как и Капица, Семенов - воспитанник школы Абрама Иоффе. Семенов был его студентом на физико-математическом факультете Санкт-Петербургского университета, куда поступил в 1913 году. Правда, окончить ему пришлось уже Петроградский университет - в беспокойном 1917 году. Остался в университете, но в следующем году поехал на каникулы к родителям в Самару. Однако в сентябре 1919 года молодого ученого призвал в свою армию Колчак. Он попал в Томский артиллерийский дивизион, но благодаря хлопотам профессора Вейнберга был переведен в октябре 1919 года в радиобаталисты. Оттуда его откомандировали в Технологический институт, где
Семенов продолжил научную работу и проработал два года ассистентом в Томском университете. А потом его снова забрал к себе Иоффе - на сей раз поучаствовать в создании питерского Физтеха (это не образовательное, а чисто научное учреждение, тогда - Физико-технический рентгенологический институт, а ныне - Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук). И уже с 1922 года Семенов -замдиректора этого института. Пепло-хо для 26-летнего молодого человека. Несмотря на то что до Нобелевских премий Семенова и особенно Капицы было еще очень далеко (до премии Петра Леонидовича Капицы вообще более полувека), можно сказать, что свое обещание Кустодиеву стать знаменитыми молодые люди выполнили достаточно быстро. Именно в питерском Физтехе и были сделаны работы, которые принесли Семенову «нобеля». Еще в 1913 году известный авторитет в области химической кинетики, немецкий химик Макс Август Эрнест Боденштейн установил, что в простой реакции соединения водорода и хлора один (!) поглощенный фотон вызывает образование сотни тысяч молекул HCl. Тогда и появился термин «цепная реакция». 25 лет спустя сотрудники Семенова Юлий Харитон (будущий отец атомной бомбы, просчитавший цепную реакцию деления ядер урана) и аспирантка Зинаида Вальта опубликовали удивительные результаты по изучению реакции межу парами фосфора и кислородом. Оказалось, что при низких и высоких давлениях реакция не идет, а вот при среднем диапазоне давлений происходит не просто реакция - взрыв.
Статью о существовании верхнего и нижнего пределов воспламенения фосфора, опубликованную в 1926 году, научное общество встретило, мягко говоря, в штыки. Вот что пишет об этом сам Семенов: «Насколько парадоксальными казались тогда эти наши результаты, видно из критической заметки знаменитого ученого Боденштейна, возглавлявшего мировую химическую кинетику того времени. Он утверждал, что опыты Харитона ошибочны и что вследствие особенностей установки Харитона имел место диффузионный поток паров окислов фосфора из реакционного сосуда. Далее он писал, что Харитон и Вальта в своей статье
Б.М. Кустодиев. Портрет профессоров П.Л. Капицы и Н.Н. Семенова
пытаются восстановить представления о существовании так называемых ложных равновесий, ошибочность которых была твердо доказана еще в начале XX века многими тщательными исследованиями, в том числе его собственными. Поэтому эта статья так же неправильна, как и все более ранние статьи такого рода. В заключение Боденштейн заметил, что не советует никому заниматься этими безнадежными вопросами». То есть, по словам «главного по цепным реакциям» в мире, получилась ерунда «потому что этого не может быть никогда»... В общем, в ФТИ и даже в лаборатории Семенова прислушались к словам Боденштей-на, и Семенов в связи с этим пережил немало неприятных часов. Пришлось Николаю Николаевичу (в то время это 30-летний ученый, Боденштейну на тот момент - 65, и он настоящий корифей) взяться самому за проверку работ Ха-ритона. Семенов полностью проделал опыты Харитона-Вальты, получил тот же результат, а параллельно построил теорию разветвленных цепных реакций, благодаря которым и происходит взрыв при средних концентрациях.
В 1927 году по этой теме вышла работа самого Семенова.
Примерно тогда же вышла и работа британца Сирила Нормана Хиншелву-да (того самого, кто разделит в будущем премию с Семеновым), который в 1928 году обнаружил верхний предел воспламенения водорода и объяснил его обрывом цепей при тройном соударении частиц. Тогда многие бросились в другую крайность, объявив эти реакции цепными. Можно сказать, что Семенову пришлось наводить порядок в этой области, написав большую общую теорию воспламенения и цепных реакций вообще. Монография вышла в 1934 году, сделала ученого корифеем в области цепных реакций и в итоге привела его к Нобелевской премии два десятилетия спустя.
В 1956 году Семенову совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования в области механизма химических реакций». В нобелевской лекции Семенов сделал обзор своих работ над цепными реакциями: «Теория цепной реакции открывает возможность ближе подойти к решению главной проблемы
теоретической химии - связи между реакционной способностью и структурой частиц, вступающих в реакцию... Вряд ли можно в какой бы то ни было степени обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих знаний. Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важную проблему для того, чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо мирного развития и благоденствия человечества».
Вместе с Николаем Николаевичем необходимо сказать несколько добрых слов в адрес Боденштейна - герман-
ский физико-химик признал свою неправоту сразу же и публично. «Моя работа была опубликована в 1927 году. Почти тотчас я получил письмо от Бо-денштейна, где он снимал свои возражения и признал наше открытие, а вскоре на съезде электрохимиков сделал это публично. Я очень благодарен профессору Боденштейну за его критику, без которой мы вряд ли продолжили бы работу Харитона, и за дальнейшую его систематическую поддержку моих работ в этой области», - пишет Семенов. Кстати, в 1934 году Николай Николаевич уже три года как возглавлял созданный им Институт химиче-
ской физики, директором которого он оставался на протяжении 55 лет - до конца жизни. Он продолжил работы по цепным реакциям, которыми занимался всю жизнь, хотя публикаций у него в итоге вышло немного. Еще одно детище Семенова - это второй Физтех, а именно Физико-технический факультет МГУ, переросший в МФТИ. Оба героя портрета Кустодиева считаются отцами-основателями Физтеха.
Николаю Николаевичу были присущи широта научных интересов и смелость как организатора и руководителя. С одной стороны, Семенов не отказывался от официальных постов и должностей. К примеру, с 1963 по 1971 год он был вице-президентом АН СССР, а с 1961 по 1966-й - трижды был депутатом Верховного Совета СССР. С другой - он этим активно пользовался для того, чтобы поддерживать и развивать работы опальных ученых и целых направлений. У него в институте химической физики работал опальный генетик Иосиф Раппопорт, занимаясь химическим мутагенезом. Он лично позвал в институт работать теперь уже академика Михаила Островского, который и по сей день исследует физико-химические основы зрения.
Приведем известную цитату учителя Семенова, Абрама Иоффе, которая относится к 1960 году: «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. 40 лет назад Николай Николаевич кипел идеями и планами и, не остывая, продолжает кипеть и придумывать. Если за это время сократилась копна волос на голове, а лицо не так уж гладко, как было, то неукротимый нрав ни на микрон не сократился».
Академик Николай Николаевич Семенов - великий естествоиспытатель ХХ века, внесший своими открытиями и неутомимой научно-организационной, педагогической и общественной деятельностью неоценимый вклад в становление химической физики и в развитие физики, химии и биологии.
Обзор подготовила Т. И. Шкерина, ООО «ОБРАКАДЕМНАУКА»
