Продолжая рассказы о нобелевских лауреатах из МФТИ, стоит вспомнить одно произведение изобразительного искусства. Мы уже писали о визите молодого Петра Капицы к живописцу Кустодиеву, и его просьбе написать портрет двух молодых ученых и обещания непременно стать знаменитыми. Портрет состоялся, обещание было выполнено на самом высоком уровне — оба героя портрета стали нобелевскими лауреатами. Вместе с Капицей на портрете с химическим сосудом в руках был изображен будущий единственный советский нобелиат-химик Николай Николаевич Семёнов. Сооснователь МФТИ, помогавший создавать другой Физтех – петербургский.
В отличие от петербуржца Капицы, Семёнов — волжанин. Родился в Саратове, окончил Самарское реальное училище (так назывались средние учебные заведения с естественнонаучной направленностью). Кстати, его же чуть ранее окончил будущий «красный граф» Алексей Толстой.
Как и Капица, Семёнов — воспитанник школы Абрама Иоффе. Семенов был его студентом на физико-математическом факультете Санкт-Петербургского университета, куда поступил в 1913 году. Правда, заканчивал Семенов уже Петроградский университет — в беспокойном 1917 году. Остался в университете, но в следующем году поехал на каникулы в Самару — к родителям. Где его «замели» в армию Колчака. Целых три недели будущий лауреат двух Сталинских и одной Ленинской премии работал коноводом в колчаковской артиллерийской батарее.
Достаточно быстро он нашел способ удрать, уехал в Томск (ближайший университетский город) 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 — институт с зубодробительным наименованием Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук).
И уже с 1922 года Семёнов — заместитель директора этого института. Неплохо для 26-летнего молодого человека. Несмотря на то, что до нобелевских премий Семёнова и особенно Капицы было еще очень далеко (до премии Петра Леонидовича 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 Семёнову «нобеля». Но обо всем по порядку. 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».
Чертову дюжину лет спустя сотрудники Семёнова, Юлий Харитон (да-да, будущий отец атомной бомбы, просчитавший цепную реакцию деления ядер урана) и аспирантка Зинаида Вальта (пришедшая в лабораторию по романтически) опубликовали удивительные результаты по изучению реакции межу парами фосфора и кислородом. Оказалось, что при низких давлениях и при высоких давлениях реакция не идет. А вот при среднем диапазоне давлений происходит не просто реакция — взрыв.
Статья о существовании верхнего и нижнего пределов воспламенения фосфора была опубликована в 1926 году и была встречена, мягко сказать, в штыки.
Вот что пишет об этом сам Семёнов: «Насколько парадоксальными казались тогда эти наши результаты видно из критической заметки знаменитого ученого Боденштейна, возглавлявшего мировую химическую кинетику того времени. Он писал, что опыты Харитона ошибочны, и утверждал, 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 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 не советует никому заниматься этими безнадежными вопросами».
То есть «главный по цепным реакциям» в мире говорит — у вас получилась ерунда, потому что этого не может быть никогда… В общем, в ФТИ и даже в лаборатории Семёнова прислушались к словам Боденштейна и, опять же по словам Семёнова, ему пришлось пережить немало неприятных часов. Пришлось Николаю Николаевичу (напомним, это 30-летний учёный, Боденштейну на тот момент — 65, и он настоящий корифей) взяться самому за проверку работ Харитона. Семёнов 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 вышла работа самого Семёнова.
Примерно тогда же вышла и работа британца Сирила Нормана Хиншелвуда (того самого, кто разделит в будущем премию с Семёновым), 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 многие реакции цепными.
Можно сказать, что Семёнову пришлось наводить порядок в этой области, написав большую общую теорию воспламенения и цепных реакций вообще. Монография вышла в 1934 году и сделала самого Семёнова корифеем в области цепных реакций и привела его к Нобелевской премии два десятилетия спустя. Скажем вместе с Николаем Николаевичем и несколько добрых слов в адрес Боденштейна — германский физико-химик признал свою неправоту сразу же и публично.
«Моя работа была опубликована в 1927 г. Почти тотчас я получил письмо от Боденштейна, 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 Семёнов.
Кстати, в 1934 году Семёнов уже три года как возглавлял созданный им Институт химической 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.
В одной недавней работе есть такое полемическое замечание: «За всю свою жизнь Н.Н. опубликовал всего полсотни оригинальных статей и, как правило, в отечественных журналах. Если воспользоваться системой „объективной оценки“ работы Н.Н. по баллам, внедряемым сейчас в РАН Министерством образования и науки РФ, то Н.Н. оказался бы одним из самых „плохих“ сотрудников за все время существования Института химфизики».
Еще одно нужно сказать о первооткрывателях реакции. Если о Харитоне мы знаем очень много – академик, отец бомбы и так далее, то Вальте… Почти нигде она не упоминается. Автору этих строк удалось отыскать реплику, сказанную ее соавтором на своем юбилее: «Зинаида как-то вышла из дому и пропала. Питер, смутное время…»
Еще одно детище Семенова — это второй Физтех, а именно Физико-технический факультет МГУ, переросший в наш МФТИ. Николай Николаевич же, помимо участия в создании самого МФТИ, сотворил из специальности 9 (строение вещества и химическая физика) факультет молекулярной и химической физики, который, в итоге, еще и превратился в форпост Life Science на Физтехе — факультет биологической и медицинской физики. И вот еще за что надо сказать огромное спасибо Николаю Николаевичу: за широту его научных интересов и смелость. С одной стороны, Семёнов 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 год 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 работал опальный генетик Иосиф Раппопорт (напомним — Семёнов создатель и директор Института химической физики, а Раппопорт занимался у него химическим мутагенезом), он лично позвал в институт работать теперь уже академика Михаила Островского, который и по сей день занимается физико-химическими основами зрения. Ну и напоследок приведем известную цитату учителя Семёнова, 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». По-моему, неплохо.
Автор: Алексей Паевский, главный редактор «За науку», №3 (1942) 2015
