Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

Глава десятая

Неслучайные случайности
Неслучайные случайности

Абраму Федоровичу Иоффе везло на случайные открытия. Нет, нет, сам он их не делал - они почему-то происходили у других ученых в его присутствий. В первый раз это случилось с его иностранным коллегой, в другой - с его собственным учеником Николаем Семеновым, ныне академиком, Героем Социалистического Труда, лауреатом Нобелевской премии.

Семенову было тогда двадцать девять лет, и он уже пять лет заведовал лабораторией электронных явлений в Физико-техническом институте в Ленинграде, из них три года был еще и заместителем директора. А директором был Иоффе.

То были удивительные годы. Молодое государство, молодые институты, молодые руководители и ученые молодые. Это обстоятельство немаловажное, молодость не так чувствительна к лишениям, а время тяжелое. Нет топлива, нет воды, нет приборов - это на работе, нет еды - дома, есть только уверенность, что все это скоро будет, и какая-то дерзкая жизнерадостность, делающая невозможное возможным.

Конец 1924 года. Ленинград. Физико-технический институт. Лаборатория Николая Семенова. Три маленькие комнаты, довольно плотно уставленные приборами. Часть из них - самодельные, часть - новенькие, сверкающие стеклом и никелем, их закупил в Германии Абрам Федорович. Среди серьезного академического интерьера странными пришельцами выглядят ампирные, павловские, барочные кресла, столы, стулья, шкафы. Эти следы былой роскоши привезли сюда из кладовых Зимнего дворца, когда два года назад институт получил новое здание, не приспособленное для научной работы, и его решили укомплектовать хорошей мебелью, а где самая лучшая мебель, как не в царском дворце. Разумеется, были взяты отдельные предметы обстановки, не представляющие художественной ценности.

В лаборатории ведется одновременно несколько исследований. Руководитель лаборатории участвует в каждом из них-не по положению, не потому, что обязан руководить, а по душевной склонности, по горячему интересу, по нетерпению сердца. Разумеется, времени на все остальное остается очень мало - он ведь еще заместитель директора и читает курс лекций студентам; а в двадцать девять лет у человека есть еще "все остальное".

И вот в этой ситуации к Николаю Николаевичу как-то раз приходит молодая девушка. Здоровается, называет свое имя - Зина Вальта, говорит, что окончила университет и хочет поступить в аспирантуру. Ее собеседник, как заместитель директора, уточняет - в какую лабораторию. Оказывается, что к нему в лабораторию. Тогда, как заведующий лабораторией, Семенов вынужден ответить ей, что у него нет места. Зина смущается, мнется, говорит, что ей так много хорошего рассказывали о работах, здесь ведущихся, о руководителе этих работ. Ей очень хотелось бы, она надеется... Словом, происходит сцена, знакомая каждому, кто когда-либо выступал в роли просителя, роли, прямо скажем, не героического плана.

Семенов обещает ей подумать, просит зайти через некоторое время, прощается, а когда она уходит, созывает своих товарищей. В отличие от Семенова, его сотрудники знакомы с Зиночкой Вальта, действительно много рассказывали ей о своем коллективе и ходатайствуют о ее зачислении. Николай Николаевич говорит, что рад бы уважить их просьбу, но куда же сажать ее в этакой тесноте, да и какую тему ей давать, да и где руководителя взять. Словом, не хочет заведующий брать Зиночку, не хочет. Откуда знать ему, что вместе с ней придет к нему редкостная удача.

Но все же через несколько дней Семенов сдался. Поворчав для строгости, посопротивлявшись для порядка, подписал у Иоффе распоряжение о зачислении Зинаиды Вальта аспирантом в лабораторию электронных явлений.

Когда Зиночка, сияя от радости и гордости, вышла на работу, Юлий Борисович Харитон, ее руководитель, ныне академик, а тогда - двадцатилетний начинающий ученый, стал объяснять ей тему работы. Есть фосфор - элемент, как говорят химики, жадно притягивающий кислород; есть кислород, охотно вступающий в реакцию с фосфором. При удовлетворении их взаимных интересов происходит реакция окисления, сопровождаемая выделением энергии. Это легко видно невооруженным глазом, поскольку часть энергии или вся она превращается в световое излучение: фосфор светится. Ясно? Ясно. Пошли дальше.

Вальта напряженно слушала, с нетерпением ожидая, когда ее шеф наконец подойдет к сути их совместной работы. Было немножко страшновато, что сегодня, сейчас ей придется стать причастной к исследованиям, начатым столь великими учеными,- ей, еще не сделавшей ничего в науке, только стоящей у ее порога. Кто мог подозревать тогда, что первый же робкий шаг новой аспирантки приведет к удивительному результату, с которого, по существу, начнется новая область химической кинетики.

Однажды ученым пришла в голову идея проверить окисление фосфора при низком давлении. Можно было предположить, что при обычном атмосферном давлении возбужденные молекулы окислов фосфора не успевают превратить в свет всю полученную энергию; она, по-видимому, частично теряется при столкновении с другими атомами и молекулами. А если это так, то стоит понизить давление в сосуде, где идет реакция, как количество столкновений уменьшится, а свечение должно будет увеличиться, что и станет тут же видно.

Вот такая идея родилась как-то в лаборатории электронных явлений, хотя никакого отношения к электронным явлениям не имела. Но, как известно, идеи приходят без разрешения; можно четко обозначить профиль работы лаборатории, но нельзя обозначить профиль мышления сотрудников.

Когда эта незваная идея появилась в лаборатории, ее не приветствовали радостными криками, но и не стали показывать ей на дверь; ее заперли до поры до времени в ящик письменного стола вместе с другими хорошими и плохими мыслями, требовавшими на свою проверку времени, которого не было. И они лежали там, записанные наспех, несколькими словами или формулами, в ожидании своего часа, когда их достанут, стряхнут с них пыль забвения и пустят в дело, чтобы через месяц или год выбросить скомканными в корзину или переписать набело - в новую публикацию, а оттуда - в учебник или монографию.

Дождалось своего часа и предположение о яркой вспышке фосфора при низком давлении кислорода. Оно было отдано в бережные руки молодой аспирантки, которая пришла сюда также нежданно; и вот теперь им предстояло соединиться - двум случайным гостьям занятых людей. Поэтому и дал эту тему Семенов именно ей, что работа казалась достаточно простой, чтобы с ней мог справиться даже новичок, достаточно ясной, чтобы он понял результат опыта, и вместе с тем достаточно безразличной самому ученому, чтобы ее было не жалко подарить неопытному сотруднику.

Итак, Зинаида получила свое место под солнцем науки- кусок лабораторного стола, на котором она должна была собрать установку для опыта. Схема ее выглядела довольно просто. Стеклянный сосуд, где находится кусочек фосфора; из него откачан воздух; к сосуду подходит трубка, по которой идет кислород; давление кислорода замеряет ртутный манометр; чтобы пары фосфора или его окислов не попали в манометр и не испортили его, часть трубки охлаждается жидким воздухом, он конденсирует пары, возвращая обратно в сосуд сбежавшие вещества. Вот и все, собственно.

Сам эксперимент заключался в следующем. Надо было устанавливать разные значения концентрации паров фосфора- и с этой целью нагревать сосуд; регистрировать разные значения давления кислорода - и с этой целью записывать показания манометра; устанавливать взаимосвязь между давлением кислорода и свечением фосфора - и с этой целью просто смотреть в оба.

Когда в первый раз Вальта и Харитон провели опыт при давлении в сотую долю атмосферы, как ни старались они рассмотреть, так ничего и не увидели. Совсем ничего. Никакого свечения.

Все ясно, решили они, что-то напутали в приборе. Зиночка взволновалась страшно: первый шаг - и первая неудача, прибор ведь она собирала. Проверили всю схему; сначала она сама, потом Юлий Борисович. Ничего компрометирующего не нашли. Снова откачали воздух из колбы, снова подогрели ее, снова впустили кислород. И снова - никакого тебе свечения. Не то чтобы усиления его - даже того, что наблюдали обычно при атмосферном давлении, и то нет. Вот уж действительно полный мрак неизвестности!

Начали в третий раз. Установили давление повыше. Пустили кислород. Фосфор заполыхал таинственным светом. Пошло окисление: фосфор соединялся с кислородом, тая, словно Снегурочка. Регистрируя убыль кислорода в системе, медленно опускался вниз столбик ртутного манометра. И вдруг замер. И тотчас потухло свечение. Реакция остановилась.

Четвертый, пятый, десятый раз повторяют опыт Зина и Юлий Борисович - словно дьявол поселился в их колбе: выше определенного критического давления реакция идет, ниже - не идет. А должно, по их предположению, не то чтобы совсем наоборот, но нечто вроде. Причем, поскольку давление кислорода в ходе реакции неизбежно падало, приходил момент, когда в колбе воцарялось то самое критическое давление и окисление словно автоматически прекращалось. И жди, не жди - дальше не идет. По двое суток стерегли растерянные ученые, надеясь, что дьявол неудачи изгонится каким-то образом из установки и она оживет: и сидели, и смотрели, и боялись пропустить этот момент, хотя чего бояться - он сразу бы стал виден. Но, увы, божественный свет истины погас, словно прикрытый чьей-то злой рукой.

Но стоило впустить в колбу малую толику кислорода, и свечение опять появлялось. Это было очень удивительно. Но еще более возросло удивление ученых, когда реакция ожила при добавлении в сосуд не кислорода даже, а небольшого количества аргона. Понять сие уж вовсе было нельзя: инертный газ, называемый так потому, что он не способен вступать в химические реакции, восстанавливал реакционную способность кислорода. Нет, положительно в лаборатории электронных явлений происходило нечто, что могло бы дать повод недоброжелателям переименовать ее в лабораторию странных явлений.

Но, как остроумно заметил один ученый, задача науки- объяснить то, что нельзя понять. И Семенов, заинтересованный не меньше, чем Харитон и Вальта, вместе с ними стал подбирать какой-нибудь теоретический ключ к непонятному экспериментальному парадоксу. Возились они возились, и так пытались и этак - ничего не получалось. Нельзя было с помощью существующих теоретических представлений объяснить то, что они сами же вызвали к жизни.

А время шло, а другие дела-нормальные и понятные- требовали к себе внимания, а Харитону уезжать надо за границу, на стажировку, а одной Зиночке здесь уж, ясное дело, не управиться, когда и втроем ничего не выходило, и что было делать в такой ситуации? Не сказать всем о том, что они обнаружили, нельзя, а сказать по этому поводу нечего; порешили выбрать золотую середину: ничего не объясняя, просто описать в статье экспериментальную находку.

Вскоре статья за подписью Юлия Харитона и Зинаиды Вальта была опубликована в двух журналах - у нас в стране и в Германии. Ученые посчитали на этом свой долг исполненным и перешли от бесплодного изучения мистических явлений к делам земным. Ю. Б. Харитон, как и собирался, уехал за рубеж} Зиночка, расстроенная, вероятно, своим неудачным дебютом в науке, почти конфузом, оставила лабораторию, куда еще недавно так стремилась, и перешла в аспирантуру другого института; а Николай Николаевич, по-видимому, вздохнул с облегчением, когда с его плеч упали сразу две горы: необъяснимый эксперимент и сотрудница,, требующая объяснить ей, что делать дальше.

И открытие не состоялось.

Через тридцать пять лет после этого дня Николай Николаевич Семенов, уже умудренный жизнью, познавший цену неожиданностям в науке и понявший в полной мере долг исследователя, написал: "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".

Но тогда, в 1925 году, двадцатидевятилетний физик чуть было не упустил открытие разветвленных цепных реакций и Нобелевскую премию - он расстался со своей идеей, мысленно засунув ее обратно в стол как негодную или, во всяком случае, неактуальную теперь, и, как признал сам позже, не думал к ней возвращаться.

И не вернулся бы, если бы статью Вальта и Харйтона не прочел Макс Боденштейн и не расчехвостил ее по всем пунктам.

Боденштейн был крупным немецким химиком, известным прежде всего тем, что за двенадцать лет до этого открыл цепные неразветвленные реакции. Он обнаружил вначале, что при соединении хлора с водородом реакция идет не так, как положено по старой доброй теории реакционной способности, а в сто тысяч раз быстрее. Считалось, что для взаимодействия двух газов молекула хлора должна сначала поглотить квант света, возбудиться и только тогда уже стать способной к взаимодействию с водородом. И если это так, то для каждого элементарного акта в реакции требовался один квант света. А Боденштейн посчитал, что поглощение всего одного кванта света приводит к сотне тысяч химических взаимодействий. Сам он вначале не мог объяснить этого парадокса. Объяснение ему дал в 1918 году выдающийся немецкий физико-химик Вальтер Нернст, предположивший, что при поглощении кванта энергии молекула хлора разлагается на два атома, каждый из которых очень агрессивен. Поэтому он легко реагирует с молекулой водорода, состоящей также из двух атомов, образуя хлористый водород и свободный атом водорода. Тот в свою очередь реагирует с двухатомной молекулой хлора, и все повторяется. Реакция идет, как по цепи, она и называется цепной реакцией. А в тот момент, когда возбужденный атом хлора сталкивается с какой-нибудь инертной молекулой, способной забрать у него часть его энергии, атом успокаивается- происходит, как говорят, обрыв цепи, реакция останавливается. Точно так же она может затухнуть, если атом отдаст избыток энергии стенке сосуда, ударившись о нее.

Боденштейн, открывший цепные неразветвленные реакции, считался по справедливости главой ученых, работающих в области химической кинетики. И когда в его статье, написанной в ответ на публикацию Вальта и Харитона, прозвучало скрытое осуждение ленинградских ученых за спешку, небрежность в постановке опыта, за то, что они запутались в трех соснах, которые сами же и посадили,- от таких обвинений нельзя было просто отмахнуться, надлежало поднять брошенную перчатку и принять вызов. И поскольку здесь была задета честь всей лаборатории, то к барьеру должен был выйти ее руководитель.

Николай Николаевич внимательно прочитал заметку Боденштейна. Аргументы немецкого химика звучали действительно убийственно. Ведь что получалось по Боденштейну? Получалось, что порок - в самой схеме установки, она собрана так, что кислород, поступая в сосуд через ловушку, непременно должен был сталкиваться со встречным потоком паров фосфора, стремящихся, естественно, вытолкнуть его обратно, не допустить к реакции. Поэтому и приходилось повышать давление кислорода - чтобы он одолел встречное давление. То же самое происходило, когда к кислороду добавляли аргон: он также повышал давление смеси и открывал таким образом кислороду доступ в сосуд. В заключение Боденштейн вообще не советовал кому-либо заниматься столь безнадежными опытами.

Обстановка усугублялась тем, что статью Боденштейна прочли и другие сотрудники лаборатории, стала она известна и институтскому руководству. Начались разговоры; сначала тихие, вполголоса, никого прямо не обвиняющие, лишь намекающие на легкомысленность некоторых заведующих некоторыми лабораториями; потом критические голоса стали слышны довольно громко; Семенов оказывался в сложных отношениях не только с немецким ученым, но и с собственными коллегами. Ситуация создавалась неприятная, она требовала немедленных действий,

Николай Николаевич решил сам заняться проклятым фосфором и ради этого даже бросить на время все другие дела.

Сначала надо было продумать во всех деталях будущий эксперимент. Было ясно, что установку следует изменить так, чтобы из нее выпало уязвимое место - ловушка фосфора, которая оказалась ловушкой для них самих.

Зачем нужна была она? Чтобы не допустить попадания фосфора в ртутный манометр. Значит, надо заменить манометр, поставить такой, чтобы он не боялся соприкосновения с парами фосфора, тогда не будет необходимости городить огород с охлаждением.

Так и сделали. Новый простой сернокислотный манометр крепился непосредственно к сосуду, а кислород поступал сам по себе. После нескольких опытов стало видно, что, во-первых, Боденштейн частично прав, но, во-вторых, что правы и физтеховцы. Фосфорная пробка действительно образовывалась в прежнем опыте, но и кислород тем не менее не реагировал с фосфором ниже критического давления. Оно было, правда, не такое низкое, как раньше, но все же оно реально существовало. Оно измерялось теперь не по остановке реакции, а по возникновению свечения при медленном впускании кислорода через капилляр.

Значит, не с иллюзорными явлениями имеют ученые дело, а с чем-то существующим, хотя пока еще и непонятным.

Семенов решил продолжить работу дальше. Подключил к ней молодого помощника Александра Шальникова, теперь члена-корреспондента АН СССР. Стали менять не давление кислорода, а объем сосуда. Брали колбы разных диаметров и смотрели, меняется ли величина критического давления. Меняется. Выписали его значения, написали рядом диаметры сосудов - посмотрели, посчитали; получалось, меняется оно обратно пропорционально квадрату диаметра. Так. Значит, есть четкая зависимость.

А если плавно менять объем сосуда?

Взяли большой цилиндрический сосуд, впустили в него немного кислорода, так чтобы его давление было ниже критического. Не идет реакция. Все правильно: и не должна идти. Потом стали потихоньку наливать в сосуд ртуть. Объем плавно уменьшался, давление росло, и вдруг в какой-то момент фосфор вспыхнул. Давление? Так и есть: критическое.

Ну что ж, можно, пожалуй, садиться за статью.

Ну что описать в ней, кроме самих опытов,- опять ничего? Снова признать, что шли вслепую, не ведая, что происходит? Но это значит опять поставить себя под огонь критики. Ведь пока не будет дано объяснение происходящему в рамках какой-нибудь новой теории, судить опыт будут по законам старой теории. А по ней то, что происходит сейчас, быть не может.

Но как понять, почему молекулы фосфора не желают соединяться с молекулами кислорода до какого-то давления, а потом начинают это делать весьма бурно, словно наверстывая упущенное?

Семенов, подводя итог первым экспериментам, набросал эмпирическую формулу, которая как-то описывала происходящие странности, учитывала влияние всех факторов на величину предельного давления кислорода. Но она не давала ответа на вопрос, почему это происходит. Почему?

Конечно, это самый интересный для нас момент, когда ученого вдруг осеняет догадка, когда секунду назад еще ничего не было, кроме страстного желания понять, досады оттого, что ничего не понимаешь, и кучи фактов, которые не знаешь, как расставить в уме, а потом, в следующее мгновение, в этом хаосе неожиданно забрезжит какой-то еще неясный порядок, и вот уже факты выстраиваются в ряды и держат равнение направо, откуда несется им навстречу блестящая идея. Она, словно доспехами, блещет выводами, которые делают ее неуязвимой для критики, над ней развевается белый кивер удачи, и она потрясает острым копьем, легко целя им в разбегающиеся сомнения.

Но как остановить это сладостное мгновение? Далеко не всем счастливцам в науке посчастливилось дважды - чтобы не только встретиться с озарением, но еще и запомнить все детали встречи.

Николай Николаевич честно признал: "Я уж сейчас не помню хорошо, когда у меня мелькнула догадка..." Жаль, конечно. Жаль, что не уловил этот миг, когда мелькнула счастливая догадка о том, что на свете, кроме неразветвленных цепных реакций, кроме боденштейновских цепей, есть еще и разветвленные цепи и что окисление фосфора идет именно по такому механизму.

Единственное, что известно,- такая идея озарила его вдруг, и случилось это где-то в конце 1926 или в самом начале 1927 года, а что сделал в сей миг Николай Николаевич, запрыгал ли по лаборатории, как Дэви, или остановился как вкопанный, подобно Лауэ, или закричал "Эврика!", как Архимед, или заперся в лаборатории, как Рентген, можно только гадать; автор открытия не помнит, а автор книги не хочет брать грех на душу и выдумывать то, чего не было.

Так что придется пропустить нам минуту, час или день, когда происходило таинство рождения новой идеи, и продолжить рассказ уже со следующего события, которое в силу своей реальности оставило зримый след. Этим событием, неизбежно следующим за догадкой, была попытка зафиксировать ее в виде расчета.

Вспомнив механизм боденштейновских неразветвленных цепных реакций, Николай Николаевич ясно увидел, что окисление фосфора вроде бы похоже на боденштейновские цепи, длиной хотя бы, но идет совсем по-иному, с разветвлением. Реакция расползается в разные стороны, как ветви дерева, множась и нарастая ежесекундно, как горная лавина, которая начинается с одного невинного камешка. Потому-то и выгорает с такой скоростью фосфор, когда давление кислорода выше критического.

Да, но почему тогда реакция вовсе не идет, когда оно ниже?

Если записать формулу, связывающую критическое давление с размером сосуда, то в знаменателе дроби стоит квадрат диаметра сосуда: чем он больше, тем значительно меньше давление.

Если диаметр безгранично велик, давление выражается нулем; это значит, что если у сосуда нет стенок, то никакого критического давления не существует - реакция может идти сколько ей влезет, пока разветвленная цепь не истощит запасы фосфора или кислорода.

Получается, что бурному развитию цепной лавины мешают стенки сосуда. Этот вывод неумолимо следовал из формулы, поэтому его нужно принять, а приняв, объяснить. Это сделать оказалось уже значительно легче. По словам Семенова, от анализа формулы до объяснения был всего один шаг. Небольшой шаг: нужно было лишь предположить, что активные частицы, скажем, атомы кислорода, ударившись о стенку колбы, захватываются ею. После этого у них уже, что называется, связаны руки, и они не способны принять участие в цепной реакции. Каждый такой прилипший атом сидит на стенке, смотрит, как другие его товарищи активно участвуют в превращениях, и ждет, когда подойдет к нему другой атом, чтобы, соединившись и образовав нейтральную молекулу кислорода, соскользнуть внутрь сосуда. Следовательно, цепь живет и разветвляется на участке от места ее зарождения до стенки. Чем уже сосуд, тем короче этот путь; при каком-то малом диаметре большая часть цепей вообще не успеет разветвиться. И получится, что количество выбывающих из игры атомов кислорода превысит число вновь рождающихся. Так объяснял поначалу сам себе Николай Николаевич явление критического размера.

Убедившись, что новая гипотеза пока прекрасно все объясняла, он попытался уразуметь следующий непонятный казус - критическое давление. Его существование также логично вытекало из гипотезы. Поскольку размер сосуда в опытах Харитона и Вальта был неизменным, число гибнущих активных частиц на стенке также было постоянным, а количество новых активных атомов зависело от давления кислорода. Когда его становилось так мало, что смертность атомов превышала их рождаемость, реакция замирала и дремала до тех пор, пока давление кислорода не повышалось выше критического.

Оставалось объяснить себе последний опыт - с аргоном. Это оказалось совсем просто, достаточно было представить, как инертные молекулы толкутся на дороге, по которой мчатся к стенке атомы кислорода, мешают им превышать скорость, охлаждают их пыл - вроде как орудовцы на скоростных магистралях, и сразу становилось понятным, почему уменьшается при этом критическое давление: атомы кислорода реже бьются о стенки, реже гибнут, и для поддержания реакции достаточно меньшего их количества.

Я рассказываю о том, как мыслил себе Николай Николаевич Семенов события, происходившие в экспериментах с окислением фосфора, но я не могу здесь воспользоваться способом, каким ученый выражал свои представления,- это не только и не столько слова, это формулы и расчеты. Как ни логичны образные построения, если их не подкрепить математическими выкладками, вряд ли можно выходить на суд коллег} так, во всяком случае, принято в физике. Поэтому физик Семенов, неожиданно для себя оказавшийся втянутым в химическое изыскание, попытался прежде всего описать свою идею математически.

Когда была построена математическая теория разветвленных цепных реакций, автору открытия стало ясно, как он писал, "что полученные в опытах закономерности поразительно хорошо описываются теоретическими формулами". В тот момент, правда, ему еще не было ясно до конца, сколь значительно его открытие, как далеко оно простирает свое влияние среди химических процессов; понимание обширности пришло позже; но и тогда было достаточно причин, чтобы почувствовать радость и гордость за то, что сделано, и законное желание поделиться своей радостью с другими.

На ближайшем же заседании ученого совета Физико-технического института Семенов решил доложить о своих работах. С момента полемики с Боденштейном прошел почти год. За это время многие сотрудники института прочно уверовали в ошибку Вальта и Харитона; длительное молчание их руководителя только укрепляло эту уверенность. Следовательно, предстояло не просто сообщить новость собравшимся, надо было еще и преодолеть психологический барьер, существовавший между учеными, однажды уверовавшими в легкомысленность, свойственную сотрудникам лаборатории электронных явлений, и докладчиком, возглавляющим эту самую лабораторию.

Начал свой доклад Семенов торжественно, как человек, сознающий значимость момента. Но вскоре сник. Он явственно ощущал скепсис слушателей - они не верили ни одному его слову. О, как было обидно видеть, как столь уважаемые люди, прозорливые ученые не желали замечать того нового, что содержало сообщение их коллеги! И, главное, что и учитель - среди фом неверующих. Иоффе тоже кривит ус, вертит головой, не понимает того, что старается втолковать им вконец измучившийся от напряжения и обиды докладчик. Нет, не понимают ничего, это же ясно - вопросы такие задают, что даже отвечать не хочется; а уж возражают против самых очевидных предположений. Не поняли, не поняли - не захотели понять, не заставили себя вдуматься в новые данные, не дали себе труда отстраниться от старых представлений о механизме реакций, не усомнились в ошибочности боденштейновских возражений.

Легко можно понять состояние Николая Николаевича, который, по его собственным словам, "совершенно измучился, но так и не смог убедить их в своей правоте". Обида и злость должны были остаться у него на душе после ученого совета, на который он возлагал столько надежд. И еще изумление по поводу очевидной слепоты, вернее ослепленности учителя. Провожая его после совета домой, Семенов не утерпел и высказал многое из того, что у него накипело на душе, а в заключение прямо заявил: "Не пройдет и года, как все переменят свою точку зрения, согласятся со мной, поймут важное значение нашей теории..."

Семенов хоть и в запале говорил это, но оказался прав: даже меньше чем через год открытие цепных разветвленных реакций обрело право научного гражданства. И первым признал его Боденштейн - да, да, тот самый, который выступал против, разгромил эксперимент Харитона и Вальта, не оставив от него, казалось, камня на камне. Но Семенов собрал уцелевшие факты, реставрировал их, потом пристроил к ним новый эксперимент и на таком прочном фундаменте возвел новую теорию. И Боденштейн, прочитав статью Семенова, опубликованную в том же немецком журнале, где год назад появилась робкая заметка Харитона и Вальта, теперь признал свою слепоту и недоверчивость. И, как бы в компенсацию за прошлый инцидент, предложил впредь печатать статьи в редактируемом им "Журнале физической химии". Но, наверное, и после этого еще долго чувствовал неприятный осадок на душе оттого, что так оконфузился, и пользовался каждым случаем, чтобы оповестить ученых об открытии, которое по его милости чуть не закрылось.

В конце 1927 года Семенов вырвался ненадолго из круговорота многочисленных обязанностей и уехал на озеро Селигер, чтобы там, на природе, в тиши, обобщить прежние наблюдения, прибавить к ним новые, появившиеся в последние недели, и попытаться создать более обширную теорию разветвленных цепных реакций. Конечно, прохаживаясь по берегу озера, думать легче, чем бегая между кабинетом и лабораторией - не звонит телефон, не заходят десять раз на день коллеги, не надо сидеть на совещаниях. И работа потому была написана очень быстро.

Вернувшись, Семенов доложил ее на ученом совете. Совсем недавно он стоял здесь же, на этом самом месте, у этой самой доски, перед этими же самыми людьми, и рассказывал им о том же самом открытии. Но тогда они были глухи к тому, что посчастливилось найти ему с помощью двух своих молодых сотрудников и умудренного в науках Боденштейна; теперь все было по-иному. Радостью соучастия светилось лицо Абрама Федоровича Иоффе, внимательны были члены ученого совета; они поняли наконец, что присутствуют при рождении нового открытия, прославившего молодую советскую науку. Поздравления после доклада были совершенно искренни; кто-то, наверное, признал, что был неправ тогда, другие сочли за благо промолчать - что поминать старое.

Вскоре, в 1928 году, стало известно, что открытие Семенова подтверждается опытами молодого английского ученого из Оксфордского университета Хиншелвуда. За ним и другие исследователи стали изучать новый механизм реакции.

Вместе с тем скептики еще не сложили оружия, еще не перестали раздаваться голоса отдельных ученых, часто весьма крупных, твердивших, что то одно неверно, то другое. Поэтому Семенов не счел возможным почить на лаврах и ждать, пока другие ученые за него осветят все неясные места в его теории; он еще интенсивнее взялся за продолжение работ, ставя их в больших масштабах, дабы теперь уже можно было подключить к ним многих сотрудников.

Один из важнейших опытов был поставлен самим Николаем Николаевичем. Он решил доказать себе и оппонентам, что зарождение разветвленной цепной реакции можно вызвать буквально несколькими активными частицами; по теории, правда, так и следовало, но одно дело, когда это происходит на бумаге, а другое - в колбе. Этим изящным и предельно простым опытом Семенов доказал, что он превосходный экспериментатор, словно бы видящий, как клубятся в сосуде молекулы, ожидая только внешнего толчка, чтобы взорваться химической реакцией. Он придумал, как надо подтолкнуть с горы камешек, чтобы он увлек за собой лавину.

К трубке, через которую поступал в сосуд кислород, подвели ток от катушки Румкорфа - слабенький ток, ничтожный, едва способный расщепить на атомы мизерное количество молекул. Но, по теории, для начала окисления много и не нужно - достаточно нескольких осколков. И, следовательно, в момент включения рубильника должна произойти вспышка.

Должна... Но произойдет ли? Такая постановка опыта, когда в одну секунду решается судьба нескольких предшествующих лет и многих лет будущих, требует огромного нервного напряжения. Не удивительно, что Семенов ужасно волновался и смотрел на рубильник, поворот которого должен был все решить, словно кролик на удава. Представляете, что должен был пережить в душе ученый в такой момент, если и через тридцать два года помнил "...тот трепет, с каким... в первый раз протягивал руку к щитку с рубильником". "Я долго не решался начать опыт,- вспоминает Николай Николаевич тот знобящий миг.- Мне казалось, что в эту минуту решится судьба всей теории".

И она и впрямь решилась: одновременно с поворотом рубильника в сосуде вспыхнула - действительно вспыхнула - реакция. Горсть атомов кислорода вовлекла в цепной процесс миллиарды молекул. Вновь и вновь повторял Семенов этот опыт, чтобы исключить возможность малейшей ошибки, и каждый раз, когда переставшая уж дрожать рука включала рубильник, в сосуде происходила вспышка.

Ну, вот и все, собственно. ^Дальше открытие начало самостоятельную жизнь. Теория Семенова о разветвленных цепных процессах прочно обосновалась в химической науке. Она привлекла к себе внимание химиков всего мира, ибо очень скоро стало ясно, что цепные процессы весьма многочисленны, они диктуют свои законы таким распространенным реакциям, как полимеризация, хлорирование, сгорание топлива в двигателях.

В 1930 году Советское правительство организовало специальный Институт химической физики, где можно было по-настоящему широко развернуть работы в столь важной для науки области. Во главе института встал Н. Н. Семенов.

В-1934 году Семенов, избранный только что академиком, подвел итог своего почти десятилетнего труда в монографии "Цепные реакции"; в следующем году книга была переведена на английский и вышла в Англии, где продолжал успешно работать Хиншелвуд.

В 1941 году основатель нового раздела химической кинетики был удостоен Государственной премии, а в 1956 году, через тридцать лет после открытия, вместе с Хиншелвудом получил Нобелевскую премию по химии. То была вдвойне радостная для нас победа: премию получил первый советский ученый. До этого два русских исследователя удостоились столь высокой чести - Мечников и Павлов, но было это еще до революции. Теперь же в Стокгольм отправлялся полпред советской науки. После еще шесть наших физиков получат право именоваться лауреатами Нобелевской премии, но Семенов был первым.

В этой книге нам уже не раз приходилось сопровождать выдающихся ученых в Стокгольм, где им вручались диплом лауреата, золотая медаль, денежный чек, где в их честь оркестр играл отрывки из лучших симфоний, где награжденных осаждали фото- и кинокорреспонденты, где смущенные непривычным общественным вниманием лучшие физики, химики, биологи читали традиционные Нобелевские лекции. И, вероятно, каждый из нас задавал себе вопрос: о чем, интересно, думает ученый в те минуты, когда перед его награждением играет музыка, а шведский король готовится вручить ему символы международной славы и признания? К сожалению, далеко не всегда это становилось известным широкой публике, ученые редко вспоминают о личных переживаниях; но вот в этой главе представляется редкий случай узнать совершенно точно, какие мысли проносились в голове шестидесятилетнего прославленного академика, когда он сидел на сцене переполненного зала, взволнованный и счастливый, и, пока играл оркестр, имел десять минут на то, чтобы перевести дух, расслабиться немного после начала и перед концом торжественной церемонии и подумать о чем-то своем. О чем же?

Вот его воспоминания: "Когда я слушал музыку, передо мной проносилось то незабываемое время 20-х - начала 30-х годов, когда я, еще молодой человек, и мои дорогие товарищи, тогда еще совсем юные сотрудники лаборатории, в институте за экспериментальными установками и дома за письменным столом переживали самые яркие радости творчества, когда каждый день приносил нам новые загадки и когда эти загадки мы в конце концов с успехом решали и сквозь, казалось бы, непроходимые дебри пробивали новые пути".

Согласитесь, история открытия такова, что здесь есть что вспомнить. Дело не только в обстоятельствах открытия, хотя и они, конечно, невольно должны запасть в душу,- а ведь память сердца, как вы помните, сильней рассудка памяти печальной,- дело еще и в последствиях, какие имело открытие для науки; не только для химии - для физики. И это должно было быть особенно значимо для его автора, ведь он, не забудьте, был физик. Физике обучался в университете, физикой шел заниматься к Иоффе после окончания, о физических открытиях мечтал, вероятно, холодными голодными ночами в Петрограде.

И когда через двенадцать лет оказалось, что идея разветвленной цепной реакции применима не только к химическим процессам, но и к процессам ядерным, Николай Николаевич, как мне кажется, непременно должен был почувствовать радость и удовлетворение: удовлетворение тем, что идея, высказанная физиком, вернулась на круги своя - в физику же.

Речь идет о ядерной цепной реакции деления урана. Она была предсказана в 1938 году Фредериком Жолио-Кюри и Ф. Перреном и осуществлена впервые 2 декабря 1942 года в Чикагском университете итальянским физиком Энрико Ферми. Конечно, ядерная цепная реакция отличается от химической - иные частицы участвуют в ней, на ином уровне идет процесс и с иными последствиями, но формальные закономерности здесь те же и те же критические условия включают и выключают цепь. И если нельзя сказать, что физики просто позаимствовали теорию своего бывшего коллеги, то высказать предположение, что они воспользовались ее основами и тем самым значительно сократили время поисков, можно и нужно.

Наверное, и об этом думал Николай Николаевич декабрьским днем 1956 года. А может, еще и о будущем своего открытия, и в этой связи - о биологии, где цепные процессы могут оказаться столь же важными, как и в ее сестрах- химии и физике.

Конечно, когда смотришь назад, всё представляется простым и понятным, кажется даже странным, как это можно было сомневаться в чем-то, долго не решаться что-то сделать; но те, кто пробивается вперед "сквозь, казалось бы, непроходимые дебри", всегда вынужден сомневаться, ибо дороги впереди нет и ее приходится строить, как говорил немецкий физик Макс Борн, позади себя. Семенов проложил широкую дорогу; по ней уже сорок лет идут многие ученые мира, и еще долго останется она оживленной магистралью науки; но как бы далеко от начала ни ушли мы, следует помнить, что когда-то ее вовсе не было на карте естествознания и один из наших современников первым вошел в дремучий лес неизвестности.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Пользовательского поиска






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru