Геннадий Прашкевич - Самые знаменитые ученые России
В своих воспоминаниях Семенов нарисовал впечатляющую картину условий, в которых начиналась его научная работа.
«…Зима 1921–1922 годов.
Огромное главное здание Политехнического института погружено в холод и мрак. Трескучий мороз одинаково силен как снаружи, так и внутри здания. Светятся лишь несколько окошек южного крыла, где размещаются лаборатории физико-технического института. Двери этих комнат обиты войлоком, чтобы мороз не мог проникнуть из коридора. В одной из комнат работу ведут три сотрудника, составляющие штат моей лаборатории: Ю. Харитон, В. Кондратьев, А. Вальтер. Все трое были тогда студентами второго курса – юношами 18–20 лет. Посредине комнаты они соорудили высокий помост, на нем стоит огромный эбонитовый бак большого аккумулятора. Из бака аккуратно расходятся резиновые трубки к рабочим столам. Воды в замерзшем здании нет. Это самодельный водопровод. Каждое утро три научных сотрудника набирают из уличной колонки воду – около 15 ведер нужно принести, чтобы наполнить бак. Рядом с помостом аккуратно выложена маленькая печка с трубой, выведенной в окно. Каждое утро три молодых ученых заготавливают дрова и два раза в день топят печку…»
Семенов принял самое активное участие в организации физико-механического факультета при Ленинградском политехническом институте.
«…Здание, – вспоминал он, – которое мы получили, совсем новое – было построено перед войной и не использовалось. Строилось оно для лечения сумасшедших. На заборе вокруг здания зачем-то были вылеплены барельефы бараньих голов. Вот так вывеска для научного института! Эта деталь была поводом для непрерывных шуток среди сотрудников. Но здание хорошее, оно потребовало небольших строительных работ, связанных с перепланировкой».
Бараньи головы на заборе не помешали Семенову создать замечательную научную школу. Яркими представителями ее стали Я. Б. Зельдович, В. Н. Кондратьев, Ю. Б. Харитон, К. И. Щелкин, Н. М. Эмануэль, Д. А. Франк-Каменецкий. Позже Семенов не без юмора сформулировал особое искусство управления учениками. В этом руководстве он, прежде всего, подчеркнул важность подбора и страсть учеников к работе, потому что без страсти нет толку. «…Если ты хочешь, – указывал он, – чтобы ученик занялся разработкой какой-либо новой твоей идеи или нового направления, делай это незаметно, максимально стараясь, чтобы он как бы сам пришел к этой идее, приняв ее за свою собственную». И никогда, указывал Семенов, не приписывай фамилии к статьям учеников, если сам не принимал участия в исследованиях.
Первые работы Семенова относились к области молекулярной физики и электронных явлений. Он изучал явление конденсации паров на твердых поверхностях, ионизацию паров солей под действием электронного удара, а также электрический пробой диэлектриков. Позже результаты этих работ ученый использовал при создании теории теплового взрыва газовых смесей.
В 1932 году Семенова избрали в действительные члены Академии наук СССР.
В начале 30-х годов Семенов на основе изучения критических явлений (пределов воспламенения), наблюдаемых при окислении паров фосфора, водорода, окиси углерода и других соединений, открыл совершенно новый тип химических процессов – так называемые разветвленные цепные реакции. Первые результаты Семенов опубликовал в немецком физическом журнале «Zeitschrift fur Physik». Статья вызвала резкую критику известного химика Боденштейна, специалиста по кинетике химических реакций. Боденштейн прямо заявил, что опыты Семенова и его сотрудников неубедительны.
«…Прочитав статью Боденштейна, – вспоминал Семенов, – я увидел, что возражения очень серьезны. Мы попытались разобраться в опытах Лейпунского с окислением ртути и сами убедились, что там критические явления иллюзорны и полностью объясняются соображениями Боденштейна. Теперь у меня создалось трудное положение в самой моей лаборатории. Сотрудники явно сомневались в правильности опытов с фосфором. Пошли разговоры по всему институту; послышались и такие голоса, что Семенов-де, конечно, хороший организатор, но в научной работе легкомыслен. Однако, обдумывая весь ход опытов Харитона и Вальтера, я все больше убеждался, что там боденштейновское объяснение неверно. Я решил сам провести новую работу, с тем, чтобы окончательно решить вопрос.
…Хотя поставленные мною опыты с полной ясностью показали нашу правоту, я все же для полной убедительности произвел еще один опыт. В сосуд с фосфором я впустил кислород при давлении ниже критического. Затем стал постепенно заполнять сосуд ртутью, сжимая таким образом кислород. Когда кислород сжимался до критического давления, происходила вспышка. Если я сжимал еще сильнее, возникало свечение, длившееся до тех пор, пока кислород не выгорал до критического давления.
Таким образом, все возражения Боденштейна были сняты.
В чем же причина этих удивительных явлений, так явно противоречащих всем представлениям о химических реакциях? Над этим я упорно, мучительно размышлял. Тот факт, что при давлении ниже критического молекулы фосфора и кислорода, непрерывно сталкиваясь, не реагируют друг с другом, ясно показывал, что прямого соединения этих молекул с образованием окислов фосфора не происходит. Мы давно уже сопоставили этот факт с работами Боденштейна по другой фотохимической реакции – соединению водорода с хлором. Боденштейн показал, что под действием света эта реакция идет при комнатной температуре, причем один поглощенный световой квант приводит к образованию миллиона молекул хлористого водорода! Такую реакцию Боденштейн назвал цепной.
…Я уже сейчас не помню хорошо, когда у меня мелькнула догадка, чем реакция окисления фосфора отличается от реакции хлора с водородом, не помню, как мне пришла в голову главная мысль, что в ходе этой реакции образуются не обычные молекулы пятиокиси фосфора, но молекулы возбужденные – имеющие избыточную энергию, что и является причиной испускания света при соединении фосфора с кислородом. Но иногда возбужденная молекула пятиокиси фосфора может столкнуться с неактивной молекулой кислорода, еще не успев испустить свет. Тогда эта избыточная энергия вызывает расщепление кислородной молекулы на активные атомы, каждый из которых в свою очередь начинает боденштейновскую прямую цепь окисления фосфорных паров. Таким образом, я пришел к идее, что цепь окисления фосфора является разветвленной, подобно дереву с его ветками. Такая разветвленная цепная реакция напоминает горную лавину, которая начинает нарастать и мощно развиваться от самой ничтожной причины. Достаточно появиться в результате теплового движения хотя бы одной активной частице, чтобы реакция разрослась быстро и лавинообразно, сразу распространившись по всему объему сосуда.
С некоторым торжеством начал я свой доклад на совете физико-технического института. Однако очень быстро я заметил, что члены совета и сам академик Иоффе мне не верят. За прошедший год они так привыкли к мысли, что Боденштейн был прав в своей критике и что явления, наблюденные Харитоном и Вальтером, иллюзорны, что не хотели даже задумываться над моими новыми экспериментальными доказательствами и над новой теорией. Мои товарищи по совету, как и сам академик Иоффе, придумывали невероятные возражения против новых опытов. Я совершенно измучился, но так и не сумел убедить их в своей правоте. Хорошо помню, как после заседания, провожая Абрама Федоровича Иоффе до его квартиры, я говорил ему, что и другие члены совета и он сам просто не смогли сосредоточиться на смысле и значении новых данных, не поняли их и поэтому настаивали на неправильных, устаревших выводах. Я сказал ему, что не пройдет и года, как все переменят свою точку зрения, согласятся со мной, поймут важное значение нашей теории. И сказал о своем намерении напечатать новую работу у нас и за границей. Я был действительно полностью уверен в успехе. И уже ничто не могло меня сбить с этой позиции. Я даже не был чрезмерно огорчен дискуссией на совете.
Вскоре работа появилась в «Zeitschrift fur Physik», и я послал оттиск Боденштейну.
И тут пришло первое признание.
Боденштейн написал мне, что как ни удивительны наши результаты, но сомневаться в них больше нельзя. Он предлагал далее печатать мои работы в его журнале «Zeitschrift fur Physikalische Chemie». Он выступил впоследствии (в 1928 году) с большим докладом на съезде немецких электрохимиков и значительную его часть посвятил изложению наших результатов.
В конце 1927 года я уехал на озеро Селигер и там написал новую работу – усовершенствованную теорию разветвленных цепных реакций. Я доложил ее на совете физико-технического института, и на этот раз академик Иоффе и все члены совета поздравили меня с большим успехом».
Установив, как протекает цепная реакция, Семенов сделал верные выводы о скоростях этой реакции и даже научился регулировать ее выход, что дало в дальнейшем возможность химикам вести химические реакции в нужном направлении.
