Николай Семенов: «Человечество находится еще на “детской” стадии своего развития»

Каждое высшее учебное заведение имеет свое лицо, которое определяется прежде всего составом профессоров и преподавателей, особенно на этапе создания и становления вуза – в МИФИ читали лекции и работали шесть Нобелевских лауреатов. Трое из них – Н.Г. Басов, Н.Н. Семёнов и П.А. Черенков – получили Нобелевскую премию в период работы в университете. Сегодня отмечается 130-летие со дня рождения Николая Николаевича Семенова (1896–1986). 

Портрет академика Н.Н. Семёнова. Художник А.М. Грицай. 1951 год.

Главный итог научной работы Семенова – он один основоположников физической химии. Семенов фактически предвидел открытия ядерных и цепных реакций, он вместе со своими учениками внес огромной вклад в создания советского атомного проекта. Еще в начале века он пришел к выводу об огромной роли физики в развитии химии будущего. Его собственные научные открытия и весь ход развития науки в прошлом веке подтвердили это. Он создал свою научную «семеновскую школу» – на стыке физики, химии и биологии, получившую всемирную славу. Из его лаборатории в ленинградском Физтехе вышел ряд крупных ученых: Кондратьев, Вальтер, Харитон, Нейман, Соколик, Ковальский, Зельдович, Лейпунский и другие. Он принимал участие в организации первых физико-химических советских журналов, различных конференций и Менделеевского съезда, выпустил несколько собственных учебников и монографий, читал публичные лекции и доклады (в том числе и на заводах), напечатал не менее 1000 работ… 1996 год был объявлен ЮНЕСКО годом Н.Н. Семенова.

Семья, юность и первые шаги в науке

Родился будущий ученый в Саратове 3 (15) апреля 1896 года. Отец его, Николай Александрович Семёнов, был отставным офицером, позже чиновником, к концу жизни получившим чин статского советника, а мать, Елена Александровна Дмитриева, происходила из семьи царскосельских служащих, была образованной женщиной, окончила Бестужевские курсы и преподавала математику. 

С 1898 года семья живет в Вольске, где отец занял должность управляющего Вольским удельным имением, в том же городе Николай поступил в реальное училище. Там зародился его интерес к химии. Первый свой химический опыт Николай проделал на свой страх и риск дома. Узнав, что обычная поваренная соль образована активным металлом натрием и ядовитым газом хлором, он решил проверить этот факт на практике: сжег кусочек натрия в колбе с хлором. После завершения бурной реакции горения на стенках сосуда осел белый порошок. Николай соскреб этот налет, посыпал им кусочек черного хлеба и съел. Как позже вспоминал Семенов, он был очень доволен этим «экспериментом». Дома он часто ставил химические опыты, которые иногда заканчивались взрывами. Позже взрывные реакции стали одной из основных тем его научных интересов.

В 1910 году отец получил должность ревизора Самарского удельного округа и семья переехала в Самару, где Николай в 1913 году окончил Самарское реальное училище. В шестом классе ему в руки попали две поразившие его книги нидерландского химика Якоба Вант-Гоффа (первый лауреат Нобелевской премии по химии 1901 г.) и шведского физиохимика Сванте Аррениуса (Нобелевская премия по химии 1903 г.). Впоследствии Семёнов назовёт их своими «великими заочными учителями, книги которых заставили меня заняться физикой со специальной задачей научиться её применять к химическим проблемам». Ему повезло и с учителем в училище – выпускник физико-математического факультета Казанского университета Владимир Иванович Кармилов поддержал стремление Николая Семенова посвятить свою жизнь науке и сохранил тёплую дружбу с ним на всю жизнь.

Семенов твердо решил стать учёным (отец хотел видеть его военным). Ради этого Николай самостоятельно изучил латынь, которая не значилась в курсе реального училища, но была необходима для поступления в университет. Экзамены на математическое отделение физико-математического факультета Петроградского университета он сдал успешно и уже со второго курса начал заниматься наукой под руководством великого А. Ф. Иоффе. Семенов стал активным участником студенческих физических кружков и одним из любимых учеников «папы Иоффе». Вскоре Николай завёл дружбу с Петром Капицей, которую два гения отечественной науки пронесли через всю жизнь.

Портрет профессоров П.Л. Капицы и Н.Н. Семёнова. Художник Б. Кустодиев. 1921 г.

Однажды в гости к художнику Борису Кустодиеву зашли два молодых человека и в шутку предложили мэтру написать их портрет: «Почему бы Вам не нарисовать нас, будущих знаменитостей?» Художник, в тон веселым студентам, спросил, не собираются ли они стать нобелевскими лауреатами, на что молодые люди сразу ответили утвердительно. Кустодиев согласился. На полотне Капица держит курительную трубку, а Семёнов рентгеновскую – но заядлыми курильщиками были оба. В тот год Капица налаживал одному мельнику его водяную мельницу, за что получил два мешка муки и петуха. В то голодное время это было целое состояние! Один из этих мешков с петухом в придачу и был преподнесен Кустодиеву в качестве гонорара.

Уже в университетские годы Семёнов опубликовал свои первые научные работы «О столкновении медленных электронов с молекулами» и «К теории прохождения электричества через газы». А дальше – в России революция. Николай оканчивает университет в 1917 году, получает диплом первой степени, его оставляют при университете профессорским стипендиатом (аналог аспирантуры). В политических процессах он ориентировался слабо, и поэтому, видимо, и угодил в самый водоворот гражданской войны.

Весной 1918 года Николай поехал к родителям в Самару на каникулы, а там как раз начался мятеж Чехословацкого корпуса. В июне 1918 года власть в Самаре перешла к эсеровскому Комучу (Комитету членов Учредительного собрания) и Семёнов пошёл добровольцем в Народную армию Комуча, служил коноводом в артиллерийской батарее. Прослужив три недели, получил сообщение о тяжёлой болезни отца и добился отпуска домой. В Самаре «устроил себе перевод во вновь формирующуюся Уфимскую батарею», однако по дороге к новому месту службы дезертировал и поехал в Томск, который был ближайшим к нему доступным по условиям войны университетским городом. Два года он проработал там, в университете и Томском технологическом институте – в лаборатории кафедры физики, которую возглавлял профессор Б. П. Вейнберг. Но тоже не без приключений. В сентябре 1919 года Семенова мобилизовали в белогвардейскую колчаковскую армию, он попал сначала в Томский артиллерийский дивизион, а через месяц по ходатайству Вейнберга был переведён в радиобатальон и откомандирован в Технологический институт. В декабре 1919 года Томск заняла Красная армия и радиобатальон перешёл в её состав. В январе 1920 года по ходатайству руководства Томского университета был уволен со службы в Красной армии и продолжил научно-преподавательскую работу.

Наука и ее «капризы»

В Томске Семенов оставался до мая 1920 года, когда его разыскал там Иоффе и пригласил в Петроград – в свой недавно созданный Физико-технологический институт. Там Семенов возглавил лабораторию электронных явлений и уже в 1922 году стал заместителем Иоффе. Началась его стремительная и насыщенная научная карьера, в течение которой он буквально насаждал повсюду изучение совершенно новой дисциплины – физической химии.

Абрам Федорович Иоффе так вспоминал о своем ученике: «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». Двадцатилетний Семенов «кипел идеями и планами» и имел неукротимый нрав, который сохранился у него и в преклонные годы. «Бывало, поедет Николай Николаевич в Москву, так и жди – приедет с новым институтом, с новыми планами. Для них не хватало уже и суши, где стоит Советский Союз, не хватило бы и земного шара, если бы существовали тогда управляемые спутники и астролеты», – писал Иоффе, который всю жизнь поддерживал своих воспитанников.

 Н.Н. Семенов. 1950-е гг.

Однажды в семеновской лаборатории электронных явлений юная аспирантка Зинаида Вальта и ее 20-летний руководитель Юлий Харитон проводили некий эксперимент: они работали с парами фосфора при разном давлении кислорода и регистрировали вспышки, вызванные окислением. Было непонятно, почему реакция свечения возникает при добавлении в сосуд не только кислорода, но даже небольшого количества аргона, ведь этот инертный газ, как было известно, не способен вступать в химические реакции, но тут он почему-то восстанавливал реакционную способность кислорода. Это противоречило тогдашним представлениям химиков.

Семенов был тоже очень удивлен, но пока лишь ограничился сухим описанием опыта в публикации 1926 года, которая появилась в России и Германии. И все бы забылось и потерялось, если бы на эту статью не отреагировал видный немецкий ученый Макс Боденштейн. Он написал, что такого просто не может быть и все результаты по окислению фосфора являются не открытием, а ошибкой. Среагировав на критику, Семенов решил пристальнее заняться этой темой. Оказалось, что в основе того эксперимента лежала разветвленная цепная реакция и это был совершенно новый тип химических превращений. Именно за это открытие Семенов получит Нобелевскую премию 30 лет спустя с формулировкой «за исследования в области механизма химических реакций» (в паре с Сирилом Хиншелвудом, который пришел к таким же выводам в Англии).  

Н.Н. Семенов в своей лаборатории

О своем случайном открытии Семенов писал в наставление коллегам: «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».

Так один эксперимент привел к появлению целой теории, которую Семенов сравнивал с капризами природы: «В физике, как известно, "капризов" практически нет, в то же время биология полна ими. Химия занимает промежуточное положение: иногда реакция течет нормально, а иногда – сплошные "капризы". Цепная теория – это "теория капризов" химического превращения...»

Ставились в лаборатории и другие опыты: по теории теплового взрыва, тепловой теории пробоя диэлектриков, теории молекулярных пучков, по первому применению масс-спектроскопии в химии и др. Если в 1920 году Семенов был в своей лаборатории один, то через десять лет у него в подчинении было уже 50 молодых ученых, которых он выбрал и подготовил сам. «В те годы рост знаний и опыта у представителей талантливой молодежи был поразителен. Все они к этому возрасту (25 лет) имели уже по несколько печатных работ, порою обладавших существенно пионерским значением в масштабе всей мировой науки. На эти работы широко ссылались в своих трудах иностранные ученые», – так вспоминал Семенов о своей лаборатории, которая в 1931 году превратилась в Институт химической физики Академии наук СССР под его руководством.

В этом институте совместно с учениками он заложил фундамент для разработки важнейших направлений химической физики:

• теории горения и детонации (совместно с академиком Я.Б. Зельдовичем и профессором С.М. Когарко),
• теории взрывных процессов в конденсированных средах (совместно с профессором А.Ф. Беляевым),
• теории цепных ядерных реакций (совместно с академиками Ю.Б. Харитоном и Я.Б. Зельдовичем),
• теории моделирования взрывных явлений (совместно с академиком М.А. Садовским),
• теории безгазового горения (совместно с академиком А.Г. Мержановым),
• химико-кинетической теории газофазных реакций (совместно с академиком В.Н. Кондратьевым) и др.

В 1958 году вышла в свет монография, подводившая итог его 30-летней работы – «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности».

Академик Н.Н. Семёнов беседует с молодыми сотрудниками одной из лабораторий Института химической физики АН СССР. 1958 г.

Педагогическая деятельность Николая Николаевича началась практически одновременно с научной: в 1920 году в Ленинградском политехе, после войны он основал кафедру химической кинетики в МГУ, а в 1951 году – кафедру физики взрыва в Московском механическом институте (МИФИ), которой заведовал до 1959 года, сейчас это кафедра химической физики № 4.

И в должности академика (1932 г.) Семенов продолжал работать в области химической физики как ученый. Результаты его исследований процессов взрыва, горения и детонации в 1940-е годы использовались в производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей, при создании гранат и мин в борьбе с вражескими танками – Семенов внес свою лепту в нашу победу в Великой Отечественной войне. В 1940-е и 1950-е годы он занимался советской атомной программой и участвовал в ядерных испытаниях, но, поняв их военный потенциал, позже принимал активное участие в движении присоединившись к Пагуошскому движению ученых против использования ядерной энергии в военных целях.

Заслуги его высоко оценила страна – он дважды Герой Социалистического труда, лауреат Ленинской и Государственной премии СССР, девять (!) орденов Ленина, орден Октябрьской Революции, орден Трудового Красного Знамени, высшая награда нашей академии наук – Золотая медаль М.В. Ломоносова. Отдавали ему должное и в мире – Семенов член многих зарубежных академий и почетный доктор вузов: Оксфордского (1960), Брюссельского (1962), Лондонского (1965), Будапештского технического (1965) университетов, Миланского политехнического института (1964) и др. Ему стоят памятники в Саратове и Москве (в МИФИ), его именем названы улицы в столице, Саратове, Тюмени и его главное детище – ИХФ РАН. На доме 24 по Фрунзенской набережной в Москве, где провёл свои последние годы жизни Семёнов, установлена мемориальная доска. При Президиуме РАН работает Комиссия по разработке научного наследия академика Н. Н. Семёнова.

Сколько лет науке?

Деятельный и живой характер отличали Семёнова до глубокой старости. Он до 90 лет возглавлял коллектив, разросшийся к началу 1980-х годов до 5000 сотрудников. Только после достижения столь почтенного возраста академик ушёл на пенсию. Не стало Николая Николаевича Семенова 25 сентября 1986 года, он похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.

По воспоминаниям коллег и учеников Николай Николаевич был интереснейшей личностью, глубоко чувствовал искусство и художественную литературу, интересовался философией. При этом он всегда был внимательнейшим собеседником, мгновенно включавшимся в дело, входившем во все детали. Академик Н.А. Платэ пишет: «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».
 

Он любил жизнь: три брака, страсть к охоте и природе, и к чтению. Среди любимых писателей – Толстой, Достоевский, Горький, Диккенс, Вальтер Скотт. «Дед любил компанию и веселое застолье, – вспоминал внук ученого А. Ю. Семенов. – Часто на выходные или на праздники собирались многочисленные друзья, родственники и ученики – сотрудники созданного им Института химической физики. Не обладая хорошим слухом, дед тем не менее любил петь. Мне запомнилось, как он поет песню "Эх, Самара-городок". Дед часто смеялся – негромко, но очень заразительно. Еще чаще он щурился и улыбался в усы».

Что же в конце? «Человечество находится еще на “детской” стадии своего развития. Десятки тысяч лет отделяют нас от первобытного состояния и всего несколько сот лет от начала развития естествознания как науки. Человеческие знания, культура и мудрость будут непрерывно развиваться и совершенствоваться. Весь вопрос в том, чтобы в современном, еще “детском” состоянии человечество не совершило непоправивымых ошибок!» – это и завещание, и кредо Николая Николаевича Семенова.