3. Нобелевские лауреаты по химии
3.1 СЕМЁНОВ, Николай
15 апреля 1896 г. – 25 сентября 1986 г.
Нобелевская премия по химии, 1956 г.совместно с Сирилом Н. Хиншелвудом
Русский физикохимик Николай Николаевич Семёнов родился в Саратове, в
семье Николая и Елены Дмитриевны Семёновых. Окончив в 1913 г. среднюю школу
в Самаре, он поступил на физико-математический факультет Санкт-
Петербургского (Ленинградского) университета, где, занимаясь у известного
русского физика Абрама Иоффе, проявил себя активным студентом.
Окончив университет в 1917 г., в год свершения русской революции, С.
работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в
Сибири. В 1920 г. по приглашению Иоффе С. вернулся в Ленинград, став
заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического
института и руководителем его лаборатории электронных явлений. В
сотрудничестве с Петром Капицей С. предложил способ измерения магнитного
момента атома в неоднородном магнитном поле, описав экспериментальный
процесс в статье, которая была опубликована в 1922 г. Этот метод был
позднее успешно развит Отто Штерном и Вальтером Герлахом.
Проблема ионизации газов была, по-видимому, первой научной проблемой,
которая заинтересовала С. Еще будучи студентом университета, он опубликовал
свою первую статью, в которой говорилось о столкновениях между электронами
и молекулами. По возвращении из Томска С. занялся более глубокими
исследованиями процессов диссоциации и рекомбинации, в т.ч. потенциалом
ионизации металлов и паров солей. Результаты этих и других исследований
собраны в книге «Химия электрона», которую он написал в 1927 г. в
соавторстве с двумя своими студентами. С. интересовался также молекулярными
аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности.
Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и
температурой поверхности конденсации. В 1925 г. вместе с известным физиком-
теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих
явлений.
Другая сфера интересов С. в то время относилась к изучению электрических
полей и явлений, связанных с прохождением электрического тока через газы и
твердые вещества. Ученый, в частности, исследовал прохождение
электрического тока через газы, а также механизм пробоя твердых
диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического
тока. На основании этого последнего исследования С. и Владимир Фок,
прославившийся своими работами в области квантовой физики, разработали
теорию теплового пробоя диэлектриков. Это в свою очередь подтолкнуло С. к
проведению работы, которая привела к его первому важному вкладу в науку о
горении – созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей.
Согласно этой теории, тепло, выделяющееся в процессе химической реакции,
при определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает
повышение температуры реагирующих веществ, ускоряя реакцию и приводя к
выделению еще большего количества тепла. Если нарастание количества тепла
идет достаточно быстро, то реакция может завершиться взрывом.
Вскоре после окончания этой работы в 1928 г. С. был назначен профессором
Ленинградского физико-технического института, где он помог организовать
физико-механическое отделение, а также ввел обучение физической химии. По
его настоянию и с помощью его коллег, заинтересованных в развитии
физической химии, лаборатория физики электрона превратилась в 1931 г. в
Институт химической физики Академии наук СССР, и С. стал его первым
директором. В 1929 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук
СССР, а в 1932 г. стал академиком.
К этому времени С. вел глубокие исследования цепных реакций. Они
представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции,
которая, однажды начавшись, продолжается до тех пор, пока не будет пройдена
последняя стадия. Несмотря на то что немецкий химик Макс Боденштейн впервые
предположил возможность таких реакций еще в 1913 г., теории, объясняющей
стадии цепной реакции и показывающей ее скорость, не существовало. Ключом
же к цепной реакции служит начальная стадия образования свободного радикала
– атома или группы атомов, обладающих свободным (неспаренным) электроном и
вследствие этого чрезвычайно химически активных. Однажды образовавшись, он
взаимодействует с молекулой таким образом, что в качестве одного из
продуктов реакции образуется новый свободный радикал. Новообразованный
свободный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой, и
реакция продолжается до тех пор, пока что-либо не помешает свободным
радикалам образовывать себе подобные, т.е. пока не произойдет обрыв цепи.
Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной цепи,
открытая в 1923 г. физиками Г.А. Крамерсом и И.А. Кристиансеном. В этой
реакции свободные радикалы не только регенерируют активные центры, но и
активно множатся, создавая новые цепи и заставляя реакцию идти все быстрее
и быстрее. Фактический ход реакции зависит от ряда внешних ограничителей,
например таких, как размеры сосуда, в котором она происходит. Если число
свободных радикалов быстро растет, то реакция может привести к взрыву. В
1926 г. два студента С. впервые наблюдали это явление, изучая окисление
паров фосфора водяными парами. Эта реакция шла не так, как ей следовало
идти в соответствии с теориями химической кинетики того времени. С. увидел
причину этого несоответствия в том, что они имели дело с результатом
разветвленной цепной реакции. Но такое объяснение было отвергнуто Максом
Боденштейном, в то время признанным авторитетом по химической кинетике. Еще
два года продолжалось интенсивное изучение этого явления С. и Сирилом
Н. Хиншелвудом, который проводил свои исследования в Англии независимо от
С., и по прошествии этого срока стало очевидно, что С. был прав.
В 1934 г. С. опубликовал монографию «Химическая кинетика и цепные
реакции», в которой доказал, что многие химические реакции, включая реакцию
полимеризации, осуществляются с помощью механизма цепной или разветвленной
цепной реакции. В последующие десятилетия С. и другие ученые, признавшие
его теорию, продолжали работать над прояснением деталей теории цепной
реакции, анализируя относительные опытные данные, многие из которых были
собраны его студентами и сотрудниками. Позднее, в 1954 г., была
опубликована его книга «О некоторых проблемах химической кинетики и
реакционной способности», в которой ученый обобщил результаты открытий,
сделанных им за годы работы над своей теорией.
В 1956 г. С. совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия
по химии «за исследования в области механизма химических реакций». В
Нобелевской лекции С. 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».
После того как в 1944 г. С. был назначен профессором МГУ, он продолжал
публиковать свои работы по различным проблемам вплоть до 80-х гг. Его
объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и
сегодня, спустя 50 лет со дня ее создания. Во время второй мировой войны
Институт химической физики переехал в Москву. Многие направления проводимых
там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными
интересами С., хотя теперь они осуществляются с помощью масс-спектрометрии
и квантовой механики.
Даже в последние годы жизни С., по словам его коллег, оставался
энтузиастом науки, творческой личностью, которую отличала бьющая через край
энергия. Он был высок и худощав, любил охотиться и работать в саду,
увлекался архитектурой. С. и Наталия Николаевна Бурцева, на которой он
женился в 1924 г., жили в Москве, где она преподавала пение. У супругов
родилось двое детей: сын и дочь. С. умер 25 сентября 1986 г. в возрасте 90
лет.
За работу по созданию теории цепных реакций С. в 1941 г. был удостоен
советской правительственной награды – Сталинской премии. Среди других его
наград – орден Ленина, орден Трудового Красного Знамени, золотая медаль
имени Ломоносова Академии наук СССР. Обладатель почетных степеней ряда
европейских университетов, С. был избран почетным членом Лондонского
королевского общества. В Академии наук СССР ученый занимал большое число
официальных должностей. Кроме того, он был избран членом академий многих
других стран, включая США.
4. Нобелевские лауреаты по физиологии и медицине
4.1. ПАВЛОВ, Иван
26 сентября 1849 г. – 27 февраля 1936 г.
Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1904 г.
Русский ученый-физиолог Иван Петрович Павлов родился в Рязани, городе,
расположенном приблизительно в 160 км от Москвы. Его мать, Варвара
Ивановна, происходила из семьи священника; отец, Петр Дмитриевич, был
священником, служившим сначала на бедном приходе, но благодаря своему
пастырскому рвению со временем ставшим настоятелем одного из лучших храмов
Рязани. С раннего детства П. перенял у отца упорство в достижении цели и
постоянное стремление к самосовершенствованию. По желанию своих родителей
П. посещал начальный курс духовной семинарии, а в 1860 г. поступил в
рязанское духовное училище. Там он смог продолжить изучение предметов,
интересовавших его больше всего, в частности естественных наук; с
увлечением участвовал он в различных дискуссиях, где проявились его
страстность и настойчивость, сделавшие П. грозным оппонентом.
Увлечение физиологией возникло у П. после того, как он прочитал русский
перевод книги английского критика Георга Генри Леви. Его страстное желание
заняться наукой, особенно биологией, было подкреплено чтением популярных
книг Д. Писарева, публициста и критика, революционного демократа, работы
которого подвели П. к изучению теории Чарлза Дарвина.
В конце 1880-х гг. русское правительство изменило свое предписание,
разрешив студентам духовных семинарий продолжать образование в светских
учебных заведениях. Увлекшись естественными науками, П. в 1870 г. поступил
в Петербургский университет на естественное отделение физико-
математического факультета. Его интерес к физиологии возрос, после того как
он прочитал книгу И. Сеченова «Рефлексы головного мозга», но освоить этот
предмет ему удалось только после того, как он прошел обучение в лаборатории
И. Циона, изучавшего роль депрессорных нервов. Цион выяснял влияние нервов
на деятельность внутренних органов, и именно по его предложению П. начал
свое первое научное исследование – изучение секреторной иннервации
поджелудочной железы; за эту работу П. и М. Афанасьев были награждены
золотой медалью университета.
После получения в 1875 г. звания кандидата естественных наук П. поступил
на третий курс Медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге
(реорганизованной впоследствии в Военно-медицинскую), где надеялся стать
ассистентом Циона, который незадолго до этого был назначен ординарным
профессором кафедры физиологии. Однако Цион уехал из России, после того как
правительственные чиновники воспрепятствовали этому назначению, узнав о его
еврейском происхождении. Отказавшись работать с преемником Циона, П. стал
ассистентом в Ветеринарном институте, где в течение двух лет продолжал
изучение пищеварения и кровообращения. Летом 1877 г. он работал в городе
Бреслау, в Германии (сейчас Вроцлав, Польша), с Рудольфом Гейденгайном,
специалистом в области пищеварения. В следующем году по приглашению
С. Боткина П. начал работать в физиологической лаборатории при его клинике
в Бреслау, еще не имея медицинской степени, которую П. получил в 1879 г. В
лаборатории Боткина П. фактически руководил всеми фармакологическими и
физиологическими исследованиями.
После длительной борьбы с администрацией Военно-медицинской академии
(отношения с которой стали натянутыми после его реакции на увольнение
Циона) П., в 1883 г. защитил диссертацию на соискание степени доктора
медицины, посвященную описанию нервов, контролирующих функции сердца. Он
был назначен приват-доцентом в академию, но вынужден был отказаться от
этого назначения в связи с дополнительной работой в Лейпциге с Гейденгайном
и Карлом Людвигом, двумя наиболее выдающимися физиологами того времени.
Через два года П. вернулся в Россию.
Многие исследования П. в 1880-х гг. касались системы кровообращения, в
частности регуляции функций сердца и кровяного давления. Наибольшего
расцвета творчество П. достигло к 1879 г., когда он начал исследования по
физиологии пищеварения, которые продолжались более 20 лет. К 1890 г. труды
П. получили признание со стороны ученых всего мира. С 1891 г. он заведовал
физиологическим отделом Института экспериментальной медицины,
организованного при его деятельном участии; одновременно он оставался
руководителем физиологических исследований в Военно-медицинской академии, в
которой проработал с 1895 по 1925 г. Будучи от рождения левшой, как и его
отец, П. постоянно тренировал правую руку и в результате настолько хорошо
владел обеими руками, что, по воспоминаниям коллег, «ассистировать ему во
время операций было очень трудной задачей: никогда не было известно, какой
рукой он будет действовать в следующий момент. Он накладывал швы правой и
левой рукой с такой скоростью, что два человека с трудом успевали подавать
ему иглы с шовным материалом».
В своих исследованиях П. использовал методы механистической и
холистической школ биологии и философии, которые считались несовместимыми.
Как представитель механицизма П. считал, что комплексная система, такая,
как система кровообращения или пищеварения, может быть понята путем
поочередного исследования каждой из их частей; как представитель «философии
целостности» он чувствовал, что эти части следует изучать у интактного,
живого и здорового животного. По этой причине он выступал против
традиционных методов вивисекции, при которых живые лабораторные животные
оперировались без наркоза для наблюдения за работой их отдельных органов.
Считая, что умирающее на операционном столе и испытывающее боль животное
не может реагировать адекватно здоровому, П. воздействовал на него
хирургическим путем таким образом, чтобы наблюдать за деятельностью
внутренних органов, не нарушая их функций и состояния животного. В
некоторых случаях он создавал условия, при которых пищеварительные железы
выделяли свои секреты в фистулы, расположенные вне животного; в других
случаях он отделял от желудка части в виде изолированного желудочка,
полностью сохраняющего связи с центральной нервной системой. Мастерство П.
в этой трудной хирургии было непревзойденным. Более того, он настойчиво
требовал соблюдения того же уровня ухода, анестезии и чистоты, что и при
операциях на людях. «После приведения организма животного в соответствие с
нашей задачей, – говорил он, – мы должны найти для него modus vivendi,
чтобы обеспечить ему абсолютно нормальную и продолжительную жизнь. Только
при соблюдении этих условий полученные нами результаты можно считать
убедительными и отражающими нормальное течение этих феноменов». Используя
данные методы, П. и его коллеги показали, что каждый отдел пищеварительной
системы – слюнные и дуоденальные железы, желудок, поджелудочная железа и
печень – добавляет к пище определенные вещества в их различной комбинации,
расщепляющие ее на всасываемые единицы белков, жиров и углеводов. После
выделения нескольких пищеварительных ферментов П. начал изучение их
регуляции и взаимодействия.
В 1904 г. П. был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине
«за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано
более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса». В речи на
церемонии вручения премии К.А. Г. Мернер из Каролинского института дал
высокую оценку вкладу П. в физиологию и химию органов пищеварительной
системы. «Благодаря работе П. мы смогли продвинуться в изучении этой
проблемы дальше, чем за все предыдущие годы, – сказал Мернер. – Теперь мы
имеем исчерпывающее представление о влиянии одного отдела пищеварительной
системы на другой, т.е. о том, как отдельные звенья пищеварительного
механизма приспособлены к совместной работе».
На протяжении всей своей научной жизни П. сохранял интерес к влиянию
нервной системы на деятельность внутренних органов. В начале XX в. его
эксперименты, касающиеся пищеварительной системы, привели к изучению
условных рефлексов. П. и его коллеги обнаружили, что если пища попадает в
рот собаки, то начинает рефлекторно вырабатываться слюна. Когда собака
просто видит пищу, то также автоматически начинается слюноотделение, но в
этом случае рефлекс значительно менее постоянен и зависит от дополнительных
факторов, таких, как голод или переедание. Суммируя различия между
рефлексами, П. заметил, что «новый рефлекс постоянно изменяется и поэтому
является условным». Таким образом, один только вид или запах пищи действуют
как сигнал для образования слюны. «Любое явление во внешнем мире может быть
превращено во временный сигнал объекта, стимулирующий слюнные железы, –
писал П., – если стимуляция этим объектом слизистой оболочки ротовой
полости будет связана повторно... с воздействием определенного внешнего
явления на другие чувствительные поверхности тела».
Пораженный силой условных рефлексов, проливающих свет на психологию и
физиологию, П. после 1902 г. сконцентрировал свои научные интересы на
изучении высшей нервной деятельности. Преданный своему делу и
высокоорганизованный во всех аспектах своей работы, будь то операции,
чтение лекций или проведение экспериментов, П. отдыхал в летние месяцы; в
это время он с увлечением занимался садоводством и чтением исторической
литературы. Как вспоминал один из его коллег, «он всегда был готов для
радости и извлекал ее из сотен источников». Положение величайшего русского
ученого защищало П. от политических коллизий, которыми изобиловали
революционные события в России начала века; так, после установления
советской власти был издан специальный декрет за подписью В.И. Ленина о
создании условий, обеспечивающих работу П. Это было тем более
примечательно, что большинство ученых находилось в то время под надзором
государственных органов, которые нередко вмешивались в их научную работу.
В 1881 г. П. женился на Серафиме Васильевне Карчевской, учительнице; у
них родились четыре сына и дочь. Известный своим упорством и настойчивостью
в достижении цели, П. считался среди некоторых своих коллег и студентов
педантом. В то же время он пользовался большим уважением в научном мире, а
его личный энтузиазм и сердечность снискали ему многочисленных друзей.
П. умер в 1936 г. в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург) от пневмонии.
Похоронен на Волковом кладбище.
В 1915 г. П. был награжден французским орденом Почетного легиона, в том
же году он получил медаль Копли Лондонского королевского общества. П. был
членом Академии наук СССР, иностранным членом Лондонского королевского
общества и почетным членом Лондонского физиологического общества.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
