Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Цепная реакция, или Ветви одного открытия

Кандидат физико-математических наук Василий Птушенко

Сфера научных знаний о мире на протяжении веков непрерывно расширялась, и появление учёных-энциклопедистов неизбежно становилось всё более и более проблематичным. А каким образом происходит это расширение? Как появляются новые области науки, новые направления исследований? Вариантов может быть много. Попробуем проследить судьбу одной научной школы и одного научного института — точнее, целого семейства институтов, созданных этой школой.

Речь о научной школе Николая Николаевича Семёнова — российского физикохимика (или, как о нём отчасти в шутку говорили, — физика, ставшего химиком), открывшего в 1926—1927 годах разветвлённые цепные химические реакции. На первый взгляд, это — частное открытие в одной довольно узкой области, которая сейчас называется «химическая кинетика». Однако на него, как на стержень, оказалась нанизанной вся последующая история больших и малых открытий школы Семёнова. И как из ствола дерева, из него со временем выросли новые крупные ветви, казалось бы, исходно с химической кинетикой никак не связанные: наука о горении и взрыве, как химическом, так и ядерном; химия полимеров; фотохимия; колебательные химические реакции; теории химического катализа и принципы синтеза искусственных алмазов; фотосинтез и фотохимическое преобразование солнечной энергии; физиология зрения и физико-химические исследования рака; технологии пищевых производств и новые методы в медицине.

Эти направления в течение какого-то времени развивались в пределах одного учреждения — Института химической физики (ИХФ), созданного Н. Н. Семёновым в 1931 году на основе одной из лабораторий знаменитого Физико-технического института Абрама Фёдоровича Иоффе; со временем какие-то направления стали «отпочковываться» новыми институтами.


Комплекс зданий Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова (на переднем плане) между Ленинским проспектом и улицей Косыгина в Москве. Фото Василия Птушенко.

В 1925 году ученики Н. Н. Семёнова Юлий Харитон и Зинаида Вальта обнаружили критические явления (их также называют предельными или пороговыми) в химической реакции — то есть такие, в которых есть некий порог, критическое значение одного из параметров, от преодоления которого зависит весь ход реакции. Харитон и Вальта изучали реакцию окисления фосфора кислородом. Оказалось, что, когда кислорода слишком мало, меньше определённого критического значения, реакция не идёт. Не то чтобы идёт медленнее, а вообще не идёт, что выглядело невероятным, так как привычным в то время было представление о плавном изменении скорости реакции по мере изменения количества реагентов. Достаточно вспомнить закон действующих масс, открытый за 60 лет до этого и предсказывающий линейную зависимость скорости реакции от концентрации каждого из реагентов. В данном же случае всё было совсем не так: пары фосфора вспыхивали, когда концентрация кислорода оказывалась выше пороговой, и полностью потухали при её снижении ниже порога. Сверх того, в последующих экспериментах Семёнова и его коллег (А. И. Шальникова, А. А. Трифонова, А. И. Лейпунского, Ю. Н. Рябинина) обнаружились ещё более загадочные явления: протекание реакции зависело от размера сосуда, а также от добавления в смесь инертных газов; на неё также оказывала влияние электрическая искра, пропущенная через кислород перед подачей его в реакционный сосуд...




Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее