СЕМЬ ИСКУССТВ

Профессор Шноль подключил к исследованиям своего аспиранта Жаботинского. Белоусов не возражал. Но и отказался принимать участие в исследованиях. Так в литературе появился термин: реакция Белоусова–Жаботинского (B—Z reaction). Можно только добавить, что Белоусов так и скончался в московской коммуналке. В 1970 году. А в 1980 году ему присудили Ленинскую премию. Через 10 лет после смерти.

Борис Филановский

ПРО МИХАИЛА ЦВЕТА

Больше, чем Нобелевская премия

Федерация европейских химических обществ (FECS) включила Михаила Цвета в список «100 выдающихся европейских химиков XVIII–XX вв.», куда входят (от России) А.М. Бутлеров, М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев и Н.Н. Семенов.

Имена Менделеева, Ломоносова, Бутлерова известны всем (Имя Н.Н. Семёнова тоже хорошо известно — теория цепных реакций). Встаёт вопрос, как попал в этот славный список ботаник Михаил Цвет. Попробуем разобраться как попало имя ботаника Цвета в этот, увы, короткий перечень величайших русских химиков.

Если подходить объективно, то одна из основных задач химической науки — это разделение смеси веществ. С целью получения чистого вещества. Недаром весь ХVIII и ХIХ век был посвящен поиску и разделению элементов.[1]

И как финал появляется периодическая таблица элементов Менделеева. Дмитрия Ивановича упрекали современники в том, что химия наука эмпирическая. Химик должен дескать заниматься экспериментальной работой, а не сухой классификацией. Критики не понимали значения Периодического закона.

Традиционно разделение продуктов реакции осуществлялось в процессе ректификации. Этот способ хотя и эффективный, но долгий. Вспоминается Гайдай «Самогонщики». Там знаменитые артисты по каплям ловили любимый напиток. Конечно это шарж, но так напоминает обычную лабораторию.

Казалось бы, проблема разделения сложной смеси на индивидуальные вещества должна была привлекать внимание химиков. Но не привлекла. Попытки были, но они, как правило, основывались на испарении вещества под действием температуры. Потребовался взгляд со стороны.

1.

Речь пойдёт об открытии ботаника Михаила Семёновича Цвета. Молодой ботаник Михаил Цвет занимался хлорофиллом. Ему необходимо было установить состав этого сложного природного соединения (соединений). Тогда-то он и предложил удивительно простой метод разделения фракций хлорофилла. Цвет пропустил мутную смесь через колонку, набитую порошком мела. И получил колечки индивидуальных хлорофиллов.

Следует отметить, что метод Цвета произвёл революцию в химии. Без преувеличения. М. Цвет предложил заменить трудоёмкий (и длительный) процесс ректификации на простую процедуру адсорбции (подробности ниже). Он изобрёл, или открыл, (кому какое слово больше нравится) хроматографию. Подумать только, ему пришла в голову идея заменить трудоёмкую ректификацию на простой процесс адсорбции. И метод пошёл как пожар (правда, лет через тридцать–пока дойдёт). К примеру, у нас в Тель-Авивском университете чуть ни половина химиков используют хроматографию в своих исследованиях.

Михаил Цвет был представлен на Нобелевскую премию по химии 1918 года. Ботаник. На премию по химии. Необычно. Мягко сказать Представление подписал авторитетнейший профессор Корнелис ван Висселинг из Университета Гронингена. Увы, Нобеля Михаил Цвет не получил. Получили Нобелевские премии последователи учёного, за развитие предложенного Цветом метода (об этих замечательных учёных ниже).

2.

Михаил Семёнович Цвет родился в итальянском городе Асти в 1872 году. Отцом его был русский финансист Семён Николаевич Цвет. Мать — де Дороцца Мария Николаевна. Она умерла вскоре после рождения Михаила. Отец оставил ребёнка на попечение кормилицы и горничной и навещал ребёнка не чаще одного-двух раз в год. Несмотря на неизбежные детские травмы мальчик хорошо учился. Он окончил гимназию в Женеве. Затем Цвет становится студентом физико-математического факультета университета Женевы. В 1894 году Цвет защитил магистерскую, а через два года докторскую диссертации.

А затем принял роковое решение вернуться в Россию. Петербург встретил его неласково. Империя в те годы не признавала провинциальных швейцарских дипломов. Только диплом бакалавра признала Российская империя. И молодой учёный вынужден был заняться поиском работы.

(Сравним с современной Россией. Молодой учёный предъявляет в отделе кадров PhD диплом Женевского университета. Как вы думаете, долго ли он будет искать работу?)

Счастливая встреча или хорошее образование, так или иначе, Цвет становится сотрудником профессора Петра Францивеча Лесгафта (того самого) в 1901 году. Однако через год профессора высылают из столицы. Причиной послужило то, что профессор заступился за организаторов студенческой демонстрации у Казанского собора. Суровое царское правительство выслало профессора из столицы. В Финляндию. Хотя могли бы отправить на Колыму. Как в тридцатые годы ХХ века.

Судьба распорядилась так, что Михаил Семёнович Цвет прошёл конкурс в Варшавский университет. В 1902 году Цвет был утверждён в звании приват-доцента. Дальше идёт сухой перечень работ Цвета (Википедия): [1-3]. Доклад о появлении метода хроматографии был сделан в Варшаве в 1903 году. Этот год считается годом открытия хроматографии.

Статьи в “Berichte….” появились в 1906 году. Следует обратить внимание на публикации в «Berichte …». Это был в то время наиболее авторитетный научный журнал. (Скорее всего, профессор ван Висселинг именно там познакомился с работами Цвета).

Дальнейшая судьба Михаила Цвета печальна, если не сказать трагична. Он проработал в Варшаве до 1915 года. В 1915 году Варшаву захватили немецкие войска. Научные учреждения были эвакуированы в Москву. Цвет получил кафедру в университете Тарту (тогда Юрьев). Но вскоре туда пришли немцы. Пришлось эвакуироваться в Воронеж, где профессору Михаилу Цвету предложили кафедру ботаники. Но там у профессора не сложилось. После ряда злоключений в мае 1919 года Михаил Семёнович Цвет скончался.

Посмертная судьба открытия Цвета достаточно драматична. Понадобилось более 35 лет (1903–1938), чтобы метод Цвета вернулся на родину. Предоставим слово профессору Cемёну Евстафьевичу Мануйлову, который в тридцатые годы был аспирантом у академика Баха:

«Мне рассказывал австрийский профессор Эдгар Ледерер. Он был убеждённым коммунистом (к тому же евреем). Он бежал от власти нацистов в СССР — страну победившего пролетариата. Бежал с благородной целью — вернуть имя Цвета на родину. Ледерер сумел бежать из Германии, оказался в Швейцарии, а потом во Франции. При этом он спас самое ценное — тетради Цвета… Куда потом делись спасенные тетради — мне неизвестно».

Цвет был к тому времени основательно забыт. Действительно, кто помнит имя скромного ботаника. Хотя именно благодаря таланту (если не сказать гению) Михаила Цвета был открыт и разработан в деталях метод хроматографии.

С тех пор и в СССР пробуждается интерес к полузабытому методу. Можно отметить работы харьковских учёных Измайлова и Шрайбера (1939). Они внесли большой вклад в развитие метода — придумали тонкослойную хроматографию.[2]

К тому времени удостоился Нобелевской премии целый ряд химиков Запада, фактически развивавших метод Цвета (что, например, Пауль Каррер сам отметил в Нобелевской речи). В тридцатые и послевоенные годы лауреаты Нобелевских премий в значительной степени обязаны хроматографическому методу: П. Каррер (1937), Р. Кун (1938), Л.С. Ружичка и А.Ф. Бутенандт (1939), а позже А. Дж. П. Мартин и Р. Л. М. Синг (1952) и Ф. Сенгер (1958 и 1980).

3.

Таким образом работы Цвета обрели как бы вторую жизнь. Такие примеры не так уж редки в научной работе. Даже в истории классиков науки встречаются подобные ситуации. Недавно я с некоторым изумлением прочитал историю про закон Ома. Для любого из читателей было сюрпризом, что школьного учителя Георга Ома просто уволили с работы. В 1827 году, в германском городе Кёльне. Причиной послужило то, что учитель (в свободное от уроков время) занимался физическими опытами. И в 1827 году он опубликовал результаты в «Журнале физики и химии». Ом установил простую (обманчиво простую) зависимость между током и напряжением: U=I*R. За что и был уволен.

Тогдашний министр не скрывал своего мнения. Он с некоторой гордостью писал о причинах своего решения. Он написал, что эта работа есть только «болезненная фантазия, принижающая математикой достоинства природы».

Но не все разделяли точку зрения министра. Позднее Майкл Фарадей сожалел, что поздно познакомился с работами Ома. Фарадей с величайшей похвалой отозвался о законе Ома. Дело в том, что только в 1842 г. Ом был избран членом Королевского общества и труды Ома переведены на английский. Получается, что даже закон Ома не свободен от мнения высокопоставленного чиновника. А мнение самого Фарадея торжествует только в исторической перспективе. Что уж говорить о трудах скромного ботаника.

4.

Примеры можно умножить. Не будем углубляться в историю. Один такой пример у нас перед глазами. СССР, пятидесятые годы ХХ века. Советский химический генерал (комбриг, если точно) Борис Павлович Белоусов заинтересовался проблемами термодинамики. Он задался вопросом — почему биологические системы не подчиняются строгим законам термодинамики. Термодинамика постулирует, что всякая система стремится к минимуму энергии. А в биологии всё не так.

Например, сердце. Бьётся себе и бьётся. То есть работает в колебательном режиме. И долго. Лет семьдесят, а то и больше. И Белоусов задался целью найти химический аналог сложной колебательной биологической системы. И нашёл.

В 1951 году при окислении лимонной кислоты броматом калия в кислой среде в присутствии катализатора — ионов церия, он обнаружил автоколебания. Течение реакции менялось со временем, что проявлялось периодическим изменением цвета раствора от бесцветного (Ce⁺³) к жёлтому (Ce⁺⁴) и обратно. Эффект ещё более заметен в присутствии индикатора (фенантролин), поскольку изменение цвета раствора становилось более интенсивным. Реакционная жидкость меняла цвет с голубого до оранжевого и обратно с периодом колебания от долей секунды до десятков минут. Это была красивая демонстрация реальности периодических процессов в химии.

Здесь надо бы остановиться и рассказать о Борисе Павловиче Белоусове более подробно. Тем более, что великий (да, да, великий) учёный этого заслуживает. Белоусов происходил из семьи революционеров. Их царское правительство притесняло. Семья Белоусовых вынуждена была эмигрировать в Швейцарию. Там юный Борис поступил в Цюрихе в Политехникум, где выучился на химика. Диплома Белоусов не получил. Образование стоило недорого (если не бесплатно), но диплом нужно было выкупить. Революционеры не имели достаточно средств. Поэтому юный химик диплома не получил. Отсутствие диплома сказалось в СССР (но об этом позднее).

После революции Белоусовы вернулись на родину. Карьера молодого химика складывалась успешно. Все знают «зелёнку». Это такая жидкость для дезинфекции. Но далеко не все знают, что это одна из многочисленных работ Белоусова. Белоусов работал в «секретных ящиках» и занимался противогазами — борьбой с химическим оружием. Он дослужился до звания комбрига (генерала). Репрессии 37 года его, к счастью, не коснулись. По выходе в отставку он работал в одном «закрытом НИИ» (так у них написано) в Москве.

В отделе кадров он числился лаборантом, так как у него не было диплома о высшем образовании. Но работал завлабом. Каждое утро лаборанта Белоусова на работу доставляла спецмашина. Нет, советскую жизнь объяснить решительно невозможно. Она не поддаётся.

И там, в недрах «закрытого НИИ» Белоусов сделал свою эпохальную работу. Крупнейший бельгийский биохимик Нобелевский лауреат Илья Пригожин назвал опыты Белоусова «крупнейшим открытием ХХ века». Тем самым авторитетный учёный подчеркнул различие между наукой и технологией. Возможно, что технология — это то, что приносит пользу людям, а наука — это просто новое знание. Которое может объяснить периодические процессы. Например, почему наше сердце не устаёт биться долгие годы. Согласитесь, это может самый важный момент, от которого зависит всё наше с вами существование.

5.

Как всё связано. Два русских учёных учились в Швейцарии. Вернулись в Россию, стремясь принести пользу Отечеству. Оба сделали крупнейшие открытия. Ботаник Михаил Цвет открыл (изобрёл, если кому-то так больше нравится) хроматографию. За что был представлен к Нобелевской премии по химии. Нобелевскую премию он не получил. Удостоились премий Нобеля через 20-30 лет его многочисленные последователи. Оценён ли его вклад в науку? Вопрос.

Борис Павлович Белоусов открыл класс периодических реакций в химии. Однако согласно Больцману энтропия любой системы может только возрастать. Эволюцию любой системы, согласно закону об энтропии, трактовали как движение от порядка к хаосу. С течением времени энтропия (степень хаотичности) должна была лишь возрастать.

Здесь нельзя не вспомнить работы Пригожина. Пригожин создал неравновесную термодинамику. Он как биолог анализировал процессы самоорганизации. И создал стройную теорию. За что был удостоен Нобелевской премии. А теория Пригожина нуждалась в экспериментальном подтверждении. И опыты Белоусова 1951 года с колебательной реакцией служили наглядным подтверждением теории.

Белоусов дважды пытался опубликовать свои результаты. Послал текст работы в журналы Академии наук СССР. Дважды получил отказ. Причина отказа — периодических процессов в химии не бывает. И рецензенты были по-своему правы. Они изучили Больцмана.

Новое знание так трудно пробивает дорогу. Старый химик обиделся. И опубликовал свои результаты в каком-то ведомственном сборнике [5]. На который больше ссылок, чем на многие статьи журналов АН СССР (подумать только, наши статейки ЖАХ АН и ЖОХ АН принимал, а труд Белоусова отвергли оба журнала).

Профессор Шноль подключил к исследованиям своего аспиранта Жаботинского. Белоусов не возражал. Но и отказался принимать участие в исследованиях. Так в литературе появился термин: реакция Белоусова–Жаботинского (B—Z reaction). Можно только добавить, что Белоусов так и скончался в московской коммуналке. В 1970 году. А в 1980 году ему присудили Ленинскую премию. Через 10 лет после смерти.

Ценность закона Ома признали только через полвека после открытия. Только в 1881 году Парижский конгресс присвоил имя Ома единице сопротивления. Единицей сопротивления стал 1 ом (очень мало учёных удостаиваются чести писать свои имена с маленькой буквы. Скажем, Вольта, Ампер и Ом). Михаила Цвета признали лет через 30. Белоусова через 10. Прогресс налицо.

Литература

1. 1903 — 21 марта — «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу» — доклад на заседании биологического отделения Варшавского общества естествоиспытателей (дата открытия хроматографии).
2. 1906 — 21 июня — статья «Физико-химические исследования хлорофилла. Адсорбция» (Ber. Dtsch. bot. Gel., Bd.24, S. 235—244).
3. 21 июля — статья «Адсорбционный анализ и хроматографический метод. Применение к химии хлорофилла» (Ber. Dtsch. bot. Gel., Bd.24, S. 384—393).
4. Цвет М.С. Хроматографический адсорбционный анализ. Избранные работы / под ред. академика А.А. Рихтера и профессора Т.А. Красносельской. М.: Изд-во АН СССР, 1946. — 273 с
5. Белоусов Б. П.. Периодически действующая реакция и её механизм: Сборник рефератов по радиационной медицине за 1958 г. — М.: Медгиз, 1959. — 145 c.
6. Закон Ома, учебник физики для средней школы

Примечания

[1] Здесь нельзя не упомянуть имена аптекаря Карла Шееле и сэра Гемфри Дэви. Они открыли добрый десяток элементов.

[2] Сам Ледерер в 36-м опубликовал на русском языке статью «Хроматографическая адсорбция и ее применение».