Самые знаменитые ученые России

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.