Реакция Белоусова - Жаботинского
В науку химию влюбляются в детстве, как в роковую женщину. Влюбляются или из-за красоты разноцветных превращений вещества или из-за эффектности взрыва самодельно произведенной взрывчатки. Я хочу рассказать историю о великих химиках и об их замечательном открытии. В этой истории все тоже начинается со взрывчатки, а заканчивается удивляющей глаз и ум красотой.
Итак, в 1905 году 12-летний москвич Борис Белоусов вместе со своими старшими братьями попал в тюрьму за производство взрывчатки. Взрывчаткой этой начиняли гранаты, которые использовали боевики и дружинники на восставшей Пресне. По нынешним временам этот практикум по химии назвали бы подготовкой к террористическим актам. Ребята производили небезопасные (во всех смыслах) опыты на чердаке большого дома, в котором проживала семья Белоусовых. Семейство было не из бедных. Отец работал банковским служащим.
В деле участвовали четверо из пяти братьев Белоусовых. Старший, семнадцатилетний Александр, который, собственно, и «спропагандировал» братьев на революционную деятельность, сумел скрыться от полиции. Шестнадцатилетний Сергей проявил героизм: при аресте он назвался чужим именем. Товарищ, которого он таким образом прикрыл от ареста, был более нужен революционному делу, чем мальчишка, пошедший за него по этапу и погибший в конце концов в Сибири. Несовершеннолетних Владимира и Бориса Белоусовых тоже должны были выслать в Сибирь. Но жандармы предложили матери юных революционеров более легкий выбор: эмигрировать. Семья выехала в Швейцарию.
В советское время легенду о том, что Борис Белоусов, живя в русской эмигрантской колонии в Цюрихе, играл в шахматы с самим Лениным, произносили бы с придыханием. В наше непочтительное к вождям время всплывают другие детали. Б.Белоусов вспоминал, что Ленин играл азартно и, желая победить, не брезговал психологическим прессингом: ругал противника на чем свет стоит. Ну, как тут не вспомнить рассказ знаменитого гроссмейстера О.Бендера!
Вы знаете, Ласкер дошел до пошлых вещей, с ним стало невозможно играть. Он обкуривает своих противников сигарами. И нарочно курит дешевые, чтобы дым противней был. Шахматный мир в беспокойстве.
Впрочем, Борис Павлович Белоусов (1893 - 1970) на этом свою революционную деятельность закончил. В большевистскую партию он не вступил ни до 1917 года, ни после. А поступил он в знаменитый Цюрихский политехнический институт, который и закончил в 1914 году.
Занятия в Цюрихском политехе были бесплатными, но вот за диплом надо было платить. За отстутствием денег Борис Белоусов диплом выкупать не стал и в 1914 году возвратился в Россию со справкой о прослушанных курсах.
Когда началась Первая мировая война, в действующую армию юношу не взяли из-за невероятной худобы. И он поступил на работу по специальности, в химическую лабораторию металлургического завода Гужона в Москве у Рогожской заставы. В советское время этот завод переименовали в «Серп и молот», так он называется до сих пор.
Химическая лаборатория завода Гужона находилась под патронажем известного русского химика Владимира Николаевича Ипатьева (1867 - 1952), которого по широте интересов и гениальности сравнивали с Д.И.Менделеевым. Но в России его имя почти неизвестно. Почему? Да потому что в 1930 году, будучи за границей и узнав о начавшемся процессе Промпартии, он счел за лучшее на Родину не возвращаться. Вполне резонно Ипатьев полагал, что пролетарская власть решила, наконец, разобраться со «спецами». В этой разборке ему, бывшему царскому генералу, пусть даже и академику, пусть даже и названному Лениным «главой нашей химической промышленности», светило только одно: высшая мера пролетарской защиты. В.Н.Ипатьев уехал в Чикаго, где начал преподавать в местном университете. Он занялся нефтехимией, и фактически основал эту отрасль в США.
Почему в годы Первой мировой войны В.Н.Ипатьеву присвоили звание генерал-лейтенанта царской армии? Потому что он занимал должность председателя Химического комитета при Главном Артиллерийском Управлении и руководил производством боеприпасов и химического оружия. К этому делу Ипатье подключил способного юношу из лаборатории на заводе Гужона. С тех пор долгие годы Б.П.Белоусов занимался «закрытой» тематикой. Его работы по совершенствованию противогазов и созданию газовых анализаторов широкой публике не известны. А еще с 1933 года он был преподавателем в военно-химической академии Красной Армии. Чудо это или нет - но Б.Белоусов уцелел в лихие годы, когда старательные карательные «органы» выкосили практически всех военных от майора и выше. Более того, в 1938 году он ушел в отставку в звании генерал-майора. После Великой Отечественной войны Белоусов работал заведующим лабораторией в секретном медицинском институте, занимаясь токсикологией и изыскивая средства для борьбы с лучевой болезнью.
Именно здесь Борис Павлович столкнулся с чудесами советской бюрократии. Отдел кадров вдруг обнаружил, что у заведующего лабораторией нет диплома о высшем образовании. Уволить Белоусова не решились, но перевели на должность старшего лаборанта. Естественно, не освободив от обязанностей завлаба. Впрочем, директор института был на стороне Бориса Павловича. Он написал докладную на имя Сталина, и вождь наложил резолюцию: пока Белоусов занимает должность заведующего, платить ему, как заведующему лабораторией и доктору наук.
Главное открытие, принесшее ему мировую известность, Б.П.Белоусов совершил в 58 лет. Случай в науке редкий. До пенсии недалеко, какие уж тут открытия?
К этому времени в биохимии были открыты так называемые колебательные реакции. Схематически эти реакции выглядят так. В одном сосуде одновременно происходят как минимум две реакции. Причем продукты первой реакции являются исходными реагентами для второй. В свою очередь, продукты второй реакции являются исходными реагентами для первой. Что при этом должно происходить? В начале скорость первой реакции будет велика, но с течением времени ее ход замедлится, поскольку уменьшится концентрация исходных реагентов. В то же время начнет возрастать скорость второй реакции - ведь количество ее исходных реагентов, продуктов первой реакции, возросло. По мере хода второй реакции ее исходные реагенты исчерпаются, реакция замедлится, зато теперь снова ускорится первая реакция - ведь у нее снова появились исходные реагенты. И так далее до бесконечности. Концентрация реагентов все время будет колебаться - то возрастать, то убывать. Потому и реакции назвали колебательными.
Борис Павлович придумал такую же колебательную реакцию, но протекающую с неорганическими веществами. Подобную реакцию было проще осуществить и проще изучить. Выглядела же она просто волшебно, особенно, если проводить реакцию в тонком слое жидкости, например в чашке Петри. По поверхности при этом бегут волны изменения концентрации, образуя причудливые, все время изменяющиеся узоры. Завораживающе красивое зрелище!
Однако, на статьи, которые в 1951, а после этого в 1955 году Борис Павлович послал в солидные химические журналы рецензенты дали один ответ: «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда!»
Человек более молодой и менее потрепаный жизнью, вероятно, мог бы возразить рецензенту. Составить акт о том, что описываемое в статье явление имеет место. Наконец, приехать в редакцию с колбами и реактивами, чтобы продемонстрировать все неверам-рецензентам. Но генерал Белоусов почел ниже своего достоинства доказывать, что он не верблюд. Хотя работу над своим открытием продолжал.
Неизвестно бы чем это закончилось, если бы об удивительном открытии Б.П.Белоусова не узнал профессор С.Э.Шноль. Узнав, он принялся искать первооткрывателя, что было делом совсем не простым - ведь Белоусов работал в «закрытом» институте, а попытка публикации в общедоступном научном журнале, как мы видели, завершилась неудачей. Но, наконец, С.Э.Шноль нашел Б.П.Белоусова, получил от него листок бумаги с рецептом: как осуществить реакцию.
Поскольку Б.П.Белоусов отказался от сотрудничества, сказав С.Э.Шнолю потрясающую фразу: «Я не могу и не хочу заводить новых друзей. Мои друзья погибли или умерли», профессор «натравил» на проблему колебательных реакций прекрасного физика и математика Анатолия Марковича Жаботинского (1938 - 2008). А.М.Жаботинский с сотрудниками разработал математическую модель химических процессов, происходящих в ходе реакции Б.П.Белоусова, физические приборы для регистрации этих процессов и даже применил компьютеры для обработки результатов и вычисления кинетических коэффициентов реакции. Сейчас кажется: «А как же иначе?». Но в те годы компьютеры назывались еще «электронно-вычислительными машинами» и выглядели соответственно. Стальные шкафы, размещенные в немаленькой комнате с кондиционерами и фальшполами, под которыми тянулись километры электрических кабелей. Информация вводилась с перфокарт или с перфолент, а выводилась на длинные бумажные «простыни» распечаток. Воистину, интеллектуальные паровые машины! При этом машины коллективного пользования. Так что применение компьютеров для моделирования сложной химической реакции тоже было новинкой.
В 1964 году вышла статья А.М.Жаботинского, в которой подводились итоги выполненных исследований. Важность этой статьи была еще в том, что она закрепляла приоритет советской науки в области колебательных химических реакций. Буквально через год эта тема стала очень модной и число статей на эту тему начало исчисляться сотнями. Реакция Белоусова - Жаботинского стала всемирно известной. По-английски ее называют BZ реакцией.
В принципе открытие колебательных реакций вполне было достойно Нобелевской премии. Но, как говорят, «карта легла по другому». Определенной компенсацией можно считать то, что в 1980 году нескольким ученым - физикам и химикам была вручена Ленинская премия. Борис Павлович Белоусов был награжден посмертно.
Статья опубликована на сайте Школа жизни
Полезные ссылки:
- Замечательная научная сказка Ник.Горькавого про химика Б,Белоусова
- Та же история в изложении газеты "Правда". Почувствуйте разницу!
- В.Полищук. На общих основаниях. Рассказ о судьбе одной химической реакции и ее создателе
- А.М.Жаботинский долгое время был профессором Московского Физтеха. Его помнят
- Биография А.М.Жаботинского
- Биография А.М.Жаботинского
- Что такое реакция Белоусова - Жаботинского? Википедия
- Очень научное, но достаточно популярное объяснение из журнала "Природа"
- И еще одно
- Развитие реакции Белоусова - Жаботинского выглядит так или так
- Интереснейшая книга С.Шноля "Герои, злодеи и конформисты советской науки"