Наука и жизньНаука

Роалд Хоффманн: Как пережить нобелевскую премию

Доктор химических наук Александр Рулёв, Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского СО РАН.

Спросите любого, какая награда считается самой престижной в научном мире, — и в ответ наверняка услышите: «Нобелевская премия». Действительно, по завещанию её основателя она присуждается тем, «кто в течение предшествующего года совершил научное открытие, которое принесло наибольшую пользу человечеству». Нередко титул нобелевского лауреата оказывает едва ли не магическое влияние как на обывателя, так и на маститого учёного. Все одинаково заворожённо устремляют взоры на небожителя, с трепетным вниманием ловя каждое его слово.

Когда в университетском курсе органической химии я изучал правило Вудворда — Хофмана, то не предполагал, что смогу когда-нибудь поближе познакомиться с одним из его создателей. Помню, что в ответ на моё первое письмо, написанное в классическом академическом стиле «Dear Prof. Hoffmann, I would be very grateful for…», получил скорый ответ, начинающийся незамысловато: «Hi, Alex», — и завершавшийся по-простому: «Roald». Как тут не вспомнить слова другого нобелевского лауреата, Петра Леонидовича Капицы, который полагал, что наука должна быть весёлой, увлекательной и простой, и такими же должны быть учёные.

Роалд Хоффманн¹ был увенчан лаврами Нобелевского комитета в октябре 1981 года и стал одним из самых молодых когда-либо получавших эту награду химиков. Нобелевской премии он и его японский коллега Кэнъити Фукуи удостоены «за разработку теории протекания химических реакций, созданную ими независимо друг от друга».

¹ В изданиях на русском языке традиционно используется написание Хофман или Хоффман, в частности в названии правила Вудворда — Хофмана (см., например: Химическая энциклопедия в 5 т. — М.: Сов. энцикл., 1988, т. 1, с. 433, ВУДВОРДА — ХОФМАНА ПРАВИЛО). Однако сам профессор, владеющий русским языком, сообщил, что предпочитает написание своей фамилии по-русски как Хоффманн.

Какую же пользу принесла человечеству эта теория? Ответ, возможно, покажется удивительным: теория протекания химических реакций касается всего, что происходит вокруг. Всякий раз, когда мы затеваем стирку или хлопочем на кухне, принимаем лекарство или запускаем двигатель автомобиля, мы превращаемся в химиков. Кроме того, каждый из нас каждое мгновение синтезирует в своём организме огромное количество химических соединений. И рождение каждого соединения есть результат химической реакции.

Чтобы химическая реакция произошла, молекулы должны столкнуться. Однако если бы любое столкновение приводило к трансформации, реакции протекали бы мгновенно. Реагировать же могут лишь молекулы, обладающие определённой энергией, называемой энергией активации. Только в этом случае наблюдается устойчивое изменение молекулярных орбиталей, сопровождающееся разрывом одних связей и образованием других. Что же необходимо для успешного протекания реакции? Вот как, представляя сорок лет назад новоиспечённых лауреатов, ответила на этот вопрос профессор Шведской королевской академии наук Инга Фишер-Хьялмарс: «Один из определяющих факторов успешного протекания реакции — это энергия. Когда продукты реакции находятся на более низком энергетическом уровне, чем исходные реагенты, реакция, как правило, идёт без труда: реакционный комплекс просто скользит вниз по “энергетической лестнице”. Однако часто системе, прежде чем начать скатываться, нужно подняться вверх, преодолев некий энергетический барьер. Задача как раз состоит в том, чтобы найти самый низкий по энергии путь через этот перевал. Энергетический профиль исходного и конечного состояний системы химикам часто хорошо знаком, но о характере промежуточного “горного перевала” известно очень мало. Выяснилось, что результат химической реакции зависит не только от энергии орбитали, но и от её симметрии. Продолжая развивать теорию орбитальной симметрии, профессор Хоффманн превратил её в очень полезный инструмент для химиков-экспериментаторов, осуществляющих самые разнообразные синтезы. Представления о граничных орбиталях и сохранении орбитальной симметрии открыли совершенно новые аспекты взаимодействия молекул. Результаты выполненной теоретической работы имеют огромное значение для планирования химических экспериментов. Лауреаты этого года помогли нам предвидеть препятствия при разработке наиболее рациональных путей, ведущих к конечной цели»².

² Из выступления профессора Фишер-Хьялмарс на церемонии награждения лауреатов Нобелевской премии по химии 1981 года (https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1981/ceremony-speech/).

Работу над правилами сохранения орбитальной симметрии Роалд Хоффманн начинал в Гарвардском университете со знаменитым американским химиком-органиком Робертом Вудвордом. Строго говоря, они, эти правила, выросли из теоретического рассмотрения одного из ключевых этапов виртуозного многоступенчатого синтеза витамина B12, на который ушло одиннадцать лет упорного труда большой группы исследователей…

«Если бы профессор Вудворд прожил дольше, он, несомненно, получил бы Нобелевскую премию в тот же год, что и я, поскольку работа, которую мы выполняли, была совместной. И это была бы его вторая Нобелевская премия»³, — уверен Хоффманн.

³ Из интервью, данного Роалдом Хоффманном иранскому журналисту Курошу Зиабари в 2013 году (http://kouroshziabari.com/2013/01/interview-with-prof-roald-hoffman-1981-nobel-prize-laureate-in-chemistry/). Роберт Вудворд получил Нобелевскую премию в 1965 году за выдающиеся достижения в искусстве органического синтеза. По условиям, премия не может быть присуждена посмертно.

…Что ж, своеобразный научный полюс покорён! Не случайно, наверное, своё имя будущий нобелевский лауреат получил в честь известного норвежского полярного путешественника и исследователя Руаля Амундсена (Roald Amundsen, 1872—1928), который первым покорил Южный полюс.

Была ли премия неожиданной? Разделяется ли жизнь лауреата на до и после? И какая она, жизнь после Нобеля? Поскольку с Роалдом Хоффманном мы давно заочно знакомы и состоим в дружеской переписке, я попросил его ответить на эти и несколько других вопросов — и он согласился.

Роалд рассказал, что как-то он, семнадцатилетний, сидя в одном из нью-йоркских кафе, играл с друзьями в популярную тогда игру «правда или действие». Когда ход дошёл до Роалда, его спросили, чего он больше всего желает в этой жизни. Он ответил, что хотел бы получить Нобелевскую премию. Действительно ли юноша, ребёнком переживший нацистский концлагерь, перебравшийся в Нью-Йорк уже после войны, мечтал о том, что когда-нибудь получит эту высокую научную награду? На мой уточняющий вопрос Роалд ответил: «Не то чтобы всерьёз. В той игре надо было что-то сказать, и я сказал. Я не придавал этому значения».