Полинг, Лайнус

Лайнус Карл Полинг
англ. Linus Carl Pauling
Лайнус Карл Полинг (1954)
Дата рождения	28 февраля 1901(1901-02-28)
Место рождения	Портленд (Орегон), США
Дата смерти	19 августа 1994(1994-08-19) (93 года)
Место смерти	Биг-Сюр (Калифорния), США
Страна	США
Род деятельности	химик, физик, эсперантист, преподаватель университета, биохимик, антивоенный активист, кристаллограф, биофизик, инвест-активист
Научная сфера	Физическая химия, Биохимия
Место работы	Калифорнийский технологический институт, Научный медицинский институт Лайнуса Полинга
Альма-матер	Калифорнийский технологический институт
Учёная степень	Bachelor of Science in Chemical Engineering (июнь 1922)
Научный руководитель	Роскоу Дикинсон и Ричард Чейс Толмен
Ученики	Мартин Карплус и Джерри Донохью
Награды и премии
Автограф
Сайт	scarc.library.oregonstate.edu/…
Цитаты в Викицитатнике
Медиафайлы на Викискладе

Ла́йнус Карл По́линг (англ. Linus Carl Pauling; 28 февраля 1901, Портленд, Орегон — 19 августа 1994, Биг-Сюр, Калифорния) — американский химик, кристаллограф, лауреат двух Нобелевских премий: по химии (1954) и премии мира (1962), а также Международной Ленинской премии «За укрепление мира между народами» (1970).

Биография

Выпускная фотография Полинга
(Орегонский гос. университет, 1922)

Лайнус Карл Полинг родился в Портленде (штат Орегон) 28 февраля 1901 года, и умер на своем ранчо в Биг Сур (Калифорния) 19 августа 1994 года. В 1922 году он женился на Аве Элен Миллер (умерла в 1981), которая родила ему четверых детей: Лайнус Карл, Петр Джеффресс, Линда Елена (Камб), и Эдвард Креллин. Большинство учёных создают для себя определённую нишу, но Полинг обладал чрезвычайно широким диапазоном научных интересов: квантовая механика, кристаллография, минералогия, структурная химия, анестезия, иммунология, медицина, эволюция. Во всех этих областях, и особенно в смежных областях с ними, он видел, где кроются проблемы и, опираясь на скорейшее освоение основных фактов и свою феноменальную память, он делал особый и решающий вклад. Наиболее он известен своим определением химической связи, открытием основных элементов вторичной структуры белка: альфа-спирали и бета-листа, и первой идентификацией молекулярного заболевания (серповидно-клеточной анемии); помимо этого у него имеется масса других важных достижений. Полинг был одним из основателей молекулярной биологии в истинном смысле этого слова. За эти достижения он был удостоен в 1954 году Нобелевской премии по химии.

Однако Полинг был известен не только в мире науки. Во второй половине своей жизни он посвятил всё своё время и энергию в основном вопросам здоровья и необходимостью исключить возможность войны в ядерный век. Его активное противодействие ядерным испытаниям привело к политическому преследованию в своей стране и наконец, он повлиял на обеспечение в 1963 году международного договора о запрещении испытаний в атмосфере. С присуждением в 1962 году Нобелевской премии, Полинг стал первым человеком, кто получил две персональные Нобелевские премии (Мария Кюри получила одну, а вторую разделила со своим мужем). Имя Полинга известно также широкой общественности благодаря его пропаганде, основанной на личном примере, употребления больших доз аскорбиновой кислоты (витамина С) в качестве пищевой добавки для улучшения общего здоровья и предотвращения (или хотя бы уменьшения тяжести протекания) таких заболеваний, как простуда и рак.

Ранние годы

Полинг был первым ребёнком Германа Полинга, сына немецких иммигрантов, и Люси Изабель (Дарлинг) Полинг, происходившей от дореволюционного ирландского рода. В семье были две младшие дочери: Полина Дарлинг (р. 1902) и Люсиль (р. 1904). Герман Полинг работал в то время коммивояжером для медицинской компании-поставщика и переехал в 1905 году в Кондон, штат Орегон, где он открыл свою собственную аптеку. Именно в этом городе, в засушливом местечке, на востоке от побережья, Полинг первый раз пошёл в школу. Он научился читать рано и начал «поглощать» книги. В 1910 году семья переехала в Портленд, где его отец написал письмо в The Oregonian, местную газету, прося совета о подходящей для чтения литературе для своего девятилетнего сына, который уже читал Библию и теорию эволюции Дарвина.

Лайнус хорошо учился в школе. Он собирал насекомых и минералы, и жадно читал книги. Он решил стать химиком в 1914 году, когда однокурсник, Ллойд A. Джеффресс, показал ему некоторые химические опыты, которые он поставил у себя дома. С неохотного одобрения своей матери он ушёл из школы в 1917 году без диплома и поступил в Орегонский сельскохозяйственный колледж в Корваллисе на химического инженера, но через два года его мать захотела, чтобы он оставил колледж, для зарабатывания денег, чтобы поддержать семью. Он впечатлял своих учителей, в 1919 году, после летней работы в качестве инспектора дорожного покрытия штата Орегон, ему предложили штатную должность в качестве преподавателя по качественному анализу на химическом факультете.

Научные исследования

Пасадена

Полинг поступил в аспирантуру Калифорнийского технологического института в 1922 году и оставался в нем еще более 40 лет. Он выбрал Калифорнийский технологический институт, потому что в нем он мог защитить докторскую в течение 3 лет (в Гарварде — 6 лет), кроме того Артур Амос Нойес предложил ему скромную стипендию за частичную занятость в качестве преподавателя. Это был удачный выбор, как для Полинга, так и для Калифорнийского технологического института. В конце жизни Полинг писал: «Годы спустя… Я понял, что не было в мире лучше места в 1922 году, в котором меня подготовили бы лучше для моей карьеры ученого» (1994). Докторская работа Полинга была посвящена определению кристаллической структуры молекул методом рентгеновской дифракции под руководством Роско Гилки Дикинсона (1894—1945), который получил докторскую степень двумя годами ранее (он был первым, кто получил Ph.D. в КалТехе). Нойес получил одну из вновь созданных стипендий Гуггенхайма для восходящей звезды и послал его и его молодую жену в институт теоретической физики под руководством Арнольда Зоммерфельда (1868—1951), в Мюнхен. Они прибыли в апреле 1926 года, в это время модель Бора-Зоммерфельда вытесняется «новой» квантовой механикой. Это было захватывающее время, и Полинг знал, что ему повезло быть там в одном из центров. Он был единственным химиком в институте Зоммерфельда и сразу увидел, что новой физике суждено обеспечить теоретическую основу для понимания структуры и поведения молекул. Год в Европе имел решающее влияние на научное развитие Полинга. Кроме пребывания в Мюнхене, он побывал в Копенгагене весной 1927 года, а затем провел лето в Цюрихе. Одним из непосредственных результатов пребывания в Мюнхене была первая статья Полинга (1927) в Трудах Королевского общества в Лондоне, представленная самим Зоммерфельдом. Полингу не терпелось применить новую волновую механику для расчета свойств многоэлектронных атомов, и он нашел способ сделать это с помощью водородоподобных одноэлектронных волновых функций внешних электронов с эффективным ядерным зарядом на основе эмпирических констант внутренних электронов.

Природа химической связи

В 1927 г. Полинг вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве ассистента профессора теоретической химии. В следующие двенадцать лет печатаются замечательные серии статей, которые создают ему международную репутацию. Его способности были быстро признаны благодаря продвижению (доцент — 1929; профессор — 1931), наградам (премия Ленгмюра, 1931), выборам в Национальную академию наук (1933). Благодаря его трудам и лекциям, Полинг зарекомендовал себя как основатель так называемой структурной химии — позволившей по-новому взглянуть на молекулы и кристаллы. Правила Полинга: Принимая во внимание, что простые ионные вещества, такие как щелочные галиды, ограничены в типах кристаллической структуры, которую они могут принять, возможности, открытые для более сложных веществ, таких как слюда, KAl3Si3O10 (О) 2, могут оказаться, огромными. Полинг в 1929 году сформулировал ряд правил о стабильности таких структур, которые оказались чрезвычайно успешными в тестировании правильности предложенных структур и в предсказании неизвестных.

Квантовая химия: В 1927 году Берро решил, что уравнение Шредингера для водородного иона молекулы H+2 в эллиптических координатах и полученных значениях для межатомного расстояния и энергии связи хорошо согласуются с экспериментом. Волновая функция Берро не в состоянии привести к физическому пониманию стабильности системы. Впоследствии, Полинг (1928) подчеркивал, что, хотя приблизительная обработка возмущения не будет предоставлять новой информации, было бы полезно знать, как это происходит: «Поскольку методы возмущения могут быть применены ко многим системам, для которых не может быть точно решено волновое уравнение….» Полинг сначала показал, что классическое взаимодействие атома водорода в основном состоянии и протона — отталкивание во всех интервалах. Однако, если электрон не локализован на одном из атомов, и волновая функция взята в качестве линейной комбинации двух основных состояний атомных волновых функции, то у энергии взаимодействия есть явный минимум в интервале приблизительно 2 a.u. Это было первым примером того, что стало потом известным, как метод Линейной Комбинации Атомных Орбиталей (LCAO). Много было сделано Полингом для Валентной связи (VB), теории Молекулярных орбиталей (МО). Последняя, разработанная Фрицом Хундом (родился в 1896), Эрихом Хюккелем (1896—1980), и Робертом С. Малликеном (1896—1986), работает в терминах орбиталей, распространенных по всей молекуле, этим орбиталям в соответствии с их оцененной энергией им присвавиваются два электрона с противоположными спинами к каждой из связанных орбиталей. Электронные возбужденные состояния соответствуют переносу одного или нескольких электронов от связывающей к разрыхляющей орбитали. В настоящее время, теория молекулярных орбиталей зарекомендовала себя пригодной для компьютерных вычислений многоцентровых молекул.

В 1954 году Нобелевский комитет удостоил Полинга премии по химии «за изучение природы химической связи и его применение к объяснению строения сложных молекул». В своей Нобелевской лекции он говорил о том, что будущие химики станут «опираться на новую структурную химию, в том числе на точно определенные геометрические взаимоотношения между атомами в молекулах, и строгое применение новых структурных принципов» и о том, что «благодаря этой методологии будет достигнут значительный прогресс в решении проблем биологии и медицины с помощью химических методов».

В сентябре 1958 года на симпозиуме, посвящённом памяти Кекуле, Лайнус Полинг вводит и обосновывает теорию изогнутой химической связи вместо σ,π — описания для двойной и тройной связи и сопряжённых систем.

Полинг был президентом Американского химического общества (1948) и Тихоокеанского отделения Американской ассоциации содействия развитию науки (1942—1945), а также вице-президентом Американского философского общества (1951—1954). Полинг вывел свою концепцию частично из ионной связи. Энергию связи можно рассматривать как сумму двух вкладов — ковалентной части и ионной части. Термохимические энергии связи D (A-B) между атомами А и В, в общем, больше, чем среднее арифметическое значение энергий D (A-А) и D (B-B) гомоядерных молекул. Полинг относил дополнительную энергию Δ (A-B) к ионному резонансу и обнаружил, что может присвоить значения ХА и т. д., чтобы такие элементы с Δ (A-B) приблизительно были пропорциональны (XA-XB)2. Х значения образуют шкалу, шкалу электроотрицательностей, в которой у фтора х = 4 является, он является самым электроотрицательным элементом, у цезия х = 0,7. Помимо обеспечения основы для оценки энергий связи гетерополярных связей, эти значения х также могут быть использованы для оценки дипольного момента и ионного характера связей.

Полинг и молекулярная биология

Природа химической связи, возможно, знаменует кульминацию вклада Полинга для химической теории связи. В частности достижения следуют из важной статьи (1947) о структуре металлов, но интерес к химической связи в настоящее время перетек в интерес в структуре и функциях биологических молекул. Есть намеки на это в главе о водородных связях. Полинг был одним из первых, изложившим её значение для биомолекул: из-за своей малой энергии связи и малой энергии активации, участвующих в её формировании и разрушении, водородная связь играет определенную роль в реакциях, протекающих при нормальной температуре. Было признано, что водородные связи стабилизируют белковые молекулы в родной конфигурации; методы структурной химии в дальнейшем будут применяться к физиологическим проблемам, что значение водородной связи для физиологии больше, чем у любой другой единой структурной функции.

Важность водородных связей в структуре белка вряд ли можно переоценить. "Потеря нативной конформации разрушает характерные свойства белка. Из-за разницы энтропий между нативной и денатурированной формами трипсина установлено, что около 1020 конформаций доступны для денатурированной молекулы белка. При нагревании или изменении рН раствора около изоэлектрической точки белка, развернутые сегменты кислотных или основных боковых цепей запутываются друг с другом, закрепляя молекулы вместе, и в конечном итоге это приводит к образованию сгустка. Это было, пожалуй, первой современной теорией нативных и денатурированных белков.

Политическая деятельность

Полинг был известен не только как ученый; он был также известным общественным деятелем, по крайней мере, в Соединенных Штатах. Он удостоился Президентской Медали за Заслуги, самой высокой гражданской чести в Соединенных Штатах и был награжден президентом Труменом в 1948 г. Сразу после августа 1945 года Полинг заинтересовался вовлечением атомных достижений в международные отношения и потребностью в средствах управления ядерным оружием. Его лекции и письма на этот счет скоро привлекли внимание ФБР и других правительственных служб. Не боявшись такого внимания, он начал, при поддержке своей жены Авы Хелен, занимать более активную позицию. Он подписал ходатайства, присоединился к организациям (таким как Чрезвычайный комитет ученых-атомщиков, возглавляемый Альбертом Эйнштейном, и Американский союз защиты гражданских свобод), и говорил красноречиво против развития ядерного оружия. В эру Маккарти и, особенно во время Корейской войны этого было достаточно, чтобы подозревать его в угрозе безопасности. В марте 1954 года, после взрыва «грязной» термоядерной бомбы Бикини Атолл, Полинг снова был объектом новостных сообщений, когда он начал привлекать внимание общественности к международной опасности радиоактивных осадков в атмосфере. Полинг заявлял, что увеличение содержания радиоактивных изотопов в атмосфере не только опасно для проживания сейчас, но и для будущих поколений тоже. В июне 1961 года Полинг и его жена созвали конференцию в Осло (Норвегия) против распространения ядерного оружия. В сентябре того же года, несмотря на обращения к Никите Хрущеву, СССР возобновил испытания ядерного оружия в атмосфере, а на следующий год, в марте, это сделали США. Полинг также составил проект предлагаемого договора о запрещении таких испытаний. В июле 1963 года США, СССР и Великобритания подписали договор о запрещении ядерных испытаний, в основе которого лежал этот проект.

В 1963 году Полинг был награждён Нобелевской премией мира 1962 года. В своей Нобелевской лекции он выразил надежду на то, что договор о запрещении ядерных испытаний положит «начало серии договоров, которые приведут к созданию нового мира, где возможность войны будет навсегда исключена».

В том же году он вышел в отставку из Калифорнийского технологического института и стал профессором-исследователем в Центре изучения демократических институтов в Санта-Барбаре (штат Калифорния). Здесь он смог уделять больше времени проблемам международного разоружения. В 1967 году он также занял должность профессора химии в Калифорнийском университете в Сан-Диего, надеясь проводить больше времени за исследованиями в области молекулярной медицины. Спустя два года он ушёл оттуда и стал профессором химии Стэнфордского университета в Пало-Альто (штат Калифорния).

Критика научных идей Полинга в СССР

Основная статья: Идеологический контроль в советской науке

В конце 1940-х годов в СССР была начата кампания идеологического вмешательства в химию, призванная, наряду с аналогичными пропагандистскими мероприятиями в других областях науки, «очистить советскую науку от буржуазных, идеалистических теорий» и «рабского преклонения перед буржуазными научными авторитетами».

Основным объектом критики стала теория резонанса, предложенная Л. Полингом как часть представлений об электронной структуре молекул с делокализованной электронной плотностью. В СССР теория была объявлена «идеалистической» — и поэтому неприемлемой для использования в науке и образовании.

В критических публикациях (в частности, Б. М. Кедрова) в адрес теории Полинга фактически накладывался запрет на использование физических методов в химии, физических и химических в биологии и т. п. Была сделана попытка связать теорию резонанса с вейсманизмом-морганизмом, то есть как бы заложить основу объединенного фронта борьбы с передовыми научными направлениями:

«Теория резонанса», будучи идеалистической и агностической, противостоит материалистической теории Бутлерова, как несовместимая и непримиримая с ней;… сторонники «теории резонанса» игнорировали ее и извращали ее существо. «Теория резонанса», будучи насквозь механистической. отрицает качественные, специфические особенности органического вещества и совершенно ложно пытается сводить закономерности органической химии к закономерностям квантовой механики…

…Мезомерийно-резонансная теория в органической химии представляет собою такое же проявление общей реакционной идеологии, как и вейсманизм-морганизм в биологии, как и современный «физический» идеализм, с которыми она тесно связана.

— Кедров Б. М. Против "физического" идеализма в химической науке. Цит. по

В июне 1951 года прошла Всесоюзная конференция по состоянию теории химического состава органической химии, на которой резонансная теория Полинга и теория мезомерии Ингольда были объявлены буржуазными и лженаучными.

Гонения на теорию резонанса в органической химии получили негативную оценку в мировой научной среде. В одном из журналов Американского химического общества в обзоре, посвящённом положению в советской химической науке, в частности, отмечалось:

В большинстве русских статей на эти темы (…), по-видимому, преобладает шовинистическая идея, что теория резонанса Лайнуса Полинга противоречит догмам диалектического материализма и поэтому должна быть отвергнута. Размах и резкость этого осуждения не имеет аналогов в истории химии Оригинальный текст (англ.) The large majority of Russian papers on these subjects (...) apparently arising from the chauvinistic idea that the resonance theory of Linus Pauling opposes the tenets of dialectical materialism and therefore must be rejected. The intensity and crudeness of this invective appear to be without parallel in the annals of chemistry.

Теория об особой роли витамина C

В 1966 году, после предложения от доктора Ирвина Стоуна, Полинг начал принимать 3 грамма аскорбиновой кислоты каждый день. Почти сразу он стал живее и здоровее. В течение нескольких последующих лет простуда, которая мучала его всю жизнь, стала менее суровой и частой. Благодаря этому опыту Полинг стал верить, что ежедневный прием больших количеств витамина C приносит пользу здоровью. Это произошло незадолго до лекций и сообщений, где он с энтузиазмом делился своей верой, что, к небольшому удивлению, вызвало недовольство Американского медицинского сообщества.

В монографии «Витамин С и простуда» (1971) он обобщил практические и теоретические доводы в поддержку терапевтических свойств витамина С. В начале 1970-х годов он сформулировал теорию ортомолекулярной медицины, в которой подчеркивалось значение витаминов и аминокислот. В 1973 году был основан Научный медицинский институт Лайнуса Полинга в Пало-Альто. В течение первых двух лет он был его президентом, а затем стал там профессором. Его книга о витамине C быстро стала бестселлером. В результате в Америке и позже в других странах миллионы людей были убеждены, что ежедневное потребление 1-2 граммов аскорбиновой кислоты оказывает благоприятное воздействие на здоровье и хорошее самочувствие, по существу соглашаясь с высказыванием Полинга: «мы можем использовать аскорбиновую кислоту для того, чтобы улучшить здоровье способами, показанными на опыте, притом даже без понимания детального механизма его воздействия».

В 1979 году в свет вышла книга Полинга и Камерона «Рак и Витамин С», посвященная терапии рака при помощи витамина С. Однако книга была более популярна в широкой публике, нежели в медицинской среде, которая продолжала расценивать требования об эффективности.

Связь между витамином C и раком со временем стала приемлемой темой для обсуждения. Она была предметом конференции, организованной Национальным Онкологическим институтом в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1990 году. В настоящее время не подтверждены старые данные, что потребность человека в витамине С обычно не превышает 0,1 — 0,2 г/сут., хотя сверхдозы витамина (5, 10, и даже 15 г) и приводят к компенсаторной реакции: активации естественных механизмов его ускоренного разрушения. Защитный эффект витамина С при некоторых онкологических заболеваниях сильно зависит от формы рака[источник не указан 1209 дней] и может отсутствовать, об этом упоминается и в книге Т.Хейгера «Лайнус Полинг и химия жизни». Тем не менее, некоторые идеи ортомолекулярной медицины сохраняют своё значение и сегодня, найдя выражение в концепции «биологически активных добавок» [источник не указан 1104 дня].

Полинг как человек

Полинг прожил длинную и продуктивную жизнь. Как ученый, посредством своих статей и личного воздействия, он повлиял на несколько поколений химиков и биологов. Как политический активист он бросил вызов политическому и военному сообществу Соединенных Штатов и помог им измениться. Как борец за здоровье он покорил медицинское сообщество и убедил миллионы людей есть дополнительное количество витаминов. Как отмечал в своих воспоминаниях британский кристаллохимик Джек Дьюниц, «он мог быть действительно очень убедительным. Его лекции очаровывали и у него был характерный простой литературный стиль. Честолюбивый? Эгоистичный? Несомненно. Без этих черт он был бы не в состоянии достигнуть того, что сделал. Но он, с веселым мерцанием в глазах, был очень очаровательным как в обществе, так и в личных встречах».

Награды

Кроме двух Нобелевских премий (по химии в 1954 году «за изучение природы химической связи и его применение к объяснению строения сложных молекул» и Нобелевской премии мира 1962 года за его деятельность, направленную на запрещение ядерных испытаний в атмосфере), Полинг был удостоен следующих наград:

• За достижения в области чистой химии Американского химического общества (1931)
• Медаль Дэви Лондонского королевского общества (1947)
• Международная Ленинская премия «За укрепление мира между народами» (1970)
• Национальная научная медаль США (1974)
• Медаль «За научные достижения» Национального научного фонда США (1975)
• Золотая медаль имени М. В. Ломоносова АН СССР (1977)
• Премия по химии Американской Национальной академии наук (1979)
• Медаль Пристли Американского химического общества (1984)

Цитаты

The way to get good ideas is to get lots of ideas and throw the bad ones away (перевод: Лучший способ найти хорошие идеи — найти много идей и выкинуть плохие).

См. также

• Теория изогнутой химической связи
• Цветовая схема моделей Кори — Полинга — Колтуна

Литература

• Паулинг Л. Природа химической связи / Пер. с англ. М. Е. Дяткиной. Под ред. проф. Я. К. Сыркина. — М.; Л.: Госхимиздат, 1947. — 440 с.
• Полинг Л. Не бывать войне! / Пер. с англ. под ред. акад. А. Топчева. — М.: Иностранная литература, 1960. — 236 с.
• Полинг Л. Витамин С и здоровье / Пер. с англ. Т.Литвиновой и М.Слоним под ред. В.Н.Букина. — М.: Наука, 1974. — 80 с.
• Полинг Л. Общая химия. Пер. с англ. — М.: Мир, 1974. — 846 с.
• Полинг Л., Полинг П. Химия / Под ред. М. Л. Карапетьянца. — М.: Мир, 1978. — 683 с.
• Камерон Ивен, Полинг Лайнус. Рак и витамин С. Обсуждение природы, причин, профилактики и лечения рака (Особая роль витамина С) / Под ред. М. Л. Карапетьянца. — М.: Кобра Интернэшнл, 2001. — 336 с.
• Полинг Л., Икеда Д. Вся жизнь в борьбе за мир. Диалог / Пер. с англ. Ю. М. Канцура. — М.: Издательство МГУ, 2004. — 144 с. — ISBN 5-211-05034-7.

Ссылки

• Лорен Грэхэм «Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе, Глава IX. Химия»