Хоффману — 80!

У лауреатов Нобелевской премии нечасто оказываются такие драматические судьбы, как у Роалда Хоффмана.

Хоффман в России

В 2017 году исполнилось 80 лет Роалду Хоффману, лауреату Нобелевской премии по химии за 1981 год — совместно с Кэнити Фукуи, «за разработку теории протекания химических реакций, созданную ими независимо друг от друга». И уже в мае 1982 года в «Химии и жизни» было опубликовано одно из первых интервью с Хоффманом, которое взял у него сотрудник редакции В.Р.Полищук. В мае 1990 года А.Д.Иорданский опубликовал в журнале перевод лекции Хоффмана «Хвала синтезу», один из вариантов которой он в начале 90-х прочитал на химическом факультете МГУ. А в 2011 году, в Год химии, главный редактор «Химии и жизни» Л.Н.Стрельникова взяла у Хоффмана интервью, в котором представила его как давнего друга журнала. В этом интервью она обращает внимание на то, как Хоффман относится к своей «избранности». «Каждый год, — сказал он, — перед церемонией вручения этой награды вы, я и научное сообщество можем назвать тридцать человек, которые ее достойны, но получат только трое. Вывод прост: выбор лучших в любой области — дело случая».

Связи Хоффмана с нашей страной имеют долгую историю. Получилось так, что в раннем детстве он около двух лет жил с родителями на территории СССР. А в 1960—1961 годах по линии обмена аспирантами приехал с женой Евой Берьессон на девятимесячную стажировку в Москву. Они жили в Зоне Е главного здания МГУ, откуда рукой подать до физического факультета. Будучи химиком-теоретиком, Хоффман работал с заведующим кафедрой квантовой механики физфака А.С.Давыдовым; темой работы была теория экситонов. С того времени, по словам Хоффмана, его знания русского языка и интерес к русской культуре только увеличивались. В последующие годы он часто приезжал в Москву, читал лекции, а в трудные 90-е годы помогал российским коллегам. Он сотрудничал с заведующим лабораторией комплексных металлоорганических катализаторов Института элементоорганической химии и директором этого института академиком М.Е.Вольпиным, с сотрудником химфака МГУ Л.В.Вилковым, с другими советскими и российскими учеными. Хоффман неоднократно выступал перед студентами Высшего химического колледжа РАН и был членом его попечительского совета. В своем приветствии руководству колледжа он написал: «Колледж приобщил к радостям химии и химического исследования сотни блестящих юных студентов России. Удовольствие осмысления, сопровождающее этот процесс, — наиболее важная вещь, которую дает им ваш химический колледж».

Хоффман и Вудворд

Хоффман объясняет

Хоффман известен химикам всего мира, в том числе как автор правила Вудворда — Хоффмана (оно же правило сохранения орбитальной симметрии), которое было сформулировано в 1965 году; в том же году Роберт Вудворд получил Нобелевскую премию по химии «за выдающийся вклад в искусство органического синтеза». Хоффман как-то в шутку представился следующим образом: «Я — Роалд Хоффман, а мое первое имя — Вудворд». По его словам, именно сотрудничество с Вудвордом показало ему всю красоту химии. Говоря о правиле Вудворда — Хоффмана, студентам объясняют, почему, например, невозможна реакция прямой димеризации двух молекул этилена с образованием молекулы циклобутана (2С₂Н₄ → С₄Н₈) или же прямая реакция H₂ + I₂ → 2HI.

В 1965 году, когда была опубликована основополагающая статья по орбитальной симметрии, Хоффману было всего 28 лет. Но ему самому потребовалось два года, чтобы понять важность этой работы. В своих дальнейших исследованиях он всегда старался, по его собственному выражению, строить мосты между химией и всем, что ее окружает.

Присуждение Нобелевской премии почти не изменило жизнь и работу лауреата: «В США много нобелевских лауреатов, здесь люди мало обращают внимания на ученых и их достижения и нет никакого преклонения перед ними. Мой статус нобелевского лауреата никак не повлиял на финансовую поддержку моих работ. Даже Лайнус Полинг десятилетиями испытывал трудности с финансированием. В США нас окружает мир жестокой конкуренции. С другой стороны, премия дала возможность делать то, что было невозможно раньше. Например, я совместно с другими авторами сделал 26 получасовых фильмов в серии “Мир химии”. Сработал имидж нобелевского лауреата, однако мне пришлось для этой работы взять годовой отпуск без сохранения содержания. Но денег на три передачи о химии на телевидении в прайм-тайм, 1,35 млн долларов, найти не удалось. Когда я получил премию, она соответствовала примерно годовой зарплате. Не такие уж потрясающие деньги».

Биографию Хоффмана можно прочитать в Википедии, причем на 40 языках. О его вкладе в теоретическую химию было написано множество статей на всех основных мировых языках. Ограничимся лишь выдержкой из вступительной речи на нобелевской церемонии награждения Хоффмана и Фукуи, произнесенной профессором Шведской королевской академии наук Ингой Фишер­Хьялмарс (перевод автора статьи).

«В химических реакциях создаются новые вещества. И химики умеют их создавать. Но для этого необходимо понимать, что происходит во время реакции на атомном уровне, какие законы управляют превращениями молекул. Во время реакции молекулы сталкиваются. При этом на электроны одних атомов начинают влиять ядра других атомов, атомные орбитали изменяются, одни связи рвутся, другие образуются. В конечном счете получаются новые молекулы. От чего же зависят все эти события при столкновении молекул? Один из важнейших факторов — это энергия. Когда энергия новых молекул меньше, чем у исходных, реакция часто идет без затруднений: реакционный комплекс просто скользит вниз по “энергетической горке”. Но нередко системе, прежде чем скатиться вниз, приходится вначале преодолевать некий барьер, то есть подниматься вверх по энергии. И нужно на этой энергетической горе найти перевал минимальной высоты. Часто заранее известно довольно много об исходном и конечном состояниях, а также об энергетическом профиле в начале пути и в его конце. А вот о том, как выглядит “горный перевал”, известно очень мало.

Было показано, что химической реакцией управляет не только энергия молекулярных орбиталей, но и их симметрия. Впоследствии Хоффман продолжал развивать теорию и сделал из нее чрезвычайно полезный инструмент для химиков-синтетиков, осуществляющих самые разнообразные превращения. Теоретические работы Хоффмана, а также Фукуи, значительно облегчили химикам разработку схем химического синтеза».

Сам же Хоффман в конце своей речи на нобелевском банкете в Стокгольме процитировал строчки из поэмы Чарльза Томлинсона, посвященной Винсенту Ван Гогу:

And the fruit that we shall pick tomorrow

Await us, weighing the unstripped bough.

(Завтра мы сорвем плоды, которые ждут нас, свешиваясь с необобранных ветвей.

Но какие плоды ожидают нас на древе химии, не знает никто, не исключая и самого лауреата. Он справедливо считает, что предсказывать научные открытия практически невозможно и потому заниматься прогнозами — дело неблагодарное. Химия эволюционирует, движимая собственными, порой случайными и хаотическими предпочтениями.

Спасенный от нацистов

Он появился на свет в 1937 году польском городе Злочув (ныне — Золочев в Львовской области), в еврейской семье инженера-мостостроителя Гилеля Сафрана и школьной учительницы Клары Розен. Когда родился сын, им попалась на глаза газетная статья о норвежском полярном исследователе Роалде Амундсене. Имя им понравилось, и они так же назвали сына. До 1945 года будущий нобелевский лауреат был Роалдом Сафраном.

Золочев сотни лет принадлежал Польскому королевству. В 1772 году в результате первого раздела Польши город перешел к Австрийской империи. Недолго, в 1918–1919 годы, он был в составе самопровозглашенной Западно-Украинской Народной Республики, а затем снова перешел к Польше — до ее раздела в 1939 году между Германией и СССР. Это был город с преобладающей польской культурой и многочисленным украинским населением. Вскоре после начала Второй мировой войны Золочев был включен в состав Украинской ССР. После 22 июня 1941 года Золочев почти сразу был захвачен немцами, и 2 июля 1941 года в городе начался погром, в котором за три дня погибло от трех до четырех тысяч евреев. Оставшихся в живых поместили в гетто, а затем в лагерь смерти Белжец. В 1943 году отцу Роалда, одному из руководителей подпольной группы в лагере, удалось тайно переправить на волю жену и шестилетнего сына. В том же году он был убит немцами при попытке организовать массовый побег из лагеря. От рук нацистов погибли также бабушка, два деда, нескольких дядей и теток Роалда. Самого же его с матерью и несколькими другими евреями прятали, с риском для своей собственной семьи, школьный учитель Микола Дюк (1892—1972), который был до войны знаком с отцом Роалда, и его жена Мария (1914—1983). И в течение 15 месяцев, до прихода Советской армии в июне 1944 года, их убежищем служила школа. Вначале тайник находился на чердаке, но крыша протекала, и пришлось прятать беженцев в кладовой, где не было окон. Хоффман вспоминал, как несколько месяцев смотрел в маленькое окошко на чердаке на играющих украинских детей и завидовал им, ведь он не мог выйти из убежища. Хоффман наказал своим детям и внукам поддерживать контакт с потомками семьи Дюк и всегда помнить о том, как их спасли. В 2007 году Роалд с сестрой Элинор посетили в Иерусалиме национальный мемориал Катастрофы Яд ва-Шем и попросили признать спасителей семьи «праведниками народов мира». И 23 сентября того же года это звание было присвоено Миколе и Марии Дюк, а израильский посол в Киеве Зина Клейтман на официальной церемонии вручила сертификат и медаль их сыну.

Роалд с матерью Кларой в Кракове, 1945

В конце 1944 года, когда немцы отступили на Запад, мать Роалда отправилась с сыном в том же направлении. Ей было очевидно, что эта часть Польши окажется, как и осенью 1939 года, под властью Сталина. Поэтому она вместе с сыном сначала двинулась в Перемышль, а в 1945 году — в Краков. Там мать Роалда познакомилась с человеком по фамилии Маргулис, который потерял жену, и вышла за него замуж. В начале 1946 года семья переехала в Чехословакию. Покидая Польшу, отчим купил документы погибшего немца по фамилии Hoffmann, и эта фамилия стала его, а также Роалда.

В послевоенной Чехословакии семья получила статус беженцев, не имеющих гражданства. Быстрая советизация страны заставила их перебраться в Западную Германию, в Мюнхен. А в 1949 году, когда Роалду было 11 с половиной лет, семья попала в США: их вместе с другими эмигрантами доставил туда транспортно-десантный самолет.

Хоффман, как и многие другие иммигранты, был благодарен за предоставленные ему в США возможности. Но сначала семья очень бедствовала: начинать с нуля было нелегко. У матери и отчима не хватало денег, чтобы купить сыну хотя бы одну книжку, пока ему не исполнилось 16 лет. В то же время сложная судьба сделала из Роалда полиглота. Первым его языком был польский. В Золочеве говорили на польском и украинском, и на украинском языке он учился, хотя всего несколько месяцев, в украинской школе. С детства вокруг ребенка постоянно звучал идиш. После войны он учился на польском языке в начальной католической школе в Кракове. Потом на идише — в лагере для перемещенных лиц в Австрии и на немецком языке — в Германии. В десятилетнем возрасте его очень впечатлили биография Марии Кюри, написанная ее дочерью Евой, и биография американского ботаника, миколога и химика Джорджа Вашингтона Карвера, родители которого были рабами. Он прочитал эти книги в переводе на немецкий. А в пятом и шестом классах ему уже все предметы, в том числе алгебру, преподавали на иврите в Мюнхене — благодаря образовательной программе в послевоенной американской оккупационной зоне в Германии. Так или иначе, к тому времени, когда семья попала в США, его главным языком был немецкий. Английский, свой шестой язык, он выучил в США довольно быстро, посещая государственную школу в Бруклине. Все это было типично для беженца, смесью языков пользовались многие дети в тот послевоенный период. Дома у Хоффманов попеременно говорили на четырех языках: английском, немецком, польском и идише. Но со временем английский взял верх, а Роалд заставлял родителей говорить с ним только по­английски. Впоследствии он хорошо освоил еще два языка — русский во время стажировки в Москве и шведский благодаря своей шведской жене Еве. Девятый язык, французский, он знает хуже, потому что учил его только в американской школе. Однако лишь на английском, по признанию Хоффмана, он может писать, и английский стал его родным языком.

Химик или гуманитарий?

Хоффман за стеклом «зажигательной линзы» в Немецком музее в Мюнхене Фото художницы Вивиан торренс, соавтора книги Хоффмана «Chemistry Imagined»

Оказалось, что его руки «пришиты правильно», как у настоящего химика-экспериментатора: Хоффман был очень успешен в студенческом практикуме. Ему нравились и химические превращения с изменением цвета, и ощущение размягчающегося стекла при стеклодувных работах, и «экзистенциальное чувство» того момента, когда получаешь результат качественного или количественного анализа неизвестного вещества. Но лекции по гуманитарным наукам оставили в нем неизгладимый след. Хоффман убежден, что грамотный ученый должен быть грамотен не только в своей узкой области. Как известно, многие ученые — музыкальные исполнители, многие очень начитанны. Наука лишь частично удовлетворяет духовные потребности человека. Он считает также, что современное искусство и современная музыка не менее сложны, чем современная наука, и гуманитарные курсы в университетах должны помочь будущим ученым, химикам в том числе, лучше понять самих себя. Возможно, это поможет добиться большего и в науке.

Случилось так, что сам Хоффман тоже начал писать стихи, хотя и довольно поздно: в 40 лет. В свое время огромное впечатление на него произвел курс в Колумбийском университете, который на протяжении многих лет вел американский писатель, поэт и критик, лауреат Пулитцеровской премии в области поэзии Марк Ван Дорен (1894—1972). Однако он не учил студентов писать стихи, но учил, как нужно стихи читать! Поэзия оказала сильное влияние на Хоффмана. Он отмечал, что она позволяет интенсивно, но сжато высказать чувства, впечатления от созерцания природы, выразить то, что не получается сделать по-другому. На своих лекциях по химии он читает студентам стихи, и многим его коллегам это не нравится. Оказывается, стихами можно выразить даже такие прозаические вещи, как переход ксенона в металлическое состояние при давлении 1,4 млн атмосфер. В 1993 году была опубликована книга Хоффмана (совместно с художницей Вивиан Торренс) «Chemistry Imagined» — комбинация эссе, коллажей и стихов. Московское издательство «Текст» выпустило в 2011 году сборник избранных стихотворений, написанных Хоффманом в 1983—2005 годах, в прекрасных переводах на русский язык.

Когда Хоффмана спросили, кем легче зарекомендовать себя, химиком или поэтом, и помогает ли нобелевский статус публикациям его «лирики», он ответил: «О, химиком намного легче! Я второстепенный поэт, но хороший химик. По-видимому, так устроен мир. Поэту намного труднее добиться успеха, чем ученому. В лучшем в мире химическом журнале (Хоффман имеет в виду знаменитый JACS — «Journal of the American Chemical Society») принимают к публикации примерно 65% присланных статей и 35% кратких сообщений. В литературных же журналах, далеко не самых лучших, к публикации принимают менее 5% присланных поэм. То, что я нобелевский лауреат, никак не помогло мне с публикацией стихов. С моим последним поэтическим сборником я ходил вокруг издателей четыре года, и отдельные стихотворения прошли через множество отказов, прежде чем их опубликовали».

На вопрос о том, действительно ли ученые думают, что знают больше любого поэта, Хоффман сказал, что если бы это было так, то у ученых не было бы столько же проблем, сколько у всех людей, в том числе у гуманитариев. Проблем с концом жизни и концом любви, с детьми и родителями, наконец, проблем в их собственных науках. На самом деле знания ученых ограничиваются очень небольшой областью — той, в которой они работают. Между тем важны и естественно-научный, и художественный способы познания; каждый из них вносит свой вклад в понимание мира человека и мира природы вокруг нас.

Хоффман в своей лаборатории

Хоффман, кофе и какао

Много лет назад в одной научно-популярной книге, переведенной с английского, я прочитал, что среди ароматических веществ кофе содержится сложное комплексное соединение родия. я очень удивился. и не потому, что родий — драгоценный металл (некоторые растения и золото могут накапливать), а потому, что такое химическое соединение должно быть слишком тяжелым, чтобы оказаться среди газообразных компонентов запаха. Я пошел в библиотеку и полистал указатели реферативного журнала «Химия». Публикаций про родий в кофе я не нашел, зато как бы в качестве компенсации за поиски нашел удивительную статью «Об аромате какао». Ее авторами были шесть химиков из исследовательской лаборатории компании «Нестле» в городе Веве. Город этот находится во франкоязычном кантоне во, поэтому неудивительно, что статья была опубликована на французском языке в известном швейцарском журнале «Helvetica Cimica Acta» (1967, 50, 6, 1509—1516). Даже не знающему французский язык химику были понятны все названия приведенных в большой статье веществ. Они были разделены на группы: производные алканов и циклоалканов, ароматические соединения, гетеролитические соединения с атомами кислорода или серы в кольце, производные пиррола
и производные пиразина — всего 126 разных веществ разной степени сложности.

Поскольку многие вещества содержатся в запахе в очень малых количествах, авторы переработали 2000 кг жареных бобов какао, привезенных из Ганы! В результате перегонки с паром было получено 200 кг
ароматических веществ, которые экстрагировали с помощью 50 кг дихлорметана. Органический слой высушили и, отогнав растворитель, получили около 50 мл остатка. Его подвергли фракционной перегонке при низком давлении, собирая фракции, выкипающие через каждые 10 градусов в интервале от 30 до 90°с. итогом этой немалой работы было обнаружение 35 новых веществ, о присутствии которых в аромате какао ранее не сообщалось.

Так или иначе, вопрос о родии в аромате кофе оставался открытым. в книге, где я это прочитал, была ссылка на работу, одним из авторов которой был Роалд Хоффман. Появилась мысль написать нобелевскому лауреату и прямо спросить, как родий мог оказаться в кофе? Почтовый адрес Хоффмана был общедоступен, и я ему написал, спросив про родий. Я
даже предположил в шутку, что родий мог как-то попасть в кофе у переводчика из адреса Хоффмана, в котором есть его инициалы — RH = Rh. Хоффман ответил очень быстро. Он написал, что, конечно, никакого родия в аромате кофе нет, что это, скорее всего, ошибка при переводе или при редактировании книги. Ответ был вполне благожелательный, и я решил, зная, что Хоффман когда-то учился в Москве, послать по адресу Корнелловского университета свою недавно вышедшую книгу «Занимательная химия». Естественно, она была на русском языке. Хоффман ее довольно быстро прочитал и... прислал мне в ответ свою книгу.

Родий же в кофе так и остался загадкой.