Роалд Хофман: «Химия по-прежнему в центре наук»
Поговорить о химии с умным человеком — всегда удовольствие, а уж в Год химии — просто обязанность журнала. Сегодня наш гость и собеседник — профессор Корнельского университета Роалд Хофман, лауреат Нобелевской премии по химии 1981 года (вместе с Кэньюити Фукуи) за разработку теории протекания химических реакций. Роалд Хофман — давний друг нашего журнала и охотно откликается на предложение «поговорить», если тема ему интересна. А интересно ему все новое и неожиданное в химии. Оказывается, и нобелевского лауреата, проработавшего в химии 50 лет, можно чем-то удивить. Одной такой историей Р. Хофман недавно поделился с читателями журнала «American Scientist» и предложил рассказать ее на страницах «Химии и жизни» (см. врезку «Удивленный химик»). Но прежде предлагаем вашему вниманию интервью, которое дал Роалд Хофман главному редактору «Химии и жизни» Любови Стрельниковой.
— Первый вопрос отчасти личный. В своих лекциях о нанотехнологиях я всегда ссылаюсь на ваше определение, что «нанотехнологии — это новое название, которое придумали для химии». Надеюсь, вы не пошутили? Во всяком случае, я-то полностью разделяю эту точку зрения.
— Нет, нет, это не шутка. Вообще, в химии мы часто работаем на субнаноуровне. Но безусловно, полимеры и гемоглобин — это нанообъекты. Мы же понимаем, что современным миром правит мода, и молодым людям, в том числе и в науке, очень важно думать, что они занимаются чем-то новым и ультрамодным. Поэтому всем известные вещи нужно переименовывать каждые 40 лет. И это совершенно нормально.
— Мне кажется, что и химия изменилась за последние несколько десятков лет. В прежние времена историю химии строили на таких ключевых событиях, как открытие неизвестного вещества, установление его структуры и его синтез. Но сегодня это стало довольно простым, рутинным делом. Какие нынешние события в химии войдут в историю? Что мы можем считать открытием в фундаментальной химии в наши дни?
— В вашем вопросе звучат романтические представления о прошлом, которые, полагаю, историки науки не разделяют. Химия всегда была беспорядочной и приблизительной. Ясность наступала лишь в ретроспективе. Главное здесь вот что. Вещества и их превращения, то есть молекулы и реакции, по-прежнему остаются главным объектом исследования нашей науки. И я думаю, что открытия в химии сегодня такие же, как и раньше. Это создание новых молекул, например AuXe42+, или новый способ полимеризации олефинов, катализируемый металлоценами.
— Но многие химики говорят, что органическая химия достигла своего потолка в том смысле, что сегодня в лаборатории можно синтезировать любое вещество, если его гипотетическая формула не противоречит законам природы. С большими или меньшими усилиями. Значит ли это, что органическая химия умерла, чтобы возродиться в неком новом качестве?
— Действительно, органики демонстрируют просто чудеса. Я обожаю область N-инвертированных порфиринов. Фил Баран из Скриппсовского института (Scripps Research Institute) — самый гениальный молодой химик-органик, которого я знаю, он может сделать молекулы, которые больше никто сделать не может. Органическая химия очень даже жива, потому что востребована сегодня как никогда. Но ее интересы в большой степени сместились в область синтеза биологически активных соединений для фармацевтической промышленности. Ведь по мере того, как микроорганизмы вырабатывают устойчивость к антибиотикам, химики постоянно должны находить и предлагать новые лекарства. А кроме того, существует множество белков, на которые не действуют лекарства, и, чтобы бороться с ними, необходимо искать необычные, хитрые подходы. Новые органические молекулы нужны и для электронных материалов. Также мы пока не очень хорошо умеем контролировать пространственную организацию молекул при двухмерном синтезе, например при синтезе предельно тонкого «двухмерного» листа полиэтилена. Это лишь несколько примеров. Химия — наука прикладная, задач перед ней множество. Так что органикам расслабляться некогда.
— С органической химией вы меня успокоили. А что с квантовой? Я часто слышу от исследователей, что квантовая химия ничего не объясняет, не обладает предсказательной силой и не работает как инструмент для решения основной задачи химии — установления взаимосвязи между структурой и свойствами вещества. В чем здесь дело?
— Проблема существует, но я вижу ее несколько иначе. У нас есть супердостоверные квантово-химические расчеты, но люди, которые ими владеют, не склонны их объяснять — ни словами, ни формулами, ни закономерностями. Предсказательная сила есть, пролистайте, например, журнал «Angewandte Chemie» — множество статей содержат раздел с квантово-химическими расчетами. И делают их не только для того, чтобы произвести впечатление на коллег.
— Помнится, много лет назад вы говорили о том, что химия занимает центральное место в семействе естественных наук. А что сегодня, когда границы между химией и физикой, химией и биологией непрерывно размываются и химия проникает во все естественные науки, смешиваясь с ними? Ее место по-прежнему центральное?
— Да, химия по-прежнему остается на центральном месте. Она создает и анализирует вещества, исследует их взаимодействие и микроструктуру. Она создает объекты, с которыми в дальнейшем работают физики и биологи. Сегодня концентрация химии в пограничных областях столь же велика, сколь и эрозия самих смежных наук — физики или биологии. По своему опыту работы на границе с физикой могу сказать, что мы, химики, думаем не так, как физики. У нас есть особый химический взгляд, особый образ мышления, который чрезвычайно важен и ценен для научного взаимодействия в таких областях, как неорганические сверхпроводники, фуллерены, химия поверхности, химия высоких давлений.
— Какой вы видите химию в будущем? Какие ее направления и области будут развиваться наиболее интенсивно?
— Я думаю, что химия будущего, в частности та, что связана с промышленностью, будет состоять из «зеленой» химии, создания молекул в таких естественных растворителях, как вода, и при этом под жестким контролем. Вообще, контроль станет основной темой и принципом органической и неорганической химии. Химики-теоретики научатся внятно объяснять свои расчеты, хотя сами расчеты у них всегда будут получаться лучше объяснений. Появятся химики, которые создадут сверхпроводник при комнатной температуре и металлическую форму углерода.
— Почему вы выбрали химию своей профессией? И думали ли вы когда-нибудь, что получите Нобелевскую премию?
— Химию я выбрал случайно и долго набирался храбрости, чтобы сообщить родителям, что не хочу быть врачом. При этом я считал (теперь понимаю, что ошибочно), что недостаточно хорош для того, чтобы быть физиком. Повлияли и случайные причины, например летний опыт исследований в Брукхейвенской национальной лаборатории и Национальном бюро стандартов. Что касается Нобелевской премии, то моя давняя подруга как-то напомнила мне, что в семнадцать лет я действительно хотел стать нобелевским лауреатом. Правда, к моменту окончания школы я уже понимал, что, когда стремишься стать очень хорошим химиком, не стоит превращать Нобелевскую премию в свою цель. Каждый год 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.
Интуиция
В одном из кафе района Гринвич-Виллидж каждый месяц Роалд Хофман проводит творческие вечера с участием ученых, музыкантов, поэтов и артистов. Эти вечера пользуются неизменной популярностью у жителей Нью-Йорка. Наверное, там звучат и стихи самого Хофмана, ведь он не только известный химик, но еще и писатель, поэт и философ. Ему определенно есть что сказать людям, и он делает это в своих книгах — «Химия в воображении», «Такой одинаковый, но разный мир», «Старое вино, новые мехи: размышления о науке и еврейской традиции». Вместе со своим коллегой, химиком Карлом Джерасси, Хофман сочинил пьесу «Кислород» и уже без соавторов — пьесу «Кто-то должен», обе с успехом шли на театральных сценах.
Известен Роалд Хофман и своими необычными стихами. В этом году издательство «Текст» выпустило сборник его избранных стихотворений, написанных в 1983–2005 годах, с прекрасными переводами на русский язык (переводчики — А. Михалевич, В. Райкина, В. Фета, М. Базилевский, Ю. Данилов). В своем творчестве Хофман исследует область на пересечении науки, поэзии и философии. Образцы этого исследования — три небольших стихотворения из сборника — мы предлагаем вниманию читателей.
Научный метод
Художник Н. Колпакова. Изображение: «Химия и жизнь»Карл Поппер говорит:
хороша только та теория,
которую можно опровергнуть.
Это как если бы я
зашел сюда на будущей неделе
в то же время,
и так же сидел
перед чашкой кофе
на том же месте,
и снова поднял
на тебя глаза,
а ты
опять взглянула
на меня — все было бы
точно так же, но
только
в этот раз
я набрался бы храбрости
и улыбнулся
тебе.Интуиция
Рыжеволосая женщина
сказала, что
стекло — напряженное.
Она ничего не знала
о беспорядочных
цепочках и кольцах
двуокиси кремния,
о конфликтности
их структур.
Она всего лишь взглянула
на его зеленый
надколотый
край.Квантовая механика
В начале —
всегда
классика.
И в конце концов,
это химия —
чтобы гореть, одно
полено должно
касаться другого.
Самый жуткий
период — это
период роста.
Что может увидеть один —
может и другой;
и нет доказательств,
что при разделении
запутанность исчезает.
В зрелости
сингу-
лярности
ее уже
не пугают,
она
становится
теорией,
при-
миряющей
пограничные напряжения.
И как же она
закончится? Как
любовь,
в этом мире
опровер-
гаемых истин,
в вакууме,
ее место заполнится
новым.
— Как сделать химию более привлекательной для нынешних подростков, чтобы они, подобно вам, выбрали химию своей профессией?
— Я считаю, что ранний исследовательский опыт, даже в средней школе, очень важен. Социальные установки и психологическая отдача от настоящего исследования — это сильная мотивация.
— К сожалению, школьные реформы в России, продолжающиеся последние пятнадцать лет, делают эту задачу невыполнимой. Химию, равно как физику и биологию, государство постепенно выдавливает из школьных программ. Скоро от них не останется и следа. Непонятно, кто завтра будет работать исследователями в лабораториях, инженерами и технологами на химических производствах. Чиновники просто силой насаждают у нас западную систему школьного образования, не считаясь ни с чьим мнением.
— Система образования в США в начальной и средней школе ужасна, ни в коем случае не надо ее повторять. Если и перенимать американский опыт, то только в части университетского образования и подготовки специалистов высокого класса, которые у нас действительно хороши. В вашем случае я бы всячески сопротивлялся сокращению часов естественно-научных предметов. Это сильная сторона вашего образования, его основа.
— Наверное, проблема еще и в том, что обычные люди химию не любят. В России слово «химия» в быту употребляют как синоним чего-то гадкого и опасного. Что делать с хемофобией?
— Все это закономерно, поскольку молекулы, которые мы создаем, могут как спасать, так и вредить. Это относится ко всему, что создает человек. Открытия химии сулят перемены, а люди психологически опасаются перемен. Мы хотим их и в то же время боимся.
Что делать? Я думаю, мы должны использовать каждый случай причинения вреда, каждый страх как возможность научить. Любой, кому делали операцию, знает, сколь полезен морфин. В то же время морфин и его производное героин — смертельно опасные наркотики. Мы должны говорить о морфине как о химическом соединении, как о лекарстве, применение которого контролируется, а также о человеческой склонности везде искать вещества, вызывающие зависимость.
— К счастью, каждый год в наши университеты пока еще приходят молодые люди, чтобы учиться и стать химиками. Что бы вы посоветовали молодым исследователям?
— Я бы посоветовал им быть смелыми и не бояться высказывать свои мысли преподавателям и профессорам, предлагать свои идеи, даже если есть риск выглядеть глупо. Еще я бы посоветовал им приложить все усилия к тому, чтобы научиться хорошо говорить и писать. Лишь два процента ученых самодостаточны и живут один на один со своими идеями, не важно, насколько хорошо они сформулированы. Нам же, остальным, приходится «продавать» свои идеи — представлять их промышленным компаниям или коллегам по академии. Чтобы добиться успеха, надо, чтобы люди тебя понимали.
