Биография
Николай Николаевич Семёнов родился 15 апреля 1896 года в Саратове. В 1913 году он окончил Самарское реальное училище с занесением на золотую доску. Ещё в старших классах школы Николай увлекался химией, имел небольшую домашнюю лабораторию и читал много книг по химии и физике. Уже тогда он начал понимать, что будущее теоретической химии должно быть связано с великими достижениями физики начала XX века. Н. Н. Семёнов мечтал, изучив подробно физику, применять свои знания к изучению химии. Именно по этой причине он поступил в июле 1913 года на математическое отделение физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета. Здесь Н. Н. Семёнов начал заниматься научной работой под руководством создателя отечественной школы физиков академика А. Ф. Иоффе. Будучи студентом, он написал несколько научных статей по столкновению электронов с молекулами и по теории прохождения электричества через газы. Он окончил университет в 1917 году, получив диплом первой степени, и был оставлен при университете профессорским стипендиатом.
Весной 1918 года Семёнов поехал к родителям в Самару на каникулы, здесь вступил добровольцем в белогвардейскую народную армию, служил коноводом в артиллерийской батарее. Через некоторое время Семёнов дезертировал и поехал в Томск, который был ближайшим к нему университетским городом. В 1918—1920 гг. Н. Н. Семёнов преподавал в Томском технологическом институте и Томском университете на кафедре физики.
В 1920 году он приглашён А. Ф. Иоффе в создаваемый им Физико-технический рентгенологический институт, где возглавил лабораторию электронных явлений. В 1922 году Семёнов был назначен заместителем директора института. Одновременно с 1928 года он работал профессором Ленинградского политехнического института. С 1927 года Н. Н. Семёнов — руководитель химико-физического сектора, на основе которого в 1931 году организуется Институт химической физики, которым он руководил в течение 55 лет.
В 20-х годах Н. Н. Семёнов открыл механизм теплового электрического пробоя диэлектриков и создал его теорию. Он показал, что при подведении к диэлектрику достаточно большой разности потенциалов и возникновении тока теплоотвод во внешнюю среду не в состоянии компенсировать теплоприход, начинается прогрессивный разогрев, диэлектрик расплавляется и становится проводником. Эти представления были строго математически сформулированы, подтверждены экспериментально и позволили вычислить пробивные потенциалы из данных по теплопроводности и электропроводности вещества.
Работы по физике теплового пробоя диэлектриков привели Н. Н. Семёнов в 1926—1927 гг. к созданию тепловой теории самовоспламенения горючих газов. При температурах, лежащих ниже температуры самовоспламенения, в газе с небольшой скоростью идёт химическая реакция, а теплоотвод через стенку в наружную среду компенсирует теплоприход от реакции. С увеличением температуры скорость реакции растёт и создаются условия, когда теплоотвод не успевает компенсировать теплоприход и развивается тепловая лавина, приводящая к самопроизвольному взрыву.
Таким образом, он установил, что химический взрыв бывает двух типов: тепловой и цепной. В дальнейшем это подтвердилось и для ядерных взрывов. Термоядерный взрыв имеет тепловой, а атомный — цепной характер.
Исследования, проведённые в 1926—1927 гг. в лаборатории электронных явлений, привели к открытию цепных разветвлённых химических реакций. Это открытие принадлежит к крупнейшим научным достижениям XX века. Оно на многие последующие годы определило как судьбу самого Н. Н. Семёнова, так и развитие ряда важнейших областей химии и физики. Огромная заслуга Н. Н. Семёнова состоит в создании общей теории цепных процессов. Результаты этой работы обобщены в классической монографии «Цепные реакции», изданной в 1934 году в СССР и в 1935 году в Англии. Монография послужила мощным толчком к развитию работ по химической физике и химической кинетике во всём мире. Общая теория цепных реакций, созданная Н. Н. Семёновым, основывалась на высокой реакционной способности атомов и радикалов, образующихся в реакции зарождения цепей и в их последующих реакциях с исходными молекулами, ведущими к продолжению и разветвлению цепей. Возникающий лавинообразный процесс приводит к цепному взрыву, который во времени растёт по экспоненте (закон Н. Н. Семёнова) или прекращается в результате гибели активных центров на стенке или в объёме.
Теория Н. Н. Семёнова объяснила такие необычные для химии факты, как резкую зависимость скорости реакции от небольших изменений давления, добавок инертного газа, диаметра реакционного сосуда и состояния его стенок. Монография «Цепные реакции» закрепила за Н. Н. Семёновым и руководимым им институтом роль мирового лидера в области химической кинетики.
В 1929 году Н. Н. Семенова избирают членом корреспондентом АН СССР, а в 1932 году он становится академиком АН СССР.
В тридцатые годы в Институте химической физики под руководством Н. Н. Семёнова подробно изучена кинетика реакций горючих газов, что позволило количественно предвычислять из кинетических данных температуру самовоспламенения при определённом давлении или давление самовоспламенения при данной температуре. Работы по самовоспламенению позволили Николаю Николаевичу Семёнову и его школе создать общую современную теорию распространения пламени, детонации, горения и взрыва газообразных, жидких и твёрдых веществ.
В начале Великой Отечественной войны институт химической физики (ИХФ) был эвакуирован в Казань, где в 1941—1943 гг. Н. Н. Семёнов работает по оборонной тематике. В 1943 году ИХФ переводится в Москву.
Н. Н. Семёнов, как создатель теорий цепных разветвлённых реакций, горения и взрывов, чётко понимал значение работ по использованию атомной энергии в мирных и военных целях. В конце 1945 года он обращается в правительство с предложением об активном привлечении его лично и руководимого им института к созданию атомного оружия. Н. Н. Семёнов формулирует целый ряд задач, которые ИХФ мог бы решить теоретически и экспериментально своими силами и силами ряда сотрудников из других организаций. В частности, в письме Л. П. Берии Н. Н. Семенов указывал: «Профессор Харитон, с которым я проработал 25 лет, является сейчас, по сравнению, более крупным специалистом, чем я, в области взрывчатых веществ и тем более ядерной физики (в последней области я вообще никогда экспериментально не работал). Свою основную обязанность и роль я вижу в том, чтобы помочь проф. Харитону своим большим научно-организационным и научным опытом в разрешении основной задачи — устройства атомной бомбы и анализе ее действия».
Постановлением Совета министров СССР от 9 апреля 1946 года ИХФ был привлечён к созданию ядерного оружия. Институту было поручено проведение расчётов, связанных с конструированием атомных бомб, измерение необходимых констант и подготовка полигона и оборудования для оценки поражающего действия ядерного оружия. Для реализации этих работ в ИХФ был создан специальный сектор с рядом отделов и лабораторий. ИХФ первоначально стал одним из основных исполнителей теоретической части атомной бомбы, являясь одновременно одним из «поставщиков» научных кадров для КБ—11, причем Н. Н. Семенов не препятствовал такому движению своих сотрудников.
В течение 1946—1947 гг. в теоретическом отделе ИХФ, наряду с работами по атомной бомбе сформировалось новое научное направление исследований, которое возглавил Я. Б. Зельдович и которое относилось к использованию реакций легких ядер для создания взрывного устройства. Эта важная деятельность теоротдела получила полную поддержку директора ИХФ Н. Н. Семенова.
Институт химической физики АН СССР являлся главным научным руководителем по созданию Семипалатинского полигона, предназначенного для испытания ядерного оружия, и измерительных систем для контроля разнообразных процессов при взрыве ядерных зарядов, координируя деятельность многочисленных предприятий и организаций. Весной 1948 года в Институте химической физики Академии наук СССР началась интенсивная подготовка большой группы офицеров сектора физических измерений Опытного поля полигона, перед которыми ставилась задача овладеть методами и средствами регистрации физических явлений ядерного взрыва и определения параметров его поражающих факторов — ударной волны, проникающих излучений и светового импульса. Они осваивали методы и аппаратуру регистрации проникающих излучений. Основы ядерной физики им излагал сам директор института академик Николай Николаевич Семенов,
Фактически коллектив ИХФ и его директор Н.Н.Семенов участвовали в громадном физическом эксперименте с «лабораторией» в виде полигона, размер основной площадки которого имел радиус 10 км. Подобного физического эксперимента по своей важности, сложности, масштабам и стоимости ранее в мировой истории науки и техники не имелось. Согласно справке секретаря Спецкомитета В. А. Махнева от 31.05.1947 г., ориентировочная стоимость полигона оценивалась величиной 105 млн рублей, в том числе 35 млн рублей составляла стоимость 3326 приборов, запроектированных к установке на площадке. Их работа должна была быть синхронизирована с высокой степенью точности с началом ядерного взрыва. Кроме того, показания этих приборов должны быть представительными, чтобы впоследствии на основе анализа полученных данных можно получить достоверные результаты. Несомненно, что это являлось исключительной сложной задачей, для чего ученым и инженерам ИХФ, кроме специальных знаний, нужно было знать тонкости физических процессов при ядерном взрыве. Коллектив ИХФ под руководством опытного дирижера, каким был в этой ситуации директор ИХФ Н. Н. Семенов, явился незаменимым звеном в общей команде экспериментаторов, подготовившей и осуществивший гигантский физический эксперимент, каких ранее в истории физики и техники не было.
То, что сделали специалисты ИХФ под руководством Н. Н. Семенова по созданию полигона, этой громадной лаборатории для испытания атомной, а впоследствии и водородной бомбы, явилось, несомненно, научным подвигом, который был совершен в исключительно тяжелое для нашей страны время. Коллективу ИХФ под руководством Н.Н.Семенова с участием многочисленных организаций и предприятий удалось создать уникальную измерительную систему и осуществить представительный контроль над физическими характеристиками процесса ядерного взрыва. Всю эту беспримерную деятельность ИХФ и лично Н. Н. Семенова можно охарактеризовать как подвиг.
За вклад в работы по созданию РДС-1 (участие в разработке новейших приборов и методик измерения атомного взрыва) в 1949 году он награжден орденом Ленина и ему присуждена Сталинская премия II степени.
В апреле 1946 года в ПГУ был создан объединенный НТС, в состав которого Н. Н. Семенов был включен в качестве полноправного члена. В НТС он работал до 1 декабря 1949 года. Н. Н. Семенов активно взаимодействовал с НТС ПГУ, выступая на заседаниях с докладами, отчетами о проделанной работе и предложениями к годовым планам, сообщениями по выполнению отдельных поручений Совета.
С 1949 года Н. Н. Семенов — заместитель Председателя Совета при Президенте АН СССР по координации работ академических и отраслевых институтов по атомной проблеме. 26 марта 1949 года было принято решение СМ СССР о персональной охране Семенова сотрудниками МГБ.
В 1950 году Н. Н. Семенов пришел к идее использования ускорителя протонов для получения новых веществ, в первую очередь, плутония, урана-233, трития и др. в период, когда установка не используется по прямому назначению. В этой связи он 4 июля 1950 года направил в НТС ПГУ докладную записку с обоснованием своей идеи. В докладной записке он рассмотрел возможность получения плутония из отвального урана и оценил примерное удорожание плутония за счет стоимости электроснабжения ускорителя. По его оценке оно составит 1400 рублей на один грамм плутония из расчета 5 копеек за киловатт час затраченной энергии для питания ускорителя. Семенов также указал, по крайней мере, на два важных свойства использования ускорителей для получения плутония: использование отвалов урана, что позволяет увеличить его энергетическую эффективность; снижение требований к чистоте исходных материалов, теплоносителя и т.д. Тем самым Н. Н. Семенов сформулировал и обосновал фундаментальные предложения по использованию ускорителей протонов для решения практических задач современной науки и техники, которые имеют значение и в настоящее время.
Н. Н. Семенов продолжал заниматься и «мирной» научной тематикой. Так, в послевоенные годы в ИХФ и во многих лабораториях мира было показано, что по цепному механизму осуществляются процессы крекинга, полимеризации, галоидирования, окисления. Н. Н. Семёнов всегда стремился увязать научные исследования с запросами практики. Он и его ученики вложили много сил и энергии в изучение процессов окисления природного газа, получение ценных кислородсодержащих соединений при окислении индивидуальных углеводородов и их смесей.
Идеи Н. Н. Семёнова о значении химической кинетики для установления количественной связи между строением реагирующих веществ и их реакционной способностью нашли яркое воплощение в монографии «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности». Ее первое издание вышло в 1954 году, второе — в 1958 году, она была переведена на несколько иностранных языков. В монографии Н. Н. Семёнов обобщил большой материал по реакционной способности радикалов, уделив специальное внимание конкуренции между цепными, молекулярными и ионными реакциями.
Середина 50-х гг. — важный период в жизни и творческой деятельности Н. Н. Семёнова. В 1956 году ему совместно с С. Хиншельвудом присуждена Нобелевская премия за работы по механизму химических реакций. Н. Н. Семёнов первый и пока единственный русский химик, получивший такое высокое признание мировой общественности. Н. Н. Семёнов также автор научного открытия «Явление энергетического разветвления цепей в химических реакциях», которое занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 172 с приоритетом от 1962 года.
В конце 50-х-начале 60~х гг. Н. Н. Семенов со свойственными ему энергией и энтузиазмом инициирует и поддерживает развитие ряда новых научных направлений в физике, химии и биологии. Н. Н. Семенов и его школа внесли существенный вклад в кинетику биологических процессов и проблемы онкологии; кинетику полимеризационных процессов и создание новых материалов; химию высоких энергий, химию низких температур и получение энергоемких веществ; ядерную химию и развитие новых физических методов изучения строения вещества; металлокомплексный и ферментативный катализ.
Одновременно Н. Н. Семёнов и его ученики уделяют много внимания и развитию цепных реакций. Прямое определение в середине 60-х годов методом электронного парамагнитного резонанса концентраций атомов и радикалов в реакции горения водорода явилось подтверждением предсказаний теории, сделанных им еще в 1934 году. На 60-е гг. приходится открытие Семёновым с его учениками в реакциях фторирования энергетических разветвлений цепей, также подтвердившее раннее предвидение Николая Николаевича Семёнова о возможном участии в процессе разветвления возбужденных молекул.
В 1972 году в ИХФ Николай Николаевич Семёнов возродил лабораторию цепных процессов и сам ее возглавил. В период 1972—1982 гг. им и его сотрудниками обнаружены и изучены особенности цепных разветвленных реакций, связанные с участием адсорбированных носителей цепей. Детализированы реакции взаимодействия цепей, связь между цепным и тепловым воспламенением.
Многолетняя жизнь Н. Н. Семёнова в науке неразрывно связана с его педагогической деятельностью, с его ролью как учителя и главы крупнейшей отечественной научной школы. В 1944 году он организовал на химическом факультете Московского университета кафедру химической кинетики, которой заведовал более 40 лет. Под руководством Н. Н. Семёнова кафедра внесла огромный вклад в подготовку высококвалифицированных специалистов по химической кинетике и химической физике. Среди выпускников кафедры несколько академиков и членов-корреспондентов АН СССР, много профессоров и докторов наук.
Н. Н. Семёнов вместе с П. Л. Капицей являлся также одним из основателей Московского физико-технического и Московского инженерно-физического институтов. Н. Н. Семенов любил работать с молодежью и придавал этой работе огромное значение. Он создал замечательную «семеновскую школу», которая приобрела мировую славу и добилась выдающихся достижений. Своим учителем Н. Н. Семенова считали не только те, кто работал с ним рядом, но и очень многие ученые России и других стран, знавшие его труды и слушавшие его выступления, в том числе даже и некоторые Нобелевские лауреаты. Наконец, он был интереснейшей личностью, глубоко чувствовал искусство и художественную литературу, интересовался философией. Он любил слушать людей и сам увлеченно рассказывал о событиях своей жизни, научных открытиях, исторических личностях.
Необходимо отметить и огромную научно-организационную и общественную деятельность Николая Николаевича Семёнова. Он возглавлял Отделение химических наук АН СССР (1957—1963 гг.), был вице-президентом Академии наук СССР (1963—1971 гг.), а с 1971 года и до конца жизни — членом Президиума АН СССР. Н. Н. Семёнов был председателем Правления Всесоюзного общества «Знание», председателем общества «СССР — Швеция», принимал деятельное участие в Паугошском движении. Н. Н. Семёнов неоднократно избирался депутатом Верховного Совета СССР.
Работы Н. Н. Семёнова, его педагогическая и общественная деятельность получили признание отечественной и мировой общественности. Н. Н. Семёнову дважды было присвоено звание Герой Социалистического труда (1966 г., 1976 г.), он лауреат Ленинской (1976 г.) и двух Сталинских премий (1941 г., 1949 г.), награжден девятью орденами Ленина, другими орденами и медалями, удостоен высшей награды Академии наук — золотой медали им. М. В. Ломоносова.
Н. Н. Семёнов был избран в состав 14 иностранных академий наук, ему присуждена почетная степень Nonoriscausa восьми известных университетов мира.
Н. Н. Семёнов скончался 25 сентября 1986 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.
Жизнь, научные идеи и творчество Семёнова Николая Николаевича оказали огромное влияние на развитие химии и всего естествознания в XX веке. В 1990 году ИХФ РАН получил имя Н. Н. Семёнова. Его именем названы улицы в Москве и Саратове.
