Чтение онлайн

Когда Полингу было четырнадцать лет, его лучшему другу подарили игрушечный набор химика, и мальчики постоянно в него играли. Полинг был просто зачарован химическими явлениями, реакциями, в результате которых появлялись вещества, нередко с совершенно иными свойствами, нежели исходные, и желал все больше узнавать об этой стороне мира {254} . Вскоре он устроил в подвале собственную лабораторию, позаимствовав реактивы и лабораторную посуду на закрытом плавильном заводе, который сторожил его дед. Подобно детским выходкам Фрэнсиса Крика, химические изыскания юного Полинга сводились в основном к изготовлению бомб-вонючек и взрывающихся петард. Ради своих развлечений в лаборатории он стал брать в библиотеке учебники по химии и выяснять, как меняются различные вещества при смешивании с другими – собственно, это были первые шаги в изучении химических соединений.

В шестнадцать лет Полинг задумался о дипломе химика-технолога Орегонского сельскохозяйственного колледжа в Корваллисе. Он полагал, что эта практическая цель позволит ему удовлетворить свое любопытство и обеспечит работой. Это учебное заведение привлекло его тем, что студенты из штата Орегон учились там бесплатно. Однако переезд в Корваллис, расположенный в 72 милях к юго-западу от Портленда, создавал серьезную проблему: мать Лайнуса отчаянно нуждалась в деньгах, которые он получал, работая после школы в слесарной мастерской, и требовала, чтобы он продолжил работать и отказался от своих ученых амбиций. Полинг проявил твердость. Он бросил среднюю школу и вскоре был принят в колледж.

Полинга зачислили осенью 1917 г., но в 1919 г. он на время прервал обучение, чтобы помочь семье, для чего работал в дорожной инспекции штата Орегон. Когда он вернулся в колледж, ему благодаря блистательным успехам в химии и умению хорошо говорить предложили занять штатную должность помощника преподавателя количественного анализа. Теперь он мог жить и учиться в Корваллисе и посылать существенную часть заработка матери в Портленд.

На последнем курсе Полинг встретил любовь всей своей жизни – яркую, прелестную, кокетливую первокурсницу с длинными черными волосами по имени Ава Хелен Миллер. Впоследствии он так вспоминал, почему был очарован ею: «Она была самой смышленой девушкой среди тех, кого я знал». Ава Хелен родилась в Бивер-Крик (штат Орегон) десятой из двенадцати детей в семье. Ее отец – немец-иммигрант, школьный учитель, член Демократической партии – тяготел к социализму, мать активно участвовала в движении суфражисток. У Авы Хелен были разнообразные интересы – от прав женщин, расового равенства и социальных реформ до химии. Полинг и Миллер познакомились на занятиях по химии домашнего хозяйства, которые он вел, а она посещала. Лайнус долго не решался пригласить ее на свидание, потому что романтические отношения преподавателей со студентами не поощрялись. Любовь победила бюрократические препоны, когда он убедил себя, что он и Ава Хелен не учитель и ученица, а два студента. Ухаживание состояло в том, что они совершали долгие прогулки, во время которых поедали конфеты из одного пакетика, и ходили на танцы в колледже. В конце весны 1922 г., еще не выставив «ученице» итоговую отметку, Полинг предложил ей стать его женой. Девушка ответила согласием, и на экзамене он поставил ей оценку на балл ниже заслуженной, чтобы не показаться пристрастным {255} . Они поженились весной 1923 г. Так началось семейное, идейное, научное и политическое партнерство длиной в шестьдесят лет. В 1962 г. Полинг удостоился Нобелевской премии мира за борьбу с распространением ядерного оружия, но к движению за мир его приобщила жена.

Окончив Орегонский сельскохозяйственный колледж, Полинг поступил в аспирантуру Калифорнийского технологического института (Калтех) в Пасадене. В этом только что обновленном тогда учебном и научном учреждении было богатое финансирование, новейшие исследования и немало нобелевских лауреатов. Калтех стал его научным домом на сорок лет {256} . Там Лайнус заинтересовался рентгеновской кристаллографией, квантовой теорией и молекулярной структурой химических соединений. В 1925 г. он завершил работу над диссертацией «Определение структуры кристаллов с помощью рентгеновского излучения» под руководством Роско Дикинсона, который в 1920 г. стал первым обладателем степени PhD в Калтехе. В 1926 г. известный химик Артур Амос Нойес, возглавлявший одно из отделений института, добился для Полинга стипендии Мемориального фонда Джона Саймона Гуггенхайма, учрежденной в 1925 г. для выдающихся ученых в любой области знания {257} .

Стипендия позволила Полингу поехать с женой в Мюнхен по приглашению директора Института теоретической физики Арнольда Зоммерфельда. Зоммерфельд, много сделавший в квантовой теории атома, был одной из ключевых фигур мюнхенской школы теоретической физики, в числе его учеников Вернер Гейзенберг, Поль Дирак и Вольфганг Паули, ставшие лауреатами Нобелевской премии по физике {258} . В институте Полинг познакомился с лучшими европейскими физиками и химиками, которые рассказали ему о своих исследованиях. Полинг был убежден, что квантовая теория – ключ к пониманию структуры и «поведения» молекул, атомов и химических связей {259} . Фонд Гуггенхайма предоставил Полингу дополнительные средства, на которые он отправился в Копенгаген, где посетил знаменитый Институт Нильса Бора и соприкоснулся с Der Kopenhagener Geist der Quantentheorie («копенгагенским духом квантовой теории»), воплощавшим идеал интеллектуального сотрудничества {260} .

Осенью 1927 г. Полинг вернулся в Калтех. Он сделал головокружительную карьеру и в 29 лет стал профессором. В 1931 г. на лекцию Полинга о применении волновой механики к пониманию химических связей пришел немецкий физик, принятый на работу в Калтех. Когда какой-то газетный репортер поинтересовался его мнением о лекции, физик замялся, признавшись: «Она была слишком сложной для меня». Физика звали Альберт Эйнштейн {261} . В том же году А. Нойес назвал Полинга восходящей звездой, ученым, уже достойным Нобелевской премии {262} . К 1933 г. Полинг вплотную приблизился к этому достижению; он был избран в Национальную академию наук, что является очень высокой оценкой у американских ученых.

В 1937 г. Полинг пригласил британского физика и молекулярного биолога Уильяма Астбери, который прекрасно разбирался в рентгеноструктурном анализе, прочесть цикл лекций в Калтехе. Астбери, будучи профессором Лидсского университета, где преподавал текстильное дело, изучал молекулярную структуру натуральных волокон – шерсти, хлопка и др. Он привез большую коллекцию превосходных рентгенограмм волокон кератина – основного белка волос, ногтей, когтей, рогов, перьев и внешних слоев кожи позвоночных {263} . Астбери, как никто другой, знал, как немыслимо сложно расшифровывать эти изображения, состоящие из линий, точек, пятен и мазков. Нередко после интерпретации колоссального набора данных полученные результаты вызывали сомнение у других ученых, которые пересматривали большую часть их или вовсе отвергали.

Астбери предложил ряд потенциально возможных структур кератина, которые, по его мнению, согласовывались с имеющимися данными. Однако Полинг, изучив рентгенограммы, не согласился с его выводами, поскольку о структуре аминокислот, из которых состоят белки, в ту пору было очень мало надежных сведений и никто, по существу, не занимался этой проблемой интенсивно и систематически. Досконально зная научную литературу, он считал, что опубликованные рентгеноструктурные исследования аминокислот ошибочны: «Я знал – то, что говорит Астбери, неверно, потому что наши исследования простых молекул дали нам достаточно знаний о длинах и углах связей и о формировании водородных связей, чтобы доказать ошибочность его утверждений. Однако я не знал, что же верно» {264} .

Семью годами ранее, в 1930 г., Полинг начал разрабатывать новый путь определения молекулярной структуры неорганических соединений кремния – силикатов {265} , сочетавший квантовую химию, теоретическую физику и блестящую интуицию. Сначала Полинг постарался узнать все возможное о размерах и форме составных частей молекулы. Затем он сделал ряд обоснованных предположений о химических связях, удерживающих вместе атомы, образующие молекулу. Межатомные связи дают представление об углах, изгибах и поворотах, то есть о трехмерной структуре молекулы. На основании этой информации Полинг строил модели из шариков, палочек и геометрических форм, изготовленных с соблюдением пропорций, воссоздавая расположение атомов в молекуле. Полученные модели Полинг сравнивал с данными рентгеноструктурного анализа; если они совпадали, значит, химические связи и форма молекулы предсказаны верно {266} .

Задолго до того, как были написаны последние строки классического труда «Природа химической связи и структура молекул и кристаллов», изданного в 1939 г., Полинг собирался переключиться на исследование сложных органических соединений – биологических макромолекул. Он полагал, что форма молекулы белка определяется водородными связями. Водородная связь возникает в силу взаимодействия электроотрицательного атома или группы атомов и атома водорода, связанного ковалентно с другим электроотрицательным атомом и потому несущего частичный положительный заряд. Поскольку эти связи определяют форму молекулы, то, как полагал Полинг, они важны и для свойств вещества, а значит, для его биологической функции – будь то взаимодействие антигена с антителом, мышечное сокращение или передача сигналов между клетками нервной системы. Он ожидал, что путь к пониманию молекулярной структуры белков займет много лет, но верил в успех {267} . Понадобилось одиннадцать лет, чтобы выяснить общее строение белков.

Еще до решения этой задачи Полинг начал размышлять о том, как гены воспроизводятся и как передаются признаки от одного поколения другому {268} . В 1940 г. он написал короткую статью в соавторстве с Максом Дельбрюком, также работавшим в Калифорнийском технологическом институте. (Дельбрюк восхищался книгой Шрёдингера «Что такое жизнь?», а Полинг находил ее пустой болтовней {269} .) Эта статья, опубликованная в журнале Science, опровергала идею немецкого физика-теоретика Паскуаля Йордана, считавшего, что в основе наследственности лежит передача информации между одинаковыми молекулами. Опираясь на свои знания о ковалентных связях, Полинг и Дельбрюк предсказали: «Эти взаимодействия таковы, что обеспечивают стабильность системы из двух противопоставленных молекул с комплементарными структурами, а не из двух молекул с непременно одинаковыми структурами» {270} . Так взаимодействуют ключ и замок: зубцу ключа (одной молекулы) соответствует углубление в замке (комплементарной молекуле). В 1940-е гг. Полинг продвигал эту завораживающую, но пока не доказанную гипотезу {271} , и она не осталась не замеченной Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком. Комплементарность – один из важнейших принципов, позволивших раскрыть тайну строения ДНК.