Хиншелвуд (Hinshelwood), Сирил Норман

Английский химик Сирил Норман Хиншелвуд родился в Лондоне и был единственным ребенком у Этель (в девичестве Смит) и Нормана Хиншелвуд. Его отец, бухгалтер, перевез семью в Канаду по соображениям бизнеса, а также из-за слабого здоровья мальчика. Сирил и его мать вскоре, незадолго до смерти старшего Хиншелвуда, последовавшей в 1904 г., вернулись в Англию. Хиншелвуд посещал в Лондоне вестминстерскую городскую школу. В 1916 г. ему была присуждена стипендия Бейллиол-колледжа при Оксфордском университете, но бывшая в разгаре первая мировая война не позволила ему сразу воспользоваться ею. Вместо этого он поступил на Куинсферийскую фабрику взрывчатых веществ, где, будучи поначалу «мальчиком-вундеркиндом», стал впоследствии ассистентом главного химика. Работа на фабрике по производству твердых взрывчатых веществ пробудила в нем интерес к химической кинетике, которой он занимался на протяжении всей своей деятельности.

Только в 1919 г. Хиншелвуд поступил в Оксфорд. Будучи студентом, он направил в Британское химическое общество три статьи, которые были приняты к опубликованию. В 1920 г. он становится аспирантом Бейллиол-колледжа, а в 1921 г. – аспирантом и младшим преподавателем Тринити-колледжа. То, что он называл своей «объединенной лабораторией», состояло из нескольких подвальных помещений в Бейллиол-колледже и отдельных флигелей в Тринити-колледже, которые служили не только для научно-исследовательской деятельности, но и для преподавания физической химии.

В начале 20-х годов Хиншелвуд, как и Дж.У. Стретт, и Ирвинг Ленгмюр в довоенные годы, стал интересоваться применимостью кинетической теории для объяснения динамики химических реакций, протекающих в глазах. Термический распад различных газообразных органических соединений – это, как известно, либо мономолекулярная, либо бимолекулярная реакция. В последнем случае кинетическая теория часто дает относительно приемлемое объяснение причины реакции как столкновения двух молекул. Значительно труднее представить, как единственная молекула получает необходимую энергию активации для мономолекулярной реакции. Было уже доказано, что радиационное облучение не инициирует такие реакции, что скорость реакции не зависит от числа присутствующих молекул. Хиншелвуд нашел ответ на этот вопрос в активации столкновения. В то время как большинство его современников основное внимание уделяло специфическим реакциям, он, исходя из данных для большого числа реакций, вывел общие положения для таких реакций. После выдвижения идеи о квазимономолекулярной реакции он мог предсказать, основываясь на определенной взаимосвязи между процессами активации и дезактивации столкновения, будет ли данная реакция мономолекулярной или бимолекулярной.

Хиншелвуд включил большинство данных этого исследования в свою первую книгу «Кинетика химических превращений в газообразных системах». Он чувствовал, что эта книга отразила первую стадию трехстадийного, по его мнению, процесса создания научной теории. На первой стадии наблюдается «загрубленное сверхупрощение, лишь частично отражающее необходимость практического применения законов и даже излишне восторженное стремление к элегантности формы». Последующие реакции приведут ко второй стадии, на которой «нарушается симметрия гипотетических систем и размывается четкость формулировок в результате все усиливающегося противоречия между упрямыми фактами и догмами». Хиншелвуд полагает, что «на третьей стадии, если это когда-нибудь произойдет, сформируется новое, менее очевидное и более сложное построение, а его части будут более тонко переплетены, поскольку это уже будет природная концепция, а не придуманная человеком».

В 1927 г. Хиншелвуд начал детальное исследование реакции между газообразными водородом и кислородом. Он показал, что в определенном интервале давления реакция протекает очень медленно, тогда как вне этого интервала идет очень быстро, взрывоподобно. Используя концепцию цепных или цепных разветвленных реакций, которую его друг и коллега Николай Семёнов уже применил к процессу окисления фосфора, Хиншелвуду удалось описать реакцию кислорода с водородом.

После ухода в отставку Фредерика Содди в 1937 г. Хиншелвуд в Оксфорде наследовал его место профессора кафедры неорганической и физической химии. Наряду с его обязанностями руководителя группы студентов Эксетер-колледжа Хиншелвуд продолжал свои исследования в лабораториях Бейллиол- и Тринити-колледжей вплоть до 1941 г., когда перед ним открылись новые возможности. Хотя он очень тяготился административными обязанностями, он не уклонялся от их выполнения. Много внимания уделяя поддержанию репутации Оксфорда как знаменитого учебного и научно-исследовательского центра, Хиншелвуд помог найти в университете лучшее соотношение между свободными искусствами и наукой. Он поддерживал физикохимиков и органиков, развивал их успешные поиски; многие из них позже стали открывателями новых направлений в теоретической химии и биологии. Как член университетского оксфордского издательства, защищал программу научных публикаций, начатую еще до второй мировой войны.

В конце 30-х годов Хиншелвуд начал изучение процесса бактериального роста с использованием методов химической кинетики, что и стало его главным научным направлением. Хиншелвуд рассматривал живую клетку как сложный набор взаимосвязанных химических реакций, которые он сравнивал с «множеством простых музыкальных тем, каждая из которых исполняется на отдельном инструменте... Функционирование живой клетки зависит от комбинации всех этих элементов как в симфонии. Имея некоторые знания о теории простых элементов, можем ли мы установить какие-либо законы композиции симфонии?». Хиншелвуд полагал, что адаптация бактерий к окружающей среде происходит на молекулярном уровне и, таким образом, способность к адаптации наследуется. Хотя его модель клетки первоначально находилась в противоречии с мнением некоторых биологов, многие его еретические идеи, ныне включенные в теорию регуляции клеток, сыграли важную роль в иммунологических исследованиях.

«За исследования механизма химических реакций», особенно за создание теории цепных реакций, Хиншелвуд и Николай Семёнов в 1956 г. были награждены Нобелевской премией по химии. В Нобелевской лекции Хиншелвуд высоко оценил научную деятельность Н.Н. Семёнова: «Исследование реакции кислорода с водородом явилось исходным моментом, в результате которого моя работа в Оксфорде вошла в непосредственный контакт с работой Семёнова. Наша приверженность его идеям была сразу же оценена, и обмен мнениями на ранней стадии позволил установить дружеские отношения между Семёновым и мною, которые с тех пор и продолжаются». Хиншелвуда глубоко уважали за его педагогические способности, и, что характерно, большая часть его речи при вручении премии была посвящена изложению некоторых интереснейших вопросов, которые еще ждут своих исследователей – молодых химиков-теоретиков.

После оставления в 1964 г. поста в Оксфорде Хиншелвуд переезжает в собственный дом в Лондоне, где его мать жила после возвращения из Канады до самой своей смерти в 1959 г. Его привязанностью к матери можно объяснить, почему он никогда не женился. Оставаясь старшим исследователем лондонского Империал-колледжа, он продолжал исследования по проблемам бактериального роста, был попечителем Британского музея и председателем совета колледжа королевы Елизаветы в Лондоне. Хиншелвуд был большим знатоком современной и классической литературы и знал по крайней мере восемь иностранных языков, включая греческий и латынь. Его студенты шутили, что он за каждые летние каникулы выучивал еще один иностранный язык. Он являлся членом Оксфордского общества Данте и президентом Оксфордских отделений и ассоциаций современных и классических языков. С 1921 г., с тех пор как стал преподавателем в Тринити-колледже, он начал писать картины маслом, используя небольших размеров палитру, полученную им в подарок еще в девятилетнем возрасте. В 1968 г. на посмертной выставке было представлено свыше 100 его картин, включающих интерьеры Оксфорда, пейзажи местности от Лондона до Оксфорда и портреты. Его интересовали также музыка, особенно Бетховен и Моцарт, китайский фарфор и персидские ковры. Хиншелвуд умер 9 октября 1967 г. в Лондоне.

Кроме Нобелевской премии, Хиншелвуд был награжден медалью Дэви (1947) и медалью Копли Лондонского королевского общества (1962). В 1948 г. ему было пожаловано дворянство; ему были присвоены почетные ученые степени многочисленных университетов. Он являлся членом Королевской академии наук и около десятка других научных обществ. Хиншелвуд – иностранный член АН СССР.