Линус Карл Полинг FRS ( / ˈ p ɔː l ɪ ŋ / PAW -ling ; 28 февраля 1901 — 19 августа 1994) [4] был американским химиком , биохимиком , химическим инженером , активистом движения за мир , писателем и педагогом. Он опубликовал более 1200 статей и книг, из которых около 850 были посвящены научным темам. [5] New Scientist назвал его одним из 20 величайших ученых всех времен. [6] За свою научную работу Полинг был удостоен Нобелевской премии по химии в 1954 году. За свою деятельность в поддержку мира он был удостоен Нобелевской премии мира в 1962 году. Он является одним из пяти человек, получивших более одной Нобелевской премии (другие — Мария Кюри , Джон Бардин , Фредерик Сенгер и Карл Барри Шарплесс ). [7] Из них он единственный человек, удостоенный двух неразделенных Нобелевских премий, [8] и один из двух человек, удостоенных Нобелевских премий в разных областях, вторым была Мария Кюри . [7]
Полинг был одним из основателей областей квантовой химии и молекулярной биологии . [9] Его вклад в теорию химической связи включает концепцию орбитальной гибридизации и первую точную шкалу электроотрицательностей элементов. Полинг также работал над структурами биологических молекул и показал важность альфа-спирали и бета-слоя во вторичной структуре белка . Подход Полинга объединил методы и результаты рентгеновской кристаллографии , построения молекулярных моделей и квантовой химии. Его открытия вдохновили работу Розалинд Франклин , Джеймса Уотсона , Фрэнсиса Крика и Мориса Уилкинса по структуре ДНК , что, в свою очередь, позволило генетикам взломать код ДНК всех организмов. [10]
В последние годы своей жизни он пропагандировал ядерное разоружение , а также ортомолекулярное здравоохранение , мегавитаминную терапию [11] и пищевые добавки , особенно аскорбиновую кислоту (широко известную как витамин C). Ни одна из его идей относительно медицинской пользы больших доз витаминов не получила широкого признания в основном научном сообществе. [6] [12] Он был женат на американской активистке по правам человека Аве Хелен Полинг .
Лайнус Карл Полинг родился 28 февраля 1901 года в Портленде, штат Орегон , [13] [14] он был первенцем Германа Генри Уильяма Полинга (1876–1910) и Люси Изабель «Белль» Дарлинг (1881–1926). [15] : 22 Его назвали «Линус Карл» в честь отца Люси, Линуса, и отца Германа, Карла. [16] : 8 Его предки были немцами и англичанами. [17] [18]
В 1902 году, после рождения его сестры Полин, родители Полинга решили переехать из Портленда, чтобы найти более доступное и просторное жилье, чем их однокомнатная квартира. [19] : 4 Люси жила с родителями мужа в Освего, пока Герман не привез семью в Сейлем , где он некоторое время работал коммивояжером в компании Skidmore Drug Company. В течение года после рождения Люсиль в 1904 году Герман Полинг перевез свою семью в Освего, штат Орегон , где открыл собственную аптеку. [19] : 4 Он перевез свою семью в Кондон, штат Орегон , в 1905 году. [19] : 5 К 1906 году Герман Полинг страдал от рецидивирующей боли в животе . Он умер от прободной язвы 11 июня 1910 года, оставив Люси заботиться о Линусе, Люсиль и Полин. [16] : 9
Полинг объясняет свой интерес к профессии химика тем, что был поражен экспериментами, которые проводил его друг, Ллойд А. Джеффресс , у которого был небольшой химический лабораторный набор. [19] : 17 Позже он писал: «Я был просто очарован химическими явлениями, реакциями, в которых появляются вещества, часто с поразительно разными свойствами; и я надеялся узнать все больше и больше об этом аспекте мира». [20]
В старших классах школы Полинг проводил химические эксперименты, подбирая оборудование и материалы с заброшенного сталелитейного завода. Вместе со старшим другом Ллойдом Саймоном Полинг основал Palmon Laboratories в подвале Саймона. Они обратились к местным молочным хозяйствам, предлагавшим провести отбор проб молочного жира по низким ценам, но молочники опасались доверять эту задачу двум мальчикам, и бизнес закончился неудачей. [19] : 21
В возрасте 15 лет выпускник средней школы имел достаточно кредитов, чтобы поступить в Университет штата Орегон (OSU), известный тогда как Орегонский сельскохозяйственный колледж. [19] : 22 Не имея двух курсов по истории Америки, необходимых для его диплома средней школы , Полинг спросил директора школы, может ли он изучать эти курсы одновременно в течение весеннего семестра. Получив отказ, он покинул Вашингтонскую среднюю школу в июне без диплома. [15] : 48 Школа вручила ему почетный диплом 45 лет спустя, после того как он был награжден двумя Нобелевскими премиями. [7] [21] [22]
Полинг сменил несколько работ, чтобы заработать деньги на будущие расходы на колледж, в том числе работал неполный рабочий день в продуктовом магазине за 8 долларов США в неделю (что эквивалентно 220 долларам США в 2023 году). Его мать организовала собеседование с владельцем ряда производственных предприятий в Портленде, г-ном Швитцерхоффом, который нанял его в качестве ученика машиниста с зарплатой 40 долларов США в месяц (что эквивалентно 1120 долларам США в 2023 году). Вскоре эта зарплата была повышена до 50 долларов США в месяц. [19] : 23 Полинг также основал фотолабораторию с двумя друзьями. [19] : 24 В сентябре 1917 года Полинг был наконец принят в Университет штата Орегон. Он немедленно уволился с работы машиниста и сообщил своей матери, которая не видела смысла в университетском образовании, о своих планах. [19] : 25
В первом семестре Полинг зарегистрировался на два курса по химии, два по математике, механическому черчению, введению в горное дело и использование взрывчатых веществ, современной английской прозе, гимнастике и военной подготовке. [19] : 26 Его соседом по комнате был друг детства и лучший друг на всю жизнь Ллойд Джеффресс. [23] Он принимал активное участие в жизни кампуса и основал отделение братства Дельта Ипсилон в школе . [24] После второго года обучения он планировал устроиться на работу в Портленде, чтобы помочь своей матери. Колледж предложил ему должность преподавателя количественного анализа , курс, который он только что закончил изучать сам. Он работал сорок часов в неделю в лаборатории и классе и зарабатывал 100 долларов США в месяц (что эквивалентно 1500 долларам США в 2023 году), что позволило ему продолжить учебу. [19] : 29
В последние два года обучения в школе Полинг познакомился с работами Гилберта Н. Льюиса и Ирвинга Ленгмюра по электронной структуре атомов и их связи с образованием молекул . [19] : 29 Он решил сосредоточить свои исследования на том, как физические и химические свойства веществ связаны со структурой атомов, из которых они состоят, став одним из основателей новой науки квантовой химии. [ необходима цитата ]
Профессор инженерии Сэмюэль Граф (1887–1966) [25] [26] выбрал Полинга своим помощником преподавателя на курсе механики и материалов. [19] : 29 [27] [28] Зимой последнего года обучения Полинг преподавал курс химии для студентов, специализирующихся на домоводстве . Именно на одном из этих занятий Полинг встретил свою будущую жену, Аву Хелен Миллер . [19] : 31 [28] : 41 [29] [30]
В 1922 году Полинг получил диплом по химическому машиностроению . Затем он поступил в аспирантуру Калифорнийского технологического института (Калтех) в Пасадене, штат Калифорния , под руководством Роско Дикинсона и Ричарда Толмена . [1] Его дипломное исследование включало использование рентгеновской дифракции для определения структуры кристаллов . Он опубликовал семь статей по кристаллической структуре минералов, пока он был в Калтехе. Он получил докторскую степень по физической химии и математической физике , [3] с отличием , в 1925 году. [31]
В 1926 году Полингу была присуждена стипендия Гуггенхайма для поездки в Европу, чтобы учиться у немецкого физика Арнольда Зоммерфельда в Мюнхене, датского физика Нильса Бора в Копенгагене и австрийского физика Эрвина Шредингера в Цюрихе . Все трое были экспертами в новой области квантовой механики и других разделах физики. [2] Полинг заинтересовался тем, как квантовая механика может быть применена в выбранной им области интересов — электронной структуре атомов и молекул. В Цюрихе Полинг также познакомился с одним из первых квантово-механических анализов связи в молекуле водорода , выполненным Вальтером Гайтлером и Фрицем Лондоном . [32] Полинг посвятил два года своей европейской поездки этой работе и решил сделать ее центром своих будущих исследований. Он стал одним из первых ученых в области квантовой химии и пионером в применении квантовой теории к структуре молекул. [33]
В 1927 году Полинг занял новую должность доцента в Калтехе по теоретической химии . [34] Он начал свою преподавательскую карьеру с очень продуктивных пяти лет, продолжая свои исследования рентгеновских кристаллов, а также выполняя квантово-механические расчеты атомов и молекул. За эти пять лет он опубликовал около пятидесяти статей и создал пять правил, которые теперь известны как правила Полинга . [35] [36] К 1929 году он был повышен до должности доцента, а к 1930 году — до должности полного профессора. [34] В 1931 году Американское химическое общество наградило Полинга премией Ленгмюра за самую значительную работу в области чистой науки, выполненную лицом в возрасте 30 лет или моложе. [37] В следующем году Полинг опубликовал то, что он считал своей самой важной статьей, в которой он впервые изложил концепцию гибридизации атомных орбиталей и проанализировал четырехвалентность атома углерода . [38]
В Калтехе Полинг завязал тесную дружбу с физиком-теоретиком Робертом Оппенгеймером из Калифорнийского университета в Беркли , который каждый год проводил часть своего исследовательского и преподавательского расписания в Калтехе в качестве гостя. [15] [39] Полинг также был связан с Беркли, выступая в качестве приглашенного лектора по физике и химии с 1929 по 1934 год. [40] Оппенгеймер даже подарил Полингу потрясающую личную коллекцию минералов. [41] Двое мужчин планировали организовать совместную атаку на природу химической связи: по-видимому, Оппенгеймер должен был предоставить математику, а Полинг интерпретировать результаты. Их отношения испортились, когда Оппенгеймер попытался добиться расположения жены Полинга, Авы Хелен. Когда Полинг был на работе, Оппенгеймер пришел к ним домой и выпалил приглашение Аве Хелен присоединиться к нему на свидании в Мексике. Она наотрез отказалась и сообщила об инциденте Полингу. Он немедленно разорвал отношения с Оппенгеймером. [15] : 152 [39]
Летом 1930 года Полинг совершил еще одну поездку по Европе, во время которой он узнал о газовой фазовой электронной дифракции от Германа Фрэнсиса Марка . Вернувшись, он построил прибор для электронной дифракции в Калтехе вместе со своим студентом Лоуренсом Олином Броквеем и использовал его для изучения молекулярной структуры большого количества химических веществ. [42]
Полинг ввел понятие электроотрицательности в 1932 году. [43] Используя различные свойства молекул, такие как энергия, необходимая для разрыва связей, и дипольные моменты молекул, он установил шкалу и связанное с ней численное значение для большинства элементов — шкалу электроотрицательности Полинга — которая полезна для прогнозирования природы связей между атомами в молекулах. [44]
В 1936 году Полинг был повышен до председателя отделения химии и химической инженерии в Калтехе и до должности директора лабораторий химии Гейтса и Креллина. Он занимал обе должности до 1958 года. [34] Полинг также провел год в 1948 году в Оксфордском университете в качестве приглашенного профессора Джорджа Истмана и члена Баллиола. [45]
В конце 1920-х годов Полинг начал публиковать статьи о природе химической связи . В период с 1937 по 1938 год он занимал должность внештатного лектора имени Джорджа Фишера Бейкера по химии в Корнеллском университете . Во время работы в Корнелле он прочитал серию из девятнадцати лекций [46] и завершил большую часть своего знаменитого учебника «Природа химической связи» . [47] [36] : Предисловие Именно на основе его работы в этой области он получил Нобелевскую премию по химии в 1954 году «за исследования природы химической связи и ее применение для выяснения структуры сложных веществ». [7] Книга Полинга считается «самой влиятельной книгой по химии этого столетия и ее эффективной библией». [48] За 30 лет после публикации ее первого издания в 1939 году книга была процитирована более 16 000 раз. Даже сегодня многие современные научные работы и статьи в важных журналах цитируют эту работу, спустя более семидесяти лет после первой публикации. [49]
Часть работы Полинга о природе химической связи привела к введению им концепции гибридизации орбиталей . [50] Хотя обычно принято считать, что электроны в атоме описываются орбиталями таких типов, как s и p , оказывается, что при описании связей в молекулах лучше строить функции, которые принимают участие в некоторых свойствах каждой из них. Таким образом, одна 2s и три 2p-орбитали в атоме углерода могут быть (математически) «смешаны» или объединены для создания четырех эквивалентных орбиталей (называемых гибридными орбиталями sp 3 ), которые будут подходящими орбиталями для описания углеродных соединений, таких как метан , или 2s-орбиталь может быть объединена с двумя из 2p-орбиталей для создания трех эквивалентных орбиталей (называемых гибридными орбиталями sp 2 ), при этом оставшаяся 2p-орбиталь негибридизована, что будет подходящими орбиталями для описания определенных ненасыщенных углеродных соединений, таких как этилен . [36] : 111–120 Другие схемы гибридизации также встречаются в других типах молекул. Другой областью, которую он исследовал, была связь между ионными связями , где электроны переносятся между атомами, и ковалентными связями , где электроны делятся между атомами на равной основе. Полинг показал, что это были просто крайности, и что для большинства реальных случаев связывания квантово-механическая волновая функция для полярной молекулы AB является комбинацией волновых функций для ковалентных и ионных молекул. [36] : 66 Здесь концепция электроотрицательности Полинга особенно полезна; разность электроотрицательности между парой атомов будет самым верным предиктором степени ионности связи. [51]
Третьей из тем, которую Полинг атаковал под общим заголовком «природа химической связи», был учет структуры ароматических углеводородов , в частности прототипа, бензола . [52] Лучшее описание бензола было сделано немецким химиком Фридрихом Кекуле . Он рассматривал его как быстрое взаимопревращение между двумя структурами, каждая из которых имела чередующиеся одинарные и двойные связи , но с двойными связями одной структуры в тех местах, где одинарные связи были в другой. Полинг показал, что правильное описание, основанное на квантовой механике, было бы промежуточной структурой, которая была бы смесью каждой. Структура была суперпозицией структур, а не быстрым взаимопревращением между ними. Название « резонанс » было позже применено к этому явлению. [53] В некотором смысле, это явление напоминает явления гибридизации, а также полярной связи, оба описанные выше, потому что все три явления включают объединение более чем одной электронной структуры для достижения промежуточного результата. [ необходима цитата ]
В 1929 году Полинг опубликовал пять правил , которые помогают предсказывать и объяснять кристаллические структуры ионных соединений . [54] [36] Эти правила касаются (1) отношения радиуса катиона к радиусу аниона, (2) прочности электростатической связи, (3) совместного использования углов, ребер и граней многогранников, (4) кристаллов, содержащих различные катионы, и (5) правила экономии. [ необходима ссылка ]
В середине 1930-х годов Полинг, на которого сильное влияние оказали биологически ориентированные приоритеты финансирования Уоррена Уивера из Фонда Рокфеллера , решил заняться новыми областями интересов. [55] Хотя ранний интерес Полинга был сосредоточен почти исключительно на неорганических молекулярных структурах, он время от времени задумывался о молекулах биологического значения, отчасти из-за растущей мощи Калтеха в области биологии. Полинг общался с такими великими биологами, как Томас Хант Морган , Теодосиус Добжански , Кэлвин Бриджес и Альфред Стертевант . [56] Его ранняя работа в этой области включала исследования структуры гемоглобина со своим студентом Чарльзом Д. Кориеллом . Он продемонстрировал, что молекула гемоглобина меняет структуру, когда она приобретает или теряет молекулу кислорода . [56] В результате этого наблюдения он решил провести более тщательное исследование структуры белка в целом. Он вернулся к своему более раннему использованию рентгеновского дифракционного анализа. Но белковые структуры были гораздо менее податливы для этой техники, чем кристаллические минералы его прежней работы. Лучшие рентгеновские снимки белков в 1930-х годах были сделаны британским кристаллографом Уильямом Эстбери , но когда Полинг попытался в 1937 году объяснить наблюдения Эстбери квантово-механически, он не смог. [57]
Полингу потребовалось одиннадцать лет, чтобы объяснить проблему: его математический анализ был верным, но фотографии Эстбери были сделаны таким образом, что молекулы белка были наклонены относительно их ожидаемых положений. Полинг сформулировал модель структуры гемоглобина, в которой атомы были расположены в спиральной форме, и применил эту идею к белкам в целом. [ необходима цитата ]
В 1951 году, основываясь на структурах аминокислот и пептидов , а также на плоской природе пептидной связи , Полинг, Роберт Кори и Герман Брэнсон правильно предложили альфа-спираль и бета-слой в качестве основных структурных мотивов во вторичной структуре белка . [58] [59] Эта работа продемонстрировала способность Полинга мыслить нетрадиционно; центральным в структуре было неортодоксальное предположение о том, что один виток спирали может содержать нецелое число аминокислотных остатков; для альфа-спирали это 3,7 аминокислотных остатка на виток. [ необходима ссылка ]
Затем Полинг предположил, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой тройную спираль ; [60] [61] его модель содержала несколько основных ошибок, включая предложение о нейтральных фосфатных группах, идею, которая противоречила кислотности ДНК. Сэр Лоуренс Брэгг был разочарован тем, что Полинг выиграл гонку по поиску структуры альфа-спирали белков. Команда Брэгга совершила фундаментальную ошибку при создании своих моделей белка, не распознав планарную природу пептидной связи. Когда в Кавендишской лаборатории узнали , что Полинг работает над молекулярными моделями структуры ДНК, Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику разрешили создать молекулярную модель ДНК. Позже они воспользовались неопубликованными данными Мориса Уилкинса и Розалинд Франклин из Королевского колледжа , которые показали доказательства спирали и плоской укладки оснований вдоль оси спирали. В начале 1953 года Уотсон и Крик предложили правильную структуру для двойной спирали ДНК. Позже Полинг назвал несколько причин, объясняющих, как он был введен в заблуждение относительно структуры ДНК, среди которых были вводящие в заблуждение данные о плотности и отсутствие высококачественных рентгеновских дифракционных фотографий. Полинг описал эту ситуацию как «самое большое разочарование в своей жизни». [62]
В то время как Полинг исследовал эту проблему, Розалинд Франклин в Англии создавала лучшие в мире изображения. Они были ключом к успеху Уотсона и Крика. Полинг не видел их до того, как разработал свою ошибочную структуру ДНК, хотя его помощник Роберт Кори видел по крайней мере некоторые из них, заняв место Полинга на летней конференции по белкам в Англии в 1952 году. Полингу не разрешили присутствовать, потому что его паспорт был изъят Государственным департаментом по подозрению в симпатиях к коммунистам. Это привело к легенде, что Полинг пропустил структуру ДНК из-за политики того времени (это было в начале периода Маккарти в Соединенных Штатах). Политика не играла решающей роли. Кори не только видел изображения в то время, но и сам Полинг восстановил свой паспорт в течение нескольких недель и посетил английские лаборатории задолго до написания своей статьи о ДНК. У него было достаточно возможностей посетить лабораторию Франклин и увидеть ее работу, но он решил этого не делать. [15] : 414–415 Несмотря на эти времена, Полинг решил оставить их позади и быть благодарным за открытия, которые он уже сделал. [62]
Полинг также изучал ферментативные реакции и был одним из первых, кто указал на то, что ферменты вызывают реакции, стабилизируя переходное состояние реакции, точка зрения, которая является центральной для понимания механизма их действия. [63] Он также был одним из первых ученых, постулировавших, что связывание антител с антигенами будет обусловлено комплементарностью между их структурами. [64] В том же духе, вместе с физиком, ставшим биологом Максом Дельбрюком , он написал раннюю статью, в которой утверждал, что репликация ДНК , скорее всего, обусловлена комплементарностью , а не сходством, как предполагали некоторые исследователи. Это было ясно из модели структуры ДНК, которую открыли Уотсон и Крик. [65]
В ноябре 1949 года Полинг, Харви Итано , С. Дж. Сингер и Иберт Уэллс опубликовали статью « Серповидноклеточная анемия, молекулярное заболевание » [66] в журнале Science . Это было первое доказательство того, что болезнь человека вызвана аномальным белком, а серповидноклеточная анемия стала первой болезнью, понятой на молекулярном уровне. (Однако это была не первая демонстрация того, что вариантные формы гемоглобина можно различать с помощью электрофореза, что было показано несколькими годами ранее Мод Ментен и ее коллегами). [67] Используя электрофорез , они продемонстрировали, что у людей с серповидноклеточной анемией в эритроцитах имеется измененная форма гемоглобина , и что у людей с признаком серповидноклеточной анемии есть как нормальная, так и аномальная формы гемоглобина. Это была первая демонстрация причинно-следственной связи аномального белка с болезнью, а также первая демонстрация того, что менделевское наследование определяет конкретные физические свойства белков, а не просто их наличие или отсутствие — заря молекулярной генетики . [68]
Его успех с серповидноклеточной анемией привел Полинга к предположению, что ряд других заболеваний, включая психические заболевания, такие как шизофрения , могут быть результатом дефектной генетики. Будучи председателем Отделения химии и химической инженерии и директором химических лабораторий Гейтса и Креллина, он поощрял наем исследователей с химико-биомедицинским подходом к психическим заболеваниям, направление, не всегда популярное среди признанных химиков Калтеха . [69] : 2
В 1951 году Полинг прочитал лекцию под названием «Молекулярная медицина». [70] В конце 1950-х годов он изучал роль ферментов в функционировании мозга, полагая, что психические заболевания могут быть частично вызваны дисфункцией ферментов. В 1960-х годах, в рамках своего интереса к последствиям ядерного оружия, он исследовал роль мутаций в эволюции, предложив вместе со своим студентом Эмилем Цукеркандлем, молекулярными эволюционными часами, идею о том, что мутации в белках и ДНК накапливаются с постоянной скоростью с течением времени. [71]
16 сентября 1952 года Полинг открыл новую исследовательскую тетрадь словами: «Я решил заняться проблемой структуры ядер». 15 октября 1965 года Полинг опубликовал свою модель атомного ядра с плотной упаковкой сферонов в двух уважаемых журналах, Science и Proceedings of the National Academy of Sciences . [72] [73] В течение почти трех десятилетий, вплоть до своей смерти в 1994 году, Полинг опубликовал многочисленные статьи по своей модели кластера сферонов. [72] [74] [75] [76] [77] [78]
Основная идея сферонной модели Полинга заключается в том, что ядро можно рассматривать как набор «кластеров нуклонов». Основные кластеры нуклонов включают дейтрон [ np], гелион [pnp] и тритон [npn]. Четно-четные ядра описываются как состоящие из кластеров альфа-частиц , как это часто делалось для легких ядер. [79] Полинг попытался вывести оболочечную структуру ядер из чисто геометрических соображений, связанных с Платоновыми телами , а не исходя из независимой модели частиц, как в обычной оболочечной модели . В интервью, данном в 1990 году, Полинг прокомментировал свою модель: [80]
Недавно я пытался определить детальную структуру атомных ядер, анализируя колебательные изгибы основного и возбужденного состояний, наблюдаемые экспериментально. Читая физическую литературу, Physical Review Letters и другие журналы, я знаю, что многие физики интересуются атомными ядрами, но никто из них, насколько мне удалось узнать, не атаковал эту проблему так же, как я. Поэтому я просто двигаюсь вперед со своей скоростью, выполняя расчеты...
Полинг был практически аполитичен до Второй мировой войны . В начале Манхэттенского проекта Роберт Оппенгеймер пригласил его возглавить химическое подразделение проекта. Он отказался, не желая вырывать свою семью с насиженных мест. [81]
Однако Полинг работал над исследованиями для военных. Он был главным исследователем по 14 контрактам OSRD . [82] Национальный комитет по оборонным исследованиям созвал совещание 3 октября 1940 года, желая получить прибор, который мог бы надежно измерять содержание кислорода в смеси газов, чтобы они могли измерять условия кислорода на подводных лодках и самолетах. В ответ Полинг спроектировал кислородомер Полинга, который был разработан и изготовлен Arnold O. Beckman, Inc. После войны Бекман адаптировал кислородные анализаторы для использования в инкубаторах для недоношенных детей. [83] : 180–186 [84]
В 1942 году Полинг успешно представил предложение по «Химической обработке белковых растворов в попытке найти замену человеческой сыворотке для переливаний». Его проектная группа, в которую входили Джозеф Б. Кёпфли и Дэн Х. Кэмпбелл, разработала возможную замену человеческой плазмы крови при переливании : полиоксижелатин (Оксиполижелатин). [85] [86]
Другие военные проекты с более прямым военным применением включали работу над взрывчатыми веществами, ракетным топливом и патент на бронебойный снаряд. В октябре 1948 года Полинг вместе с Ли А. Дюбриджем , Уильямом А. Фаулером , Максом Мейсоном и Брюсом Х. Сейджем был награжден Президентской медалью за заслуги президентом Гарри С. Трумэном . В награду ему приписывают «творческий ум», «блестящий успех» и «исключительно похвальное поведение при выполнении выдающихся услуг». [87] [88] [89] В 1949 году он занимал пост президента Американского химического общества . [90]
Последствия Манхэттенского проекта и пацифизм его жены Авы кардинально изменили жизнь Полинга, и он стал активистом движения за мир. [ необходима цитата ]
В июне 1945 года начался «законопроект Мэя-Джонсона» [91] [92] [93] , который впоследствии стал Законом об атомной энергии 1946 года (подписан 1 августа 1946 года). В ноябре 1945 года Полинг выступил перед Независимым гражданским комитетом искусств, наук и профессий (ICCASP) по вопросу атомного оружия ; вскоре после этого его жена Ава и он приняли членство. [94] 21 января 1946 года группа собралась для обсуждения академической свободы , в ходе которого Полинг сказал: «Разумеется, всегда существует угроза академической свободе — как и другим аспектам свободы и прав личности, в постоянных нападках на эту свободу, эти права со стороны эгоистичных, чрезмерно амбициозных, заблуждающихся, беспринципных, которые стремятся угнетать большую часть человечества, чтобы самим извлечь выгоду, — и мы всегда должны быть начеку в отношении этой угрозы и должны решительно бороться с ней, когда она становится опасной». [94]
В 1946 году он присоединился к Чрезвычайному комитету учёных-атомщиков под председательством Альберта Эйнштейна . [95] Его миссией было предупредить общественность об опасностях, связанных с разработкой ядерного оружия.
_to_Linus_Pauling_on_February_14,_1952.jpg/1280px-Letter_from_Ruth_B._Shipley,_Chief_Passport_Division,_Department_of_State_(United_States)_to_Linus_Pauling_on_February_14,_1952.jpg)
Его политическая активность побудила Государственный департамент США отказать ему в выдаче паспорта в 1952 году, когда его пригласили выступить на научной конференции в Лондоне. [96] [97] В своей речи перед Сенатом США 6 июня того же года сенатор Уэйн Морзе публично осудил действия Государственного департамента и призвал Паспортный отдел отменить свое решение. Затем Полингу и его жене Аве выдали «ограниченный паспорт» для посещения конференции. [98] [99] Его полный паспорт был восстановлен в 1954 году, незадолго до церемонии в Стокгольме, где он получил свою первую Нобелевскую премию. [ необходима цитата ]
Вместе с Эйнштейном, Бертраном Расселом и восемью другими ведущими учеными и интеллектуалами он подписал Манифест Рассела-Эйнштейна , опубликованный 9 июля 1955 года. [100] Он также поддержал Декларацию Майнау от 15 июля 1955 года, подписанную 52 лауреатами Нобелевской премии. [101]
В мае 1957 года, работая с профессором Вашингтонского университета в Сент-Луисе Барри Коммонером , Полинг начал распространять петицию среди ученых с требованием прекратить ядерные испытания. [102] 15 января 1958 года Полинг и его жена представили Генеральному секретарю Организации Объединенных Наций Дагу Хаммаршельду петицию , призывающую прекратить испытания ядерного оружия . Ее подписали 11 021 ученый, представляющий пятьдесят стран. [103] [104]
В феврале 1958 года Полинг принял участие в публичных телевизионных дебатах с физиком-атомщиком Эдвардом Теллером о реальной вероятности мутаций, вызванных радиоактивными осадками. [105] Позже в 1958 году Полинг опубликовал работу « Нет больше войне!» , в которой он не только призвал к прекращению испытаний ядерного оружия, но и к прекращению самой войны. Он предложил создать Всемирную организацию по исследованию проблем мира в рамках Организации Объединенных Наций, чтобы «решить проблему сохранения мира». [7]
Полинг также поддерживал работу Комитета граждан Сент-Луиса по ядерной информации (CNI). [102] Эта группа, возглавляемая Барри Коммонером , Эриком Рейссом, М. В. Фридлендером и Джоном Фаулером, организовала продольное исследование для измерения радиоактивного стронция -90 в молочных зубах детей по всей Северной Америке. « Обследование детских зубов », опубликованное Луизой Рейсс , убедительно продемонстрировало в 1961 году, что наземные ядерные испытания представляют значительные риски для здоровья населения в виде радиоактивных осадков , распространяющихся в основном через молоко коров, которые ели зараженную траву. [106] [107] [108] Комитету по ядерной информации часто приписывают его значительный вклад в поддержку запрета испытаний, [109] как и новаторское исследование, проведенное Рейссом и «Обследованием детских зубов». [110]
Давление общественности и пугающие результаты исследований CNI привели к мораторию на наземные испытания ядерного оружия, за которым последовал Договор о частичном запрещении испытаний , подписанный в 1963 году Джоном Ф. Кеннеди и Никитой Хрущевым . В день вступления договора в силу, 10 октября 1963 года, Комитет по Нобелевским премиям присудил Полингу Нобелевскую премию мира за 1962 год. (Ранее за этот год премия не присуждалась.) [111] Они описали его как «Лайнуса Карла Полинга, который с 1946 года непрестанно боролся не только против испытаний ядерного оружия, не только против распространения этого оружия, не только против его использования, но и против всех видов войны как средства разрешения международных конфликтов». [112] Сам Полинг признал глубокую вовлеченность своей жены Авы в миротворческую работу и выразил сожаление, что она не была удостоена Нобелевской премии мира вместе с ним. [113]
.jpg/1280px-Linus_Pauling's_beret_at_the_Nobel_Museum_(51969).jpg)
Многие из критиков Полинга, включая ученых, которые ценили его вклад в химию, не соглашались с его политическими позициями и считали его наивным представителем советского коммунизма . В 1960 году ему было приказано предстать перед Подкомитетом по внутренней безопасности Сената , [114] который назвал его «научным именем номер один практически в каждой крупной деятельности коммунистического мирного наступления в этой стране». [115] Заголовок в журнале Life охарактеризовал его Нобелевскую премию 1962 года как «Странное оскорбление со стороны Норвегии». [116] [117]
Полинг был частой мишенью журнала National Review . В статье под названием «Коллабораторы» в выпуске журнала от 17 июля 1962 года Полинг был назван не только коллаборационистом, но и «попутчиком» сторонников советского коммунизма. В 1963 году Полинг подал в суд на журнал, его издателя Уильяма Рашера и его редактора Уильяма Ф. Бакли-младшего на 1 миллион долларов. Он проиграл оба своих иска о клевете и апелляцию 1968 года (в отличие от его более раннего дела о клевете 1963 года против Hearst Corporation ), потому что в то же время знаковое дело New York Times Co. против Салливана установило фактический стандарт злого умысла для исков о клевете со стороны публичных деятелей, требуя, чтобы в таких случаях истец доказывал не только ложь, но и преднамеренную ложь. [118] [119] [120] [121]
Его активизм в защиту мира, его частые путешествия и его восторженное расширение химико-биомедицинских исследований — все это вызвало оппозицию в Калтехе. В 1958 году Совет попечителей Калтеха потребовал, чтобы Полинг ушел с поста председателя Отделения химии и химической инженерии. [69] : 2 Хотя он сохранил должность штатного профессора, Полинг решил уйти из Калтеха после того, как получил Нобелевскую премию мира. Следующие три года он провел в Центре изучения демократических институтов (1963–1967). [20] В 1967 году он переехал в Калифорнийский университет в Сан-Диего, но оставался там недолго, покинув его в 1969 году отчасти из-за политической напряженности с советом регентов эпохи Рейгана. [69] : 3 С 1969 по 1974 год он принял должность профессора химии в Стэнфордском университете. [34]
В 1960-х годах политика президента Линдона Джонсона по увеличению участия Америки во Вьетнамской войне вызвала антивоенное движение , к которому Полинги присоединились с энтузиазмом. Полинг осудил войну как ненужную и неконституционную. Он выступал с речами, подписывал письма протеста и лично общался с лидером Северного Вьетнама Хо Ши Мином, а также дал длинный письменный ответ президенту Джонсону. Его усилия были проигнорированы американским правительством. [122]
Полинг был награжден Международной Ленинской премией мира СССР в 1970 году. [115] [123] Он продолжал свою миротворческую деятельность в последующие годы. Он и его жена Ава помогли основать Международную лигу гуманистов в 1974 году. [124] Он был президентом научного консультативного совета Всемирного союза защиты жизни , а также одним из подписантов Дубровникско-Филадельфийского заявления 1974/1976 годов. [125] Линус Карл Полинг был почетным президентом и членом Международной академии наук в Мюнхене до конца своей жизни. [126]
Полинг также поддерживал Комитет «Честная игра для Кубы» . [127]
Он был одним из подписавших соглашение о созыве конвенции для разработки всемирной конституции . [128] [129] В результате, впервые в истории человечества, Всемирная учредительная ассамблея собралась для разработки и принятия Конституции Федерации Земли . [130]
Полинг поддерживал ограниченную форму евгеники , предлагая, чтобы носителям дефектных генов наносилась обязательная видимая отметка — например, татуировка на лбу — чтобы отпугнуть потенциальных партнеров с таким же дефектом и сократить количество детей с такими заболеваниями, как серповидноклеточная анемия . [131] [132]
В 1941 году, в возрасте 40 лет, Полингу поставили диагноз болезнь Брайта , почечное заболевание. Следуя рекомендациям Томаса Аддиса , который активно вербовал Аву Хелен Полинг в качестве «диетолога, повара и, в конечном итоге, заместителя „врача“», Полинг считал, что он сможет контролировать болезнь с помощью необычной на тот момент низкобелковой бессолевой диеты Аддиса и витаминных добавок. [134] Таким образом, первоначальное — и очень личное — знакомство Полинга с идеей лечения болезней витаминными добавками было положительным. [ необходима цитата ]
В 1965 году Полинг прочитал книгу Абрама Хоффера « Терапия ниацином в психиатрии » и предположил, что витамины могут иметь важные биохимические эффекты, не связанные с их профилактикой сопутствующих заболеваний, связанных с дефицитом витаминов. [135] В 1968 году Полинг опубликовал краткую статью в журнале Science под названием «Ортомолекулярная психиатрия», [136] дав название популярному, но спорному движению мегавитаминотерапии 1970-х годов и выступив за то, что «ортомолекулярная терапия, обеспечение отдельного человека оптимальными концентрациями важных нормальных компонентов мозга, может быть предпочтительным лечением для многих психически больных пациентов». Полинг ввел термин «ортомолекулярный» для обозначения практики изменения концентрации веществ, обычно присутствующих в организме, для профилактики и лечения заболеваний. Его идеи легли в основу ортомолекулярной медицины , которая обычно не практикуется обычными медицинскими специалистами и подвергается резкой критике. [137] [138]
В 1973 году вместе с Артуром Б. Робинсоном и другим коллегой Полинг основал Институт ортомолекулярной медицины в Менло-Парке, Калифорния, который вскоре был переименован в Институт науки и медицины имени Лайнуса Полинга . Полинг руководил исследованиями витамина С, но также продолжал свою теоретическую работу в области химии и физики до самой смерти. В последние годы своей жизни он особенно заинтересовался возможной ролью витамина С в профилактике атеросклероза и опубликовал три отчета о случаях использования лизина и витамина С для облегчения стенокардии . В 1990-х годах Полинг выдвинул комплексный план лечения сердечных заболеваний с использованием лизина и витамина С. В 1996 году был создан веб-сайт, излагающий лечение Полинга, которое он назвал терапией Полинга. Сторонники терапии Полинга считают, что сердечные заболевания можно лечить и даже вылечить, используя только лизин и витамин С и без лекарств или операций на сердце. [139]
Работа Полинга над витамином С в последние годы жизни вызвала много споров. Впервые он познакомился с концепцией высоких доз витамина С с биохимиком Ирвином Стоуном в 1966 году. Убедившись в его ценности, Полинг принимал 3 грамма витамина С каждый день для профилактики простуды . [13] Воодушевленный собственными полученными результатами, он исследовал клиническую литературу и опубликовал «Витамин С и простуда» в 1970 году. Он начал долгое клиническое сотрудничество с британским хирургом-онкологом Эваном Кэмероном в 1971 году по использованию внутривенного и перорального витамина С в качестве терапии рака для неизлечимых пациентов. [140] Кэмерон и Полинг написали много технических статей и популярную книгу «Рак и витамин С» , в которой обсуждались их наблюдения. Полинг сделал витамин С популярным среди общественности [141] и в конечном итоге опубликовал два исследования группы из 100 предположительно неизлечимых пациентов, которые утверждали, что витамин С увеличил выживаемость в четыре раза по сравнению с нелечеными пациентами. [142] [143]
Переоценка заявлений в 1982 году показала, что группы пациентов на самом деле не были сопоставимы, при этом группа, принимавшая витамин С, была менее больна на момент начала исследования и была признана «смертельной» гораздо раньше, чем группа сравнения. [144] Более поздние клинические испытания, проведенные клиникой Майо под руководством онколога доктора Эдварда Т. Кригана, также пришли к выводу, что высокие дозы витамина С (10 000 мг) не были лучше плацебо при лечении рака и что высокие дозы витамина С не имели никакой пользы. [145] [ 146] [147] Неспособность клинических испытаний продемонстрировать какую-либо пользу привела к выводу, что витамин С не эффективен при лечении рака; медицинское сообщество пришло к выводу, что его утверждения о том, что витамин С может предотвращать простуду или лечить рак, были шарлатанством . [13] [148] Полинг осудил выводы этих исследований и обработку окончательного исследования как «мошенничество и преднамеренное искажение информации» [149] [150] и раскритиковал исследования за использование перорального, а не внутривенного витамина С [151] (который был методом дозирования, использовавшимся в течение первых десяти дней первоначального исследования Полинга [148] ). Полинг также раскритиковал исследования клиники Майо, потому что контрольные группы принимали витамин С во время испытания, и потому что продолжительность лечения витамином С была короткой; Полинг выступал за продолжение приема высоких доз витамина С в течение оставшейся части жизни онкологического пациента, тогда как пациенты клиники Майо во втором испытании лечились витамином С в среднем в течение 2,5 месяцев. [152]
В конечном итоге отрицательные результаты исследований клиники Майо положили конец общему интересу к витамину С как к средству лечения рака. [150] Несмотря на это, Полинг продолжал продвигать витамин С для лечения рака и простуды, работая с Институтами по достижению человеческого потенциала, чтобы использовать витамин С в лечении детей с травмами мозга. [153] Позже он сотрудничал с канадским врачом Абрамом Хоффером по режиму микронутриентов, включая высокие дозы витамина С, в качестве дополнительной терапии рака. [154] Обзор 2009 года также отметил различия между исследованиями, например, то, что клиника Майо не использовала внутривенный витамин С, и предложила дальнейшие исследования роли витамина С при внутривенном введении. [155] Результаты большинства клинических испытаний показывают, что скромное добавление витамина С отдельно или с другими питательными веществами не дает никакой пользы в профилактике рака. [156] [157]
Полинг женился на Аве Хелен Миллер 17 июня 1923 года. Брак продлился до ее смерти в 1981 году. У них было четверо детей. [158] Лайнус Карл-младший (1925–2023) стал психиатром ; [159] Питер (1931–2003) кристаллограф в Университетском колледже Лондона ; [160] Эдвард Креллин (1937–1997) биолог ; [161] и Линда Хелен (родилась в 1932 году) вышла замуж за известного геолога и гляциолога Калифорнийского технологического института Баркли Камба . [162]
Полинг был воспитан как член лютеранской церкви , [163] но позже присоединился к унитарианской универсалистской церкви. [164] За два года до своей смерти, в опубликованном диалоге с буддийским философом Дайсаку Икедой , Полинг публично заявил о своем атеизме . [165]
30 января 1960 года Полинг и его жена находились в домике примерно в 80 милях (130 км) к югу от Монтерея , Калифорния, и он решил прогуляться по прибрежной тропе. Он заблудился и попытался подняться на скалистый утес, но добрался до большой нависающей скалы примерно в 300 футах (90 м) над океаном. Он решил, что безопаснее всего остаться там, и тем временем его объявили пропавшим без вести. Он провел бессонную ночь на утесе, прежде чем его нашли почти через 24 часа. [166]
Полинг умер от рака простаты 19 августа 1994 года в 19:20 у себя дома в Биг-Суре , Калифорния. [12] Ему было 93 года. [167] Надгробный камень для Полинга был установлен на кладбище пионеров Освего в Лейк-Освего , штат Орегон, его сестрой Полин, но прах Полинга, вместе с прахом его жены, не был захоронен там до 2005 года. [168]
Открытия Полинга привели к решающему вкладу в самые разные области, включая около 350 публикаций в области квантовой механики, неорганической химии, органической химии, структуры белков, молекулярной биологии и медицины. [169] [170]
Его работа по химической связи отмечает его как одного из основателей современной квантовой химии . [9] Природа химической связи была стандартной работой в течение многих лет, [171] и такие концепции, как гибридизация и электроотрицательность, остаются частью стандартных учебников по химии. Хотя его подход валентных связей не смог количественно объяснить некоторые характеристики молекул, такие как цвет металлоорганических комплексов, и позже был затмён теорией молекулярных орбиталей Роберта Малликена , теория валентных связей по-прежнему конкурирует, в своей современной форме, с теорией молекулярных орбиталей и теорией функционала плотности (DFT) как способ описания химических явлений. [172] Работа Полинга по кристаллической структуре внесла значительный вклад в предсказание и выяснение структур сложных минералов и соединений. [28] : 80–81 Его открытие альфа-спирали и бета-слоя является фундаментальной основой для изучения структуры белка. [59]
Фрэнсис Крик признал Полинга «отцом молекулярной биологии ». [9] [173] Его открытие серповидноклеточной анемии как «молекулярного заболевания» открыло путь к изучению генетически приобретенных мутаций на молекулярном уровне. [68]
Публикация Полинга 1951 года с Робертом Б. Кори и Х. Р. Брэнсоном «Структура белков: две водородно-связанные спиральные конфигурации полипептидной цепи» стала ключевым ранним открытием в тогда еще только зарождающейся области молекулярной биологии. Эта публикация была отмечена премией Citation for Chemical Breakthrough Award от Отдела истории химии Американского химического общества, врученной кафедре химии Калтеха в 2017 году. [174] [175]
В конце 2000-х годов Университет штата Орегон завершил строительство Научного центра имени Лайнуса Полинга стоимостью 77 миллионов долларов и площадью 100 000 квадратных футов (9300 м2 ) . Сейчас в нем размещается большая часть химических классов, лабораторий и инструментов Университета штата Орегон. [176]
6 марта 2008 года Почтовая служба США выпустила 41-центовую марку в честь Полинга, разработанную художником Виктором Стабином . [177] [178] Его описание гласит: «Удивительно разносторонний ученый, структурный химик Лайнус Полинг (1901–1994) получил Нобелевскую премию по химии 1954 года за определение природы химической связи, соединяющей атомы в молекулы. Его работа по созданию области молекулярной биологии; его исследования гемоглобина привели к классификации серповидноклеточной анемии как молекулярного заболевания». [68] Другими учеными на этом листе марок были Герти Кори , биохимик, Эдвин Хаббл , астроном, и Джон Бардин , физик. [178]
Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер и первая леди Мария Шрайвер объявили 28 мая 2008 года, что Полинг будет включена в Калифорнийский зал славы , расположенный в Калифорнийском музее истории, женщин и искусств . Церемония включения состоялась 15 декабря 2008 года. Сыну Полинга было предложено принять эту честь вместо него. [179]
Губернатор Джон Кицхабер провозгласил в штате Орегон 28 февраля «Днем Лайнуса Полинга». [180] Институт Лайнуса Полинга существует и поныне, но в 1996 году переехал из Пало-Альто, Калифорния, в Корваллис, Орегон, где он стал частью Научного центра Лайнуса Полинга в Университете штата Орегон . [181] [182] [183] Специальные коллекции Библиотеки долины в Университете штата Орегон содержат документы Авы Хелен и Лайнуса Полинга, включая оцифрованные версии сорока шести исследовательских тетрадей Полинга. [180]
В 1986 году Калтех почтил память Лайнуса Полинга симпозиумом и лекциями. [184] Серия лекций Полинга в Калтехе началась в 1989 году с лекции самого Полинга. Химический факультет Калтеха переименовал комнату 22 Гейтс-холла в лекционный зал Лайнуса Полинга, поскольку Полинг проводил там много времени. [185]
Другие места, названные в честь Полинга, включают улицу Полинг в Футхилл-Ранч, Калифорния; [186] Линус Полинг Драйв в Геркулесе, Калифорния; зал Линуса и Авы Хелен Полинг в Университете Сока Америки в Алисо-Вьехо, Калифорния; [187] среднюю школу Линуса Полинга в Корваллисе, штат Орегон; [188] и Поллинг-Филд , небольшой аэродром, расположенный в Кондоне, штат Орегон, где Полинг провел свою юность. [189] В Хьюстоне, штат Техас, есть психоделическая рок-группа под названием The Linus Pauling Quartet . [190]
Астероид 4674 Полинг во внутреннем поясе астероидов, открытый Элеонор Ф. Хелин , был назван в честь Лайнуса Полинга в 1991 году, в день его 90-летия. [191]
Линус Торвальдс , разработчик ядра Linux , назван в честь Полинга. [192]
Лауреат Нобелевской премии Питер Агре сказал, что его вдохновил Лайнус Полинг. [193]
В 2010 году Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория назвала свою выдающуюся постдокторскую программу в его честь — Программой выдающихся постдокторских стипендий имени Лайнуса Полинга. [194]
За свою карьеру Полинг получил множество наград и почестей, в том числе следующие: [195] [34] [196]
...Я [Полинг], однако, не воинствую в своем атеизме. Великий английский физик-теоретик Поль Дирак — воинствующий атеист. Полагаю, ему интересно спорить о существовании Бога. Мне — нет. Однажды было сказано, что Бога нет, а Дирак — его пророк.
