Ла́йнус Карл По́линг (; , Портленд, Орегон, США — , Биг-Сур, Калифорния, США) — американский и , лауреат двух Нобелевских премий: по химии (1954) и премии мира (1962), а также Международной Ленинской премии «За укрепление мира между народами» (1970).
Член Национальной академии наук США (1933), иностранный член Лондонского королевского общества (1948), Академии наук СССР (1958), Французской академии наук (1966; корреспондент с 1948)Les membres du passé dont le nom commence par P .
Биография
Лайнус Карл Полинг родился в Портленде (штат Орегон) 28 февраля 1901 года.
Лайнус Полинг был первым ребёнком Германа Полинга, сына немецких иммигрантов, и Люси Изабель (Дарлинг) Полинг, происходившей от дореволюционного ирландского рода. В семье были две младшие дочери: Полина Дарлинг (р. 1902) и Люсиль (р. 1904). Герман Полинг работал в то время коммивояжёром для медицинской компании-поставщика и переехал в 1905 году в Кондон, штат Орегон, где он открыл свою собственную аптеку. Именно в этом городе, в засушливом местечке, на востоке от побережья, Полинг первый раз пошёл в школу. Он рано научился читать и начал «поглощать» книги. В 1910 году семья переехала в Портленд, где его отец написал письмо в The Oregonian, местную газету, прося совета о подходящей для чтения литературе для своего девятилетнего сына, который уже читал Библию и теорию эволюции Дарвина.
Лайнус хорошо учился в школе. Он собирал насекомых и минералы, и жадно читал книги. Он решил стать химиком в 1914 году, когда однокурсник, показал ему некоторые химические опыты, которые он поставил у себя дома. С неохотного одобрения своей матери он ушёл из школы в 1917 году без диплома и поступил в Орегонский сельскохозяйственный колледж в Корваллисе на химического инженера, но через два года его мать захотела, чтобы он оставил колледж, для зарабатывания денег, чтобы поддержать семью. Он впечатлял своих учителей, в 1919 году, после летней работы в качестве инспектора дорожного покрытия штата Орегон, ему предложили штатную должность в качестве преподавателя по качественному анализу на химическом факультете.
В 1922 году он женился на Аве Элен Миллер (умерла в 1981 году), которая родила ему четверых детей: Лайнус Карл, Петр Джеффресс, Линда Елена (Камб), и Эдвард Креллин.
Полинг поступил в аспирантуру Калифорнийского технологического института в 1922 году и оставался в нём ещё более 40 лет. Он выбрал Калифорнийский технологический институт, потому что в нём он мог защитить докторскую в течение 3 лет (в Гарварде — 6 лет), кроме того Артур Амос Нойес предложил ему скромную стипендию за частичную занятость в качестве преподавателя. Это был удачный выбор, как для Полинга, так и для Калифорнийского технологического института. В конце жизни Полинг писал: «Годы спустя… Я понял, что не было в мире лучше места в 1922 году, в котором меня подготовили бы лучше для моей карьеры учёного» (1994). Докторская работа Полинга была посвящена определению кристаллической структуры молекул методом рентгеновской дифракции под руководством (1894—1945), который получил докторскую степень двумя годами ранее (он был первым, кто получил Ph.D. в Калтехе). Нойес получил одну из вновь созданных стипендий Гуггенхайма для восходящей звезды и послал его и его молодую жену в институт теоретической физики под руководством Арнольда Зоммерфельда (1868—1951) в Мюнхен. Они прибыли в апреле 1926 года, в это время модель Бора — Зоммерфельда вытесняется «новой» квантовой механикой. Это было захватывающее время, и Полинг знал, что ему повезло быть там в одном из центров. Он был единственным химиком в институте Зоммерфельда и сразу увидел, что новой физике суждено обеспечить теоретическую основу для понимания структуры и поведения молекул. Год в Европе имел решающее влияние на научное развитие Полинга. Кроме пребывания в Мюнхене, он побывал в Копенгагене весной 1927 года, а затем провёл лето в Цюрихе.
Одним из непосредственных результатов пребывания в Мюнхене была первая статья Полинга (1927) в Трудах Королевского общества в Лондоне, представленная самим Зоммерфельдом. Полингу не терпелось применить новую волновую механику для расчёта свойств многоэлектронных атомов, и он нашёл способ сделать это с помощью водородоподобных одноэлектронных волновых функций внешних электронов с эффективным ядерным зарядом на основе эмпирических констант внутренних электронов.
По возвращении в Стенфорд в 1973 году Полинг стал сооснователем некоммерческой организации, названной его именем (), ныне действующей в составе Орегонского университета (США).
Лайнус Полинг умер на своём ранчо в Биг Сур (Калифорния) 19 августа 1994 года от рака простаты.
Научные исследования Научные интересы Полинга были очень широки: квантовая механика, кристаллография, минералогия, структурная химия, анестезия, иммунология, медицина, эволюция. Обладая феноменальной памятью, он внёс особый и решающий вклад в этих и смежных с ними областях науки. Полинг наиболее известен своим определением химической связи, открытием основных элементов вторичной структуры белка: альфа-спирали и бета-листа, и первой идентификацией молекулярного заболевания (серповидноклеточной анемии); помимо этого у него имеется масса других важных достижений. Полинг был одним из основателей молекулярной биологии в истинном смысле этого слова. За эти достижения он был удостоен в 1954 году Нобелевской премии по химии.
Однако Полинг был известен не только как учёный. Во второй половине жизни он посвятил своё время и энергию вопросам здоровья и необходимости исключить возможность войны в ядерный век. Его активное противодействие ядерным испытаниям привело к политическому преследованию в своей стране. Полинг повлиял на обеспечение в 1963 году международного договора о запрещении ядерных испытаний в атмосфере. С присуждением в 1962 году Нобелевской премии, Полинг стал первым человеком, кто получил две персональные Нобелевские премии (Мария Кюри получила одну, а вторую разделила со своим мужем). Имя Полинга известно также широкой общественности благодаря его основанной на личном примере пропаганде употребления больших доз аскорбиновой кислоты (витамина C) в качестве пищевой добавки для улучшения общего здоровья и предотвращения (или хотя бы уменьшения тяжести протекания) таких заболеваний, как простуда и рак (ортомолекулярная медицина). Для лечения раковых заболеваний он вводил больным внутривенно огромные дозы витамина C: 10 000 миллиграммов в сутки, при том, что ежедневная норма не превышает 100 мг.
Природа химической связи В 1927 году Полинг вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве ассистента профессора теоретической химии. В следующие 12 лет печатаются замечательные серии статей, которые создают ему международную репутацию. Его способности были быстро признаны благодаря продвижению (доцент — 1929; профессор — 1931), наградам (премия Ленгмюра, 1931), выборам в Национальную академию наук (1933). Благодаря его трудам и лекциям Полинг зарекомендовал себя как основатель так называемой структурной химии, позволившей по-новому взглянуть на молекулы и кристаллы. Правило Полинга: принимая во внимание, что бинарные электролиты, такие как галогениды щелочных металлов, ограничены в типах своих кристаллических структур, разнообразие структур, открытых для более сложных веществ, таких как слюда, KAl3Si3O10(ОН)2, может оказаться безграничным. Полинг в 1929 году сформулировал ряд правил о стабильности таких структур, которые оказались чрезвычайно удобными как в тестировании правильности предложенных структур, так и в предсказании неизвестных.
Квантовая химия В 1927 году Берро решил уравнение Шрёдингера для иона молекулы водорода H2+ в эллиптических координатах, и полученные значениях для межатомного расстояния и энергии связи хорошо согласовались с экспериментом. Волновая функция Берро не в состоянии привести к физическому пониманию стабильности системы. Впоследствии Полинг (1928) подчёркивал, что хотя приблизительная обработка возмущения не будет предоставлять новой информации, было бы полезно знать, как это происходит: «Поскольку методы возмущения могут быть применены ко многим системам, для которых не может быть точно решено волновое уравнение…». Полинг сначала показал, что классическое взаимодействие атома водорода в основном состоянии и протона — отталкивание на всех расстояниях. Однако, если электрон не локализован на одном из атомов, и волновая функция взята в качестве линейной комбинации двух основных состояний атомных волновых функции, то у энергии взаимодействия есть явный минимум в интервале приблизительно 2 а. е. Это было первым примером того, что стало потом известным как метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Много было сделано Полингом для валентной связи (VB), теории молекулярных орбиталей (МО). Последняя, разработанная Фридрихом Хундом (1896—1997), Эрихом Хюккелем (1896—1980) и Робертом С. Малликеном (1896—1986), работает в терминах орбиталей, распространённых по всей молекуле, этим орбиталям в соответствии с их оценённой энергией присваиваются два электрона с противоположными спинами к каждой из связанных орбиталей. Электронные возбуждённые состояния соответствуют переносу одного или нескольких электронов от связывающей к разрыхляющей орбитали. Позднее теория молекулярных орбиталей зарекомендовала себя пригодной для компьютерных вычислений многоцентровых молекул.
В 1954 году Нобелевский комитет удостоил Полинга премии по химии «за изучение природы химической связи и его применение к объяснению строения сложных молекул». В своей Нобелевской лекции он говорил о том, что будущие химики станут «опираться на новую структурную химию, в том числе на точно определённые геометрические взаимоотношения между атомами в молекулах, и строгое применение новых структурных принципов» и о том, что «благодаря этой методологии будет достигнут значительный прогресс в решении проблем биологии и медицины с помощью химических методов».
В сентябре 1958 года на симпозиуме, посвящённом памяти Кекуле, Лайнус Полинг вводит и обосновывает теорию изогнутой химической связи вместо σ, π — описания для двойной и тройной связи и сопряжённых систем.
Полинг был президентом Американского химического общества (1948) и Тихоокеанского отделения Американской ассоциации содействия развитию науки (1942—1945), а также вице-президентом Американского философского общества (1951—1954). Полинг вывел свою концепцию частично из ионной связи. Энергию связи можно рассматривать как сумму двух вкладов — ковалентной части и ионной части. Термохимические энергии связи D(A−B) между атомами А и В, в общем, больше, чем среднее арифметическое значение энергий D(A−А) и D(B−B) гомоядерных молекул. Полинг относил дополнительную энергию Δ(A−B) к ионному резонансу и обнаружил, что может присвоить значения ХА и т. д., чтобы такие элементы с Δ(A−B) приблизительно были пропорциональны (XA − XB)². Значения Х образуют шкалу (шкалу электроотрицательностей), в которой у фтора х = 4, он является самым электроотрицательным элементом, у цезия х = 0,7. Помимо обеспечения основы для оценки энергий связи гетерополярных связей, эти значения х также могут быть использованы для оценки дипольного момента и ионного характера связей.
Молекулярная биология Исследование природы химической связи, возможно, знаменует кульминацию вклада Полинга в теорию химической связи. В частности, достижения следуют из важной статьи (1947) о структуре металлов, но интерес к химической связи в настоящее время перетёк в интерес к структуре и функциям биологических молекул. Есть намёки на это в главе о водородных связях. Полинг был одним из первых, кто изложил её значение для биомолекул: из-за своей малой энергии связи и малой энергии активации, характеризующих её формирование и разрушение, водородная связь играет определённую роль в реакциях, протекающих при нормальной температуре. Было признано, что водородные связи стабилизируют пространственную структуру молекул белков.