Linus Carl Pauling - čovjek legenda

Let us go then, you and I,... (T. S. Eliot) ili Tko je Pauling

Mnogo je toga rečeno o Paulingu, mnogo za njegova života, mnogo nakon smrti. Što je istina? Tko je bio i čime je potaknuo našu znatiželju da ga upoznamo? Ovaj esej skroman je prilog nastojanju da se odgovori na postavljena pitanja. Pođimo zajedno i upoznajmo Paulinga, ne samo iz pričanja drugih, već i iz pričanja s njime, pođimo, dakle,...

Slika 1. Pauling u dobi od dvije godine. (Preuzeto iz literature.6)

Linus Carl Pauling8, 9, 10, 11, 12 rođen je 28. veljače 1901. godine u Portlandu, savezna država Oregon, od oca Hermana Henryja Williama i majke Lucy Isabelle Darling.

Već kao dječak mnogo je i raznoliko čitao. S devet godina čitao je Bibliju, a prema očevim riječima (jer Pauling se toga, kasnije je izjavio, ne sjeća) i Darwinovo djelo Postanak vrsta. U to vrijeme njegov otac je napisao, sad već anegdotalno, pismo mjesnim novinama moleći čitatelje da ga savjetuju što dalje da njegov sin čita. Otac, ljekarnik, uvijek ga je bodrio i upućivao na intelektualni rad. Majka, kućanica, nikad nije razumjela ta Linusova nastojanja. (Pauling je poslije potvrdio ove riječi.)

S jedanaest godina zainteresirao se za kukce te je počeo čitati knjige iz entomologije i skupljati različite vrste kukaca, u dvanaestoj godini veoma se zanimao za stijene i minerale, da bi se u trinaestoj konačno odlučio za kemiju kao najdražu zanimaciju. O tome kako je "ušao" u kemiju neka kaže sam Pauling: "Jedan dječak, Lloyd Alexander Jefress, baš mojih godina, trinaest mu je bilo, pitao me želim li vidjeti neke kemijske reakcije. Imao je različite kemikalije koje je možda nabavio u ljekarni i izveo je nekoliko reakcija. I to me se veoma dojmilo. Ne znam jesam li se baš ubrzo nakon što mi je Lloyd Jefress pokazao te pokuse odlučio da ću biti kemičar. Možda je to bilo godinu ili dvije poslije. Kad mi je bilo petnaest, dvije godine poslije, ili možda šesnaest, Lloyd Jefress i ja posjetili smo moju baku u Oswegu, Oregon, i ona me je upitala, ´Što ćeš biti kad odrasteš, Linnie?` Odgovorio sam, ´Bit ću inženjer.` ... I tako sam diplomirao kemijsko inženjerstvo na Oregonskom poljoprivrednom fakultetu jer nisam znao da postoje ljudi koji su profesionalni kemičari. U to vrijeme u školama nije bilo savjetnika koji su pomagali u izboru zvanja, a znao sam za inženjerstvo. Znao sam za kemijsko inženjerstvo pa sam mislio da je to način da zarađujem za život, a da se ipak bavim kemijom. I onda u osamnaestoj, 1919. godine, pročitao sam radove Irvinga Langmuira u Journal of the American Chemical Society, a poslije i rad G. N. Lewisa iz 1916. godine. Ovi radovi o prirodi kemijske veze, o ulozi elektrona u povezivanju atoma, veoma su me zainteresirali. I to je od onda, u biti, priča mog života."10

Slika 2. Pauling kao student na OAC-u. (Preuzeto iz literature.6)

Premda, zbog nekog nesporazuma, nikad nije maturirao srednju školu, 1917. upisuje Pauling Oregonski poljoprivredni fakultet (Oregon Agricultural Colledge, OAC), a 1919. godine postaje asistent i predavač kvantitativne analize na istom fakultetu. 1921. izradio je svoj prvi znanstveni rad - istraživanje učinka magneta na orijentaciju željezovih kristala nakon dobivanja željeza elektrolizom iz otopine neke željezove soli.

Sljedeće godine diplomira OAC i odlazi na Kalifornijski institut tehnologije (California Institute of Technology, popularni Caltech) te upoznaje buduću životnu družicu Avu Helen Miller. Usprkos protivljenju svojih roditelja, vjenčavaju se već iduće godine; za dvije godine rodilo im se prvo dijete, sin Linus Carl Pauling ml. Svoju je suprugu veoma volio i poštovao te osjećao veliku zahvalnost prema njoj: "Mislim da je upoznavanje mlade žene s kojom sam se godinu i pol dana poslije oženio bio događaj koji je imao najveći utjecaj na moj život. Ona je, sad to vidim, osjećala svojom dužnošću da omogući svojemu mužu da živi što je moguće boljim životom. A posebno da brine o problemima i stresovima vezanima uz obitelj, ostavljajući me slobodna da posvetim sve svoje vrijeme i trud radeći na problemima na kojima sam želio raditi, na znanstvenim problemima."10

U to vrijeme doktorira tezom pod naslovom Određivanje strukture kristala rendgenskim zrakama, a počinje i teorijsko istraživanje prirode kemijske veze. Ovo ključno razdoblje Paulingova života kulminira putom Paulinga i Ave Helen po Europi i suradnjom s velikanima fizike A. Sommerfeldom, E. Schrödingerom, N. H. D. Bohrom i A. Einsteinom. To je vrijeme poroda nove kvantne fizike, preporoda fizike i znanosti uopće, a zaslugom Paulinga rađa se i kvantna kemija. Poslušajmo Paulinga: "...netko me je ne tako davno upitao, koje me je od mojih otkrića najviše uzbudilo? Odgovorio sam da je to temeljno otkriće usmjerenosti kemijskih veza koje sam načinio, vjerojatno, siječnja 1931. godine. Zapravo sam već 1928., dvije godine nakon što sam počeo proučavati kvantnu mehaniku, objavio rad u kojemu sam rekao da kvantnom mehanikom, tj. postupkom koji sam kasnije nazvao teorijom rezonancije, mogu objasniti tetraedarsku prirodu veza ugljikovog atoma. I da ću detalje objaviti kasnije. Gotovo su tri godine prošle dok nisam objavio detalje. ... 1928. radio sam na matematički vrlo složenim kvantnomehaničkim proračunima iz kojih sam uspio izvesti zaključak da ugljikov atom tvori četiri veze u tetraedarskoj orijentaciji, ali proračuni su bili tako složeni da sam mislio da mi ljudi neće vjerovati. Tako je teško vidjeti jasno kroz gomilu simbola, jednadžbi i relacija, da mi neće vjerovati. A možda ni ja ne vjerujem. Oh, objavio sam izjavu o tome - trebalo mi je mnogo vremena da pojednostavim kvantnomehaničke jednadžbe tako da budu primjenljive na različite probleme. Tog dana, vjerojatno 19. siječnja, možda imam zapis o tome, ali sigurno siječnja 1931., kasno tog dana dobio sam ideju - mogu upotrijebiti jednostavnu metodu pojednostavljivanja sveobuhvatne metode pojednostavljivanja jednadžbi. Tada te pojednostavljene jednadžbe mogu primjeniti na različite kemijske probleme. Radio sam, mislim, skoro čitavu noć, vrlo uzbuđen zbog primjene ove ideje. Ne samo da mogu izvesti tetraedarsku orijentaciju ugljikovih veza ugljikovih atoma, već isto tako i različite druge rasporede atoma oko centralnog atoma, ne samo tetraedarski raspored, već i oktaedarski i kvadratnoplanarni, koji se pojavljuju kod nekih supstancija. Načinio sam i predviđanja o vezi magnetskih osobina supstancije i međusobnog rasporeda atoma supstancije. Smatram taj rad, objavljen 17. ožujka 1931., svojim najvažnijim radom, i mislim da sam u pravu kad kažem da je taj rad pobudio najveći osjećaj uzbuđenja u meni."10

Slika 3. Linus i Ava Helen s djecom i unučadi. (Ljubaznošću The Archives, California University of Technology. Preuzeto iz literature.15)

1931. postaje i redoviti profesor te predstojnik Odsjeka za kemiju i kemijsko inženjerstvo na Caltechu. Rođen mu je drugi sin, Peter Jeffress Pauling, a ubrzo i kći Linda Helen. Američko kemijsko društvo nagradilo ga je prvom ikad podijeljenom Langmuir nagradom. Pauling postaje član američke Nacionalne Akademije Znanosti u tridesetdrugoj godini i time je najmlađi član Akademije. Tridesetih godina počinje se baviti i biokemijom, molekularnom biologijom te medicinom. 1937. rođen je najmlađi sin Linusa i Ave Helen, Edward Crellin.

1939. izdaje svoje kapitalno djelo koje je zauvijek iz temelja izmijenilo kemiju, znanost i naš pogled na svijet Priroda kemijske veze i struktura molekula i kristala (The Nature of the Chemical Bond, and the Structure of Molecules and Crystals)13. Knjiga je do danas najcitiranija znanstvena knjiga u svijetu. Pauling je u knjizi sumirao svoja istraživanja prirode kemijske veze. Ta istraživanja obuhvaćaju: razvijanje novih aproksimativnih metoda računanja rasporeda atoma u prostoru i orijenatacije veza, koje je Pauling uvijek usavršavao uspoređujući teorijske račune s eksperimentalno dobivenim podatcima, usavršavanje kvantnomehaničkog objašnjenja kovalentne veze, objašnjenje metalne veze, objašnjenje vodikove veze, razvijanje posve novih kvantnomehaničkih koncepata (kao što su: elektronegativnost, rezonancija i hibridizacija orbitala).

Potkraj desetljeća izbija drugi svjetski rat. Pauling odmah nudi svoje usluge kemičara na raspolaganje američkoj vojsci. U tom periodu napravio je više vrsta eksploziva (jedan od njih nazvan je linusit), izradio je uređaj za mjerenje količine kisika u zraku (npr. podmornica i aviona) koji se poslije pokazao prijeko potrebnim u regulaciji kisika pri anesteziji, a u suradnji s D. Campbellom i D. Pressmanom objavljuje uspješno sintetiziranje antitijela te (u suradnji s D. Campbellom) otkriće uspješnog nadomjestka krvne plazme.

1946. A. Einstein i Pauling, zajedno s još sedmoricom znanstvenika, utemeljuju Odbor atomskih znanstvenika za hitna stanja (Emergency Committee of Atomic Scientists) kojega je A. Einstein bio predsjednik. Najvažnija zadaća Odbora bila je informirati ljude svuda u svijetu o značenju otkrića fisije i izrade atomske bombe.

Unatoč prevladavajućoj politici, Pauling započinje borbu protiv nuklearnih pokusa u atmosferi, protiv oružja i protiv nasilnih sukoba te rata uopće - počinje borbu za mir. U tome ga je u mnogome potaknula i njegova žena. Zajedno drže predavanja i govore - stotine obraćanja javnosti na godinu - organiziraju javne proteste protiv nuklearnih pokusa u atmosferi, protiv rata u Vijetnamu, protiv američke politike prema latinoameričkim zemljama i Kubi.

Pišu peticije, od kojih je možda najpoznatija ona za obustavu svih nuklearnih pokusa u atmosferi u svijetu koju je pripremio nakon predavanja studentima Washingtonskog sveučilišta u St. Louisu u kojem je govorio o utjecaju radioaktivnog zračenja na ljudske nasljedne faktore. Peticiju je najprije poslao dvadesetpetorici znanstvenika u SAD-u koje je najbolje poznavao, a potom su je potpisali ukupno 2000 američkih znanstvenika. Peticija je razaslana diljem svijeta i na kraju je sakupljeno više od 11 000 potpisa što znanstvenika, što neznanstvenika. Peticiju je Pauling predao generalnom sekretaru UN-a D. Hammarskjöldu. U peticiji je Pauling između ostaloga napisao: "Mi, znanstvenici čija su imena niže potpisana, zahtijevamo da se međunarodni dogovor o prestanku nuklearnih pokusa postigne odmah. S ostalim ljudima dijelimo duboku brigu za dobrobit ljudskih bića. Kao znanstvenici posjedujemo znanje o opasnostima koje prijete i stoga snosimo posebnu odgovornost da upoznamo druge ljude s tim opasnostima."

Kako bi svoje mirotvorne napore znanstveno podupro, prvi je u svijetu načinio znanstveno istraživanje o utjecaju radioaktivnog zračenja na buduće generacije. Istraživanju sa znanstvene strane nitko od suparnika nije mogao prigovoriti, ali su zato mnogi zagovornici daljih nuklearnih pokusa u atmosferi (među njima najglasniji je bio E. Teller, ugledni fizičar, predvodnik projekta gradnje američke hidrogenske bombe i sudionik Manhattan projekta) umanjivali vrijednost zaključaka govoreći da su, brojčano, moguće žrtve relativno manje, nego što bi to bile da dođe do nuklearnog rata, a da Amerikanci ne mogu uzvratiti.

Pauling je svoj cilj ipak postignuo kad su 1964. međunarodnim dogovorom nuklearnih zemalja (osim Kine i Francuske) obustavljeni nuklearni pokusi u atmosferi. Predsjednik Kennedy je u govoru što ga je održao tom prilikom američkoj naciji istaknuo, kako jedna žrtva vrijedi koliko i tisuće, i da dijeli etičke stavove s Paulingom. Svoja nastojanja u borbi za mir prikazao je Pauling u knjizi Nikad više rata (No More War).

1955. izrađuje Mainau deklaraciju u kojoj je među ostalim napisao: "Svi narodi moraju donijeti odluku o odbacivanju slie kao posljednjeg odgovora. Ako to nisu spremni učiniti, prestat će postojati." Deklaraciju su potpisala 52 nobelovca.

Pedeste godine u SAD-u obilježene su McCarthyjevom politikom netolerancije. Pauling je više puta bio optužen kao komunist ili simpatizer komunista, kao subverzivac - što je on sve iskreno porekao nebrojeno mnogo puta. Pritom je pokazao snagu volje, odvažnost i poštenje. (Npr. kad je nakon pisanja peticije iz 1958. doveden pred istražni odbor pod optužbom da je komunist i da su mu komunisti pomogli u skupljanju potpisa, sve je odlučno porekao opisujući točno kako su potpisi skupljani. No, kad su ga zatražili popis svih koji su mu pomogli u skupljanju potpisa, odbio je udovoljiti zahtjevu rekavši da se radi o mladim ljudima koji zbog svog oduševljenja i idealizma ne zaslužuju da, ako ih on prokaže, izgube posao, prava i mir.)

1952. trebao je prisustvovati međunarodnoj konferenciji o strukturi proteina i biomolekula koja je održavana u Londonu. Na konferenciji su iznjeti najnoviji kristalografski podatci o strukturi DNA. Kako mu je vlada oduzela putovnicu optuživši ga za subverzivne radnje, Pauling nije mogao prisustvovati konferenciji i time je, kako se iduće godine ispostavilo, "izgubio utrku" u rješavanju strukture molekule DNA. Naime, u to vrijeme radio je na problemu rješavanja strukture molekule DNA, što je bio svojevrsni nastavak njegovog rada na strukturi proteina. 1951. godine objavio je rad u kojemu je prikazao teorijska i eksperimentalna razmatranja o sekundarnoj strukturi proteina (otkriva jednu od mogućih sekundarnih struktura, tzv. ?-zavojnicu). Pauling je predložio da molekula DNA ima strukturu trostruke zavojnice s fosfatnim skupinama s unutarnje strane zavojnice, dok su se predviđanja J. D. Watsona i F. H. C. Cricka o dvostrukoj zavojnici pokazala točnima. Watson i Crick za svoje su otkriće dobili Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu - mnogi su poslije kazali da bi Pauling možda prije od njih došao do rezultata da je mogao prisustvovati konferenciji. (Ipak, u novije vrijeme čini se da i Paulingova struktura postoji kod određene vrste DNA.) Sam Pauling je izjavio da rješavanje znanstvenih problema nikada nije doživljavao kao utrku, pa tako nije doživio niti rad na rješavanju strukture DNA kao poraz u utrci.

Slika 4. Pauling s modelom l-zavojnice, 1976. (Ljubaznošću The Archives, California Institute of Technology. Preuzeto iz literature.15)

Pauling se u to vrijeme intenzivno bavio problemima osuvremenjivanja nastave kemije na visokim učilištima. 1947. objavljuje slavni udžbenik opće kemije Opća kemija (General Chemistry)14 koji revolucionarizira učenje kemije postavljajući kemiju s čisto empirijskih na egzaktne osnove pružene, prije svega, kvantnokemijskim modelima kemijskih veza i primjenom na strukture molekula, kristala,... Knjiga je dosad prevedena na više od 10 svjetskih jezika, a doživjela je tri izmijenjena i dopunjena izdanja.

1954. Švedska akademija znanosti dodjeljuje mu Nobelovu nagradu za kemiju "za njegovo istraživanje prirode kemijske veze i primjene u rasvjetljavanju struktura složenih supstancija." Ovo je svakako jedan od najznačajnijih događaja u Paulingovom životu - posebice će ovo biti jasno ako se prisjetimo da je sam Pauling rekao kako ga je rad na objašnjavanju prirode kemijske veze od svih njegovih radova najviše oduševio. Početak šezdesetih (1962.) Paulingu donosi još jednu Nobelovu nagradu - ovaj put za mir - čime postaje jedini nobelovac dosad koji je dobio dvije nepodijeljene Nobelove nagrade. Sam Pauling uvijek je smatrao kako je nagradu trebala dobiti njegova žena ili ju bar podijeliti s njime. No, i Ava je za svoj mirotvorni rad dobila brojna priznanja.

Slika 5. Pauling na novinskoj konferenciji po primitku Nobelove nagrade za mir, 1963. (Ljubaznošću The Archives, California Institute of Technology. Preuzeto iz literature.15)

Sredinom desetljeća objavljuje novu teoriju strukture atomske jezgre. Glavna ideja teorije jest da protoni i neutroni kombiniranjem u tzv. sferone grade atomsku jezgru.

Sedamdesetih se intenzivnije počinje baviti biokemijom vitamina i minerala u ljudskom organizmu. Paulingov rad na ovom području datira još iz tridesetih godina kad je na Caltechu proučavao mehanizam djelovanja anestetika na mozak i mogućnost da je mentalna retardacija i općenito mentalne bolesti (posebice shizofrenija) uzrokovana biokemijskim i genetičkim poremećajima. Ovo proučavanje molekularne pozadine umnih aktivnosti mozga dovelo ga je do kliničkog istraživanja, u suradnji s A. Hofferom, primjene vitamina u prevenciji i liječenju karcinoma. Svojim radovima utemeljuje novo područje psihijatrije i medicine - ortomolekularnu psihijatriju i medicinu. Koncept i pojam se odnose na pristup prevenciji i liječenju bolesti te održavanju optimalnog zdravlja koji se oslanja na psihičko i enzimatsko djelovanje specifičnih nutrijenata, poput vitamina, minerala i aminokiselina, normalno prisutnih u tijelu, bilo da ih ljudski organizam sam stvara (npr. u jetri) ili ih je potrebno unositi u organizam hranom (ortomolekule).

Posebice je oduševljen višestrukom ulogom vitamina C u organizmu.16 Pauling postaje strastveni zagovornik uporabe (i korisnik) megadoza vitamina C pri prevenciji i liječenju mnogih bolesti, od prehlade do karcinoma i AIDS-a, pri održavanju optimalnog zdravlja i produljenju života. Njegove pretpostavke danas su predmet brojnih studija.16 Pauling je o svojim razmatranjima na polju ortomolekularne medicine napisao nekoliko knjiga: Vitamin C i prehlada (Vitamin C and the Common Cold), Rak i vitamin C (Cancer and Vitamin C) i Kako živjeti dulje i osjećati se bolje (How to Live Longer and Feel Better) koja je i u nas prevedena. Javnost je podijeljeno reagirala na njegove teorije.

Pauling je općenito bio zagovornik zdravog i kvalitetnog življenja. Između ostaloga, prvi je u svijetu izradio statističko istraživanje o štetnom utjecaju pušenja na zdravlje; bio je protivnik pušenja i sličnih mu poroka. Poznata je njegova izjava koja danas itekako ima smisla: "Ako želite živjeti bijednim životom, jedino što morate učiniti je početi pušiti cigarete."10

Do umirovljenja radio je na Centru za studij demokratskih institucija (Center for the Study of Democratic Institutions) u Sta. Barbari (kamo je otišao kako bi se potpunije bavio mirotvorstvom nakon što je bio prisiljen napustiti Caltech zbog pritiska političkih neistomišljenika), na sveučilištima u San Diegu i Stanfordu (kao profesor kemije) te, skoro do kraja života, kao ravnatelj Linus Pauling instituta znanosti i medicine (Linus Pauling Institute of Science and Medicine) koji je osnovao 1973. u Kaliforniji, a koji je 1996. prešao u Institut Linus Pauling pri Oregonskom državnom sveučilištu (Oregon State University).

1981. umire Ava Helen od raka želuca. Paulingov život više nikad nije bio isti. Zajedno su imali četvero djece, petnaestoro unučadi i devetnaestoro praunučadi. Sva djeca visoko su obrazovani stručnjaci na područjima kojima se bave, a troje ih je steklo titulu doktora znanosti.

Pauling je dobitnik mnogih nagrada i priznanja, 50 počasnih doktorata koje su mu dodijelila sveučilišta diljem svijeta (među njima i Sveučilište u Zagrebu) te počasnih članstava (među ostalima član je Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti te Hrvatskoga kemijskoga društva što je postao 1988.). Autor je više od 1000 radova s polja znanosti i mirotvorstva.

Pauling je djelom i životom vezan i uz Hrvatsku; 1991. organizira peticiju protiv rata u Hrvatskoj, a još 1988. sudjelovao je na konferenciji u Cavtatu gdje je, između ostaloga donesena i Cavtatska deklaracija koja upozorava na četiri apokaliptične opasnosti u svijetu danas: nuklearni holokaust, svjetski ekonomski kolaps uslijed neravnopravne raspodjele bogatstva, ekološku katastrofu i populacijsku eksploziju.17 Prijatelj je i suradnik hrvatskih znanstvenika (profesora Z. B. Maksića sa zagrebačkog Prirodoslovno-matematičkog fakulteta i Instituta Ruđer Bošković, npr.).

Za sebe kao znanstvenika Pauling je rekao: "Moj rad kao cjelina bio je pola eksperimentalni, a pola teorijski. Mislim da je to dobra kombinacija."10 Iz svega rečenog vidljiva je još jedna karakteristika njegova rada - univerzalnost. Unatoč širini područja kojima se bavio, uspio je dubinski istražiti svako upravo zato što je, kako je to sam rekao, mislio i mislio mnogo, mnogo više i dublje nego većina drugih ljudi i znanstvenika. Ovo je važna poruka u današnje vrijeme sve veće specijalizacije u znanosti i općenito radu i životu koja, čini mi se, vodi sve većoj ograničenosti, a ne savršenosti. Pauling je također tvrdio kako se sve može naučiti i istraživati uz uvjet da se prije toga dobro nauče osnovna područja znanosti: matematika, fizika i kemija. Na svom primjeru pokazao je ispravnost ove konstatacije.