Відомий і невідомий Михайло Каша

Моя розповідь про людину, що стала творцем найвищих світових досягнень у науці, прожила довге життя і знайшла вічний спокій 12 червня цього року у віці 92 років. Це Михайло Каша, українець, який жив і працював у США. Саме він у 40-ві рр., ще будучи аспірантом, відкрив фундаментальний закон, що пов'язує два види випромінювання - флуоресценцію і фосфоресценцію. До всіх підручників фізики ввійшло правило Каші, що визначає енергетику електронних переходів молекул. Це він об'єднав дві квантово-механічні теорії екситонного й індуктивно-резонансного перенесення енергії. Йому належить відкриття синглетного кисню в хімічних і біохімічних реакціях. І як згодом виявилося, ця активна форма кисню утворюється і знешкоджується в кожній живій клітині. Вже потім учені встановили, що її можна утворювати штучно й використовувати для знешкодження ракових клітин. Саме Михайло Каша вперше пояснив, яким чином рослини так ефективно використовують енергію сонця, і запропонував просту модель такого процесу. Як виявилося, його механізм надзвичайно складний. Одні пігменти поглинають сонячну енергію і шляхом каскаду реакцій передають її іншим, де й відбувається розділення зарядів. Він був першим у вивченні багатьох фотохімічних систем, що утворюються з перенесенням протона, і довів існування їх спряження з перенесенням електронного заряду. Лише одного із цих відкриттів було б достатньо, щоб навічно увійти в історію науки.

Хто ж ця людина, засновник і співзасновник сучасної фотофізики і фотохімії, квантової хімії і електронної спектроскопії, чиї роботи стали необхідними для розуміння фундаментальних основ життя? Американець українського походження, він був радником з науки президента США, почесним членом різних академій світу (включаючи НАН України). На його честь видавали спеціальні випуски наукових журналів і організовували конференції, що збирали учених з усього світу. Нобелівські лауреати мали за честь
виступити на його семінарах. Мені випало величезне щастя знати Михайла Кашу особисто, дискутувати і співпрацювати з ним. Він був моїм старшим другом і Учителем. Знаючи зблизька цю визначну людину, я відчуваю потребу розповісти про неї те, про що не пишуть у наукових журналах, і якоюсь мірою розкрити її феномен.

Назвати життєвий шлях Михайла Каші простим і безхмарним аж ніяк не можна. Народився він 6 грудня 1920 р. у штаті Нью-Джерсі в сім'ї українських емігрантів. Злидні й безземелля спонукали селян Карпатської України масово емігрувати за океан. Серед них були й Михайлові батьки. Опинившись у чужому оточенні без освіти й знання мови, вони трималися купи, намагалися зберігати вікові традиції. Початкову освіту хлопчик здобув у школі при українській церкві. Він був єдиним з великої родини, і, мабуть, з усієї української громади містечка Елізабет, кому в той час вдалося продовжити освіту. Згадуючи свого батька Стефана, Михайло казав: "Це була людина, що розуміла більше про світ і знала більше мистецтво і ремесло, ніж більшість людей, яких я знав у житті". Cтефан, як і його односельці, за часів Австро-Угорської імперії міг здобути лише початкову освіту. Самі бідні й неписьменні, українські емігранти робили все, аби дати освіту дітям. Навіть послати малого Михайлика до англійської середньої школи вимагало величезних зусиль.

Але ж неймовірно потужним був потяг Михайла до знань. Він розповідав, як самотужки зібрав найпростіший детекторний приймач і не пропускав жодної радіопередачі про науку. Його несамовиту жадобу знань помітили вчителі і таки переконали батька хлопчика дозволити здібному учневі продовжити навчання. Стефан погодився лише за умови, що син вивчиться на електрика - дуже потрібна в той час професія, що могла б якоюсь мірою гарантувати роботу. Михайло виконав батькову умову. Зважте, це були часи американської депресії, і вчитися, коли сім'я бідує, було неймовірно важко.

Та хлопцеві усміхнулася доля, йому запропонували роботу техніка в лабораторії, що належала хімічній фірмі "Мерк" і спеціалізувалася на синтезі синтетичних аналогів природних біологічних речовин. Найбрудніша лабораторна робота - готувати досліди й прибирати після них. І тут трапився випадок, після якого керівник лабораторії і весь її колектив перейнялися повагою до Михайла. Вчені-хіміки синтезували новий продукт, що мав біологічну активність. Вони не змогли його очистити і після кількох невдалих спроб вирішили роз'їхатися у відпустки, залишивши Михайла стерегти лабораторію. Яким же було їхнє здивування, коли після повернення вони побачили, що 17-річний технік успішно розділив препарат на сім фракцій і охарактеризував їх!

Зовсім непросто Михайло здобував вищу освіту. Щодня після роботи він поспішав на електричку до Нью-Йорка, а потім, після вечірніх лекцій у технічному університеті, вночі повертався додому. Він мріяв потрапити в аспірантуру до самого Гілберта Льюїса, одного з найвидатніших хіміків свого часу. Ця мрія стала реальністю лише після того, як, провчившись іще два роки в університеті штату Мічиган, він у лютому 1943-го одержав диплом бакалавра.

У Каліфорнії, в лабораторії Льюїса, Михайло Каша вивчає природу люмінесценції. І знову драматична ситуація: війна, американські вчені готують зброю нового типу - атомну. Потрібно було багато кваліфікованих робочих рук для виділення й очистки радіоактивних речовин. Для цього мобілізують аспірантів-хіміків. Михайло розповідав, у яких умовах вони щоденно працювали над збагаченням плутонію - без спецодягу й захисних екранів, але з великим ентузіазмом і вірою в перемогу над ворогом. На щастя, променевої хвороби ніхто не дістав. Але на дисертаційні дослідження залишалися тільки нічні години й вихідні. І все ж Михайло вчасно закінчив заплановані експерименти і в січні 1945 р. захистив дисертацію на тему: "Триплетні стани органічних молекул". Одержані ним результати й зроблені висновки збурили весь науковий світ.

У чому ж суть цього відкриття? Є два типи випромінювання під дією світла - короткотривала флуоресценція і довготривала фосфоресценція, між якими має існувати якийсь зв'язок. Ще 1933 р. інший видатний українець - Олександр Яблонський, який працював у Польщі, геніально передбачив існування цього зв'язку через невідомий довготривалий електронний збуджений стан. У своїй дисертації Каша якраз і доводив, що таким станом є триплетний стан молекул. Саме цей висновок наразився на цілковите неприйняття й нищівну критику всієї наукової спільноти. Такі визначні вчені, як нобелівські лауреати Джеймс Франк і Роберт Муллікен, виступили категорично проти. Суть їхньої критики зводилася до того, що перехід з синглетного в триплетний стан неможливий у силу законів квантової механіки. Проте експерименти Льюїса і Каші показували інше.

Ще на початку цієї дискусії трапився трагічний випадок. Герберт Льюїс працював у лабораторії, і в його руках вибухнула колба зі смертельно небезпечною речовиною. Раптова смерть наукового керівника була тяжкою втратою. Проте 25-річний юнак, залишившись обстоювати власні результати й ідеї без підтримки, мусив довести їх до загального визнання. Ця дискусія була однією з найбільш активних і тривалих в усій історії науки минулого століття - вона відбувалася на конференціях фізиків, на сторінках багатьох журналів і закінчилась лише тоді, коли існування триплетних збуджених станів було продемонстровано у прямому експерименті з електронного парамагнітного резонансу.

І ось після року, проведеного в англійському Манчестері, Михайло вже професор у Таллахассі, невеличкому містечку в штаті Флорида. Чому обрав таке екзотичне місце для подальшої наукової роботи, а не визнані академічні центри, як, приміром, Гарвард, Стенфорд чи Принстон? По-перше, Михайло найбільше цінував незалежність, можливість мислити й діяти самостійно, що в умовах провінції було гарантовано. Був іще й приклад Поля Дірака, одного з творців квантової електродинаміки, який покинув академічний Кембридж, аби прожити останні свої роки саме в Таллахассі. Та, мабуть, найбільше переважила любов Михайла до чарівної природи Флориди (квітучої, як її називали першовідкривачі-іспанці). Протягом усього подальшого життя М.Каша боровся за збереження цього унікального краю, його рослинного й тваринного світу. Разом із дружиною Ліллі вони оселилися в лісі на березі дикого озера, де було багато алігаторів. У прагненні захистити цих мирних тварин, яких несправедливо змальовують як кровожерливих хижаків - ворогів людини, він пропонував усім охочим покататися по озеру серед алігаторів на його маленькому каяку (варіант байдарки). Автор цих рядків скористався таким запрошенням і дістав незабутні враження.

У своїй науковій роботі Михайло Каша блискуче поєднав теорію й експеримент, організував одну з найкращих на той час спектроскопічних лабораторій. Його ентузіазм і організаторські здібності вилились у створення нової інституції, що об'єднала фізичний, хімічний та біологічний факультети Державного університету Флориди, - Інституту молекулярної біофізики. Це був один із перших наукових закладів такого роду в світі. Будучи людиною з широкими науковими інтересами, він не лише сам усвідомлював необхідність інтеграції різних наукових дисциплін для розкриття таємниць живого світу, а й зміг переконати в цьому своїх колег і органи влади. А тепер здогадайтеся, хто створив ескіз будівлі нового інституту? Так, саме Михайло Каша. Символічно - її збудували як центральну частину між будівлями факультетів фізики, хімії, біології та об'єднали з ними повітряними переходами. Зараз цей інститут носить ім'я свого засновника.

Поступово лабораторія Каші ставала центром тяжіння для вчених з усього світу. Звідси почали шлях у велику науку англієць Робін Хохштрассер і єгиптянин Мустафа ель-Саєд, які згодом стали лідерами американської фотофізичної науки. Тут я зустрів тайванця Пі-Тай-Чоу й індуса Прадіпа Сенгупту, що повернулися до своїх країн і заснували власні, відомі на весь світ, наукові школи. Якась особлива аура існувала в лабораторії Михайла Каші, що згуртувала всіх нас, зробила близькими друзями. А про його справді українську гостинність Америкою ходили легенди. Гостей і співробітників лабораторії він часто запрошував до свого улюбленого ресторанчика на березі Мексиканської затоки, де на терасі, що виходить у море, при сяйві місяця й зірок можна було дискутувати майже до ранку. Завжди захоплений новими ідеями, Михайло ніколи не демонстрував свого лідерства. Він закликав дивитися на світ широко розплющеними очима й намагатися його зрозуміти.

Показова щодо цього - робота Михайла Каші з фотосинтезу. Чи є зв'язок між квантовою механікою з її довгими формулами, функціями, операторами і диханням живої природи, зокрема тим, як промінь сонця падає на живе листячко? У листі рослин міститься багато пігментів, роль яких була невідома. Каша висловив припущення, що ці пігменти є антенами, які збирають енергію сонячного світла і передають її іншим молекулам, де й відбувається фотосинтез. Він теоретично запропонував механізм такої передачі і розрахував її ефективність.

Михайло Каша вражав своєю фантастичною інтуїцією, вмінням бачити в простих речах те, чого не бачив ніхто. Він спробував знайти пояснення, що саме надає різних кольорів квітам, і чому ці кольори вигорають на сонці. З'ясувавши, що пігменти, які відповідають за це, за хімічною структурою є флавоноїдами, він почав їх активно вивчати. Звісно, і квантова механіка, і спектроскопія стали тут у пригоді. Так започаткувалася нова галузь науки - фізика перенесення протона в збудженому стані. Цей напрям досліджень захопив і мене. Бо не можна було, слухаючи Михайла Кашу, не захопитися. Разом із моїм учнем Олександром Ситником, що протягом двох років був співробітником Каші, ми розпочали дослідження властивостей флавоноїдів і їх застосування як біологічних міток і зондів. У лабораторії Каші працювала й українка Олена Фальківська, остання його аспірантка. Згодом до цих досліджень долучилося багато вчених - зокрема хімік-синтетик Василь Пивоваренко і його лабораторія в Києві. Близько 3 тис. цитувань моїх робіт, а також робіт моїх учнів і послідовників у наукових журналах також говорять про успіх цього напряму. Ми стояли на плечах гіганта і були ним осяяні.

Аж ось зовсім незбагненна річ. Хіба ж не вважаються класичними й досконалими такі музичні інструменти, як гітара, скрипка й віолончель? Адже в їхній конструкції протягом, мабуть, останніх 300 років не відбувалося якихось істотних змін. І тут Михайло Каша купує на подарунок синові гітару. Зацікавившись її звучанням, він доходить висновку, що інструмент був створений не за законами фізики, а отже, потребує вдосконалення. Учений знайшов майстра, який почав виготовляти гітари за його вказівками й розробками. І гітара зазвучала по-іншому. Настільки по-іншому, що її взяв до рук сам Андрес Сеговія, якого вважають найкращим гітаристом усіх часів. Розповідають, як одного разу Каша заходить до студентської аудиторії і каже: "Нам доведеться відкласти лекції з квантової механіки, бо я від'їжджаю на концертні гастролі. Моїм акомпаніатором буде маестро Сеговія". І таке концертне турне по США і Канаді справді відбулося. Михайло розповідав про свою теорію музичних інструментів і їхню конструкцію, а далі відбувався концерт знаменитого А.Сеговії. Такі лекції-концерти збирали тисячні аудиторії.

Нобелівська премія обійшла Михайла Кашу, хоч його й висували на неї. Не одержав премії і його великий учитель Герберт Льюїс. Проте провівши пошук в Інтернеті за ключовими словами Nobel prize і Michael Kasha, я отримав несподіваний результат - інтерв'ю Михайла Каші нобелівському лауреату Гаррі Крото. Чи не відчуваєте тут чогось незвичного, майже неймовірного? Зазвичай нобелівські лауреати самі дають інтерв'ю, а не беруть їх в інших учених. Власне, не преміями і не нагородами визначається внесок ученого у світову скарбницю знань.

Мене часто запитують, якою мовою ми розмовляли, чи добре Михайло пам'ятав українську? Така вже специфіка нашої професії, що всі ми користуємось англійською. Проте Михайло чудово зберіг мову свого дитинства - характерний лемківський діалект. Я чув його в розмові Михайла з братом і сестрою, коли вони приїжджали до нього на гостину. Це були прості люди, яким за багаторічною тяжкою працею було не до вдосконалення своєї мови, української чи англійської. І можна було відчути, який величезний шлях пройшов Михайло. Початкова освіта на українській основі дала йому можливість легко опанувати суміжні слов'янські мови - російську і польську - і вільно, без перекладу читати на цих мовах наукову літературу. Він добре знав і високо цінував публікації українських учених, зокрема Антоніни Прихотько та її школи. Його зусиллями і за його редакцією була перевидана в США англійською мовою книжка Олександра Давидова "Теорія молекулярних екситонів".

Востаннє я зустрівся з Михайлом Кашею 2001 р. на науковій конференції, присвяченій його 80-річчю. Вона зібрала найкращих фотофізиків і спектроскопістів США, серед яких було багато його учнів. Я був єдиним доповідачем, кого запросили з Європи. Всі чекали на доповідь Каші. Про що він говорив? Про молекулярні екситони чи про динаміку перенесення протона? Ні, тоді це був би не Михайло Каша. Бо доповідати про минулі досягнення було зовсім не в його стилі. Він розповів про малозрозуміле явище, яке вивчав останнім часом, - північне сяйво. Каша виклав свою власну теорію його виникнення. Було відомо, що сонце випромінює не лише кванти світла - фотони, а й заряджені частинки - протони. Протони відхиляються магнітним полем Землі до північного полюса і викликають фотофізичний процес, що призводить до свічення у верхніх шарах атмосфери. Михайло пов'язував цей процес з утворенням активних форм кисню, що об'єднуються в димери, призводячи до такого свічення. Ми всі були в захваті. Виявляється, і в 80-річному віці можна зробити значний внесок у нову галузь науки.

Природа бере своє, і немає серед нас людей вічних. Проте вічними є закони природи, відкриті Михайлом Кашею, і вічним є дух подвижництва в науці, який він випромінював. При всьому розмаїтті творчого доробку Михайла Каші він увійде в історію світової науки передусім як король електронних збуджених станів молекул. Здається, я знаю секрет, чому він так захоплювався збудженими станами і чому збуджені стани відкривали йому свої найглибші таємниці. Тому, що сам він завжди перебував в особливому - творчому - збудженому стані, який здатен збуджувати всіх навколо себе. Таким він залишиться серед нас.