萊納斯·鮑林：諾貝爾化學獎、和平獎雙料得主

　　鮑林是著名的量子化學家，他在化學的多個領域都有過重大貢獻。曾兩次榮獲諾貝爾獎金（1954年化學獎， 1962年和平獎），有很高的國際聲譽。 1901年2月18日，鮑林出生在美國俄勒岡州波特蘭市。幼年聰明好學，11歲認識了心理學教授捷夫列斯，捷夫列斯有一所私人實驗室，他曾給幼小的鮑林做過許多有意思的化學演示實驗，這使鮑林從小萌生了對化學的熱愛，這種熱愛使他走上了研究化學的道路。鮑林在讀中學時、各科成績都很好，尤其是化學成績一直名列全班第一名。他經(jīng)常埋頭在實驗室里做化學實驗，立志當一名化學家。1917年，鮑林以優(yōu)異的成績考入俄勒岡州農學院化學工程系，他希望通過學習大學化學最終實現(xiàn)自己的理想。鮑林的家境很不好，父親只是一位一般的藥劑師，母親多病。家中經(jīng)濟收入微薄，居住條件也很差。于經(jīng)濟困難，鮑林在大學曾停學一年，自己去掙學費，復學以后，他靠勤工儉學來維持學習和生活，曾兼任分析化學教師的實驗員，在四年級時還兼任過一年級的實驗課。鮑林在艱難的條件下，刻苦攻讀。他對化學鍵的理論很感興趣，同時，認真學習了原子物理、數(shù)學、生物學等多門學科。這些知識，為鮑林以后的研究工作打下了堅實的基礎。1922年，鮑林以優(yōu)異的成績大學畢業(yè)，同時，考取了加州理工學院的研究生，導師是著名化學家諾伊斯。諾伊斯擅長物理化學和分析化學，知識非常淵博。對學生循循善誘，為人和藹可親，學生們評價他“極善于鼓動學生熱愛化學”。諾伊斯告訴鮑林，不要只停留在書本知識上，應當注重獨立思考，同時要研究與化學有關的物理知識1923年，諾伊斯寫了一部新書，名為《化學原理》，此書在正式出版之前，他要求鮑林在一個假期中，把書上的習題全部做一遍。鮑林用了一個假期的時間，把所有的習題都準確地做完了，諾伊斯看了鮑林的作業(yè)，十分滿意。諾伊斯十分賞識鮑林，并把鮑林介紹給許多知名化學家，使他很快地進入了學術界的社會環(huán)境中。這對鮑林以后的發(fā)展十分有用。鮑林在諾伊斯的指導下，完成的第一個科研課題是測定輝鋁礦（mosz）的晶體結構，鮑林用調射線衍射法，測定了大量的數(shù)據(jù)，最后確定了mosz的結構，這一工作完成得很出色，不僅使他在化學界初露鋒芒，同時也增強了他進行科學研究的信心。鮑林在加州理工學院，經(jīng)導師介紹，還得到了迪肯森、托爾曼的精心指導，迪肯森精通放射化學和結晶化學，托爾曼精通物理化學，這些導師的精心指導，使鮑林進一步拓寬了知識面，建立了合理的知識結構。1925年，鮑林以出色的成績獲得化學哲學博士。他系統(tǒng)地研究了化學物質的組成、結構、性質三者的聯(lián)系，同時還從方法論上探討了決定論和隨機性的關系。他最感興趣的問題是物質結構，他認為，人們對物質結構的深入了解，將有助于人們對化學運動、的全面認識。鮑林獲博士學位以后，于1926年2月去歐洲，在索未菲實驗室里工作一年。然后又到玻爾實驗室工作了半年，還到過薛定愕機和德拜實驗室。這些學術研究，使鮑林對量子力學有了極為深刻的了解，堅定了他用量子力學方法解決化學鍵問題的信心。鮑林從讀研究生到去歐洲游學，所接觸的都是世界第一流的專家，直接面臨科學前沿問題，這對他后來取得學術成就是十分重要的。1927年，鮑林結束了兩年的歐洲游學回到了美國，在帕莎迪那擔任了理論化學、的助理教授，除講授量子力學及其在化學中的應用外，還講授晶體化學鄉(xiāng)開設有關化學鍵本質的學術講座。1930年，鮑林再一次去歐洲，到布拉格實驗室學習有關射線的技術，后來又到慕尼黑學習電子衍射方面的技術，回國后，被加州理工學院聘為教授。鮑林在探索化學鍵理論時，遇到了甲烷的正四面體結構的解釋問題。傳統(tǒng)理論認為，原子在未化合前外層有未成對的電子，這些未成對電子如果自旋反平行，則可兩兩結成電子對，在原子間形成共價鍵。一個電子與另一電子配對以后，就不能再與第三個電子配對。在原子相互結合成分子時，靠的是原子外層軌道重疊，重疊越多，形成的共價鍵就越穩(wěn)定一這種理論，無法解釋甲烷的正四面體結構。為了解釋甲烷的正四面體結構。說明碳原子四個鍵的等價性，鮑休在1928一1931年，提出了雜化軌道的理論。該理論的根據(jù)是電子運動不僅具有粒子性，同時還有波動性。而波又是可以疊加的。所以鮑林認為，碳原子和周圍口個氫原子成鍵時，所使用的軌道不是原來的s軌道或p軌道，而是二者經(jīng)混雜、疊加而成的“雜化軌道”，這種雜化軌道在能量和方向上的分配是對稱均衡的。雜化軌道理論，很好地解釋了甲烷的正四面體結構。在有機化學結構理論中，鮑林還提出過有名的“共振論” 共振論直觀易懂，在化學教學中易被接受，所以受到歡迎，在本世紀40年代以前，這種理論產(chǎn)生了重要影響，但到60年代，在以蘇聯(lián)為代表的集權國家，化學家的心理也發(fā)生了扭曲和畸變，他們不知道科學自由為何物，對共振論采取了急風暴雨般的大批判，給鮑林扣上了“唯心主義”的帽子。鮑林在研究量子化學和其他化學理論時，創(chuàng)造性地提出了許多新的概念。例如，共價半徑、金屬半徑、電負性標度等，這些概念的應用，對現(xiàn)代化學、凝聚態(tài)物理的發(fā)展都有巨大意義。1932年，鮑林預言，惰性氣體可以與其他元素化合生成化合物。惰性氣體原子最外層都被8個電子所填滿，形成穩(wěn)定的電子層按傳統(tǒng)理論不能再與其他原子化合。但鮑林的量子化學觀點認為，較重的惰性氣體原子，可能會與那些特別易接受電子的元素形成化合物，這一預言，在1962年被證實。鮑林還把化學研究推向生物學，他實際上是分子生物學的奠基人之一，他花了很多時間研究生物大分子，特別是蛋自質的分子結構，本世紀40年代初，他開始研究氨基酸和多肽鏈，發(fā)現(xiàn)多肽鏈分子內可能形成兩種螺旋體，一種是a -螺旋體，一種是g -螺旋體。經(jīng)過研究他進而指出：一個螺旋是依靠氫鍵連接而保持其形狀的，也就是長的肽鍵螺旋纏繞，是因為在氨基酸長鏈中，某些氫原子形成氫鍵的結果。作為蛋白質二級結構的一種重要形式，a -螺旋體，已在晶體衍射圖上得到證實，這一發(fā)現(xiàn)為蛋白質空間構像打下了理論基礎。這些研究成果，是鮑林1954年榮獲諾貝爾化學獎的項目。1954年以后，鮑林開始轉向大腦的結構與功能的研究，提出了有關麻醉和精神病的分子學基礎。他認為，對精神病分子基礎的了解，有助于對精神病的治療，從而為精神病患者帶來福音。鮑林是第一個提出“分子病”概念的人，他通過研究發(fā)現(xiàn)，鐮刀形細胞貧血癥，就是一種分子病，包括了由突變基因決定的血紅蛋白分子的變態(tài)。即在血紅蛋白的眾多氨基酸分子中，如果將其中的一個谷氨酸分子用纈氨酸替換，就會導致血紅蛋白分子變形，造成鐮刀形貧血病。鮑林通過研究，得出了鐮刀形紅細胞貧血癥是分子病的結論。他還研究了分子醫(yī)學，寫了《矯形分子的精神病學》的論文，指出：分子醫(yī)學的研究，對解開記憶和意識之謎有著決定性的意義。鮑林學識淵博，興趣廣泛，他曾廣泛研究自然科學的前沿課題。他從事古生物和遺傳學的研究，希望這種研究能揭開生命起源的奧秘。他述于1965年提出原子核模型的設想，他提出的模型有許多獨到之處。鮑林堅決反對把科技成果用于戰(zhàn)爭，特別反對核戰(zhàn)爭。他指出：“科學與和平是有聯(lián)系的，世界已被科學的發(fā)明大大改變了，特別是在最近一個世紀。現(xiàn)在，我們增進了知識，提供了消除貧困和饑餓的可能性，提供了顯著減少疾病造成的痛苦的可能性，提供了為人類利益有效地使用資源的可能性?！彼J為，核戰(zhàn)爭可能毀滅地球和人類，他號召科學家們致力于和平運動，鮑林傾注 了很多時間和精力研究防止戰(zhàn)爭、保衛(wèi)和平的問題。他為和平事業(yè)所作的努力，遭到美國保守勢力的打擊，50年代初，美國奉行麥卡錫主義，曾對他進行過嚴格的審查，懷疑他是美共分子，限制他出國講學，干涉他的人身自由。1954年，鮑林榮獲諾貝爾化學獎以后，美國政府才被迫取消了對他的出國禁令。1955，鮑林和世界知名的大科學家愛因斯坦、羅素、約里奧·居里、玻恩等，簽署了一個宣言：呼吁科學家應共同反對發(fā)展毀滅性武器，反對戰(zhàn)爭，保衛(wèi)和平。1957年5月，鮑林起草了《科學家反對核實驗宣言》，該宣言在兩周內就有2000多名美國科學家簽名，在短短幾個月內，就有49個國家的11000余名科學家簽名。1958年，鮑林把反核實驗宣言交給了聯(lián)合國秘書長哈馬舍爾德，向聯(lián)合國請愿。同年，他寫了《不要再有戰(zhàn)爭》一書，書中以豐富的資料，說明了核武器對人類的重大威脅。1959年，鮑林和羅素等人在美國創(chuàng)辦了《一人少數(shù)》月刊，反對戰(zhàn)爭，宣傳和平。同年8月，他參加了在日本廣島舉行的禁止原子彈氫彈大會。由于鮑林對和平事業(yè)的貢獻，他在1962年榮獲了諾貝爾和平獎。他以《科學與和平》為題，發(fā)表了領獎演說，在演說中指出：“在我們這個世界歷史的新時代，世界問題不能用故爭和暴力來解決，而是按著對所有人都公平，對一切國家都平等的方式，根據(jù)世界法律來解決?！弊詈笏栒伲骸拔覀円鸩浇⑵鹨粋€對全人類在經(jīng)濟、政治和社會方面都公正合理的世界，建立起一種和人類智慧相稱的世界文化。”鮑林是一位偉大的科學家與和平戰(zhàn)士，他的影響遍及全世界。

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