兩次登上諾貝爾獎領獎臺

曉　小

本期人物：萊納斯·卡爾·鮑林

科學語錄：“化學結構理論主要就是化學的理論。”

萊納斯·卡爾·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。他是唯一一個單獨兩次獲諾貝爾獎的人，不過后一次獲得的是諾貝爾和平獎。

1901年2月18日，鮑林出生在美國俄勒岡州波特蘭市。幼年的鮑林聰明好學，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。

1922年，鮑林以優異的成績從俄勒岡州農學院化學工程系畢業，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。鮑林在諾伊斯的指導下，用調射線衍射法測定了輝鋁礦的晶體結構。這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。

1925年，鮑林以出色的成績獲得化學哲學博士，并于1926年2月去了歐洲游學。在歐洲游學時，鮑林去了很多實驗室工作與學習，接觸到了許多世界第一流的專家，并且了解了很多科學前沿問題，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，擔任助理教授講授量子力學及其在化學中的應用。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。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，鮑林提出了雜化軌道的理論。該理論的根據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，碳原子和周圍四個氫原子成鍵時，所使用的軌道是二者經混雜、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。

鮑林在研究量子化學和其他化學理論時，創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，對現代化學、凝聚態物理的發展都有巨大意義。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，形成穩定的電子層，按傳統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，特別是蛋白質的分子結構。20世紀40年代初，他開始研究氨基酸和多肽鏈，發現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b-螺旋體。經過研究他進而指出：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，這一發現為蛋白質空間構相打下了理論基礎。這些研究幫助鮑林于1954年榮獲諾貝爾化學獎。

鮑林堅決反對把科技成果用于戰爭，特別反對核戰爭。他認為，核戰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爭、保衛和平的問題。由于鮑林對和平事業的貢獻，他在1962年榮獲了諾貝爾和平獎。鮑林是一位偉大的科學家與和平戰士，他的影響遍及全世界。

責任編輯陽曉婷