兩次登上諾貝爾獎領(lǐng)獎臺

曉　小

本期人物：萊納斯·卡爾·鮑林

科學(xué)語錄：“化學(xué)結(jié)構(gòu)理論主要就是化學(xué)的理論?！?/p>

萊納斯·卡爾·鮑林是著名的量子化學(xué)家，他在化學(xué)的多個領(lǐng)域都有過重大貢獻(xiàn)。他是唯一一個單獨(dú)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(xué)，11歲認(rèn)識了心理學(xué)教授捷夫列斯。捷夫列斯有一所私人實(shí)驗(yàn)室，他曾給幼小的鮑林做過許多有意思的化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，這使鮑林從小萌生了對化學(xué)的熱愛，這種熱愛使他走上了研究化學(xué)的道路。

1922年，鮑林以優(yōu)異的成績從俄勒岡州農(nóng)學(xué)院化學(xué)工程系畢業(yè)，同時，考取了加州理工學(xué)院的研究生，導(dǎo)師是著名化學(xué)家諾伊斯。諾伊斯告訴鮑林，不要只停留在書本知識上，應(yīng)當(dāng)注重獨(dú)立思考，同時要研究與化學(xué)有關(guān)的物理知識。鮑林在諾伊斯的指導(dǎo)下，用調(diào)射線衍射法測定了輝鋁礦的晶體結(jié)構(gòu)。這使他在化學(xué)界初露鋒芒，同時也增強(qiáng)了他進(jìn)行科學(xué)研究的信心。

1925年，鮑林以出色的成績獲得化學(xué)哲學(xué)博士，并于1926年2月去了歐洲游學(xué)。在歐洲游學(xué)時，鮑林去了很多實(shí)驗(yàn)室工作與學(xué)習(xí)，接觸到了許多世界第一流的專家，并且了解了很多科學(xué)前沿問題，這對他后來取得學(xué)術(shù)成就是十分重要的。

1927年，鮑林結(jié)束了兩年的歐洲游學(xué)回到了美國，擔(dān)任助理教授講授量子力學(xué)及其在化學(xué)中的應(yīng)用。1930年，鮑林再一次去歐洲，到布拉格實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)有關(guān)射線的技術(shù)，后來又到慕尼黑學(xué)習(xí)電子衍射方面的技術(shù)，回國后，被加州理工學(xué)院聘為教授。

鮑林在探索化學(xué)鍵理論時，遇到了甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)的解釋問題。為了解釋甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)，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(jù)是電子運(yùn)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(rèn)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(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(jié)構(gòu)。

鮑林在研究量子化學(xué)和其他化學(xué)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(fù)性標(biāo)度等，這些概念的應(yīng)用，對現(xiàn)代化學(xué)、凝聚態(tài)物理的發(fā)展都有巨大意義。1932年，鮑林預(yù)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(xué)觀點(diǎn)認(rèn)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(yù)言，在1962年被證實(shí)。

鮑林還把化學(xué)研究推向生物學(xué)，他實(shí)際上是分子生物學(xué)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(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)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(nèi)可能形成兩種螺旋體：一種是a-螺旋體，一種是b-螺旋體。經(jīng)過研究他進(jìn)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?yàn)樵诎被衢L鏈中，某些氫原子形成氫鍵的結(jié)果。作為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的一種重要形式，a-螺旋體，已在晶體衍射圖上得到證實(shí)，這一發(fā)現(xiàn)為蛋白質(zhì)空間構(gòu)相打下了理論基礎(chǔ)。這些研究幫助鮑林于1954年榮獲諾貝爾化學(xué)獎。

鮑林堅決反對把科技成果用于戰(zhàn)爭，特別反對核戰(zhàn)爭。他認(rèn)為，核戰(zhàn)爭可能毀滅地球和人類，他號召科學(xué)家們致力于和平運(yùn)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。由于鮑林對和平事業(yè)的貢獻(xiàn)，他在1962年榮獲了諾貝爾和平獎。鮑林是一位偉大的科學(xué)家與和平戰(zhàn)士，他的影響遍及全世界。

責(zé)任編輯陽曉婷