发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Lixueyuan
标  题: 量子化学大师鲍林(Linus pauling)
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed May 21 21:37:09 2003) , 转信

鲍林是著名的量子化学家，他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖
金(1954年化学奖， 1962年和平奖)，有很高的国际声誉。
    1901年2月18日，鲍林出生在美国俄勒冈州波特兰市。幼年聪明好学，11岁认识了心
理学教授捷夫列斯，捷夫列斯有一所私人实验室，他曾给幼小的鲍林做过许多有意思的
化学演示实验，这使鲍林从小萌生了对化学的热爱，这种热爱使他走上了研究化学的道
路。
    鲍林在读中学时、各科成绩都很好，尤其是化学成绩一直名列全班第一名。他经常
埋头在实验室里做化学实验，立志当一名化学家。
    1917年，鲍林以优异的成绩考入俄勒冈州农学院化学工程系，他希望通过学习大学
化学最终实现自己的理想。鲍林的家境很不好，父亲只是一位一般的药剂师，母亲多病
。家中经济收入微薄，居住条件也很差。于经济困难，鲍林在大学曾停学一年，自己去
挣学费，复学以后，他靠勤工俭学来维持学习和生活，曾兼任分析化学教师的实验员，
在四年级时还兼任过一年级的实验课。
    鲍林在艰难的条件下，刻苦攻读。他对化学键的理论很感兴趣，同时，认真学习了
原子物理、数学、生物学等多门学科。这些知识，为鲍林以后的研究工作打下了坚实的
基础。
    1922年，鲍林以优异的成绩大学毕业，同时，考取了加州理工学院的研究生，导师
是著名化学家诺伊斯。诺伊斯擅长物理化学和分析化学，知识非常渊博。对学生循循善
诱，为人和蔼可亲，学生们评价他“极善于鼓动学生热爱化学”。
    诺伊斯告诉鲍林，不要只停留在书本知识上，应当注重独立思考，同时要研究与化
学有关的物理知识1923年，诺伊斯写了一部新书，名为《化学原理》，此书在正式出版
之前，他要求鲍林在一个假期中，把书上的习题全部做一遍。鲍林用了一个假期的时间
，把所有的习题都准确地做完了，诺伊斯看了鲍林的作业，十分满意。诺伊斯十分赏识
鲍林，并把鲍林介绍给许多知名化学家，使他很快地进入了学术界的社会环境中。这对
鲍林以后的发展十分有用。
    鲍林在诺伊斯的指导下，完成的第一个科研课题是测定辉铝矿(mosz)的晶体结构，
鲍林用调射线衍射法，测定了大量的数据，最后确定了mosz的结构，这一工作完成得很
出色，不仅使他在化学界初露锋芒，同时也增强了他进行科学研究的信心。
    鲍林在加州理工学院，经导师介绍，还得到了迪肯森、托尔曼的精心指导，迪肯森
精通放射化学和结晶化学，托尔曼精通物理化学，这些导师的精心指导，使鲍林进一步
拓宽了知识面，建立了合理的知识结构。
    1925年，鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。他系统地研究了化学物质的组成、
结构、性质三者的联系，同时还从方法论上探讨了决定论和随机性的关系。他最感兴趣
的问题是物质结构，他认为，人们对物质结构的深入了解，将有助于人们对化学运动、
的全面认识。
    鲍林获博士学位以后，于1926年2月去欧洲，在索未菲实验室里工作一年。然后又到
玻尔实验室工作了半年，还到过薛定愕机和德拜实验室。这些学术研究，使鲍林对量子
力学有了极为深刻的了解，坚定了他用量子力学方法解决化学键问题的信心。鲍林从读
研究生到去欧洲游学，所接触的都是世界第一流的专家，直接面临科学前沿问题，这对
他后来取得学术成就是十分重要的。
    1927年，鲍林结束了两年的欧洲游学回到了美国，在帕莎迪那担任了理论化学、的
助理教授，除讲授量子力学及其在化学中的应用外，还讲授晶体化学乡开设有关化学键
本质的学术讲座。1930年，鲍林再一次去欧洲，到布拉格实验室学习有关射线的技术，
后来又到慕尼黑学习电子衍射方面的技术，回国后，被加州理工学院聘为教授。
    鲍林在探索化学键理论时，遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。传统理论认为
，原子在未化合前外层有未成对的电子，这些未成对电子如果自旋反平行，则可两两结
成电子对，在原子间形成共价键。一个电子与另一电子配对以后，就不能再与第三个电
子配对。在原子相互结合成分子时，靠的是原子外层轨道重叠，重叠越多，形成的共价
键就越稳定一这种理论，无法解释甲烷的正四面体结构。
    为了解释甲烷的正四面体结构。说明碳原子四个键的等价性，鲍休在1928一1931年
，提出了杂化轨道的理论。该理论的根据是电子运动不仅具有粒子性，同时还有波动性
。而波又是可以叠加的。所以鲍林认为，碳原子和周围口个氢原子成键时，所使用的轨
道不是原来的s轨道或p轨道，而是二者经混杂、叠加而成的“杂化轨道”，这种杂化轨
道在能量和方向上的分配是对称均衡的。杂化轨道理论，很好地解释了甲烷的正四面体
结构。
    在有机化学结构理论中，鲍林还提出过有名的“共振论” 共振论直观易懂，在化学
教学中易被接受，所以受到欢迎，在本世纪40年代以前，这种理论产生了重要影响，但
到60年代，在以苏联为代表的集权国家，化学家的心理也发生了扭曲和畸变，他们不知
道科学自由为何物，对共振论采取了急风暴雨般的大批判，给鲍林扣上了“唯心主义”
的帽子。
    鲍林在研究量子化学和其他化学理论时，创造性地提出了许多新的概念。例如，共
价半径、金属半径、电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展
都有巨大意义。
    1932年，鲍林预言，惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外
层都被8个电子所填满，形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的
量子化学观点认为，较重的惰性气体原子，可能会与那些特别易接受电子的元素形成化
合物，这一预言，在1962年被证实。
    鲍林还把化学研究推向生物学，他实际上是分子生物学的奠基人之一，他花了很多
时间研究生物大分子，特别是蛋自质的分子结构，本世纪40年代初，他开始研究氨基酸
和多肽链，发现多肽链分子内可能形成两种螺旋体，一种是a -螺旋体，一种是g -螺旋
体。经过研究他进而指出：一个螺旋是依靠氢键连接而保持其形状的，也就是长的肽键
螺旋缠绕，是因为在氨基酸长链中，某些氢原子形成氢键的结果。作为蛋白质二级结构
的一种重要形式，a -螺旋体，已在晶体衍射图上得到证实，这一发现为蛋白质空间构像
打下了理论基础。这些研究成果，是鲍林1954年荣获诺贝尔化学奖的项目。
    1954年以后，鲍林开始转向大脑的结构与功能的研究，提出了有关麻醉和精神病的
分子学基础。他认为，对精神病分子基础的了解，有助于对精神病的治疗，从而为精神
病患者带来福音。鲍林是第一个提出“分子病”概念的人，他通过研究发现，镰刀形细
胞贫血症，就是一种分子病，包括了由突变基因决定的血红蛋白分子的变态。即在血红
蛋白的众多氨基酸分子中，如果将其中的一个谷氨酸分子用缬氨酸替换，就会导致血红
蛋白分子变形，造成镰刀形贫血病。鲍林通过研究，得出了镰刀形红细胞贫血症是分子
病的结论。他还研究了分子医学，写了《矫形分子的精神病学》的论文，指出：分子医
学的研究，对解开记忆和意识之谜有着决定性的意义。
    鲍林学识渊博，兴趣广泛，他曾广泛研究自然科学的前沿课题。他从事古生物和遗
传学的研究，希望这种研究能揭开生命起源的奥秘。他述于1965年提出原子核模型的设
想，他提出的模型有许多独到之处。
    鲍林坚决反对把科技成果用于战争，特别反对核战争。他指出：“科学与和平是有
联系的，世界已被科学的发明大大改变了，特别是在最近一个世纪。现在，我们增进了
知识，提供了消除贫困和饥饿的可能性，提供了显著减少疾病造成的痛苦的可能性，提
供了为人类利益有效地使用资源的可能性。”他认为，核战争可能毁灭地球和人类，他
号召科学家们致力于和平运动，鲍林倾注 了很多时间和精力研究防止战争、保卫和平的
问题。他为和平事业所作的努力，遭到美国保守势力的打击，50年代初，美国奉行麦卡
锡主义，曾对他进行过严格的审查，怀疑他是美共分子，限制他出国讲学，干涉他的人
身自由。1954年，鲍林荣获诺贝尔化学奖以后，美国政府才被迫取消了对他的出国禁令
。
    1955，鲍林和世界知名的大科学家爱因斯坦、罗素、约里奥·居里、玻恩等，签署
了一个宣言：呼吁科学家应共同反对发展毁灭性武器，反对战争，保卫和平。1957年5月
，鲍林起草了《科学家反对核实验宣言》，该宣言在两周内就有2000多名美国科学家签
名，在短短几个月内，就有49个国家的11000余名科学家签名。1958年，鲍林把反核实验
宣言交给了联合国秘书长哈马舍尔德，向联合国请愿。同年，他写了《不要再有战争》
一书，书中以丰富的资料，说明了核武器对人类的重大威胁。
    1959年，鲍林和罗素等人在美国创办了《一人少数》月刊，反对战争，宣传和平。
同年8月，他参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。由于鲍林对和平事业的贡献
，他在1962年荣获了诺贝尔和平奖。他以《科学与和平》为题，发表了领奖演说，在演
说中指出：“在我们这个世界历史的新时代，世界问题不能用故争和暴力来解决，而是
按着对所有人都公平，对一切国家都平等的方式，根据世界法律来解决。”最后他号召
：“我们要逐步建立起一个对全人类在经济、政治和社会方面都公正合理的世界，建立
起一种和人类智慧相称的世界文化。”
    鲍林是一位伟大的科学家与和平战士，他的影响遍及全世界。



--

※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]