20世紀的科學怪傑：鮑林(11)

一一

　　二年級時，鮑林獲得了一份化學系儲藏室的工作，配置標準溶液，並分發給學生。這份工作使他得以維持生活，但也差點害死了他。一天，在把氨水分裝進小瓶時，鮑林設想可以通過虹吸管更加快捷地完成任務。「我往橡皮裡吹氣，積聚足夠的壓力以開始虹吸，然後張開嘴，完全忘了氨水在壓力作用下會噴進我的嘴，」他回憶道。「我吐掉嘴裡掉下的粘膜，跑到學生醫療中心。這次經歷使我認識到，光解決一個問題不應該感到滿足，應該深入思考並解決由此而產生的新問題。」二年級結束後的那個夏天，鮑林得到了一份送牛奶的活，從晚上8點幹到早上4點。這活實在太累，他幹了一個月就堅持不下去了。

　　然後他在一位承包商那兒找到了一份工作。那個承包商受雇於州政府，測試新建造的橫貫俄勒岡州的高速公路路面材料。路面監測的工作收入不錯，他也很高興有機會到偏僻的地方，像什麼狼溪、墳溪，在野外和築路工人在帳篷中一住就是幾個星期。他喜歡和那裡的工人們作伴，他們對這個聰明的小夥子有股兄長般的關心。他測試瀝青路面，幫著擺放測鏈，駕駛蒸汽壓路機，甚至還跳上跳下的。（鮑林一直到進入研究生院才學會開車。）這份工作還使他有充裕的時間思考化學。在休息的時候，他躺在帳篷裡的小床上，仔細閱讀一本化學手冊。能夠瞭解化合物不同的特性使他十分高興，就像收集岩石時整理不同礦石的特性那樣。他甚至嘗試創造一些理論，花了幾個星期的時間絞盡腦汁地想在磁性物質和元素週期表之間建立一種邏輯關係。他把掙到的錢全都寄給了貝莉，讓她將一部分存人銀行準備來年的學費，多餘的則用來補貼家需。

　　然而，當他即將開始三年級的學習時，貝莉給了他一個打擊：她對鮑林說，不准拿回存在銀行的錢，她需要用這筆錢來養家糊口。鮑林得休學一年，找一份正規的工作好掙錢繼續他的學業。

　　鮑林在其他方面可以自作主張，但他終究還是一個孝順的兒子。他不想和貝莉一起住，但對母親幾乎有求必應。前一個暑假，為了能讓母親和幾個朋友參加東星婦女聯合會，他甚至答應她的要求參加了共濟會俱樂部。（不過在母親參加聯合會之後，他就再也不到俱樂部去了。）他默默地強忍失望，告誡自己應該盡職地幫助母親，因為母親並沒有義務一定要送他讀大學。他計劃繼續幹高速公路監測的活。正在這時，他收到了俄勒岡農學院一個不同尋常的提議。鮑林在化學課程方面展示了非凡的天才，每門化學課程的得分都在A之上，二年級冬季的學期更是拿到了完美的4.0平均積分點。化學系不想失去這位大有前途的學生；同時確實也需要有幫手來給越來越多的學生教授化學的入門課程。解決辦法相當簡單：系裡請18歲的鮑林上定量化學課，而他在一年前剛學完這一門課程。

　　儘管每個月上課的收入只有100美金——比檢測高速公路的活少了20美金——鮑林並沒有絲毫的猶豫。他已經意識到自己更適合於做學問，而非搞實業，而且也認識到了獲得一些實際教學經驗的重要性。作為一個學生，他對教學藝術已經有相當深入的認識，知道如何在課堂上抓住學生的心，而且他在二年級時的化學知識已經與大多數教授們不相上下了。在克服了最初的緊張之後，他喜歡上了教學，學生們對他也相當滿意。第一個學期結束之後，礦產系的學生聯名向系裡提出讓鮑林上定量化學課，而系領導樂得把其他幾門課也一起交給他，包括家政系的化學課。一位鮑林農學院時代的同學回憶說：「那時，學生們常常七嘴八舌地議論說，『呵，真棒！他知道得比教授們還多，課也比他們上得好。』反正那時他就被看作是一個了不起的人才了。」

　　這一年的教書生涯使鮑林獲得了急需的金錢、上課的自信，並讓他有時間趕上化學領域內最新的研究進展。系裡在化學系小圖書館秘書旁邊給他安排了一張桌子，在那兒他學會了打字的指法，並在課間埋頭翻閱各種各樣的化學期刊。

　　閱讀期刊非常重要。在俄勒岡農學院，化學教授們不光自己極少搞科研，也很少向學生們介紹本領域內最新的研究成果。他們並不把化學課程放在一個歷史的背景之下，講授領域內最新的研究趨勢，因而無法激發起學生們追求知識的熱情。鮑林只有靠自己閱讀期刊來滿足自己求知的欲望了。

　　＊＊＊

　　有一篇論文引起了他特別的興趣。論文的作者是朗繆爾①，通用電器實驗室的一位化學家。朗繆爾為自己帶來了顯赫聲名——同時也為通用電器公司創造了一大筆財富——他發現了一種能夠大大延長燈泡壽命的方法。他思維活躍，又有一家實力超群的大公司作後盾，日後他將成為歷史上第一位獲得諾貝爾獎的工業化學家。

　　①朗繆爾（Irving Langmuir，1881—1957），美國物理化學家，研究固體、液體表面分子膜，獲1932年諾貝爾化學獎，提出原子結構和化學鍵理論，引用共價這一術語發展了真空泵，原子氫噴燈等。

　　朗繆爾對電以及電對金屬的作用進行了深入的研究，他開始思考作為電的基本單位，電子在原子和分子結構中所起的作用。鮑林閱讀的這篇論文長達66頁，題目是「原子和分子中電子的排列」。朗繆爾謙讓地提到，他的論文是對另一位美國化學家——加利福尼亞大學化學系主任路易斯①——戰前提出的思考所作的進一步發揮。鮑林閱讀了朗繆爾的文章，又查閱了路易斯的論文。此時，他開始用一種全新的眼光來看待化學了。

　　①路易斯（Gilbert Newton Lewis，1875—1946），美國物理學家，研究熱力學、原子結構、光化學、酸堿理論等，首次分離氫的同位素氛，並製備重水的純樣品。

　　路易斯和朗繆爾的論文試圖在化學家與物理學家在原子結構中所發現的一些令人困惑的現象之間建立一種聯繫。而原子結構正是當時的熱點問題。兩千年來，原子被認為是自然界最基本的單位，至微至小的物質。（原子這一名稱本身的原意即為「不可分」。）約翰·道爾頓在1808年以「化學哲學的新制度」一文將19世紀的化學牢固地建立在原子理論的基石之上。在文中，他令人信服地辯稱，不可分的原子以整數倍的關係與別的原子結合成化合物：一個碳原子與兩個氧原子構成二氧化碳；一個碳原子與一個氧原子構成一氧化碳；一個氧原子與一個氫原子構成水（這裡他犯了一個小小的錯誤）。

　　到19世紀80年代和90年代，道爾頓的理論開始出現了問題，無法解釋新發現的一些奇怪現象，比如互射線和放射性等。1897年，原子不可分的理論被湯姆遜①底推翻。這位英國物理學家，著名的劍橋大學卡文迪什實驗室主任，發現了比最小的原子還要小一千倍的粒子，從而震驚了整個科學界。湯姆遜稱這種粒子為「微粒」。不久之後，這種微粒被發現是電的基本單位，從而被命名為「電子」。

　　①湯姆遜（Sir Joseph John Thomson，1856—1940），英國物理學家，發現電於及同位素，因氣體導體研究獲1906年諾貝爾物理學獎。

　　這是人們第一次窺視到亞原子的世界。這一發現把人們對科學的觀念一下子顛倒了過來。湯姆遜對電子的發現造成了科學認識的危機，迫使物理學和化學理論作出重大的修改——在世紀之交，這一事件的影響也許比任何別的事件的影響都要大得多。

　　電子看上去是原子的自然組成部分。既然原子是由更小的粒子組成的，那麼原子到底是什麼呢？湯姆遜發現，電子帶負電。但是在正常情況下，原子並不帶任何電荷；因此一定存在一些帶正電的物質來中和電子的負電。湯姆遜認為電子也許穩定在一個正電場中，就像布了蛋糕裡的葡萄乾。不久之後，他從前的一位學生，新西蘭人盧瑟福①翻了他的理論。盧瑟福是動手做實驗的天才，他在1911年宣佈，他發現原子具有完全不同的結構：他設計了一種精密的實驗，顯示出在原子中央是一個很小、密度很大且帶正電的原子核。原子的其餘部分除了電子以外空空蕩蕩。如果把原子放大到足球場大小，盧瑟福的原子核就會像放在五十碼線上的一顆米粒，而小得幾乎看不見的電子則圍繞外層看臺在轉圈。

　　①盧瑟福（Emest Rutherford，1871—1937），英國物理學家，生於新西蘭，因對元素衰變的研究獲1908年諾貝爾化學獎，通過阿爾法粒子散射試驗發現原子核，並據此提出核型原子模型。

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