20世紀的科學怪傑：鮑林(21)

二一

　　為了實現這一目標，鮑林需要掌握新物理的所有知識。他開始閱讀有關量子理論的其他書籍和論文，而且一次不落地參加每週兩次由物理系單獨舉辦，或與天文系聯合舉辦的生動的研究討論會。有時由研究生發言，彙報他們最近閱讀的收穫；有時則由任課教師或訪問學者介紹他們自己的科研成果。討論會上充滿了探討和辯論。正是在這些討論會上，鮑林學到了德布羅意關於電子具有波粒二象性的思想。在另一次討論會上，一名研究生查理·裡克特（後來發明了裡氏震級表）沖進教室宣佈兩名青年荷蘭科學家高德史密特和烏倫貝克發現電子會自轉。「我從沒見過他這麼激動——甚至地震也沒讓他這麼激動過，」鮑林回憶說。「其他人也同樣興奮。在物理和化學領域不斷發生著重大的事件。」

　　感謝密立根，加州理工學院物理系緊跟——並越來越多地貢獻於——這些變化。當初吸引密立根到加州理工學院來的一攬子方案中包括一筆從歐洲引進一位參與量子革命的青年物理學家到帕薩迪納來的經費。1921年，密立根請來了索末菲以前的一名助手，數學物理學家保羅·索菲斯·愛潑斯坦，正是他帶來了偉大的歐洲科學中心的遠見卓識、崇高聲譽和激動振奮。愛潑斯坦認識歐洲物理學界所有稍有名氣的人。與此同時，密立根自己的聲名也達到了頂點。1923年他獲悉（在他向鮑林等學生授課時）自己贏得了諾貝爾物理學獎——他是第二個獲此殊榮的美國人。

　　到了20年代早期，加州理工學院已經獲得了國際性聲譽，外國物理學家到美國講學時少不了要到此停留。將學生時代的鮑林聽過的講座人名單列出來，就十足是一部物理學名人錄。除了索末菲和艾倫費斯特之外，還有物理界的元老亨得裡克·洛倫茲，他研究了磁對光的作用；傑出的德國數學物理學家馬克思·玻恩，他使自己在哥廷根的學院成為世界量子力學的中心；玻恩的朋友，實驗家詹姆斯·夫蘭克，他用電子轟擊氣體從而證實了原子的量子性；英國的C·G·達爾文（查爾斯·達爾文的孫子，一名卓有成就的數學物理學家）；還有印度的C·V·喇曼。洛倫茲已經獲得了諾貝爾物理學獎；玻恩、夫蘭克和喇曼最終將各自獲得諾貝爾物理學獎。在鮑林的研究生時代，加州理工學院是美國學習新物理學的最佳場所。

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　　要學習量子理論，鮑林必須懂得量子理論賴以棲身的高深數學。他一頭紮進在加州理工學院開設的所有數學課和研討會：高等微積分、矢量分析、積分方程、複分析和場論。數學作為一種工具是不錯的，「但是我從來沒能喜歡上它，」鮑林回憶道。「數學家試圖建立一種完全符合邏輯的論斷過程，首先提出幾個假設，然後從這些假設推出所有的數學公式。數學家試圖精確地求證，而我對精確從來就不太感興趣。」

　　他的興趣在於用數學這一武器來解決他認為更為有趣的問題：鮑林靠自己過人的記憶力在大腦中建立了三個浩瀚的圖書館：一個是傳統化學圖書館，主要是在俄勒岡農學院期間收集的；一個是從Ｘ射線研究中積累的原子大小、化學鍵距離和晶體結構的資料；第三個是數學公式和量子物理學論斷。當他的研究生學習臨近結束時，在托爾曼的影響下，鮑林在這三方面的興趣開始融合成新的思想：鮑林最初的理論。

　　這一過程是從幾個方面同時發生的。1924年末，諾伊斯讓鮑林修改他準備發表的幾篇論文。對於一個碩士研究生而言，這不啻于一種榮耀，特別是鮑林此時正師從於另一位教授。諾伊斯對帶電的原子或離子在溶液中的形態極有興趣，他的論文是對彼得·德拜和歐內斯特·胡克爾關於稀釋的離子溶液的新理論提出的商榷。對「亞瑟王」的尊敬並沒有妨礙鮑林提出直率的評論。「我發現（在諾伊斯的草稿中）許多地方值得商榷，而且我指出，諾伊斯的有些說法並不真正符合理論，他隨即作了修改，」鮑林回憶說。之後，鮑林運用諾伊斯的論文作為他本人理論的基礎。「我想為什麼不更上一層樓呢，難道不可以把這一理論推廣到濃縮液上嗎？」

　　鮑林埋頭工作了幾個月，系統地提出了自己關於濃縮離子溶液的理論，並把論文呈交給諾伊斯審閱。諾伊斯恰巧邀請德拜於1925年春天訪問帕薩迪納，正好安排鮑林自己向德拜提交論文。當時德拜傳奇式的科學生涯正處於巔峰狀態。他出生于荷蘭，放棄了自己的電機工程專業而轉攻物理，在慕尼黑索末菲手下獲得博士學位，然後接替愛因斯坦出任蘇黎世理論物理教授。但是德拜的研究興趣在於化學。他發現了一種測定分子極性的方法，從而確立了自己的聲譽（一頭帶正電、一頭帶負電的分子是有極的，或被稱為有偶極矩；多年以來測量仍極矩的單位都被稱為德拜）。他是最早認識到Ｘ射線晶體學巨大潛力的科學家，也是首批運用這種方法來研究粉狀固體和整塊晶體的人。甚至在他1923年發表稀釋離子溶液理論之前，密立根已經決定邀請德拜來加州理工學院任教。德拜婉言謝絕了。四年後，當他來到帕薩迪納訪問之時，他已經牢固樹立起世界上最偉大的物理化學家之一的地位。

　　鮑林緊張地站在包括諾伊斯、托爾曼和德拜等人的一小群科學家面前，用了兩個小時向他們詳細介紹了自己的新理論。說完之後，房間裡一片令人難堪的沉寂。托爾曼首先打破沉默，提了幾點保留意見，隨後大家就散了。德拜一聲不吭。鮑林最終瞭解到問題出在他的數學公式上。他對此問題的回答從物理角度來說是相當有力的，但是支持論點的數學公式難以令人滿意；他過多地作了沒有根據的假設。他在這一理論上又花了兩年時間，但是最後托爾曼與數學教授哈利·貝特曼對其計算結果的不斷質疑迫使他放棄了努力。鮑林寫信給諾伊斯說：「我處理問題的方法是物理的、直覺的，而非數學的、精確的，……我已經認識到，即便我相信自己是正確的，如果我不能駁回批評意見，就不應該發表論文。」這一經歷帶來了苦澀的遺憾。鮑林知道自己的道路是正確的；他感覺得到這一點。

　　德拜還是相當賞識鮑林的。在帕薩迪納訪問期間，他邀請鮑林幫他一同研究其他問題。他建議鮑林研究一下一個液滴在另一個液滴中狀態的變化，鮑林努力工作了幾星期，但一無所獲。之後他們又共同研究了磁場對稀釋離子溶液的影響；研究成果在1925年發表。

　　與本領域內最傑出的一名科學家合作寫一篇論文，對鮑林而言，這是一項了不起的成就。不過，這並不是他唯一的工作。他的思想時常會游離到別的地方。有一個時候他甚至寫下了一些想法，試圖在德拜一胡克爾理論與白矮星之間建立起一種聯繫。他還開始與托爾曼合作研究另一個完全不同的理論問題，這是鮑林提出的，涉及過冷液體在絕對零度的殘嫡。這一想法最初是由鮑林提出的；他以「並非十分複雜的形式』響托爾曼提出這一命題，後者指導他進一步閱讀其他論文以獲得更多的背景知識。在鮑林完成第一稿後，托爾曼問他這篇合作論文應按何種次序署名。顯然這個年輕人還需要更好地理解尊重導師這一點。他說，既然原始思想是他提出的，他應該是第一作者。這一觀點很有道理——提出原始思想的人應該有優先權——托爾曼同意了，也許對自己弟子的衝動魯莽還感到有些好笑。許多年後，當鮑林回想起這件事情時說道：「那時我不太習慣考慮別人，更多地是想到自己。」

　　托爾曼日後將在鮑林身上發現更多的這種傾向，他的態度也將最終由好笑變為冷峻。他們再也沒有合作過一篇論文。甚至後來當鮑林成為托爾曼的系主任時，他也從來不稱呼托爾曼為「理查德」，而總是「托爾曼教授」。不過托爾曼畢竟是鮑林成長過程中一個重要的角色。鮑林後來感謝迪金森傳授給了他細緻的實驗工作技巧，但是托爾曼將他引入了由量子物理學家最初發現而為化學家開創的更廣闊的科學領域中，可以說托爾曼發揮了更為關鍵的作用。「我的許多老師都是極其出色的，但是托爾曼對我事業的影響超過了其他任何人，」鮑林這樣說。

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　　諾伊斯就不同了。鮑林從沒有認為諾伊斯像托爾曼和迪金森那樣影響了自己在科學事業上的發展，儘管諾伊斯是最終負責指導他研究生學習的人。這種態度一方面是由於他們科學興趣的不同。鮑林不無輕蔑地把諾伊斯的熱力學稱為「黑盒子」，化學家只管往裡輸入數據，得到結果而並不知曉為什麼，而且諾伊斯從來沒有像鮑林那樣能夠熟練地運用量子理論這種新方法來研究化學問題。鮑林還認為諾伊斯在為化學系談判的時候態度不夠堅決。最後，鮑林喜歡「男子漢」，而諾伊斯在某些方面太浪漫、太謹慎、太女性化。（並不單是鮑林有這種看法；他記得托爾曼就曾稱諾伊斯為「老處女」。）至少在鮑林一方，他與諾伊斯保持著距離。

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