20世紀的科學怪傑：鮑林(35)

三五

　　考慮到自己的讀者大多是缺乏數學基礎的化學家，鮑林對自己的規則並沒有給出冗長的數學證明。他在論文中寫道：「即使在最簡單的情況下對電子對化學鍵作出證明……也需要用到大量的符號和方程。」不過，他簡要地概括了對這些規則進行驗證的方式，並列出了幾個推理的例子。從量子力學的原則出發，現在就已能夠推出從化學鍵的長度和排列直到分子和複雜離子磁性的完整理論。鮑林還能夠預測原子新的電子結構和性質。換句話說，量子力學不僅能夠證明已知的事實；它還可以引導人們得到新的認識。在1931年2月中旬，鮑林將自己的論文寄給了《美國化學學會學報》。他給論文起了一個略顯豪華的題目：「化學鍵的本質」。

　　幾乎與此同時，他的第二個兒子，彼得·傑夫列斯（其中間名是為了紀念鮑林少年時的一個朋友）在2月10日呱呱墜地，真可謂是雙喜臨門。

　　不料平地又起了風波。3月1日——在鮑林的論文寄出兩星期後、發表一個月之前——《物理評論》上出現了一篇與鮑林的文章內容極其相近的論文，其中包括：波函數重疊最大能夠形成最穩定的化學鍵的思想；對於離子鍵和共價鍵關係的討論；對化合物成鍵方式的討論，如果化合物與價鍵有幾種組合方式，很可能「真實情況為……對各種可能性的組合，並由於共振原理，能量相對較低」；而且更為重要的是，文章解釋了碳原子中的四面體化學鍵。作者正是啟發了鮑林獲得突破的物理學家約翰·斯萊特。

　　乍一看來，似乎斯萊特打敗了鮑林。但是在把斯萊特的文章細讀了幾遍之後，鮑林發現了他倆的工作有著很大的不同。就一點而言，在斯萊特的論文中，描述性的內容多於定量分析；它並沒有提供獲得化學鍵長度和強度確切數字的方法。鮑林匆忙地給《物理評論》寫了一封短信，懇請讀者注意他在給《美國化學學會學報》的論文中「對化學鍵強度近似定量分析十分簡單，然而卻非常強大的方法」（黑體字由鮑林標明）。他簡要地闡述了自己的六條規則，並強調是他第一個在1928年運用量子力學手段來解決四面體鍵合問題。（斯萊特在論文中並沒有提及鮑林的那篇論文。）鮑林然後很快地概括了斯萊特的成果，並指出自己的思想比這些成果更深入。

　　這一爭名奪譽的手法相當巧妙：鮑林和斯萊特都喜歡對方，而且尊重對方的工作。在那篇論文發表前的幾周，斯萊特還提議鮑林到麻省理工學院任教，給他物理學、化學或者任一種組合的正教授頭銜；在鮑林「萬分感激，實難從命」的回信中（那時加州理工學院已經答應提升他當正教授），鮑林寫道：「除了您之外，沒有別的理論物理學家的工作使我感興趣。」

　　在閱讀鮑林發表在《美國化學學會學報》上的論文之後，斯萊特寫道：「我很高興事情發展到了這一步，我們同時決定把自己的想法寫出來。我還沒有機會細讀您的論文，但是第一眼的印象是我們總的觀點十分一致。」他們的觀點確實非常一致。1931年夏天，鮑林在帕薩迪納組織了一場關於化學鍵的討論會，斯萊特到會作報告。在演講之前，斯萊特提醒鮑林說：「……我們的觀點基本相同，所以在會議之前我們最好對一下筆記，免得講同樣的內容。」

　　兩個年輕人不約而同地在同樣的問題上運用了同樣的方法，也將分享這一榮譽。在一段時間裡，這一理論被拗口地稱為海特勒—倫敦—斯萊特—鮑林化學成鍵理論——後來的名稱較為順口，價鍵理論——人們一致認為斯萊特和鮑林幾乎在同時，通過獨立的研究工作，得出了同樣的結論。

　　正如物理學家維克多·魏斯科普夫後來指出，量子力學最終把物理和化學這兩大領域統一了起來。通過運用新物理的規則來解釋原子鍵合成分子的過程，斯萊特和鮑林促成了這段姻緣。物理學家是正確的：電子在軌道上運動，而不是在幹貨架上傻坐著。但是在一些很重要的方面，化學家，特別是路易斯同樣是正確的。電子軌道有一定朝向，而且化學鍵是由共用電子對形成的。斯萊特和鮑林的成果表明——合乎邏輯而且至少具有近似的數學可信度——物理學家的新的量子原則是如何在化學家的分子中發揮作用的。

　　《美國化學學會學報》在收到鮑林論文之後的六個星期內就刊登了這篇文章，這充分顯示了鮑林研究成果的重要性和獨創性，因為一般的等待時間要長達幾個月。後來鮑林得知，雜誌的編輯阿瑟·蘭姆想不出有誰能夠鑒定這篇文章，就直接把它發表了。

　　＊＊＊

　　為了支持和鼓勵青年化學家，A·C·朗繆爾博士（物理化學家歐文·朗繆爾的哥哥）在1931年每年出資一千美元，獎勵全國最優秀的青年化學家。他請這一領域內最權威的專業組織美國化學學會來挑選獲獎者。第一年授予朗繆爾獎的時候，前美國化學學會主席諾伊斯確保自己的得意門生獲得提名。1931年8月，鮑林欣喜地得知自己獲獎了。這一獎勵承認了鮑林非凡的成就和遠大的前程——僅僅30歲，他已經發表了50多篇論文，涉及廣泛的理論和實驗題目——而且在當時是相當豐厚的一筆收入，大致相當於鮑林年薪的四分之一。同時這也為美國化學學會和加州理工學院提供了一個宣傳自己的絕好機會。很快，鮑林發現自己成了一個小小的名人，接受來自從波特蘭到紐約的記者的採訪，自己的照片和專訪也紛紛出現在報章雜誌上。

　　《科學美國人》刊登了他的一張大幅照片，看上去若有所思，一副學者風度，並把他稱為「美國科學的神童」。諾伊斯告訴記者，鮑林是「我多年教書生涯中遇見的最有前途的年輕人」。A·C·朗繆爾更是讚不絕口，說他是「一顆正在升起的新星，將可能獲得諾貝爾獎」。9月的一個夜晚，在紐約州布法羅市舉行的美國化學學會全會上，鮑林大步走上主席臺，從學會主席的手中接過了獎項，台下兩千名全國最優秀的化學家報以熱烈的掌聲。有人為這一盛會的通訊畫了一幅漫畫，畫面上滿頭亂髮的青年鮑林急切地把手伸向一個標有「$1，000」的口袋。鮑林後來說，他唯一的遺憾是貝莉沒有能到場看他獲獎。

　　在開始第一個教職後的第四年，鮑林從一個大有前途的年輕人一躍而成了全國的名人。到1931年底，他已是正教授，《美國化學學會學報》的副主編，晶體學大師，化學鍵這一重大問題的合作攻克者，以及朗繆爾獎獲得者。他的內心永遠充滿著自信；現在這種自信洋溢於他的全身。在1931年，他很少對自己產生懷疑。他回憶說：「我很有可能成為一個狂妄的自我本位者。我覺得早些年我就在科學上對自己充滿自信。但是……我認為我不應該讓這一切衝昏頭腦。而且，儘管我在這一件事情上比別人幹得好，我也不能夠自以為在別的事情上也比別人強。」

　　◎7　共振

　　§先鋒派

　　1931年，愛因斯坦在帕薩迪納逗留了幾個月，當時加州理工學院正竭力說服他來校任教。期間，他出席了鮑林的一個研討會。知道聽眾中有世界上健在的最偉大的科學家，鮑林格外賣力地將自己運用波動力學來解決化學鍵的新思想詳細地進行了論述。後來，一位記者問愛因斯坦對這位青年化學家的理論有什麼看法。他聳了聳肩膀，笑笑說：「對我來說，他的理論太複雜了。」

　　愛因斯坦也許只是出於對新聞記者的敷衍才這麼說的，但是如果要進行精確的數學計算，鮑林對化學鍵的解釋確實是相當複雜的——至少對絕大多數化學家來說是這樣。從傳統、數學或是哲學的角度來講，化學家對鮑林的理論都感到茫然不解。那時候的化學仍然是紮根於上一世紀的許多分支學科的大雜燴——有機化學，無機化學，物理化學，膠體化學，農業化學——每一門分支都有自己的一班人馬和一系列難題。化學家們被分成離子學家、熱力學家，現在又新添了量子化學家，每一個團體都有自己的傳統、方法、期刊，每年只是在幾次全體會議上才坐在一起。在美國，只有受諾伊斯影響的加州理工學院和加州大學伯克利分校的化學系才跨越了這些舊的學科限制，強調在教授之間進行交流和溝通，並致力於研究化學學科的基本思想。

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