鲍林,美国著名的量子化学家。因为其在化学的多个领域的重大贡献,获得1954年诺贝尔化学奖;并于1962年获得诺贝尔和平奖。
鲍林出生在20世纪初的美国俄勒冈州波特兰市。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。鲍林幼年聪明好学,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。他立志当一名化学家,经常埋头在实验室里做化学实验。
16岁时,鲍林以优异的成绩考入俄勒冈州农学院化学工程系。21岁,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。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。
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,最后确定了晶体的结构,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。
24岁时,鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。第二年,鲍林在欧洲的索未菲实验室里工作一年。然后他又到玻尔实验室工作了半年,还到过德拜实验室。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。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,鲍林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。
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。同时,在有机化学结构理论中,鲍林还提出过有名的“共振论”。
20世纪30年代,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,30年后被证实。
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,特别是蛋白质的分子结构,20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。经过研究他进而指出:其中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,这是因为在氨基酸长链中某些氢原子形成氢键的结果。
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。鲍林还是第一个提出“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。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。
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:呼吁科学家们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《科学家反对核试验宣言》,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,鲍林把反核试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8月,鲍林参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。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,世界问题不能用战争和暴力来解决,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。”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。
鲍林不仅通过自己的化学成就,更通过自己的品行,在化学史上写下了浓墨重彩的一笔。
鲍林不但是一位伟大的科学家,更是一位和平战士,他的影响遍及全世界,他的和平理论影响了全世界,为世界和平作出了重大的贡献。