20世纪的科学怪杰：鲍林(11)

一一

　　二年级时，鲍林获得了一份化学系储藏室的工作，配置标准溶液，并分发给学生。这份工作使他得以维持生活，但也差点害死了他。一天，在把氨水分装进小瓶时，鲍林设想可以通过虹吸管更加快捷地完成任务。“我往橡皮里吹气，积聚足够的压力以开始虹吸，然后张开嘴，完全忘了氨水在压力作用下会喷进我的嘴，”他回忆道。“我吐掉嘴里掉下的粘膜，跑到学生医疗中心。这次经历使我认识到，光解决一个问题不应该感到满足，应该深入思考并解决由此而产生的新问题。”二年级结束后的那个夏天，鲍林得到了一份送牛奶的活，从晚上8点干到早上4点。这活实在太累，他干了一个月就坚持不下去了。

　　然后他在一位承包商那儿找到了一份工作。那个承包商受雇于州政府，测试新建造的横贯俄勒冈州的高速公路路面材料。路面监测的工作收入不错，他也很高兴有机会到偏僻的地方，像什么狼溪、坟溪，在野外和筑路工人在帐篷中一住就是几个星期。他喜欢和那里的工人们作伴，他们对这个聪明的小伙子有股兄长般的关心。他测试沥青路面，帮着摆放测链，驾驶蒸汽压路机，甚至还跳上跳下的。（鲍林一直到进入研究生院才学会开车。）这份工作还使他有充裕的时间思考化学。在休息的时候，他躺在帐篷里的小床上，仔细阅读一本化学手册。能够了解化合物不同的特性使他十分高兴，就像收集岩石时整理不同矿石的特性那样。他甚至尝试创造一些理论，花了几个星期的时间绞尽脑汁地想在磁性物质和元素周期表之间建立一种逻辑关系。他把挣到的钱全都寄给了贝莉，让她将一部分存人银行准备来年的学费，多余的则用来补贴家需。

　　然而，当他即将开始三年级的学习时，贝莉给了他一个打击：她对鲍林说，不准拿回存在银行的钱，她需要用这笔钱来养家糊口。鲍林得休学一年，找一份正规的工作好挣钱继续他的学业。

　　鲍林在其他方面可以自作主张，但他终究还是一个孝顺的儿子。他不想和贝莉一起住，但对母亲几乎有求必应。前一个暑假，为了能让母亲和几个朋友参加东星妇女联合会，他甚至答应她的要求参加了共济会俱乐部。（不过在母亲参加联合会之后，他就再也不到俱乐部去了。）他默默地强忍失望，告诫自己应该尽职地帮助母亲，因为母亲并没有义务一定要送他读大学。他计划继续干高速公路监测的活。正在这时，他收到了俄勒冈农学院一个不同寻常的提议。鲍林在化学课程方面展示了非凡的天才，每门化学课程的得分都在A之上，二年级冬季的学期更是拿到了完美的4.0平均积分点。化学系不想失去这位大有前途的学生；同时确实也需要有帮手来给越来越多的学生教授化学的入门课程。解决办法相当简单：系里请18岁的鲍林上定量化学课，而他在一年前刚学完这一门课程。

　　尽管每个月上课的收入只有100美金——比检测高速公路的活少了20美金——鲍林并没有丝毫的犹豫。他已经意识到自己更适合于做学问，而非搞实业，而且也认识到了获得一些实际教学经验的重要性。作为一个学生，他对教学艺术已经有相当深入的认识，知道如何在课堂上抓住学生的心，而且他在二年级时的化学知识已经与大多数教授们不相上下了。在克服了最初的紧张之后，他喜欢上了教学，学生们对他也相当满意。第一个学期结束之后，矿产系的学生联名向系里提出让鲍林上定量化学课，而系领导乐得把其他几门课也一起交给他，包括家政系的化学课。一位鲍林农学院时代的同学回忆说：“那时，学生们常常七嘴八舌地议论说，‘嗬，真棒！他知道得比教授们还多，课也比他们上得好。’反正那时他就被看作是一个了不起的人才了。”

　　这一年的教书生涯使鲍林获得了急需的金钱、上课的自信，并让他有时间赶上化学领域内最新的研究进展。系里在化学系小图书馆秘书旁边给他安排了一张桌子，在那儿他学会了打字的指法，并在课间埋头翻阅各种各样的化学期刊。

　　阅读期刊非常重要。在俄勒冈农学院，化学教授们不光自己极少搞科研，也很少向学生们介绍本领域内最新的研究成果。他们并不把化学课程放在一个历史的背景之下，讲授领域内最新的研究趋势，因而无法激发起学生们追求知识的热情。鲍林只有靠自己阅读期刊来满足自己求知的欲望了。

　　＊＊＊

　　有一篇论文引起了他特别的兴趣。论文的作者是朗缪尔①，通用电器实验室的一位化学家。朗缪尔为自己带来了显赫声名——同时也为通用电器公司创造了一大笔财富——他发现了一种能够大大延长灯泡寿命的方法。他思维活跃，又有一家实力超群的大公司作后盾，日后他将成为历史上第一位获得诺贝尔奖的工业化学家。

　　①朗缪尔（Irving Langmuir，1881—1957），美国物理化学家，研究固体、液体表面分子膜，获1932年诺贝尔化学奖，提出原子结构和化学键理论，引用共价这一术语发展了真空泵，原子氢喷灯等。

　　朗缪尔对电以及电对金属的作用进行了深入的研究，他开始思考作为电的基本单位，电子在原子和分子结构中所起的作用。鲍林阅读的这篇论文长达66页，题目是“原子和分子中电子的排列”。朗缪尔谦让地提到，他的论文是对另一位美国化学家——加利福尼亚大学化学系主任路易斯①——战前提出的思考所作的进一步发挥。鲍林阅读了朗缪尔的文章，又查阅了路易斯的论文。此时，他开始用一种全新的眼光来看待化学了。

　　①路易斯（Gilbert Newton Lewis，1875—1946），美国物理学家，研究热力学、原子结构、光化学、酸碱理论等，首次分离氢的同位素氛，并制备重水的纯样品。

　　路易斯和朗缪尔的论文试图在化学家与物理学家在原子结构中所发现的一些令人困惑的现象之间建立一种联系。而原子结构正是当时的热点问题。两千年来，原子被认为是自然界最基本的单位，至微至小的物质。（原子这一名称本身的原意即为“不可分”。）约翰·道尔顿在1808年以“化学哲学的新制度”一文将19世纪的化学牢固地建立在原子理论的基石之上。在文中，他令人信服地辩称，不可分的原子以整数倍的关系与别的原子结合成化合物：一个碳原子与两个氧原子构成二氧化碳；一个碳原子与一个氧原子构成一氧化碳；一个氧原子与一个氢原子构成水（这里他犯了一个小小的错误）。

　　到19世纪80年代和90年代，道尔顿的理论开始出现了问题，无法解释新发现的一些奇怪现象，比如互射线和放射性等。1897年，原子不可分的理论被汤姆逊①底推翻。这位英国物理学家，著名的剑桥大学卡文迪什实验室主任，发现了比最小的原子还要小一千倍的粒子，从而震惊了整个科学界。汤姆逊称这种粒子为“微粒”。不久之后，这种微粒被发现是电的基本单位，从而被命名为“电子”。

　　①汤姆逊（Sir Joseph John Thomson，1856—1940），英国物理学家，发现电于及同位素，因气体导体研究获1906年诺贝尔物理学奖。

　　这是人们第一次窥视到亚原子的世界。这一发现把人们对科学的观念一下子颠倒了过来。汤姆逊对电子的发现造成了科学认识的危机，迫使物理学和化学理论作出重大的修改——在世纪之交，这一事件的影响也许比任何别的事件的影响都要大得多。

　　电子看上去是原子的自然组成部分。既然原子是由更小的粒子组成的，那么原子到底是什么呢？汤姆逊发现，电子带负电。但是在正常情况下，原子并不带任何电荷；因此一定存在一些带正电的物质来中和电子的负电。汤姆逊认为电子也许稳定在一个正电场中，就像布了蛋糕里的葡萄干。不久之后，他从前的一位学生，新西兰人卢瑟福①翻了他的理论。卢瑟福是动手做实验的天才，他在1911年宣布，他发现原子具有完全不同的结构：他设计了一种精密的实验，显示出在原子中央是一个很小、密度很大且带正电的原子核。原子的其余部分除了电子以外空空荡荡。如果把原子放大到足球场大小，卢瑟福的原子核就会像放在五十码线上的一颗米粒，而小得几乎看不见的电子则围绕外层看台在转圈。

　　①卢瑟福（Emest Rutherford，1871—1937），英国物理学家，生于新西兰，因对元素衰变的研究获1908年诺贝尔化学奖，通过阿尔法粒子散射试验发现原子核，并据此提出核型原子模型。

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