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两次独获诺贝尔奖:鲍林的科学探索与和平之路

创作时间:
2025-01-22 03:00:44
作者:
@小白创作中心

两次独获诺贝尔奖:鲍林的科学探索与和平之路

莱纳斯·鲍林是唯一两次单独获得诺贝尔奖的科学家,1954年因化学键本质的研究获得诺贝尔化学奖,1962年因其为和平利用原子能的努力获得诺贝尔和平奖。他的著作《化学键的本质》至今仍被视为化学领域的经典之作。从俄勒冈州的少年到科学前沿,鲍林的一生充满了传奇色彩,展现了非凡的才华和社会责任感。

01

从俄勒冈州的少年到科学前沿

1901年2月28日,莱纳斯・卡尔・鲍林出生在美国俄勒冈州波特兰市,他的父亲是一名普通药剂师。鲍林自幼聪慧,在父亲、好友和老师的影响下,他对化学萌生热爱,中学时期,鲍林的各科成绩都很出色,化学成绩一直名列全班第一。他经常在实验室里做化学实验,立志成为一名化学家。

9岁那年,年仅33岁的父亲离开了人世,不久,母亲又患上了严重的忧郁症和慢性病,家里的经济情况日益窘迫。13岁时,鲍林就外出打工,靠挣来的微薄收入,维持家用,肩负起了家庭的重担。

1901年,婴儿鲍林在妈妈的怀抱里(左);1904年,鲍林和妹妹波林(Pauline)(右)。

高中毕业后,鲍林考取了俄勒冈农学院,并在这里遇到了后来的妻子艾娃·米勒(AvaHelenMiller)。鲍林的大学生活捉襟见肘,一度艰难辍学。幸亏俄勒冈农学院了解到鲍林的状况后,向他伸出援手。学院决定邀请鲍林做助教,让这位不满18岁的大学生,给大二学生上定量分析课。

鲍林一边读书一边讲课,经过最初的紧张,他渐渐喜欢上了教学工作,他讲课生动、幽默、内容丰富、方法灵活多变,比起其他化学教授显得要高明许多。就这样,他成了学校里人们最喜欢谈论的话题——一个年仅18岁的年轻“教授”。

1922年,鲍林在俄勒冈农学院毕业时与艾娃·米勒的合影。

尽管条件困难,鲍林还是如饥似渴地读化学书籍和最新出版的化学杂志,深入钻研路易斯和朗缪尔发表的关于分子的电子结构的论文,文中提出化学键是由电子对形成的。读到这一点时,鲍林恍然大悟。如果说少年时期他还只是迷惑于神秘的现象,现在他已开始思考起隐藏在化学反应背后的本质、思考起物质结构的奥秘了。

1922年夏,鲍林考取了加州理工学院的研究生,师从著名化学家诺伊斯。在这位严师的指导下,鲍林完成了第一个科研课题——测定辉铝矿的晶体结构。他采用调射线衍射法,测定了大量数据,出色地确定了辉铝矿的结构。这一工作不仅让他在化学界初露锋芒,还增强了他进行科学研究的信心。

诺伊斯(大约1920年),中国化学家张子高就是他培养出来的学生。

诺伊斯教授又把鲍林推荐给学识渊博的迪金森和托尔曼,迪肯森精通放射化学和结晶化学,托尔曼精通物理化学和数学物理学。在他们的指导下,鲍林进一步拓宽了知识面,建立了合理的知识结构。

鲍林在迪金森的指导下用X射线研究晶体结构。图为鲍林当时使用的实验设备。

获得化学哲学博士学位后,鲍林于1926年2月前往欧洲游学。他在索末菲实验室工作一年,又在玻尔实验室工作半年,还曾去拜访薛定谔和德拜。玻尔、薛定谔、布拉格、德拜和索末菲这些大科学家都是当时站在科学前沿的人,正是在这些名师指点下,鲍林摸清了当时科学发展的脉络找到了化学所面临的突破口。这为他后来能把量子力学运用到化学中去解决分子结构和化学键本质中的重大难题奠定了基础。

02

化学键理论的突破

1925年,鲍林把全部的注意力放在了化学键的本质研究上。当时正值量子力学发展之际,鲍林敏锐地感觉到,这个没多少人能看懂的新理论,将会改变人们对物质结构的认知。鲍林从量子力学的原则出发,推导了从化学键的长度和排列值到分子和复杂粒子磁性的完整理论,还成功地对原子新的电子结构和相应性质作出了推测。

1931年,鲍林在《美国化学学会学报》上发表了论文《化学键的本质》,自此,鲍林成为了科学界的焦点。这项研究,不但让鲍林成为当时科学界家喻户晓的人物,而且也让人们认识到是量子力学统一了物理和化学这两大领域。运用物理学当中的新发现解释化学中原子键合成分子的过程,无疑是极具创新性的。

《化学键的本质》一出版就成为了经典,被翻译成多国语言。

鲍林提出的杂化轨道理论和共振理论,在现代分子结构理论发展中曾起过重要作用,使人们得以真正认识晶体的结构和性质。他还独创性地提出了一系列原子参数和键参数的概念,如共价半径、金属半径、电负性标度、离子性等。

1954年秋天,鲍林在康奈尔大学做报告时得知自己获得诺贝尔化学奖的消息。当时一位报社记者在电话里告诉鲍林,其获奖的理由是:“化学键性质研究及其在复杂物

03

为和平奔走呼吁

鲍林的兴趣始于化学,但其视野始终未局限于化学。他以开阔的眼界涉足生物学领域,成为分子生物学的先驱者之一;此外他还不顾外界压力与质疑,积极为和平奔走呼吁,展现出令人敬佩的社会担当。

20世纪50年代,鲍林积极投身于反对核武器试验和倡导和平利用原子能的运动中。他组织科学家联名上书,呼吁停止核武器试验,并积极推动《部分禁止核试验条约》的签订。这些努力最终为他赢得了1962年的诺贝尔和平奖。

1954年的诺贝尔奖颁奖典礼,瑞典国王给鲍林颁奖(上);1963年12月10日,鲍林补领了1962年的诺贝尔和平奖(下)。

04

争议与评价

尽管鲍林在科学和和平领域的贡献无可争议,但他在晚年对维生素C的过度推崇却引发了不少争议。他主张大剂量服用维生素C可以预防感冒甚至治疗癌症,这些观点并未得到科学界的普遍认可。

尽管如此,鲍林的科学成就和对人类和平事业的贡献仍然使他成为20世纪最伟大的科学家之一。他的一生展现了科学探索的无限可能,也体现了科学家应有的社会责任感。

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