鮑林：兩獲諾獎的20世紀最受尊敬和最受嘲弄的全能科學家

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一句話介紹：現代化學奠基人之一，美國著名化學家萊納斯·鮑林，把量子力學運用于分子結構和化學鍵特性研究，對分子生物學和生物化學也做出了劃時代的意義，是目前唯一一位兩次單獨獲得諾貝爾獎獎金的科學家，一次是1954年化學獎，一次是1962年和平獎。

藥劑師家庭培養出的化學家天才

萊納斯·鮑林，1901年2月28日生于美國俄勒岡州波特蘭市，父親是一位藥劑師，父親對化學藥品的使用和對小鮑林的教導，潛移默化的影響了他。11歲時，去同學家做客，同學為他演示課一個實驗：把氯酸鉀和糖混合，然后加入幾滴濃硫酸，會產生蒸汽和碳，并且作用極其強烈。這個畫面給鮑林留下了深刻的印象，他后來回憶到“它使我意識到我們周圍的世界還有另一種變化存在”。

隨后鮑林得到一位實驗室儀器保管員的幫助，開始接觸實驗器材和藥品，具備了簡單地化學知識。1917年，鮑林考取俄勒岡農學院化學工程系，中途因為家境困難一度輟學，回到學校后擔任定量分析教師助手、代課，并通過接觸化學書籍和雜志，深入專研劉易斯和郎格繆爾發表的關于分子的電子結構論文。1922年畢業，獲得工程理學學位。

進名校，遇名師，嶄露頭角

1922年，鮑林進入加工理工學院，師從A.A.諾伊斯教授（當時物理化學和分析化學權威，非常鼓勵學生熱愛化學，我國著名化學家、已故清華大學副校長張子高就是他培養出來的學生）。諾伊斯教授立即發現了才華橫溢的鮑林，很快將他推薦給從事X射線晶體結構研究的著名化學家羅斯科·迪金森，迪金森教授治學嚴謹，非常討厭粗心和淺薄，對鮑林嚴格要求，一絲不茍。鮑林在迪金森的指導下完成了MoS2晶體的全測定工作，期間受到了嚴格的技術訓練和全面的基礎培養。

后來鮑林又得到物理化學和數學物理學教授托爾曼的指導，托爾曼教授學識淵博，對物理學新進展有透徹的了解，他相信可以應用物理學知識解決復雜的化學問題。這段學習經歷使鮑林克服了數學和物理學的不足，為以后運用量子力學新成就解決復雜化學問題提供了重要條件。

1925年，鮑林以優異的成績獲得加州理工學院化學哲學博士

赴歐深造，受量子力學名師指點

20世紀第一個年頭，普朗克提出了革命性的量子假說。很快，愛因斯坦運用量子論成功解釋了光電效應，波爾在1913年把量子論運用于解釋原子結構，提出了著名的波爾原子模型，在此期間，布拉格父子成功利用X射線研究晶體結構。到了20年代，L.德布羅意提出波粒二象性，海森堡和薛定諤分別用不同數學形式表達微觀粒子運動，創立了新的量子力學。這些突破為利用量子理論和量子力學攻破復雜化學結構問題大門提供了條件。

1925年，鮑林寫信給波爾，沒得到回復，接著寫信給索末非，很快得到回復。1926年2月，鮑林去歐洲，在那里度過緊張而愉快的一年，索末非出色的演講為他展示了更為寬廣的道路。隨后鮑林又到波爾實驗室工作了幾個月。接著，又到瑞士蘇黎世，隨薛定諤和P.德拜做研究工作，開始研究量子力學解決化學問題的可能性。

1927年，返回帕薩迪那，擔任化學助理教授，1930年夏，再度到歐洲，在布拉格實驗室學習X射線技術，隨后到慕尼黑學習電子衍射技術，使他日后在蛋白質研究中做出卓越貢獻。

厚積薄發，貢獻斐然

成就：鮑林對化學鍵本質的研究以及把他們應用于復雜物質結構的研究而獲得1954年諾貝爾化學獎。

19世紀關于物質的組成所提出經典結構理論，只定性的解釋了化學現象和經驗事實。到了20世紀30年代初期，關于化學鍵的新理論被提出來，其中之一就是價鍵理論。

價鍵理論是在氫分子成鍵的基礎上建立起來的。這個理論認為，原子在未化合前有未成對的電子，這些未成對電子，如果自旋是反平行的，則可兩兩結合成電子對，這時原子軌道重疊交錯，就生成一個共價鍵；一個電子與另一個電子配對以后，就不能與第三個電子配對；原子軌道的重疊愈多，則形成的共價鍵就愈穩定。這種價鍵理論解決了基態分子的飽和問題，但對有些實驗試試卻不能解釋。例如，CH4中，C原子基態的電子結構有兩個未成對的電子，按照價鍵理論只能生成兩個共價鍵，但實驗結果表明CH4卻是正四面體結構。

為了解釋CH4的正四面體結構，說明碳原子四個鍵的等價問題，鮑林提出了雜化軌道理論。從電子具有波動性，波可以疊加的觀點出發，認為碳原子和周圍的雜化軌道成鍵時，用的不是原來純粹的S軌道或者P軌道，而是S軌道和P軌道經過疊加混雜而得到的“雜化軌道”。根據他的雜化軌道理論，能很好的解釋CH4中碳四面體結構的事實，同時還滿意的解釋了其他事實，包括解釋絡離子的結構。鮑林提出的雜化軌道理論對化學的發展起到了重要作用。

鮑林在30年代所提出的共振理論在現代分子結構理論發展中曾起到重要作用，在化學界有著重要的地位。價鍵理論對于用一個價鍵結構式來表示的分子是很合適的，但對于用于一個結構式不能表示其物理化學性質的某些分子時，價鍵理論就不行了，例如共軛分子，像苯分子。若用經典的凱庫勒（Kekule）結構式表示就出現了困難，按照凱庫勒結構式，苯環中應有3個雙鍵，應該可以起典型的雙鍵加成作用，但實際卻起取代作用，說明苯環中并不存在典型的雙鍵，它具有“額外”的穩定性。為了解釋價鍵理論與上述實驗室是不相符的困難，鮑林用了海森堡在研究氦原子（最簡單的多電子原子）問題時對量子力學交換積分所作的共振解釋，用了W.海特勒和F.倫敦在研究氫分子（最簡單的多電子分子）問題時從單電子函數線性變分法所得到的近似解法，用電子在鍵聯原子核間的交換（即“電子共振”），來闡明電子在化學鍵生成過程中的具體成鍵作用，利用鍵在若干鍵結構之間的共振來解釋共軛和新結構類型，如苯分子是共振于五個價鍵結構之間。

鮑林認為苯分子的真是基態不能用五個結構的任何一個表示，但卻可以用這些結構的組合來表示。這一理論解釋了苯分子的穩定性，與實驗事實相符的很好。

鮑林的共振理論，在認識分子和晶體結構和性質以及化學鍵的本質方面，曾起到過相當重要的作用。由于它直觀易懂，一目了然，在化學教學中易被人們所接受，所以受到化學工作者的歡迎。在三四十年代它在化學中居于統治地位，至今仍在化學教材中使用，共振論把原有的價鍵理論向前推進了一步。

共振論出現在化學從經典結構理論向現代結構理論研究轉變的使其，具有把二者融合在一起的特點，雖然它從未揭示化學鍵的本質，但卻是化學結構理論在一定歷史發展階段中提出的一種學術觀點和理論。

鮑林除了上述成就以外，還獨創性的提出了原子參數、鍵參數概念，如共價半徑、金屬半徑、電負性標度、離子性等。這些概念應用不僅對于化學，而且對固體物理等領域也有重要作用。他還在1932年預言了惰性氣體可以與其他元素化合成新的化合物。這一預言在當時是非常大膽、非常出色的。因為根據波爾等人的原子模型，惰性氣體原子最外層電子恰好被八個電子所填滿，已形成穩固的電子殼層，不能再與其他元素化合。然而，鮑林根據量子力學理論指出，較重的惰性氣體可能會與那些特別容易接受電子的元素形成化合物。這一預言到1962年加拿大化學家N.柏特勒制成第一個惰性元素化合物六氟化氙鉑而被證實。

鮑林并沒有在這些杰出成就前停步，而是運用自己有關物質結構的豐富知識進一步研究分子生物學，特別是蛋白質分子結構。40年代，他對包含在免疫反應中的蛋白質感興趣，從而發展了抗體-抗原反應中的分子互補概念。1951年起，他與美國化學家R.B.柯里合作研究氨基酸與多肽鏈。他們發現，在多肽鏈分子內可能形成兩種螺旋體，一種是α-螺旋體（已在晶體衍射圖上得到證實，為蛋白質的空間構象打下了理論基礎），一種是γ-螺旋體，糾正了前人按螺旋軸次為簡單正數而提出的螺旋體模型。鮑林進一步揭示了螺旋是靠氫鍵連接而保持其形狀的，也就是長長的肽鏈的纏繞是由于氨基酸長鏈中某些氫原子形成氫鍵的結果。

1953年1月，當鮑林提出α-螺旋體結構后不久，英國生物學杰克里克從與他同一辦公室工作的鮑林兒子那里得知，鮑林在美國加州理工學院也在建立DNA分子結構模型，所得的結果與他和沃森第一次建立起來的錯誤模型相似。他們在接受了鮑林和自己錯誤模型教訓的基礎上，加以改正，提出了新的DNA模型。這就是沃森-克里克DNA雙螺旋模型，以后為實驗所證實，并榮獲了1962年諾貝爾生物學和醫學獎。

1954年鮑林開始轉向大腦的結構與功能研究，第一次提出“分子病”概念，指出“鐮刀型細胞貧血癥”是一種分子病，包括了由基因突變決定的血紅蛋白分子的變態。鮑林這些重要工作，在科學上開辟了一個全新的領域——對分子水平疾病的研究。他在自然科學領域內，興趣非常廣泛，還從事古生物遺傳學的研究，以揭示生命起源的秘密，1965年還提出一個原子核模型。

反對核戰爭，為和平奔走

鮑林曾指出“科學與和平是有聯系的，世界已經被科學家的發明大大改變了，特別是最近一個世紀”“現在人類所有的愚蠢舉動中，最大的蠢事就是年復一年的在戰爭和軍事上浪費掉了世界財富的十分之一。成功解決這一問題，人類會得到最大利益”

1945年，第一顆原子彈在日本上空爆炸，核武器不斷被制造出來。許多科學家預感到人類智慧的結晶——科學技術發明可能給人類帶來毀滅性的結果。鮑林致力于和平運動，從事于戰爭與和平問題的研究，為此遭受了許多威脅和打擊。

1952年，美國的麥卡錫主義曾對鮑林進行審查。懷疑他是親共分子，禁止他出國旅行，訪問和講學。直到鮑林獲得諾貝爾獎后，美國政府才不能不取消不準鮑林出國的禁令。

1955年，鮑林和世界著名的科學家愛因斯坦，羅素，約里奧·居里，波爾簽署了一個呼吁科學家應該來集會評價發展毀滅性武器所帶來的危險宣言。在這個宣言影響下成立了“普格華許——科學家與國際事務會議”組織，從事宣傳反對戰爭、主張科學為和平服務的活動。

1957年5月15日，鮑林起草了《科學家及對核試驗宣言》，這個宣言在兩個星期內，就有2000多個美國科學家簽了名，在短短幾個月內，就有49個國家的11,000多名科學家簽名。

1958年，鮑林把這個宣言提交給當時的聯合國秘書長哈馬舍爾德，向聯合國請愿。同年，他寫下了《不要再有戰爭》一書，書中簡明的解答了核能和放射性的基礎知識，并提出和回答了我們這個時代最迫切和危險最大的問題，計算了核武器對人類的嚴重威脅。

1959年鮑林與羅素等人在美國創辦《一人少數》月刊，宣傳和平。同年8月，他參加日本廣島舉行的第五屆禁止原子彈氫彈大會。

1962年，因反對核彈在地面測試行動獲得諾貝爾和平獎金，次年以《科學與和平》為題在奧斯陸大學發表領獎演說。

從未在榮譽前止步

鮑林發表過400余篇科學論文，和大約100篇關于社會和政治，特別是關于和平問題的文章，還出版了十幾本科學專著。培養了許多杰出化學家，我國中科院前院長盧嘉錫教授曾隨鮑林工作過，我國還有幾位著名化學家也曾是他的學生。

除了兩次獲得諾貝爾獎以外，他還多次獲得化學獎。1975年他獲得福特總統授予的1974年度國家科學獎章；1978年蘇聯科學院主席團授予他1977年洛蒙諾索夫金質獎章；1979年4月，接受美國國家科學院的化學獎。有30個大學授予他榮譽博士學位，曾任1949年美國化學學會主席，1951到1954年任美國哲學學會副主席。還是倫敦皇家學會外國會員，法國科學院外國院士，是挪威、蘇聯、印度、意大利、比利時、波蘭、南斯拉夫、羅馬尼亞等許多國家科學院的榮譽院士。

在醫學領域引發大論戰——“20世紀最受尊敬和最受嘲弄的科學家之一”

鮑林是“化學家、物理學家、結晶學家、分子生物學家和醫學研究者”，他不是醫生，可他偏偏引發了醫學領域一場曠日持久的大論戰。

鮑林根據自己多年的研究，于1970年出版了《維生素C與普通感冒》一書。書中認為：每天服用1 000毫克或更多的維生素C可以預防感冒：維生素c可以抗病毒。這本書受到讀者的贊譽，被評為當年的美國最佳科普圖書。

可是，醫學權威們激烈反對鮑林的論點。有的說：“沒有任何證據能夠支持維生素C可以防治感冒的觀點。”有的說：“這對預防或減輕感冒沒有什么用處。”權威部門也紛紛表態。例如，美國衛生基金會就告誡讀者：“每天服用1000毫克以上維生素C能預防感冒的說法是證據不充分的。”美國醫學協會也發表聲明：“維生素C 不能預防或治療感冒！”只有個別醫學家及幾百位普通病人用自身的經歷支持鮑林。

鮑林身陷重圍，攻擊他的人說他根本不是醫生，沒資格來談論維生素C防治感冒的問題。還有人干脆把他譏諷為江湖醫生。或說他用維生素C防治感冒是江湖游醫式的宣傳。尊重他的人則嘆惜他晚年“不安分”，說他完全可以安享榮耀，可他非要闖入醫學領域。而離開他自己的化學“主流”太遠。

鮑林不管這些，1979年，他和卡梅倫博士合作出版了《癌癥和維生素C》一書，建議每個癌癥患者每天服用10克(1克等于1000毫克)或更多的維生素C,建議癌癥患者“盡可能早地開始服用大劑量維生素c,以此作為常規治療的輔助手段”，他們說：“我們相信這種簡單的方法將十分顯著地改善癌癥治療的結果。”

但是、醫學權威們更不相信這種觀點。鮑林先后8次向國家癌癥研究所申請資助，以便通過動物實驗做進一步研究，可這位世界知名科學家的每次申請都被否定，他只能靠“許多人資助”來工作。即使如此，權威機構和權威人士還是聲明：維生素C對癌癥沒有價值。此時，仍然是一些病人用自己的實例來支持鮑林的觀點。

1985年，鮑林又寫了一本有關健康長壽的書。他在談及“一種提高健康水平的攝生法”時，介紹了12項具體步驟，第一項就是：“每天服用維生素C6～18克，或更多，一天也不要間斷。”他認為。“這種攝生法的主要特點就是增補維生素”，他自己則是個多年的身體力行者。他說：“1985年我寫這本書時。每天服用4片營養物質加上18克維生素C。”鮑林認為。不管你現在年齡多大，每天服用最佳量的維生素(逐步增加維生素C用量),都是有益的。他說：“從青年或中年時開始。適當地服用維生素和其他營養物質，進行一些健身運動，能使壽命延長25～35年。”“如果你已進入老年，服用適當的維生素并進行一些健身運動，可以期望使衰老進程減慢，延長壽命15年或20年。”他的超大劑量服用維生素C可以益壽的觀點自然又一次被醫學界所拒絕。

醫學權威們與鮑林的最大爭論焦點在于維生素C的用量。鮑林認為，“對大多數成人來說.維生素C的最佳攝入量是在2.3～10克的范圍內。”如果需要，還可以增加到每天20克、30克或更多。鮑林認為，無論是對付病毒、癌癥還是抗衰老。維生素C的用量都應大大高于當時的規定用量。所以嚴格說，劑量之爭是雙方的關鍵之爭。

在鮑林去世之前，美國的權威機構——食品營養委員會對維生素C的推薦劑量是每天60毫克。有些營養學家認為只要30～40毫克就行了。可鮑林向人們建議的服用量是專家推薦劑量的幾十倍到幾百倍。這自然要遭到醫學界人士的堅決反對了。美國健康基金會主席明確告誡人們：“所謂的大劑量維生素療法必須避免。”醫學界反對大量服用維生素C的重要理由是：這會使人得腎結石。但鮑林反駁說：盡管理論上有這種可能，可是在醫學文獻中沒有一個腎結石病例是因大劑量服用維生素C而導致的。

在鮑林去世之前。雙方始終是各執一詞，互不相讓。

不知是有意還是無意，直到鮑林逝世以后。我們才初步看到了關于維生素C劑量和作用方面的一點變化：

1995年2月，美國心臟學會和部分營養學家向美國國家食品與藥品管理機構建議：將維生素C的每日推薦量由60毫克提高到250～1000毫克。

1996年4月，美國國立衛生研究院的科學家聲稱：一個人每天攝入200毫克維生素C是最理想的，而不是60毫克。

1996年《紐約時報》報道的一則調查稱。有30%～40%的美國人在服用維生素C,其中1/5的人每天服用量超過1克。

1997年10月，《美國臨床營養雜志》報道，研究人員對247名年齡在56～72歲的婦女進行了調查，其中有11%的人每天補充維生素C超過10年，這些服用者沒有一人得白內障。研究人員認為，長期補充維生素C,可使白內障的危險減少77%以上——而鮑林早在1985年前就這樣論述了，然而，醫學界原先不相信。

2000年美國藥物研究所食品和營養委員會的評估認為：成人每天服用不超過2 000毫克維生素C是安全的。

有報告稱，據對14例臨床實驗證明，每天口服10克維生素C且連續3年，未發現1例腎結石。現在。多數醫學界人士相信。維生素C確有一定的防治感冒的作用。研究發現。每天攝入300～400毫克維生素C的男性，要比日攝入量60毫克及不足60毫克的人多活6年。

如今，許多專家承認：維生素C有抗癌作用，能預防多種疾病，包括老年癡呆癥。有報道說。對18例晚期癌癥患者，每天1次給予維生素C10～20克靜脈滴注。結果14例全身骨關節痛患者治療1周后有7例明顯緩解。

關于維生素C作用與劑量的這場大論戰。鑒于美國的影響力和雙方的知名度，一開始就越過了國境，波及到全球。各國的醫學界人士起初差不多也都站到了美國同行那邊。遙想當年。鮑林幾乎是“孤軍作戰”地與眾多醫學權威機構和權威人士論爭，他為此而受到的嘲弄和輕蔑是一位著名學者，也是一般人難以忍受的。可鮑林在長長的20多年時間里，義無反顧地奮起捍衛自己的觀點，這種勇氣和探索精神令人深深敬仰。

時至今日，美國和世界各國的許多專家學者已經承認或接近承認鮑林的觀點了，然而論爭仍遠遠沒有結束，例如，有些人認為維生素C能抗癌，有些人卻認為它能致癌。總之，維生素C的作用與劑量問題仍需繼續研究。

誠然，鮑林的某些觀點是否有失偏頗，尚待實踐進一步檢驗。即使有朝一日證明他的論點不夠完美，他的探求精神依舊值得人們學習。畢竟探索永無止境，畢竟科學未到盡頭，我們沒有理由因循守舊。從這個角度看，鮑林的其他觀點也是值得人們深思的。他說：“醫生在行醫時應當慎重是對的，但是，如果醫學要進步，行醫這行業也需要接受新思想。”“醫生的意見不是一貫正確的,雖說其用心善良，患者要自己做出決定。”

鮑林是惟一一位先后兩次單獨獲得諾貝爾獎的科學家。曾被英國《新科學家》周刊評為人類有史以來20位最杰出的科學家之一，與牛頓、居里夫人及愛因斯坦齊名。然而，路透社在報道鮑林逝世的消息時卻說，他是“20世紀最受尊敬和最受嘲弄的科學家之一”

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