鮑林[美國化學家]:萊納斯·卡爾·鮑林（Linus Carl Pauli -百科知識中文網

人物經歷

成才之路

1901年2月28日，鮑林出生在美國俄勒岡州波特蘭市。幼年聰明好學，11歲認識了心理學教授捷夫列斯，捷夫列斯有一所私人實驗室，他曾給幼小的鮑林做過許多有意思的化學演示實驗，這使鮑林從小萌生了對化學的熱愛，這種熱愛使他走上了研究化學的道路。

鮑林在讀中學時、各科成績都很好，尤其是化學成績一直名列全班第一名。他經常埋頭在實驗室里做化學實驗，立志當一名化學家。1917年，鮑林以優異的成績考入俄勒岡州農學院化學工程系，他希望通過學習大學化學最終實現自己的理想。鮑林的家境很不好，父親只是一位一般的藥劑師，母親多病。家中經濟收入微薄，居住條件也很差。於經濟困難，鮑林在大學曾停學一年，自己去掙學費，復學以後，他靠勤工儉學來維持學習和生活，曾兼任分析化學教師的實驗員，在四年級時還兼任過一年級的實驗課。

鮑林在艱難的條件下，刻苦攻讀。他對化學鍵的理論很感興趣，同時，認真學習了原子物理、數學、生物學等多門學科。這些知識，為鮑林以後的研究工作打下了堅實的基礎。1922年，鮑林以優異的成績大學畢業，同時，考取了加州理工學院的研究生，導師是著名化學家諾伊斯。諾伊斯擅長物理化學和分析化學，知識非常淵博。對學生循循善誘，為人和藹可親，學生們評價他“極善於鼓動學生熱愛化學”。

諾伊斯告訴鮑林，不要只停留在書本知識上，應當注重獨立思考，同時要研究與化學有關的物理知識。1923年，諾伊斯寫了一部新書，名為《化學原理》，此書在正式出版之前，他要求鮑林在一個假期中，把書上的習題全部做一遍。鮑林用了一個假期的時間，把所有的習題都準確地做完了，諾伊斯看了鮑林的作業，十分滿意。諾伊斯十分賞識鮑林，並把鮑林介紹給許多知名化學家，使他很快地進入了學術界的社會環境中。這對鮑林以後的發展十分有用。鮑林在諾伊斯的指導下，完成的第一個科研課題是測定輝鋁礦（mosz）的晶體結構，鮑林用調射線衍射法，測定了大量的數據，最後確定了mosz的結構，這一工作完成得很出色，不僅使他在化學界初露鋒芒，同時也增強了他進行科學研究的信心。

鮑林在加州理工學院，經導師介紹，還得到了迪肯森、托爾曼的精心指導，迪肯森精通放射化學和結晶化學，托爾曼精通物理化學，這些導師的精心指導，使鮑林進一步拓寬了知識面，建立了合理的知識結構。1925年，鮑林以出色的成績獲得化學哲學博士。他系統地研究了化學物質的組成、結構、性質三者的聯繫，同時還從方法論上探討了決定論和隨機性的關係。他最感興趣的問題是物質結構，他認為，人們對物質結構的深入了解，將有助於人們對化學運動的全面認識。

鮑林獲博士學位以後，於1926年2月去歐洲，在索未菲實驗室里工作一年。然後又到玻爾實驗室工作了半年，還到過薛丁格機和德拜實驗室。這些學術研究，使鮑林對量子力學有了極為深刻的了解，堅定了他用量子力學方法解決化學鍵問題的信心。鮑林從讀研究生到去歐洲遊學，所接觸的都是世界第一流的專家，直接面臨科學前沿問題，這對他後來取得學術成就是十分重要的。

化學貢獻

1927年，鮑林結束了兩年的歐洲遊學回到了美國，在帕莎迪那擔任了理論化學的助理教授，除講授量子力學及其在化學中的套用外，還講授晶體化學及開設有關化學鍵本質的學術講座。1930年，鮑林再一次去歐洲，到布拉格實驗室學習有關射線的技術，後來又到慕尼黑學習電子衍射方面的技術，回國後，被加州理工學院聘為教授。

鮑林在探索化學鍵理論時，遇到了甲烷的正四面體結構的解釋問題。傳統理論認為，原子在未化合前外層有未成對的電子，這些未成對電子如果自旋反平行，則可兩兩結成電子對，在原子間形成共價鍵。一個電子與另一電子配對以後，就不能再與第三個電子配對。在原子相互結合成分子時，靠的是原子外層軌道重疊，重疊越多，形成的共價鍵就越穩定一這種理論，無法解釋甲烷的正四面體結構。

為了解釋甲烷的正四面體結構。說明碳原子四個鍵的等價性，鮑林在1928一1931年，提出了雜化軌道的理論。該理論的根據是電子運動不僅具有粒子性，同時還有波動性。而波又是可以疊加的。所以鮑林認為，碳原子和周圍四個氫原子成鍵時，所使用的軌道不是原來的s軌道或p軌道，而是二者經混雜、疊加而成的“雜化軌道”，這種雜化軌道在能量和方向上的分配是對稱均衡的。雜化軌道理論，很好地解釋了甲烷的正四面體結構。

在有機化學結構理論中，鮑林還提出過有名的“共振論” 共振論直觀易懂，在化學教學中易被接受，所以受到歡迎，在本世紀40年代以前，這種理論產生了重要影響，但到60年代，在以蘇聯為代表的集權國家，化學家的心理也發生了扭曲和畸變，他們不知道科學自由為何物，對共振論採取了疾風暴雨般的大批判，給鮑林扣上了“唯心主義”的帽子。

鮑林在研究量子化學和其他化學理論時，創造性地提出了許多新的概念。例如，共價半徑、金屬半徑、電負性標度等，這些概念的套用，對現代化學、凝聚態物理的發展都有巨大意義。1932年，鮑林預言，惰性氣體可以與其他元素化合生成化合物。惰性氣體原子最外層都被8個電子所填滿，形成穩定的電子層按傳統理論不能再與其他原子化合。但鮑林的量子化學觀點認為，較重的惰性氣體原子，可能會與那些特別易接受電子的元素形成化合物，這一預言，在1962年被證實。

鮑林還把化學研究推向生物學，他實際上是分子生物學的奠基人之一，他花了很多時間研究生物大分子，特別是蛋白質的分子結構，本世紀40年代初，他開始研究胺基酸和多肽鏈，發現多肽鏈分子內可能形成兩種螺旋體，一種是a -螺旋體，一種是g -螺旋體。經過研究他進而指出：一個螺旋是依靠氫鍵連線而保持其形狀的，也就是長的肽鍵螺旋纏繞，是因為在胺基酸長鏈中，某些氫原子形成氫鍵的結果。作為蛋白質二級結構的一種重要形式，a -螺旋體，已在晶體衍射圖上得到證實，這一發現為蛋白質空間構像打下了理論基礎。這些研究成果，是鮑林1954年榮獲諾貝爾化學獎的項目。

1954年以後，鮑林開始轉向大腦的結構與功能的研究，提出了有關麻醉和精神病的分子學基礎。他認為，對精神病分子學基礎的了解，有助於對精神病的治療，從而為精神病患者帶來福音。鮑林是第一個提出“分子病”概念的人，他通過研究發現，鐮刀形細胞貧血症，就是一種分子病，包括了由突變基因決定的血紅蛋白分子的變態。即在血紅蛋白的眾多胺基酸分子中，如果將其中的一個谷氨酸分子用纈氨酸替換，就會導致血紅蛋白分子變形，造成鐮刀形貧血病。鮑林通過研究，得出了鐮刀形紅細胞貧血症是分子病的結論。他還研究了分子醫學，寫了《矯形分子的精神病學》的論文，指出：分子醫學的研究，對解開記憶和意識之謎有著決定性的意義。鮑林學識淵博，興趣廣泛，他曾廣泛研究自然科學的前沿課題。他從事古生物和遺傳學的研究，希望這種研究能揭開生命起源的奧秘。他述於1965年提出原子核模型的構想，他提出的模型有許多獨到之處。

呼籲和平

鮑林堅決反對把科技成果用於戰爭，特別反對核戰爭。他指出：“科學與和平是有聯繫的，世界已被科學的發明大大改變了，特別是在最近一個世紀。現在，我們增進了知識，提供了消除貧困和飢餓的可能性，提供了顯著減少疾病造成的痛苦的可能性，提供了為人類利益有效地使用資源的可能性。”他認為，核戰爭可能毀滅地球和人類，他號召科學家們致力於和平運動，鮑林傾注了很多時間和精力研究防止戰爭、保衛和平的問題。他為和平事業所作的努力，遭到美國保守勢力的打擊，50年代初，美國奉行麥卡錫主義，曾對他進行過嚴格的審查，懷疑他是美共分子，限制他出國講學，干涉他的人身自由。1954年，鮑林榮獲諾貝爾化學獎以後，美國政府才被迫取消了對他的出國禁令。

1955，鮑林和世界知名的大科學家愛因斯坦、羅素、約里奧·居里、玻恩等，簽署了一個宣言：呼籲科學家應共同反對發展毀滅性武器，反對戰爭，保衛和平。1957年5月，鮑林起草了《科學家反對核實驗宣言》，該宣言在兩周內就有2000多名美國科學家簽名，在短短几個月內，就有49個國家的11000餘名科學家簽名。1958年，鮑林把反核實驗宣言交給了聯合國秘書長哈馬舍爾德，向聯合國請願。同年，他寫了《不要再有戰爭》一書，書中以豐富的資料，說明了核武器對人類的重大威脅。

1959年，鮑林和羅素等人在美國創辦了《一人少數》月刊，反對戰爭，宣傳和平。同年8月，他參加了在日本廣島舉行的禁止核子彈氫彈大會。由於鮑林對和平事業的貢獻，他在1962年榮獲了諾貝爾和平獎。他以《科學與和平》為題，發表了領獎演說，在演說中指出：“在我們這個世界歷史的新時代，世界問題不能用戰爭和暴力來解決，而是按著對所有人都公平，對一切國家都平等的方式，根據世界法律來解決。”最後他號召：“我們要逐步建立起一個對全人類在經濟、政治和社會方面都公正合理的世界，建立起一種和人類智慧相稱的世界文化。” 鮑林是一位偉大的科學家與和平戰士，他的影響遍及全世界。

學術貢獻

價鍵理論

鮑林自1930年代開始致力於化學鍵的研究，1931年2月發表價鍵理論，此後陸續發表相關論文，1939年出版了在化學史上有劃時代意義的《化學鍵的本質》一書。這部書徹底改變了人們對化學鍵的認識，將其從直觀的、臆想的概念升華為定量的和理性的高度，在該書出版後不到30年內，共被引用超過16000次，至今仍有許多高水平學術論文引用該書觀點。由於鮑林在化學鍵本質以及複雜化合物物質結構闡釋方面傑出的貢獻，他贏得了1954年諾貝爾化學獎。鮑林對化學鍵本質的研究，引申出了廣泛使用的雜化軌道概念。雜化軌道理論認為，在形成化學鍵的過程中，原子軌道自身回重新組合，形成雜化軌道，以獲得最佳的成鍵效果。根據雜化軌道理論，飽和碳原子的四個價層電子軌道，即一個2S軌道和三個2p軌道喙線性組合成四個完全對等的sp 雜化軌道，量子力學計算顯示這四個雜化軌道在空間上形成正四面體，從而成功的解釋了甲烷的正四面體結構。

電負性

鮑林在研究化學鍵鍵能的過程中發現，對於同核雙原子分子，化學鍵的鍵能會隨著原子序數的變化而發生變化，為了半定量或定性描述各種化學鍵的鍵能以及其變化趨勢，鮑林於1932年首先提出了用以描述原子核對電子吸引能力的電負性概念，並且提出了定量衡量原子電負性的計算公式。電負性這一概念簡單、直觀、物理意義明確並且不失準確性，至今仍獲得廣泛套用，是描述元素化學性質的重要指標之一。

共振論

鮑林提出的共振論是20世紀最受爭議的化學理論之一。也是有機化學結構基本理論之一。為了求解複雜分子體系化學鍵的薛丁格方程，鮑林使用了變分法。在原子核位置不變的前提下，提出體系所有可能的化學鍵結構，寫出每個結構所對應的波函式，將體系真實的波函式表示為所有可能結構波函式的線性組合，經過變分法處理後，得到體系總能量最低的波函式形式。這樣，體系的化學鍵結構就表示成為若干種不同結構的雜化體，為了形象地解釋這種計算結果的物理意義，鮑林提出共振論，即體系的真實電子狀態是介於這些可能狀態之間的一種狀態，分子是在不同化學鍵結構之間共振的。鮑林將共振論用於對苯分子結構的解釋獲得成功，使得共振論成為有機化學結構基本理論之一。1950年代，蘇聯和中國等共產主義國家出於意識形態的考慮，對共振論、現代遺傳學等科學理論展開政治批判，共振論被作為唯心主義的典型加以批判。由於這場政治運動的影響，在共產主義國家量子化學的傳播和發展幾乎陷入停頓。1980年代以後，這些國家的學術界逐漸破除了政治因素對科學的束縛，重新審視和接受共振論的思想。在量子化學領域，隨著分子軌道理論的出現和發展，鮑林的化學鍵理論由於在數學處理上的繁瑣和複雜而逐漸處於下風，共振論方法作為一種相對粗糙的近似處理也較少使用了，但是在有機化學領域，共振論仍是解釋物質結構，尤其是共軛體系電子結構的有力工具。

生物大分子結構和功能

1930年代中期，隨著加州理工學院加強其再在生物學領域的發展，鮑林得以接觸一批生物學大師，期間鮑林對他原本沒有興趣的生物大分子結構研究產生了興趣。鮑林在生物大分子領域最初的工作是對血紅蛋白結構的確定，並且通過實驗首先證實，在得氧和失氧狀態下，血紅蛋白的結構是不同的，為了進一步精確測定蛋白質結構，鮑林首先想到他早期從事的x-射線衍射晶體結構測試的方法，他將這種方法引入到蛋白質結構測定中來，並且推導了經衍射圖譜計算蛋白質中重原子坐標的公式。至今通過蛋白質結晶，進行x-射線衍射實驗仍然是測定蛋白質三級結構的主要方法，人類已知結構的絕大部分蛋白質都是經由這種方法測定獲得的。結合血紅蛋白的晶體衍射圖譜，鮑林提出蛋白質中的肽鏈在空間中是呈螺旋形排列的，這就是最早的α 螺旋結構模型，有科學史學者認為沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結構模型就是受到了鮑林的影響，而鮑林之所以沒有提出雙螺旋，是因為他在1950年代受到美國麥卡錫主義的影響，錯過了一次在英國舉行的學術會議，沒有能夠看到一幅重要的DNA晶體衍射圖譜。1951年鮑林結合他在血紅蛋白進行的實驗研究，以及對肽鏈和肽平面化學結構的理論研究，提出了α螺旋和β摺疊是蛋白質二級結構的基本構建單元的理論。這一理論成為20世紀生物化學若干基本理論之一，影響深遠。此外，鮑林還提出了酶催化反應的機理、抗原與抗體結構互補性原理以及DNA複製過程中的互補性原理，這些理論在20世紀的生物化學和醫學領域都扮演了非常重要的角色。

1994年8月19日，美國著名學者萊納斯·鮑林以93歲高齡在他加利福尼亞州的家中逝世。鮑林是惟一一位先後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位最傑出的科學家之一，與牛頓、居里夫人及愛因斯坦齊名。然而，路透社在報導鮑林逝世的訊息時卻說，他是“20世紀最受尊敬和最受嘲弄的科學家之一”。

其他訊息

一個“最受尊敬”的科學家之所以“最受嘲弄”，在於他提出了維生素作用的新觀點，尤其是主張超大劑量服用維生素C。

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，於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。這本書受到讀者的讚譽，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麼用處。”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。還有人乾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。

然而。鮑林不管這些。1979年。他和卡梅倫博士合作出版了《癌症和維生素C》一書，建議每個癌症患者每天服用10克(1克等於1000毫克)或更多的維生素C,建議癌症患者“儘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症治療的結果。”

但是。醫學權威們更不相信這種觀點。鮑林先後8次向國家癌症研究所申請資助，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對癌症沒有價值。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，服用適當的維生素並進行一些健身運動，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於維生素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克的範圍內。”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、癌症還是抗衰老。維生素C的用量都應大大高於當時的規定用量。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：儘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，直到鮑林逝世以後。我們才初步看到了關於維生素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》報導的一則調查稱。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，《美國臨床營養雜誌》報導，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，包括老年痴呆症。有報導說。對18例晚期癌症患者，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。

關於維生素C作用與劑量的這場大論戰。鑒於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多年時間裡，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[美國化學家]

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