20世紀的科學怪傑鮑林

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愛因斯坦也許只是出於對新聞記者的敷衍才這麼說的，但是如果要進行精確的數學計算，鮑林對化學鍵的解釋確實是相當複雜的——至少對絕大多數化學家來說是這樣。從傳統、數學或是哲學的角度來講，化學家對鮑林的理論都感到茫然不解。那時候的化學仍然是紮根於上一世紀的許多分支學科的大雜燴——有機化學，無機化學，物理化學，膠體化學，農業化學——每一門分支都有自己的一班人馬和一系列難題。化學家們被分成離子學家、熱力學家，現在又新添了量子化學家，每一個團體都有自己的傳統、方法、期刊，每年只是在幾次全體會議上才坐在一起。在美國，只有受諾伊斯影響的加州理工學院和加州大學伯克利分校的化學系才跨越了這些舊的學科限制，強調在教授之間進行交流和溝通，並致力於研究化學學科的基本思想。

1931年，鮑林基於量子理論創造的化學鍵理論，比當時的思想領先了十年。絕大多數化學家既不知曉量子力學為何物，也不理會量子力學對化學學科的重大意義。對大多數從業人員來說，真正的化學研究是在實驗室裡，而不是在一張紙上進行的；只有透過親手配製化合物，並觀察其反應來作出發現，而不是靠臆想來推出一些數學公式。他們可能聽說過X射線晶體學這一物理學家的工具，但是從未使用過——加州理工學院仍然是將這一技巧運用到化學上的為數不多的學校之一。至於鮑林對分子結構重要性的強調，那是有機化學家所關心的事，其他領域的化學家則相信它對整個化學學科的作用不大。

最重要的是鑽進實驗室，把你的手弄髒。實驗化學家鄙視鮑林這樣的理論家，認為他們過多地依賴物理來獲取靈感。英國著名的化學教育家亨利·阿姆斯特朗在90年代中期對此發表了頗具代表性的看法：“事實是，物理化學家從不運用自己的眼睛，最可悲的是缺乏化學教養。我們應該把這些物理因素徹底地從我們中間剔除出去，並回到我們的實驗室中。”

只有他們對新物理的無知才可以同他們對抽象思維的懷疑相媲美。多數30年代早期的化學家對海特勒一倫敦一斯萊特一鮑林化學鍵理論的反應是無精打采的一個哈欠。在諾貝爾化學獎獲得者哈羅德·尤里的記憶中，他們“對這一理論一無所知，一竅不通，而且除鮑林以外，沒有什麼人在意它。”

但是諾伊斯和路易斯安排鮑林在加州理工學院和伯克利分校廣泛傳播他的思想，那裡的多數化學系學生開始認識到這一方法的重要性，其中最聰明的一些學生開始追隨鮑林，進入了這一領域。在物理方面，像斯萊特和倫敦這樣的學者繼續修飾著混合波函式的數學公式，從物理的第一原則出發來解決簡單原則的結構問題。然而他們的工作對化學的影響甚微，因為他們並不掌握化學家手中非常重要的經驗事實，並不擁有相同的世界觀，也不瞭解哪些問題是最關鍵的。簡而言之，他們不是化學家。

羅伯特·馬利肯是為數不多的通曉物理和化學的科學家。他的父親是麻省理工學院的化學家，他本人在芝加哥大學跟隨密立根學習了物理，在哈佛進修時住在斯萊特隔壁。與鮑林一樣，他在20年代末東渡歐洲學習量子力學。在哥廷根，馬利肯受到了玻恩的一位助手弗里德里希·亨德的影響。亨德解決化學鍵問題的思路與鮑林不同。亨特感興趣的是分子光譜學，即對分子吸收和釋放的光的特點的研究。他發現，從這一角度觀察，分子的性態在很多方面與單個原子相似。亨特和馬利肯提出了一種與鮑林的理論截然相反的化學鍵概念。他們認為，電子並不是集中在兩個原子核之間並將它們鍵合起來，而是分佈在分子的表面，形成馬利肯所稱的分子軌道。比如，他們設想氫分子H2，並不是像海特勒和倫敦提出的那樣由兩個氫原子共用電子對而形成化學鍵，而是由一個帶有兩個電子的氦原子分裂成兩個原子核，同時圍繞它的電子雲形成了一個新的分子軌道。馬利肯在1932年寫道：“總的來說，沒有人把分子看作是由原子或離子組成的。人們認為，把分子看作是由一定數目的成鍵電子或電子對將一些原子或離子聯結在一起的想法，在某種程度上是沒有什麼意義的。”這是一種非常激進的思想；分子軌道概念同多年來化學家對化學鍵本質的認識針鋒相對，然而，它符合光譜資料。馬利肯回到美國芝加哥大學教書時，把這一思想也帶了回來。

在一段時間裡，化學家似乎不得不在鮑林和馬利肯的不同理論中作出自己的取捨。但是從根本上看，兩