5 慕尼黑
比到其他地方的都要多。鲍林遇到了量子革命的许多关键人物:迪拉克、海森伯、约尔丹,以及玻恩本人,尽管时间非常短。他也遇到了来自哈佛大学,身材瘦削、神态紧张的青年学者奥本海默①。他正在哥廷根攻读博士学位,鲍林和他进行了长时间的讨论。
①奥本海默(Julius Robert Oppenheimer,1904—1967),美国物理学家,曾任美国研制原子弹的“曼哈顿计划”实验室主任,制成第一批原子弹,后任原子能委员会总顾问委员会主席,1949年因反对试验氢弹被解职。
鲍林希望薛定谔会比玻尔容易接近些,但是他又一次失望了。在过去的一年中,波动力学在解决所有的问题时都显示了强大的威力,每个人都想学习它。薛定谔被邀请在欧洲各地巡回演讲,并在1927年春天游历了美国,其中包括在加州理工学院所作的愉快停留。保罗·爱泼斯坦还安排他顺道去了好莱坞和圣莫尼卡的海滨。尽管他在美国过得挺愉快,他仍然不喜欢美国人,认为他们不够文明,贪得无厌,好管闲事。他说,自由女神就差在火炬下戴一只手表了,要是南加利福尼亚在以前留给了印第安人和西班牙人,那么情况将会比现在好得多。最糟糕的是,禁酒令使得到一杯啤酒或葡萄酒也变得极为困难了。就在鲍林抵达苏黎世开始夏季学期的学习时,薛定谔得到了德国科学界最崇高的地位,接任由马克思·普朗克空出的理论物理学会柏林分会主席一职。在39岁的时候,薛定谔在一夜之间成了科学界的超级巨星,而且他十分乐意扮演这一角色。这当然就给来访的美国学者留出了极少的时间。
到8月份的时候,鲍林感到有些沮丧。他在给一位同事的信中写道:“我很后悔在这里呆的将近两个月时间,因为我无法和薛定谔建立起联系。大约每周一次,我会在研讨会上见到他。我努力地试图弄清楚他在做些什么,而且由于他对我的工作没有兴趣,我主动提出对任何他感兴趣的问题进行计算;但是无功而返……所以尽管在这里过了两个月,我没有关于物理学的任何最新进展的消息告诉你。”
但是,在化学界却传出了令人激动的消息。刚到苏黎世,鲍林就得知两个德国青年,瓦尔特·海特勒和弗里兹·伦敦,成功地将波动力学运用到氢分子的电子对化学键上。
鲍林和爱娃在慕尼黑时与海特勒和伦敦就相处得很好。在海特勒获得博士学位的那天晚上,四个人在纽博斯餐馆用香槟酒为他庆贺。那时他们就谈到了化学键的问题,但是谁也无能为力。随后,海特勒和伦敦来到瑞士跟随薛定谔攻读博士后,并在几个月后取得了突破。
鲍林来到苏黎世后拜访了他俩,双方展开了热烈的讨论。他得知海特勒和伦敦成功的关键在于采用了一年前海森伯提出的一个观点,他称之为电子交换,或是“共振”。基本思想是,在适当的情况下,电子会很快地交换相互的位置;海森伯用这一思想来解释氨的一些非常奇怪的光谱线。海特勒和伦敦对这一概念作了一些修改来解释化学键:他们想象两个带有自己电子的相同的氢原子互相接近。当它们靠近时,一个电子越来越被另一个原子的原子核所吸引。在某一点上,一个电子会跳向另一个原子,随后电子交换就以每秒数十亿次的频率发生了。在一定意义上,我们无法确认某一个电子是某一个原子核的。海特勒和伦敦发现,正是这种电子交换产生了把两个原子联结在一起的能量。他们的计算表明,电子密度在两个原子核之间最大,这样就降低了两个带正电的原子核之间的静电斥力。在某一点上,正电之间的斥力正好与电子交换的能量相平衡,这样就建立了一定长度的化学键。
电子交换在化学里是个全新的概念——在海森伯之前物理学中还没有类似的东西——但是它看来很管用。基于这一体系的计算值