6 化学键
猜测来领悟真理”。简单地看来,随机法不过是基于一定经验的猜想,就和任何别的科学猜想一样。每个人都可以对分子结构作出猜想,而且尽管你可以将分子的性质与假想结构的计算结果加以比较,从而排除哪些错误的猜想,你也很难说最终的假想结构是严格正确的,因为猜想和现实比较的基础几乎总是有限的实验数据。但是鲍林使用的随机法并不是单纯的猜谜游戏。借助于对化学和晶体学的深刻了解,你得到的最终结构将是唯一的。就像鲍林所说的,“有限的几个方面的一致并不能证明猜想是正确的。要使随机法有意义,作出猜测的原则必须是严格的,这样猜测本身实际上是独一无二的;换句话说,运用这一方法的研究者只允许作出一种猜测。”
鲍林驾驭着自己的随机法解决了一个十分棘手的问题,而且在以后的30年中,他将运用这一方法解开更为复杂的谜题。有时候,他的唯一猜测可能是错误的;而更多的时候,他是正确的。这种“通过猜测来领悟真理”的能力使他在解决棘手的化学问题的竞争中一马当先。最终它将为他赢得巨大的成功和美名,人们觉得他能够神奇地想象出正确的答案,而别人却无能为力。但是,鲍林成功的根源是他的辛勤工作,深刻的化学知识,和作出那种唯一猜想的愿望和胆识。
在发表解决复杂离子晶体规则之前,鲍林被认为是一个前途远大的青年晶体学家。规则发表之后,他已跻身于一流科学家的行列。劳伦斯·布拉格在读到鲍林的文章之后大吃一惊。这个美国年轻人从天而降,在他自己的游戏中打败了自己。鲍林提出的一些思想也是布拉格在研究硅酸盐时所运用的,但是很多则是崭新的。电价规则尤其明确和奏效;几年后布拉格慷慨地称之为“矿物化学中的主要原则”。
鲍林在运用自己的规则方面取得了巨大的成就。在1929年和1930年,他解决了云母的结构问题。云母会开裂成易碎的透明薄片,鲍林发现这是由于晶体的分层结构在水平方向的化学键强度大,而在垂直方向的强度弱。然后他将云母和硅酸盐加以比较,发现两者的化学成分相似,而构造截然不同。他发现滑石同样具有分层结构,但是在水平方向的化学键很弱,这样容易碎裂,而不是开裂。研究人员还对另一类称作沸石的硅酸盐很感兴趣,因为它们能够吸收某些气体,包括水蒸气,而不能吸收另一些气体。鲍林发现沸石具有蜂巢似的小孔,形成了一个分子筛,只有足够小的分子才可以通过。
一个备受青睐的人物
鲍林规则极其重要,但是这个年轻人渴望取得更多的成就。他阅读了物理和化学的所有成果,参加了这两个领域和生物学的每一次研讨会,对任何事情都充满兴趣,随时准备解决任何力所能及的问题。1930年,他重新抬起了物理,澄清了一个伯克利科研人员提出的难题。在理论上,热容量——升高一个物体的温度所需的能量——在绝对零度时应该下降到零。但是伯克利的研究小组惊讶地发现,他们对氢分子所做的实验显示了一个高得多的值。鲍林解释了这一现象:他在一篇发表于《物理评论》的论文中说,你要做的是设想氢分子在组成晶体时会旋转。他的量子力学解释不仅是固体热容量研究上的一大进步,而且还有助于解释一种晶体形式转变为另一种晶体形式。《科学美国人》将这一成果评为1930年基础化学领域内的两大“杰出”发现之一。那一年的另一项发现是鲍林和布拉格用于了解硅酸盐结构的一般方法。
鲍林量子力学的扎实功底和他将其在化学上的运用在学术界渐渐地传开了,请他任职的邀请也接踵而至。在20年代末,最好的美国大学纷纷攫取那些了解新物理的青年学者,最好是那些在外国学习过的美国学生,如鲍林、约翰·斯莱特、埃德·康顿、约翰·范弗莱克、罗伯特·马利肯等。退而求其次,是像塞