20世纪的科学怪杰鲍林-第45章

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的书，并且与自己以前的一位学生韦兰德已经完成了几个章节，但是在其他琐事的压力之下，这本书最终没有能够完成。
　　然而，他的首要目标是解决蛋白质的结构问题。他开始在几个层次上同时着手。阿斯特伯里在1937年5月访问了帕萨迪纳。他同鲍林进行了探讨，并给他看了角蛋白一些最新的X射线照片。两人在蛋白质是一条长链这点上意见一致，然而对深层结构产生了分歧。鲍林说：“我当然了解利兹的阿斯特伯里有关角蛋白结构的文章——毛发、兽角、指甲等等。但是我知道阿斯特伯里的观点是错误的……因为我们通过简单分子的研究获得的键长、键角和氢键结构的知识足以让我们推翻他的观点。但是当时我还没有找到正确的答案。”
　　同伯纳尔和其他的英国蛋白质X射线晶体学家一样，阿斯特伯里试图直接通过复杂的X射线衍射来解决蛋白质结构的问题。鲍林仍然喜欢他在研究硅酸盐矿物时十分奏效的随机法：尽量获取有关物质大小和形状的数据，推断将其结合在一起的化学键形态，运用以上信息制作精密的模型，然后检验这一模型是否符合X射线数据。
　　他决定对角蛋白也采用这一方法。角蛋白是由氨基酸构成的，但是令人遗憾的是，对于这些相当复杂的分子，没有像样的X射线结构分析。鲍林认为，即使没有理想的结构数据，他对于相关分子的认识也足以让他推测出氨基酸是如何互相联结在一起构成阿斯特伯里的阿尔法角蛋白的。鲍林的假设中很重要的一条是基于他从前的一种观点，即肽键具有相当程度的双键特性，这样就限制了其两侧原子的转动，使它们处在同一个平面上。这一认识，加上对氨基酸大小的基本概念和对氢键重要性的认识，就构成了鲍林研究的起点。
　　1937夏天，鲍林一直被这个问题困扰着。他尝试了一种又一种氨基酸链的排列方式，以符合阿斯特伯里的X射线数据，并包含尽可能多的氢键。他试图建立一种互相纠结在一起的平面带状结构，就像阿斯特伯里提出的那样；但是不管他怎样排列，都无法满足x射线的数据。他试图将结构设想成是三维的；但还是不行。主要的问题是，阿斯特伯里的数据显示在氨基酸链上，每隔5。1埃（一埃等于一千万分之一毫米）将会出现一个重复的构造。鲍林的模型无一能满足这一条件。
　　到了9月份，鲍林放弃了努力。也许他对于氨基酸构造的设想是错误的。也许他从别的分子结构中借用的键长和键角不适用于蛋白质。也许肽键不是平面的，而可以扭曲。也许他对于氢键的认识是错误的。
　　只有通过精确地确定单个氨基酸的结构并确认它们互相联结的方式才可能回答这些疑问。鲍林已经让一个研究生加斯·埃尔布莱希特培养供分析用的氨基酸晶体。但是仅靠一个研究生的才能是远远不够的：氨基酸比用X射线分析过的任何有机分子都大得多，复杂得多——甚至连甘氨酸，最简单的氨基酸，也含有排列复杂的十个原子——而且成功需要远见、技巧以及多年的辛勤劳动。他上哪里去寻找这样一位既有技巧又有毅力的人呢？
　　命运将身材瘦削、其貌不扬的罗伯特·科里带到了鲍林身边。科里是全国为数不多的精通蛋白质晶体衍射的科学家之一。1924年他在康奈尔大学获得博士学位，接着在洛克菲勒医学研究院协助拉尔夫·威科夫用X射线来分析从豪猪刺到结晶血红蛋白的形形色色的蛋白质。当威科夫的实验室由于机构调整被取消后，科里拿到了一年的工资、从威科夫那里要来的所有仪器和一封推荐信。1937年4月，鲍林收到科里的一封信，询问能否自带仪器和薪水到帕萨迪纳来工作一年。鲍林当然不会反对，但是告诫科里说，很有可能没有足够的经费永久性地雇佣他。
　　当鲍林遇见科里时，他可能有些迟疑。科里看上去不止40岁，身材瘦长，头发稀疏，留着一撮胡髭。他小时候患过严重的小儿麻痹症，没能很好地恢复；他的腿瘸得厉害，要靠拐杖才能走路。他性格腼腆，超过了鲍林喜欢的程度——鲍林后来说他是“一个没有脾气的好人”——但在交谈了一会儿之后，鲍林就发现科里对X射线晶体学了如指掌。科里还有另外一些特殊的品质：他含而不露，实际知道的比他说出来的要多得多。他告诉鲍林，他已经开始对甘氨酸结构作第一步研究。鲍林后来回忆道：“他和我共同决定，他将研究确定某些氨基酸晶体和简单的缩氨酸的结构。”接着他更正了自己的说法。“说是他和我共同作出这一决定并不正确。很有可能他早已下定了决心，只不过他巧妙地让我同意了他的观点，让我觉得这是我们共同的决定。后来我了解到他精于此道。”
　　两人从此将开始一段长期卓有成效的合作。
　　绝对正确的帕萨迪纳研究
　　科里来校后不久，鲍林就接受了康奈尔大学的邀请，以乔治·费希尔·贝克讲座主讲人的身份前往康奈尔大学作为期4个月的访问。这一身份具有崇高的声望，讲课人要对某一专题举行一系列讲座，并由康奈尔大学出版社作为贝克系列丛书中的一种出版。鲍林选择的题目是化学键的本质。他在9月底和爱娃一起来到了伊萨卡，将孩子们——12岁的小莱纳斯，6岁的彼得，5岁的琳达和3个月前刚刚出生的爱德华德·克莱林——托付给朋友们照管。他们住进了康奈尔大学的泰鲁菜得楼。爱娃庆幸自己能够暂时摆脱一帮孩子的纠缠，这也是他俩十年前第一次去欧洲之后她和丈夫单独在一起最长的一段时间。鲍林夫妇尽情享受这段美好的时光，出席招待会和晚宴，还不时到纽约去听一场最新的音乐会或是去跳舞。
　　躲开了系主任的日常事务，鲍林有充裕的时间来完成一个已经酝酿了很久的大项目——将自己有关化学键的所有思想写成一本书。贝克讲座是他的出发点，但是最终的内容将更为广泛。在伊萨卡逗留的几个月时间里，他写出了初稿，并在1938年回到理工学院之后对手稿进行了扩充。
　　《化学键的本质和分子及晶体的结构：现代结构化学入门》在1939年出版，立刻成为一部经典的著作。它的读者对象是高年级的化学专业研究生，但是其影响远远超出了教科书的范围。这部著作将改变全世界科学家对化学的认识。以往，化学被视作以一些实用公式描述的经验数据的大杂烩，但鲍林在此书中首次用一种物理理论——鲍林对于化学键的量子力学思想——统一了这一切。阐述化学键的性质如何决定分子结构，分子结构又如何决定化学性质，按照马克思·佩鲁茨的说法，鲍林首次“使人们理解了化学，而不用死记硬背”。在书中，鲍林还向化学家们介绍了X射线和分子衍射这两种确定原子键长和键角的重要工具，并通过这些工具来揭示化学键的本质。在这本书出版之前，很少有化学家注意到神秘的晶体学；在这本书出版之后，没有化学家再敢忽视其价值。
　　这本书条理清晰，使用的语言也是化学家喜闻乐见的。鲍林故意剔除了几乎所有的数学公式以及量子力学的详细推导过程，而注重描述现实世界中的实例。书中到处是分子的结构示意图；尽管涉及的内容很广泛，但是十分通俗。
　　这本书的出版立即引起了热烈的反响。一封来自依利诺伊大学教授的信代表了多数读者的想法：“我忍耐不住激动的心情，提笔向您表示祝贺。我觉得这是我读过的最出色的化学著作之一。”鲍林将此书献给路易斯。路易斯写道：“我刚过完一个短假。我随身携带的书包括几本侦探小说和你的‘化学键’，而后者更为令人着迷。”再说，此书的销售情况也很好。
　　很快，《化学键的本质》一书成为全国大多数最好的大学采用的标准教材。它后来共出了三版，被翻译成法语、日语、德语、俄语和西班牙语，在几乎30年的时间里一再印刷。这本书将成为新一代化学家的圣经，并成为科学史上被引用最多的参考书之一。
　　在1939年，只有一个人对这本书提出了批评意见。这本书通篇的口气绝对自信，哈佛大学的化学家基斯塔科夫斯基在《美国化学学会学报》上发表的一篇大体肯定的评论中忍不住说：“鲍林博士如此成功地解决了本领域中的许多问题，所以可以理解他在书中流露出来的认为帕萨迪纳研究成果绝对正确的态度和他有些像教皇般的口气。”
　　与鲍林一起进行血红蛋白研究的合作者查尔斯·科耶尔读到了这句话。当他在校园里又一次看见鲍林的时候，他高声地向“教皇莱纳斯一世”致意。鲍林觉得这个称呼非常有趣，但是提醒他说，在罗马天主教早期已经有一位叫莱纳斯的教皇，所以更贴切的称呼应该是教皇莱纳斯二世。
　　当鲍林在1938年年初从康奈尔回到加州理工学院的时候，他发现科里在这几个月的时间里，在对氨基酸结构的研究上取得了惊人的进展。在失业阴影的压力下，科里日以继夜地工作着，在甘氨酸结构上的研究已经接近尾声。鲍林惊喜万分，同意科里继续他的研究工作，并将研究范围扩大到二酮哌嗪，由两个甘氨酸组成的环状结构，以获得有关肽键的知识。
　　科里精力充沛，一丝不苟，并创新地运用了许多X射线分析的新技巧。他很快就攻克了二酮哌嗪的结构，随后又在1939年与加斯·埃尔布莱希特合作，详尽地描述了甘氨酸的结构。这两篇论文成为蛋白质结构理论发展的里程碑。
　　科里将在加州理工学院度过其学术生涯的后二十年，成为鲍林X射线实验室里的得力助手。他们两人的性格迥异，而正是这种差异使他们的科学合作获得了巨大的成功。科里的长处是细致、精确，逻辑严密，这正好填补了鲍林理论灵感的火花和跳跃性思维留下的空缺。科里谨慎，鲍林果敢；科里