2020-01-19

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作为世纪伟人，鲍林有哪些突出贡献

作为世纪伟人，鲍林有哪些突出贡献

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盖世无双vcLV.52016-12-01

莱纳斯·卡尔·鲍林(Linus Carl Pauling，1901年2月28日-1994年8月19日)，美国著名化学家，量子化学和结构生物学的先驱者之一。1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。鲍林被认为是20世纪对化学科学影响最大的人之一，他所撰写的《化学键的本质》被认为是化学史上最重要的著作之一。他所提出的许多概念:电负度、共振理论、价键理论、杂化轨道理论、蛋白质二级结构等概念和理论，如今已成为化学领域最基础和最广泛使用的观念。

学术贡献

价键理论

鲍林自1930年代开始致力于化学键的研究，1931年2月发表价键理论，此后陆续发表相关论文，1939年出版了在化学史上有划时代意义的《化学键的本质》一书。这部书彻底改变了人们对化学键的认识，将其从直观的、臆想的概念升华为定量的和理性的高度，在该书出版后不到30年内，共被引用超过16000次，至今仍有许多高水平学术论文引用该书观点。由于鲍林在化学键本质以及复杂化合物物质结构阐释方面杰出的贡献，他赢得了1954年诺贝尔化学奖。鲍林对化学键本质的研究，引申出了广泛使用的杂化轨道概念。杂化轨道理论认为，在形成化学键的过程中，原子轨道自身回重新组合，形成杂化轨道，以获得最佳的成键效果。根据杂化轨道理论，饱和碳原子的四个价层电子轨道，即一个2S轨道和三个2P轨道喙线性组合成四个完全对等的sp3杂化轨道，量子力学计算显示这四个杂化轨道在空间上形成正四面体，从而成功的解释了甲烷的正四面体结构。

电负性

鲍林在研究化学键键能的过程中发现，对于同核双原子分子，化学键的键能会随着原子序数的变化而发生变化，为了半定量或定性描述各种化学键的键能以及其变化趋势，鲍林于1932年首先提出了用以描述原子核对电子吸引能力的电负性概念，并且提出了定量衡量原子电负性的计算公式。电负性这一概念简单、直观、物理意义明确并且不失准确性，至今仍获得广泛应用，是描述元素化学性质的重要指标之一。

共振论

鲍林提出的共振论是20世纪最受争议的化学理论之一。也是有机化学结构基本理论之一。为了求解复杂分子体系化学键的薛定谔方程，鲍林使用了变分法。在原子核位置不变的前提下，提出体系所有可能的化学键结构，写出每个结构所对应的波函数，将体系真实的波函数表示为所有可能结构波函数的线性组合，经过变分法处理后，得到体系总能量最低的波函数形式。这样，体系的化学键结构就表示成为若干种不同结构的杂化体，为了形象地解释这种计算结果的物理意义，鲍林提出共振论，即体系的真实电子状态是介于这些可能状态之间的一种状态，分子是在不同化学键结构之间共振的。鲍林将共振论用于对苯分子结构的解释获得成功，使得共振论成为有机化学结构基本理论之一。1950年代，苏联和中国等共产主义国家出于意识形态的考虑，对共振论、现代遗传学等科学理论展开政治批判，共振论被作为唯心主义的典型加以批判。由于这场政治运动的影响，在共产主义国家量子化学的传播和发展几乎陷入停顿。1980年代以后，这些国家的学术界逐渐破除了政治因素对科学的束缚，重新审视和接受共振论的思想。在量子化学领域，随着分子轨道理论的出现和发展，鲍林的化学键理论由于在数学处理上的繁琐和复杂而逐渐处于下风，共振论方法作为一种相对粗糙的近似处理也较少使用了，但是在有机化学领域，共振论仍是解释物质结构，尤其是共轭体系电子结构的有力工具。

生物大分子结构和功能

1930年代中期，随着加州理工学院加强其再在生物学领域的发展，鲍林得以接触一批生物学大师，期间鲍林对他原本没有兴趣的生物大分子结构研究产生了兴趣。鲍林在生物大分子领域最初的工作是对血红蛋白结构的确定，并且通过实验首先证实，在得氧和失氧状态下，血红蛋白的结构是不同的，为了进一步精确测定蛋白质结构，鲍林首先想到他早期从事的x-射线衍射晶体结构测试的方法，他将这种方法引入到蛋白质结构测定中来，并且推导了经衍射图谱计算蛋白质中重原子坐标的公式。至今通过蛋白质结晶，进行x-射线衍射实验仍然是测定蛋白质三级结构的主要方法，人类已知结构的绝大部分蛋白质都是经由这种方法测定获得的。结合血红蛋白的晶体衍射图谱，鲍林提出蛋白质中的肽链在空间中是呈螺旋形排列的，这就是最早的α 螺旋结构模型，有科学史学者认为沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型就是受到了鲍林的影响，而鲍林之所以没有提出双螺旋，是因为他在1950年代受到美国麦卡锡主义的影响，错过了一次在英国举行的学术会议，没有能够看到一副重要的DNA晶体衍射图谱。1951年鲍林结合他在血红蛋白进行的实验研究，以及对肽链和肽平面化学结构的理论研究，提出了α螺旋和β折叠是蛋白质二级结构的基本构建单元的理论。这一理论成为20世纪生物化学若干基本理论之一，影响深远。此外，鲍林还提出了酶催化反应的机理、抗原与抗体结构互补性原理以及DNA复制过程中的互补性原理，这些理论在20世纪的生物化学和医学领域都扮演了非常重要的角色。

1994年8月19日，美国著名学者莱纳斯·鲍林以93岁高龄在他加利福尼亚州的家中逝世。鲍林是惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家。曾被英国《新科学家》周刊评为人类有史以来20位最杰出的科学家之一，与牛顿、居里夫人及爱因斯坦齐名。然而，路透社在报道鲍林逝世的消息时却说，他是"20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一"。

其他消息

一个"最受尊敬"的科学家之所以"最受嘲弄"，在于他提出了维生素作用的新观点，尤其是主张超大剂量服用维生素C。

鲍林是"化学家、物理学家、结晶学家、分子生物学家和医学研究者"，他不是医生，可他偏偏引发了医学领域一场旷日持久的大论战。

鲍林根据自己多年的研究，于1970年出版了《维生素C与普通感冒》一书。书中认为:每天服用1 000毫克或更多的维生素C可以预防感冒:维生素c可以抗病毒。这本书受到读者的赞誉，被评为当年的美国最佳科普图书。

可是，医学权威们激烈反对鲍林的论点。有的说:"没有任何证据能够支持维生素C可以防治感冒的观点。"有的说:"这对预防或减轻感冒没有什么用处。"权威部门也纷纷表态。例如，美国卫生基金会就告诫读者:"每天服用1000毫克以上维生素C能预防感冒的说法是证据不充分的。"美国医学协会也发表声明:"维生素C 不能预防或治疗感冒!"只有个别医学家及几百位普通病人用自身的经历支持鲍林。

鲍林身陷重围。攻击他的人说他根本不是医生，没资格来谈论维生素C防治感冒的问题。还有人干脆把他讥讽为江湖医生。或说他用维生素C防治感冒是江湖游医式的宣传。尊重他的人则叹惜他晚年"不安分"，说他完全可以安享荣耀，可他非要闯入医学领域。而离开他自己的化学"主流"太远。

然而。鲍林不管这些。1979年。他和卡梅伦博士合作出版了《癌症和维生素C》一书，建议每个癌症患者每天服用10克(1克等于1000毫克)或更多的维生素C,建议癌症患者"尽可能早地开始服用大剂量维生素c,以此作为常规治疗的辅助手段"。他们说:"我们相信这种简单的方法将十分显著地改善癌症治疗的结果。"

但是。医学权威们更不相信这种观点。鲍林先后8次向国家癌症研究所申请资助，以便通过动物实验做进一步研究，可这位世界知名科学家的每次申请都被否定。他只能靠"许多人资助"来工作。即使如此。权威机构和权威人士还是声明:维生素C对癌症没有价值。此时，仍然是一些病人用自己的实例来支持鲍林的观点。

1985年，鲍林又写了一本有关健康长寿的书。他在谈及"一种提高健康水平的摄生法"时，介绍了12项具体步骤，第一项就是:"每天服用维生素C6~18克，或更多。一天也不要间断。"他认为。"这种摄生法的主要特点就是增补维生素"，他自己则是个多年的身体力行者。他说:"1985年我写这本书时。每天服用4片营养物质加上18克维生素C。"鲍林认为。不管你现在年龄多大，每天服用最佳量的维生素(逐步增加维生素C用量),都是有益的。他说:"从青年或中年时开始。适当地服用维生素和其他营养物质，进行一些健身运动，能使寿命延长25~35年。""如果你已进入老年，服用适当的维生素并进行一些健身运动，可以期望使衰老进程减慢，延长寿命15年或20年。"他的超大剂量服用维生素C可以益寿的观点自然又一次被医学界所拒绝。

医学权威们与鲍林的最大争论焦点在于维生素C的用量。鲍林认为，"对大多数成人来说.维生素C的最佳摄入量是在2.3~10克的范围内。"如果需要，还可以增加到每天20克、30克或更多。鲍林认为，无论是对付病毒、癌症还是抗衰老。维生素C的用量都应大大高于当时的规定用量。所以严格说，剂量之争是双方的关键之争。

在鲍林去世之前，美国的权威机构--食品营养委员会对维生素C的推荐剂量是每天60毫克。有些营养学家认为只要30~40毫克就行了。可鲍林向人们建议的服用量是专家推荐剂量的几十倍到几百倍。这自然要遭到医学界人士的坚决反对了。美国健康基金会主席明确告诫人们:"所谓的大剂量维生素疗法必须避免。"医学界反对大量服用维生素C的重要理由是:这会使人得肾结石。但鲍林反驳说:尽管理论上有这种可能，可是在医学文献中没有一个肾结石病例是因大剂量服用维生素C而导致的。

在鲍林去世之前。双方始终是各执一词，互不相让。

不知是有意还是无意，直到鲍林逝世以后。我们才初步看到了关于维生素C剂量和作用方面的一点变化:

1995年2月，美国心脏学会和部分营养学家向美国国家食品与药品管理机构建议:将维生素C的每日推荐量由60毫克提高到250~1000毫克。

1996年4月，美国国立卫生研究院的科学家声称:一个人每天摄入200毫克维生素C是最理想的，而不是60毫克。

1996年《纽约时报》报道的一则调查称。有30%~40%的美国人在服用维生素C,其中1/5的人每天服用量超过1克。

1997年10月，《美国临床营养杂志》报道，研究人员对247名年龄在56~72岁的妇女进行了调查，其中有11%的人每天补充维生素C超过10年，这些服用者没有一人得白内障。研究人员认为，长期补充维生素C,可使白内障的危险减少77%以上--而鲍林早在1985年前就这样论述了，然而，医学界原先不相信。

2000年美国药物研究所食品和营养委员会的评估认为:成人每天服用不超过2 000毫克维生素C是安全的。

有报告称，据对14例临床实验证明，每天口服10克维生素C且连续3年，未发现1例肾结石。现在。多数医学界人士相信。维生素C确有一定的防治感冒的作用。研究发现。每天摄入300~400毫克维生素C的男性，要比日摄入量60毫克及不足60毫克的人多活6年。

如今，许多专家承认:维生素C有抗癌作用，能预防多种疾病，包括老年痴呆症。有报道说。对18例晚期癌症患者，每天1次给予维生素C10~20克静脉滴注。结果14例全身骨关节痛患者治疗1周后有7例明显缓解。

关于维生素C作用与剂量的这场大论战。鉴于美国的影响力和双方的知名度，一开始就越过了国境，波及到全球。各国的医学界人士起初差不多也都站到了美国同行那边。遥想当年。鲍林几乎是"孤军作战"地与众多医学权威机构和权威人士论争，他为此而受到的嘲弄和轻蔑是一位著名学者，也是一般人难以忍受的。可鲍林在长长的20多年时间里，义无反顾地奋起捍卫自己的观点，这种勇气和探索精神令人深深敬仰。

时至今日，美国和世界各国的许多专家学者已经承认或接近承认鲍林的观点了，然而论争仍远远没有结束，例如，有些人认为维生素C能抗癌，有些人却认为它能致癌。总之，维生素C的作用与剂量问题仍需继续研究。

诚然，鲍林的某些观点是否有失偏颇，尚待实践进一步检验。即使有朝一日证明他的论点不够完美，他的探求精神依旧值得人们学习。毕竟探索永无止境，毕竟科学未到尽头，我们没有理由因循守旧。从这个角度看，鲍林的其他观点也是值得人们深思的。他说:"医生在行医时应当慎重是对的，但是，如果医学要进步，行医这行业也需要接受新思想。""医生的意见不是一贯正确的,虽说其用心善良，患者要自己做出决定。"