莱纳斯·卡尔·鲍林(1901年2月28日—1994年8月19日)是美国化学家,其研究将量子力学与物质的结构和性质联系起来。他因对化学键的研究获得1954年诺贝尔化学奖,又因反对核军备竞赛获得1962年度诺贝尔和平奖。这两项奖均由他独享。他的科学研究涵盖晶体结构、蛋白质以及遗传性疾病的分子基础。(nobelprize.org)
早年生活与学术生涯
鲍林出生于俄勒冈州波特兰市。1917年,他进入俄勒冈农业学院,即如今的俄勒冈州立大学,并于1922年毕业,获得化学工程学位。在该校教授化学入门课程期间,他结识了艾娃·海伦·米勒;两人于1923年结婚,育有四名子女。此后,艾娃·海伦既与他共同参与和平运动,也独立开展相关活动。(lpi.oregonstate.edu)
在加州理工学院,鲍林师从罗斯科·迪金森,利用X射线晶体学研究晶体结构,于1925年获得博士学位。古根海姆奖学金资助他于1926至1927年赴欧洲学习,在那里,他接触到了正在发展的量子理论。1927年,他加入加州理工学院任教,并于1937年出任化学与化学工程学部主任。他的研究将结构测量、理论计算和分子排列模型结合起来。(nasonline.org)
化学键与晶体结构
鲍林推动量子理论成为化学研究中切实可用的理论框架。他发展了价键理论,通过原子电子态之间的相互作用来描述成键过程。他对轨道杂化的研究,将原子轨道的组合与化学键的空间取向联系起来,从而解释分子的形状。他还发展了共振概念的应用:多种电子结构描述可以共同表示同一个分子状态,而不是表示分子在其间交替变化的多个独立结构。(nasonline.org)
他的电负性标度表示原子在化学键中吸引电子的相对倾向。该标度上的数值差异有助于描述化学键的极性和部分离子性。在晶体化学领域,他提出了一组规则,将离子大小、配位情况和静电条件与结构的稳定性联系起来。这些规则后来被称为鲍林规则。(nasonline.org)
鲍林在1939年首次出版的《化学键的本质》中汇集了这些观点。该书将量子理论的描述与实测的键长、键强度以及分子和晶体结构联系起来。他获得1954年诺贝尔化学奖,是因为对化学键的研究及其在解释复杂物质方面的应用,而非某一项单独的发现。(lpi.oregonstate.edu)
蛋白质与分子疾病
鲍林将结构化学拓展到分子生物学领域。1951年,他与罗伯特·B.·科里、赫尔曼·R.·布兰森共同发表了α螺旋模型,这是蛋白质链中反复出现的一种构型。他们的分析依据化学上允许的键长和键角、肽基团的几何构型以及氢键,确定了可行的螺旋结构。鲍林与科里还描述了β折叠。这些模型解释了氨基酸链如何形成规则的排列,而无须事先知道某个蛋白质的完整结构。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
1949年,鲍林与哈维·伊塔诺、S. J.·辛格和伊伯特·韦尔斯共同发表了《镰状细胞贫血:一种分子疾病》。他们的实验证明,镰状细胞病患者的血红蛋白在电泳行为上不同于正常血红蛋白。这些发现将一种遗传性疾病与蛋白质的改变联系起来,为从分子层面解释疾病提供了一个具体实例。这项研究并未确定究竟发生了哪种氨基酸替换;这一点是在后来的研究中查明的。(authors.library.caltech.edu)
他提出的结构模型并非全都正确。1953年2月,鲍林与科里发表了一个错误的核酸三链模型,将磷酸基团置于中心轴附近。他们的模型随后被同年发表的脱氧核糖核酸双螺旋模型取代。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
核裁军与和平奖
第二次世界大战结束后,鲍林积极投身于反对核武器和核试验的活动。1946年,他应阿尔伯特·爱因斯坦的邀请,加入原子科学家紧急委员会。他在宣传活动中强调放射性沉降物的危险,并在冷战军备竞赛背景下倡导裁军。(lpi.oregonstate.edu)
1958年1月,鲍林与艾娃·海伦向联合国递交了一份反对核弹试验的请愿书,上面有超过11,000名科学家的签名。他继续通过公开演讲、通信以及著作《不要再有战争!》开展宣传。1962年度诺贝尔和平奖的获奖结果于1963年10月10日公布,当天正是《部分禁止核试验条约》生效之日。该奖表彰了他反对核军备竞赛的努力,但并未将条约的达成完全归功于他。(lpi.oregonstate.edu)
后期生涯与维生素C研究
1964年离开加州理工学院后,鲍林先后在加利福尼亚大学圣迭戈分校和斯坦福大学任职。1973年,他参与创办了正分子医学研究所,该所后来更名为莱纳斯·鲍林科学与医学研究所。他后期的研究和面向公众的著述越来越关注营养问题,包括大剂量维生素C的使用。(lpi.oregonstate.edu)
他于1970年出版的《维生素C与普通感冒》使有关补充维生素C的主张广为流传。后来的证据表明,这些主张应与已经确立的研究结论加以区分:对于一般人群,定期补充维生素C通常不能预防感冒,但可以略微缩短感冒的持续时间。鲍林还与尤恩·卡梅伦合作,研究维生素C在癌症治疗中的应用;后来的口服维生素C对照试验未能重现他们所报告的生存获益。口服与静脉给药所产生的血液浓度差异显著,在研究中不能将两者视为可互换的干预措施。(ods.od.nih.gov)
1994年,鲍林在他位于加利福尼亚州的牧场去世。他与艾娃·海伦的文献资料保存在俄勒冈州立大学,莱纳斯·鲍林研究所也于1996年在该校重新设立。(lpi.oregonstate.edu)