第19部分(第3/4 頁)
結果——你能夠肯定你找到了正確的結構,因為你一個一個地把所有其他的可能性都排除了——但是這也如同在一堆乾草中尋找一根針,你每次揀起一根草,將它同針的圖片對照,如果不匹配就將它扔到一邊。晶體的結構越複雜,草堆就越大。
X射線晶體學家的目標越來越大,這一工作的難度也越來越大,越來越耗費時間,越來越機械重複,需要僱傭一支“人腦計算機”隊伍來進行數學計算。這不配鮑林的胃口,他開始尋找捷徑。在先前大量閱讀和思考的基礎上,他開始綜合他的化學和X射線晶體學知識來形成一種結構的世界觀,一種對於原子互相組合傾向的認識。如果他讀到一篇關於晶體結構的文章,而結論又是合理的話,他就將它存人自己的大腦庫中。但是如果結論有些不大對勁——鍵角歪斜,或者原子錯位——鮑林就會進行仔細檢查,有時候參照已發表的X射線照片來重建結構,有時候重新進行X射線衍射分析。他經常發現,自己感覺是錯誤的結構,實際上的確是錯誤的。當然,偶爾更令他激動的是,他感覺是錯誤的結構被證實是正確的。那樣,他就得修正自己的世界觀,以便包容這一新知識。這就是他學習的過程。經過多年的訓練,他已獲得對結構的一種神奇的感覺;他甚至可以在轉眼之間想象出合理的結構,否定不合理的結構。後來,觀察家們將此稱作鮑林的“化學直覺”。然而這一稱呼並不完全正確,因為這過於強調了感情用事和非理性的一面。鮑林的能力完全是理性的,建立在長時間的認真閱讀和對浩瀚的化學事實進行整理和甄別的基礎上。
這種對化學結構的深刻理解使鮑林得以擺脫X射線晶體學舊方法的侄桔。“我的態度是,我為什麼不能從自己在研究無機物晶體本質時得到的知識出發,進而去預測它們的結構呢?”他問道。物理學家在做X射線衍射實驗時得考慮含有正確原子數的所有結構,因為除此之外他們就一無所知了。而鮑林卻知道,由於這樣或那樣的化學因素,多數假設的結構是不存在的。原子的位置相當有限。在開始之前,他就能去除多數無用的假設,只剩下少數幾個可能性。
預測是跳出晶體學家泥潭的絕好方法,但如要讓別的研究人員也能作出精確預測的話,就需要規則,一套能夠運用到各類情況下的原則,以說明為什麼某些結構是可能的或是不可能的。在20年代末,鮑林認識到某些基本的結構形式常常在不同的晶體中重複出現。這些結構形式重複出現總有一定的道理;它們一定受到某種規則的制約。如果他能夠發現這些規則,那麼他就能預測未知晶體的結構。
在英國曼徹斯特的實驗室中,英國物理學家威廉·勞倫斯·“威利”·布拉格也在沿著這一思路進行著思考。
布拉格的性格十分複雜。他生性靦腆,具有一種維多利亞的老派紳士風度,愛好養鳥和園藝,在許多方面更像一個鄉紳,而不是一個大科學家。他的一個同事說,甚至“他的外表和行為也像是一個富裕農場主,穿著不很入時”。
他是英國最出色的物理學家之一,在他保守的外表之下是一顆爭強好勝的心。而且他面臨著巨大的壓力。他很早就在國際上成名,也許過早了一些。當時他和父親,也叫威廉,在勞厄最初的發現之後共同發展了X射線晶體學。X射線晶體衍射的布拉格方程是這門學科的基石;布拉格父子的教材是這一領域的聖經。與父親的合作,使威廉·布拉格在25歲時就獲得了諾貝爾獎,使他成為最年輕的獲獎者。接踵而來的是國際名譽和享有盛名的曼徹斯特實驗室主任一職。
他並不喜歡行政管理工作,而對科研痴心不改。布拉格具有一種去蕪存精、一針見血的科學本領,他正運用這一本領著手解決一個重大問題。在20年代末,布拉格的興趣集中在矽酸鹽上。這是一族數量眾多、重要的礦物,由矽、氧和各種金屬原子組成的複雜的離子晶體。矽酸鹽是地球上最普通的礦物——包括從滑石到黃玉的各種物質——同時也是最為複雜的礦物。弄清楚它們各種各樣的結構將是晶體學家的非凡成就。和鮑林一樣,布拉格也在尋找捷徑,並對自己發明的一種方法十分自豪。他把矽酸鹽視作由不同大小的離子組成的球體,就像是在一個罐頭中堆放彈子。布拉格的研究表明,離子晶體一般總會使原子儘可能緊密地結合在一起,他稱為“緊密排列”。在他的設想中,像氧這樣的大個離子彼此之間的排列將決定晶體的基本結構,而較小的離子則被塞進留下的空隙中。他相信,使用這一方法將會弄清楚所有的矽酸鹽結構。
照鮑林的說法,“布拉格認為這是他的領地。”但是鮑林闖了
本章未完,點選下一頁繼續。