第7章 4 加州理工學院-2

玻爾原子 在進入加州理工學院之前，鮑林只在俄勒岡農學院上過三學期專門為化學工程師設計的物理學入門課程。課程極少涉及歐洲最新的物理思想，比如由一位年輕的丹麥人尼爾斯·玻爾率領的一小組物理學家正在探求世界的構成。 玻爾希望了解原子，所以在戰前來到英國追隨盧瑟福學習，當時盧瑟福剛剛提出電子圍繞原子核飛行的動態太陽係原子模型。玻爾第一個偉大成就在於把盧瑟福的原子與其他物理新發現聯繫在一起，其中最重要的發現是元素會令人不可思議地釋放或吸收特定的、不連續的能量——德國物理學家馬克思·普朗克在1901年把這些能量束命名為量子。 普朗克的理論聳人聽聞地提出，能量與光和熱一樣，不像牛頓所認為的那樣是連續光滑的，而是以一種不連續的能量單位形式存在的。普朗克的理論可以解釋諸如黑體輻射等奇特現象，但與許多傳統物理概念大相徑庭。儘管越來越多的事實支持量子論——其中最重要的一些結果是由一個名叫愛因斯坦①青年理論家提出的——但是物理學界對量子論並沒有形成一致的意見，許多人認為它只不過是為了方便而杜撰出來的概念。

①愛因斯坦（Albert Einstein，1879—1955），美籍德國理論物理學家，創立狹義相對論（1905）和廣義相對論（1907—1916），提出光子概念（1905），創立光電效應定律，曾參加反戰、反法西斯鬥爭，反對使用核武器，獲1921年諾貝爾物理學獎。 然而玻爾卻胸有成竹，他認為量子不僅是真實存在的，而且在認識原子中是必不可少的。他於1913年發表了一篇論文，提出一種原子模型。與盧瑟福的模型相似，電子在扁平的圓形軌道上圍繞原子核旋轉。但是玻爾提出，軌道只可能具有一定的大小，而且受量子規則約束。獲得一定量能量，玻爾電子就會從一個軌道“跳躍”到另一個能量較高的軌道；回到較穩定的軌道，玻爾電子會釋放出能量，有時候還具有可見光的形式。

在過去的幾十年中，物理學家利用分光鏡仔細研究了發光體發出光線時產生的一種神秘現象。受熱時，不同元素發出的光線在光譜中的分佈並不是均勻的，而是相隔特定的波長。每個元素表現出的波長圖是獨特的，好比發光的指紋。這些圖樣本身令人著迷、催人遐想。它們似乎很有規律，預示著一定規則，但同時又異常複雜，難以作出解釋。透過分光鏡，每個元素似乎都以光的形式展示了某一獨特和諧的指法。但是，誰也無法解釋為什麼原子會發出這些奇特的音調。 玻爾能夠做到這一點。這是玻爾原子模型最令人矚目的成就：在觀察熾熱氣體時，他把電子在量子軌道的躍遷與通過分光鏡觀察到的亮紋的頻率聯繫了起來。 至少在氫元素上玻爾理論是相當成功的。氫是最簡單的元素，只有一個電子，玻爾的原子模型可以用來計算最明顯的氫原子光譜。但是儘管經過多年努力，他的理論仍不能令人滿意地解釋氫原子光譜的一些精細結構，更不用說解釋比氫複雜的元素了——當然，任何別的元素都要比氫複雜。

但是在氫光譜上取得的成功促使其他一些物理學家——其中主要有勞厄以前的導師、德國理論家阿諾德·索末菲，慕尼黑理論物理研究院院長——來改進他的理論。第一次世界大戰期間，他在兩位作為敵對國公民扣留的助手的幫助下（其中一位是出生於俄國，後來在加州理工學院任教的保羅·愛潑斯坦），拓展了玻爾的原子模型。在簡單的圓形軌道之外，他們又增加了橢圓形的互相穿插的軌道，對於電子在這些軌道上的運動又用愛因斯坦的相對論進行了修正。結果是一個更加複雜的原子模型，可以用來解釋氫光譜的大多數精細結構，並可以推廣到多電子的原子。 這一玻爾—索末菲原子模型在戰後佔據了主導地位，鮑林從托爾曼那兒學到的正是這一模型。這是一個電子快速運動的動態原子模型，完全不同於鮑林在俄勒岡農學院為之入迷的路易斯和朗繆爾那種靜態的、立方體原子模型。到鮑林進入加州理工學院的時候，化學家的靜態原子已成為物理學家的笑談，就像加州理工學院院長密立根在1924年的一次講話中譏諷的那樣，“遊手好閒的電子坐在乾貨盒子的角上，準備握手，或是抓住其他原子中同樣遊手好閒的電子。”物理學家知道，電子得不停地運動才不致於撞向原子核。

與此同時，物理學家的動態原子也漸漸為化學家所接受。索末菲延伸的橢圓形軌道賦予玻爾原子一些化學家必需的三維特性：如果橢圓的一頭距離原子核較近的話，電子的軌道就會像胳膊一樣從原子核伸展出去，以一種可以想見的方式以特定的方向圍繞其他原子。玻爾在20年代早期也重塑了他的原子模型，把扁平的軌道變為三維的殼狀軌道，更接近於路易斯的立方體模型。妥協同樣來自於化學家方面。路易斯設想他的靜態電子可能代表運動離子的平均位置。到1923年，距他自己提出立方體原子模型僅過了七年，路易斯已準備接受玻爾—索末菲模型——至少在對氫原子的解釋上——儘管還不能解釋原子是如何互相結合在一起的。 玻爾—索末菲原子模型在20世紀20年代達到了最精妙的階段，完全是想像力造就的引人入勝的工藝品。在按照玻爾的規定畫出來的圖案中，原子看起來像一朵美麗的幾何花，花瓣是互相交叉的精細的電子軌道。鮑林在加州理工學院讀研究生的幾年中，這些複雜的原子結構，周邊的躍動、旋轉、和諧的電子軌道，加上和弦般的光譜線，照索末菲的說法，似乎代表了“球體上真正的音樂”。

但是這種音樂完全彈錯了地方。電子怎能從一個軌道消失，在另一個軌道重現，而不在中間什麼地方存在呢？經典物理學所說的“量子躍遷”是絕對不可能的。無人知道答案。按照牛頓對帶電物體運動的理論，帶負電的電子在圍繞帶正電的原子核運動時怎能不損失能量呢？大物理學家密立根也只能說，“上帝沒有那樣來創造電子。”即便索東菲作了修正，這一模型仍然不能解釋某些光譜現象，特別在較為複雜的原子中。這一理論存在缺陷。在原子層次上，經典物理學看來無能為力，但是玻爾的量子理論同樣解決不了問題。正如物理學家喬治·枷莫夫所寫的，“一時間似乎物理學家和物理學都神經錯亂了。” 有關對玻爾—索末菲模型所作的批評，鮑林有些是在托爾曼的課上聽到的，有些是從來訪的歐洲物理學家的講座上聽到的，特別是從保羅·艾倫費斯特關於量子物理的課程處聽到更多。然而，作為研究生，鮑林尚沒有能力評判玻爾的模型，也沒有能力創建一個新模型。每一方面都有那麼多的數據，每天都發生那麼多的變化，需要消化那麼多新思想。在大多數時候，他只是接受課堂上的內容，包括玻爾—索末菲原子模型的一般正確性。在加州理工學院物理化學討論會上，鮑林認為這是托爾曼講授的最重要的課程，老師和學生一章接一章地閱讀索末菲影響深遠的德文教材《原子結構和光譜線》最新的第四版。在書中，這位德國物理學家詳細闡述了他的原子結構的思想。索末菲本人在1922年—1923年美國訪學時提出了自己的原子模型。鮑林在加州理工學院聽了他的講座，並成為一名信徒：一天下課後，鮑林截住索末菲，一邊沿著加州理工學院的拱廊走去，一邊向他講述自己對原子結構的想法；他甚至用鉛絲和木塊做了一個模型，向索末菲展示（後來被證明是錯誤的）如何用玻爾—索末菲軌道來解釋碳的四面體結構。在那時，鮑林還不能夠辨別哪些是量子理論的缺陷，哪些是自身學識的短缺。

自身學識的短缺有時候是顯而易見的，這使鮑林很痛苦。在一次討論會上，托爾曼問鮑林，為什麼大多數物質置於磁場中會短暫地表現出與磁場相反的磁性——一種稱為抗磁性的現象。正確答案是，磁場改變了物質中電子在軌道上的運動。但是鮑林並不知曉最新的發現，回答說抗磁性不過是“物質的一般特性”。這一回答逗樂了托爾曼，他又向鮑林提了更多的問題。另一次，托爾曼問了一個鮑林無法回答的問題，鮑林只能乾巴巴地回答：“不知道，我沒有上過這門課。”課後，一個老成精明的博士後把鮑林拉到一邊，給了他一些友好的忠告。 “萊納斯，”他說，“你不該這麼回答托爾曼教授。你現在是研究生了，你應該什麼都知道。” 鮑林希望知道的東西越來越帶上了理論性。

科學家大致可以分為兩大類：理論家和實驗家。實驗家在實驗室裡開展工作，從自然界中一點一滴地驗證經驗性事實，最終蒐集起大量的資料來確切說明物質的性質。理論家在大腦中開展工作，試圖從實驗家蒐集的事實中理出頭緒，尋找決定個別事件的自然法則。實驗家確定發生了什麼；理論家解釋為什麼。在托爾曼的影響下，鮑林更加沉醉於理論思維帶來的興奮中。這適合他的性格和才能。他的興趣很廣泛，而理論科學家正需要寬廣的思路。他具有驚人的記憶力，因此可以在好幾個領域中旁徵博引。他喜歡猜謎，而在看似毫無關聯的實驗數據中發現內在理論正是世界上最大的一個謎題。而且鮑林雄心勃勃。成功的理論家是科學之星，是如愛因斯坦、路易斯和玻爾那樣的巨匠。這是一條通向巔峰之路。

這一誘人的前景，加上鮑林越來越深切地認識到分子結構在認識化學性質中的關鍵作用，促使他確定了一個目標：他要發現分子中原子結合的規律。原子與一定數目的其他原子按一定距離形成具有一定形狀的分子。為什麼這些數目、距離和形狀是一定的呢？化學鍵，不管它到底是什麼，將是解決問題的鑰匙。量子物理學既然在發掘原子內在構造中取得了一系列的成功，那麼可以邏輯地推斷，它最終也可以解釋化學鍵。把量子理論同化學鍵聯繫起來的那個人也將在物理學家的動態原子和化學家的靜態電子之間達成一種妥協。為化學（仍然是一門描述性科學）帶來數學物理新方法之火的那個人將有機會重塑這一學科，造就真正的“物理化學”，從而可以直接從物理定律定量地預測化學現象。這將是一項非凡的重要成就，鮑林在研究生階段的早期就瞄準了這一項目標。

為了實現這一目標，鮑林需要掌握新物理的所有知識。他開始閱讀有關量子理論的其他書籍和論文，而且一次不落地參加每週兩次由物理係單獨舉辦，或與天文系聯合舉辦的生動的研究討論會。有時由研究生髮言，匯報他們最近閱讀的收穫；有時則由任課教師或訪問學者介紹他們自己的科研成果。討論會上充滿了探討和辯論。正是在這些討論會上，鮑林學到了德布羅意關於電子具有波粒二象性的思想。在另一次討論會上，一名研究生查理·里克特（後來發明了里氏震級表）衝進教室宣布兩名青年荷蘭科學家高德史密特和烏倫貝克發現電子會自轉。 “我從沒見過他這麼激動——甚至地震也沒讓他這麼激動過，”鮑林回憶說。 “其他人也同樣興奮。在物理和化學領域不斷發生著重大的事件。”

感謝密立根，加州理工學院物理係緊跟——並越來越多地貢獻於——這些變化。當初吸引密立根到加州理工學院來的一攬子方案中包括一筆從歐洲引進一位參與量子革命的青年物理學家到帕薩迪納來的經費。 1921年，密立根請來了索末菲以前的一名助手，數學物理學家保羅·索菲斯·愛潑斯坦，正是他帶來了偉大的歐洲科學中心的遠見卓識、崇高聲譽和激動振奮。愛潑斯坦認識歐洲物理學界所有稍有名氣的人。與此同時，密立根自己的聲名也達到了頂點。 1923年他獲悉（在他向鮑林等學生授課時）自己贏得了諾貝爾物理學獎——他是第二個獲此殊榮的美國人。 到了20年代早期，加州理工學院已經獲得了國際性聲譽，外國物理學家到美國講學時少不了要到此停留。將學生時代的鮑林聽過的講座人名單列出來，就十足是一部物理學名人錄。除了索末菲和艾倫費斯特之外，還有物理界的元老亨得里克·洛倫茲，他研究了磁對光的作用；傑出的德國數學物理學家馬克思·玻恩，他使自己在哥廷根的學院成為世界量子力學的中心；玻恩的朋友，實驗家詹姆斯·夫蘭克，他用電子轟擊氣體從而證實了原子的量子性；英國的C·G·達爾文（查爾斯·達爾文的孫子，一名卓有成就的數學物理學家）；還有印度的C·V·喇曼。洛倫茲已經獲得了諾貝爾物理學獎；玻恩、夫蘭克和喇曼最終將各自獲得諾貝爾物理學獎。在鮑林的研究生時代，加州理工學院是美國學習新物理學的最佳場所。 要學習量子理論，鮑林必須懂得量子理論賴以棲身的高深數學。他一頭扎進在加州理工學院開設的所有數學課和研討會：高等微積分、矢量分析、積分方程、複分析和場論。數學作為一種工具是不錯的，“但是我從來沒能喜歡上它，”鮑林回憶道。 “數學家試圖建立一種完全符合邏輯的論斷過程，首先提出幾個假設，然後從這些假設推出所有的數學公式。數學家試圖精確地求證，而我對精確從來就不太感興趣。” 他的興趣在於用數學這一武器來解決他認為更為有趣的問題：鮑林靠自己過人的記憶力在大腦中建立了三個浩瀚的圖書館：一個是傳統化學圖書館，主要是在俄勒岡農學院期間收集的；一個是從Ｘ射線研究中積累的原子大小、化學鍵距離和晶體結構的資料；第三個是數學公式和量子物理學論斷。當他的研究生學習臨近結束時，在托爾曼的影響下，鮑林在這三方面的興趣開始融合成新的思想：鮑林最初的理論。 這一過程是從幾個方面同時發生的。 1924年末，諾伊斯讓鮑林修改他準備發表的幾篇論文。對於一個碩士研究生而言，這不啻於一種榮耀，特別是鮑林此時正師從於另一位教授。諾伊斯對帶電的原子或離子在溶液中的形態極有興趣，他的論文是對彼得·德拜和歐內斯特·胡克爾關於稀釋的離子溶液的新理論提出的商榷。對“亞瑟王”的尊敬並沒有妨礙鮑林提出直率的評論。 “我發現（在諾伊斯的草稿中）許多地方值得商榷，而且我指出，諾伊斯的有些說法並不真正符合理論，他隨即作了修改，”鮑林回憶說。之後，鮑林運用諾伊斯的論文作為他本人理論的基礎。 “我想為什麼不更上一層樓呢，難道不可以把這一理論推廣到濃縮液上嗎？” 鮑林埋頭工作了幾個月，系統地提出了自己關於濃縮離子溶液的理論，並把論文呈交給諾伊斯審閱。諾伊斯恰巧邀請德拜於1925年春天訪問帕薩迪納，正好安排鮑林自己向德拜提交論文。當時德拜傳奇式的科學生涯正處於巔峰狀態。他出生於荷蘭，放棄了自己的電機工程專業而轉攻物理，在慕尼黑索末菲手下獲得博士學位，然後接替愛因斯坦出任蘇黎世理論物理教授。但是德拜的研究興趣在於化學。他發現了一種測定分子極性的方法，從而確立了自己的聲譽（一頭帶正電、一頭帶負電的分子是有極的，或被稱為有偶極矩；多年以來測量仍極矩的單位都被稱為德拜）。他是最早認識到Ｘ射線晶體學巨大潛力的科學家，也是首批運用這種方法來研究粉狀固體和整塊晶體的人。甚至在他1923年發表稀釋離子溶液理論之前，密立根已經決定邀請德拜來加州理工學院任教。德拜婉言謝絕了。四年後，當他來到帕薩迪納訪問之時，他已經牢固樹立起世界上最偉大的物理化學家之一的地位。 鮑林緊張地站在包括諾伊斯、托爾曼和德拜等人的一小群科學家面前，用了兩個小時向他們詳細介紹了自己的新理論。說完之後，房間裡一片令人難堪的沉寂。托爾曼首先打破沉默，提了幾點保留意見，隨後大家就散了。德拜一聲不吭。鮑林最終了解到問題出在他的數學公式上。他對此問題的回答從物理角度來說是相當有力的，但是支持論點的數學公式難以令人滿意；他過多地作了沒有根據的假設。他在這一理論上又花了兩年時間，但是最後托爾曼與數學教授哈利·貝特曼對其計算結果的不斷質疑迫使他放棄了努力。鮑林寫信給諾伊斯說：“我處理問題的方法是物理的、直覺的，而非數學的、精確的，……我已經認識到，即便我相信自己是正確的，如果我不能駁回批評意見，就不應該發表論文。”這一經歷帶來了苦澀的遺憾。鮑林知道自己的道路是正確的；他感覺得到這一點。 德拜還是相當賞識鮑林的。在帕薩迪納訪問期間，他邀請鮑林幫他一同研究其他問題。他建議鮑林研究一下一個液滴在另一個液滴中狀態的變化，鮑林努力工作了幾星期，但一無所獲。之後他們又共同研究了磁場對稀釋離子溶液的影響；研究成果在1925年發表。 與本領域內最傑出的一名科學家合作寫一篇論文，對鮑林而言，這是一項了不起的成就。不過，這並不是他唯一的工作。他的思想時常會游離到別的地方。有一個時候他甚至寫下了一些想法，試圖在德拜一胡克爾理論與白矮星之間建立起一種聯繫。他還開始與托爾曼合作研究另一個完全不同的理論問題，這是鮑林提出的，涉及過冷液體在絕對零度的殘嫡。這一想法最初是由鮑林提出的；他以“並非十分複雜的形式'響托爾曼提出這一命題，後者指導他進一步閱讀其他論文以獲得更多的背景知識。在鮑林完成第一稿後，托爾曼問他這篇合作論文應按何種次序署名。顯然這個年輕人還需要更好地理解尊重導師這一點。他說，既然原始思想是他提出的，他應該是第一作者。這一觀點很有道理——提出原始思想的人應該有優先權——托爾曼同意了，也許對自己弟子的衝動魯莽還感到有些好笑。許多年後，當鮑林回想起這件事情時說道：“那時我不太習慣考慮別人，更多地是想到自己。 ” 托爾曼日後將在鮑林身上發現更多的這種傾向，他的態度也將最終由好笑變為冷峻。他們再也沒有合作過一篇論文。甚至後來當鮑林成為托爾曼的系主任時，他也從來不稱呼托爾曼為“理查德”，而總是“托爾曼教授”。不過托爾曼畢竟是鮑林成長過程中一個重要的角色。鮑林後來感謝迪金森傳授給了他細緻的實驗工作技巧，但是托爾曼將他引入了由量子物理學家最初發現而為化學家開創的更廣闊的科學領域中，可以說托爾曼發揮了更為關鍵的作用。 “我的許多老師都是極其出色的，但是托爾曼對我事業的影響超過了其他任何人，”鮑林這樣說。 諾伊斯就不同了。鮑林從沒有認為諾伊斯像托爾曼和迪金森那樣影響了自己在科學事業上的發展，儘管諾伊斯是最終負責指導他研究生學習的人。這種態度一方面是由於他們科學興趣的不同。鮑林不無輕蔑地把諾伊斯的熱力學稱為“黑盒子”，化學家只管往裡輸入數據，得到結果而並不知曉為什麼，而且諾伊斯從來沒有像鮑林那樣能夠熟練地運用量子理論這種新方法來研究化學問題。鮑林還認為諾伊斯在為化學系談判的時候態度不夠堅決。最後，鮑林喜歡“男子漢”，而諾伊斯在某些方面太浪漫、太謹慎、太女性化。 （並不單是鮑林有這種看法；他記得托爾曼就曾稱諾伊斯為“老處女”。）至少在鮑林一方，他與諾伊斯保持著距離。 但是諾伊斯對鮑林抱有越來越大的希望。他看著這位天才青年在極短的時間裡就掌握了複雜的Ｘ射線晶體學。他看著他在迪金森外出訪學時掌管實驗室。他看著鮑林毫不客氣地質詢德拜的理論，然後又改弦易轍與他愉快地合作。他看著鮑林在實驗和理論兩方面都取得了成功——對一個研究生而言這是不同一般的成就。 1925年，諾伊斯給了鮑林最後一次考驗，要他指導十幾個本科生進行一些創新的研究——這是諾伊斯讓未來化學家儘早接觸實驗室計劃的又一組成部分。在這項工作中，鮑林又一次獲得了成功。本科生們幹得相當不錯，其中一名一年級新生埃德溫·麥克米倫還與鮑林合作寫了一篇論文。 （麥克米倫後來贏得了諾貝爾化學獎——先於鮑林。） 到了研究生三年級，鮑林在教室和實驗室裡表現出來的獨立思維和動手能力給諾伊斯以及加州理工學院的所有人都留下了深刻的印象。他把以前發表過的五篇論文匯集為一篇博士論文，題目是“用Ｘ射線確定晶體結構”，並在1925年6月獲得了化學博士學位，輔修物理和數學。 鮑林的出色表現源出於他的勤奮。他記得在加州理工學院第一年的日程安排：“我想，我一周上45個小時的課（在某些大學裡算15個學時），主要是高等物理和數學課程。後來系裡規定兼課的研究生只能上30小時的課。另外我還花大量時間進行研究。晚飯後我就回到實驗室，一直工作到大約晚上11點。週六和周日我總是全天工作。” 他第一年的室友埃米特記得，鮑林的工作比他說的還要多。他們合用一張床，輪流睡覺。照埃米特的說法，鮑林總是凌晨3點從實驗室回來，那時埃米特正好起床開始學習。 每天晚上在實驗室裡，鮑林都要給愛娃·海倫寫一封信。綿綿書信縮短了他們之間的距離，鮑林發現自己非常想念愛娃。不出幾個月，他們就決定不再等待，也不顧雙方家長的反對，在鮑林入學的第一年底結婚。 1923年春天，鮑林花50美元買下了迪金森用了七年的T型福特車，在街上轉了幾圈算是學會了駕駛。 6月，他一路北上俄勒岡參加婚禮。 “我原打算天黑就休息，”他回憶說，“但是我急切地想早日回到俄勒岡，所以就想，為什麼不一直開下去呢？”半夜時分，鮑林駕著舊車在西斯基由山脈的崎嶇山路上疾馳。為了讓頭燈發光，他得保持高速行駛，不小心一下子把車開進了路邊的一個大坑。車最終停了下來，人也被顛倒了過來，一塊車頂支架的碎木片還扎進了他的大腿。他掙扎著爬了出來，包紮了傷口，熬了一夜等待別人來救援。第二天一早，救援的人終於來了。剛把車修好，他又上路了，回到家剛好趕上婚禮。 婚禮在塞勒姆愛娃的姐姐家中舉行。這是一個小型的家庭婚典，雙方母親都暫時把不悅放在一邊參加了。鮑林高中時的朋友傑夫列斯是他的男儐相。在俄勒岡小鎮科瓦利斯度過了一天的蜜月之後，鮑林又開始了暑期打工，還是測試鋪路材料。新婚夫婦先在波特蘭與鮑林的母親一起生活，愛娃盡量地討好貝莉——但她從未完全成功過。隨後她又和鮑林一路追隨築路工人穿行於華盛頓州和俄勒岡州，每到一地都住在臨時租來的房子裡。 愛娃的才智早就打動了鮑林。比如鮑林在加州理工學院寫給愛娃的一封信中提到泡菜中含有醋酸；她回信說：“誰都知道泡菜中沒有醋酸，而是乳酸。”指出以前的教授在他本人專業中的錯誤是需要有勇氣的，而且這類情況以後還會發生。一天工作下來，為了打發時間，鮑林翻開一本從當地圖書館借來的智力測試書，與妻子一起解答其中的問題。 “我吃驚不小，”多年以後，在一次與愛娃同時接受采訪時他說道，“我發現自己的新娘解數學題的速度比我還快，而且在多數場合答案比我的要正確。後來我想幸好沒有在結婚前就發現這本書……不然可能會影響我的虛榮心。” “你指的是傷害你的自尊心吧，”愛娃回答。 1923年秋天，鮑林把新娘帶到了加州理工學院，搬進了校園邊的一套小公寓。鮑林又恢復了老的工作習慣，選修了許多課程並把大多數晚上和周末都撲在實驗室裡。愛娃把一部分時間用來盤算如何用微薄的研究生津貼來維持生活，另一部分時間用來設法與辛勤工作的丈夫呆在一起。她精力旺盛，靜不下心在家等鮑林結束一天的工作回來。她同鮑林一同上學，陪他聽周五晚上的物理講座，在實驗室裡幫忙，幫他做晶體模型，描繪球心投影，幫他計算公式，還在實驗室紀錄本上聽寫鮑林讀出的衍射測量數據。鮑林在1923年的實驗室紀錄本上隨處可見愛娃的手跡，包括在一頁頂端寫的“我愛你”。在實驗室工作是和自己丈夫在一起的一種方式——可能也是唯一方式——而且這也讓愛娃得以熟悉他的工作和專用詞彙。她需要這些知識，以便和丈夫談論他最感興趣的話題。她不應該妨礙鮑林對工作的樂趣，妨礙他獲取成功的抱負，她同樣也不允許這一雄心將他倆分隔開來。 不過，工作並非唯一的生活內容。鮑林夫婦一同去聽音樂會，去看電影，與迪金森一家野營，一同去海邊。他們的第一個孩子是男孩，取名小萊納斯，誕生於1925年3月10日。他們甚至還一同密謀，幫助鮑林的舊時朋友傑夫列斯與一位父母不贊成其婚事的姑娘秘密舉行了婚禮。當時傑夫列斯正在伯克利攻讀心理學碩士，鮑林夫婦時常去那兒拜訪他。 1924年，鮑林又一次訪問加州大學伯克利分校。他來到化學學院，把自己介紹給了路易斯。後者關於原子分享電子對形成化學鍵的論文曾經給了鮑林非常深刻的影響。路易斯當時不到50歲，正處於科學創造與個人權威的巔峰。自從1912年離開諾伊斯來到伯克利開設化學系之後，路易斯在科學研究和學術管理兩方面都表現出了傑出才能。 1923年，也就是鮑林首次拜訪他之前不久，他剛出版了一本熱力學經典教材（路易斯在推廣現在早已被人們廣泛接受的自由能概念方面功不可沒），而且還撰寫了一本總結其他原子分享電子對的思想，是一本具有巨大影響的專著。在校方的支持下，路易斯在過去十年中重組並擴大了伯克利的化學系，使其成為全國最有影響的基礎科學研究機構。 儘管諾伊斯和路易斯兩人同是美國物理化學方面的領袖，而。且家庭背景相似——兩人都是17世紀移居美國的英國人後裔，兩人的父親都是具有學者思維的律師——然而兩人在其他方面可謂是迥然相異的一對。諾伊斯生長於新英格蘭，浸潤在清教徒的傳統中長大；而路易斯則生活在美國中西部，自學成才，獨立思維。諾伊斯沉穩謹慎，喜歡在幕後操作；路易斯直率好辯，總是沖在最前沿。諾伊斯吟誦詩歌；路易斯愛說笑話。路易斯領導下的化學系像一個辯論協會，面對挑戰和答辯他興高采烈。他的一位同事回憶說：“他就像個頑童，總要尋找機會打擊保守的偏見。”這位伯克利的化學家在海象唇髭下總叼著一支雪茄，“不管是否喝過酒，不管身處何地，他總是熱烈討論的焦點，總是歡樂人群的中心。”路易斯和鮑林一見如故。在第一次見面時，鮑林向路易斯介紹了自己在晶體方面所做的工作，並問他可否在畢業後到伯克利來在他指導下攻讀博士後。和諾伊斯一樣，路易斯慧眼識英雄，高興地答應要考慮。 諾伊斯聽說此事後憂心忡忡。對鮑林，他有自己的打算。早在鮑林進入加州理工學院的第一年，諾伊斯就寫信給海耳說：“我這裡有一個來自俄勒岡的學生，已經證明不同一般。”在鮑林即將結束研究生學習時，諾伊斯已經讚譽他為“學院歷史上最有資格獲得化學博士學位的候選人”。諾伊斯慣於在自己最得意的門生一畢業時就提供他們任教的職位——他對迪金森和其他早期的加州理工學院畢業生就是這樣做的——早在鮑林拿到學位之前，諾伊斯就決定把他留下來。但是，有一條不成文的規定，最優秀的新博士總要設法取得博士後獎學金到別的院校呆上一兩年，向別的大師們學習新的技能。最有聲望、數額最高的獎學金是由全國科學研究委員會頒發的；具備鮑林這樣能力的畢業生，自然希望能贏得全國科學研究委員會獎學金，到別的學校學習一段時間，然後再回到加州理工學院謀求一個教職。 唯一的問題是路易斯。諾伊斯深知伯克利化學系的實力，也深知路易斯的個人魅力，他不想冒險讓鮑林到伯克利去與路易斯形影不離地過幾個月。他建議鮑林申請國家委員會獎學金，同時提出了一個獨特的要求，要鮑林在母校攻讀博士後。鮑林希望進行Ｘ射線晶體學研究，諾伊斯在推薦信中強調，除了加州理工學院，其他學校都沒有像樣的晶體學實驗設備，他還提出指派幾個研究生協助鮑林工作，並暗示以後將安排鮑林的教職。 “我擔心，如果鮑林現在到了別的學校，這個傑出的青年研究人員就會失去一個絕好的研究機會，”諾伊斯在給全國科學研究委員會的信中這樣寫道。 同時，諾伊斯又積極準備了第二手方案。全國科學研究委員會不大可能為鮑林破例；要是那樣的話，鮑林就有可能去伯克利，並且一去不復返。 1925年春天，諾伊斯聽說一個新的國際獎學金計劃——古根海姆家族基金剛剛啟動。儘管第一批正式的古根海姆研究基金獲得者要到1926年4月才會最終選定，但據說有一個先期的特別需求小組將獲得資助在1925年夏天成行。諾伊斯把這個消息告訴了自己最賞識的弟子，並和密立根一起竭力勸說鮑林申請，以便到歐洲向量子物理學的大師們學習。 但是鮑林並不急著去歐洲。在加州理工學院他還有許多工作沒有完成，而且他也盼望能到伯克利與路易斯工作一段時間。所以當他獲悉自己贏得了全國科學研究委員會獎學金後——附帶規定他在完成博士論文答辯後的六個月內一定要到另一所學校去——他立即通知古根海姆基金會，自己想一年後再考慮出國的事情。 歐洲是鮑林順理成章的選擇。在他獲得博士學位之前的四分之一世紀裡，美國在基礎科學方面取得了長足的進步。在諾伊斯以及其他人的努力下，美國的化學已經與歐洲的化學並駕齊驅了——在某些方面甚至已超過歐洲。在需要動手的方面也同樣如此。私營企業新增的資助，加上諸如密立根這類精明的本國科學家的技術，美國已經毫不落後於世界潮流了。但在理論物理方面，在思維實驗、筆紙運算和對新定律的發現方面，仍是歐洲一統天下。這一點在量子理論上表現得尤為突出。到1925年時，玻爾和索末菲的“陳舊的”量子理論顯然已經被推翻，新一代的年輕理論家開始徹底與經典物理學決裂。新生代幾乎全是歐洲人——主要來自德國、法國和英國。越來越多的美國大學認識到了這一新浪潮的重要性，紛紛派遣新造就的博士到歐洲量子學中心去學習：去哥本哈根的玻爾研究院，哥廷根的玻恩研究院，慕尼黑的索末菲研究院，蘇黎世的薛定諤研究院。 諾伊斯只有六個月的時間，之後鮑林可能去伯克利，也許再也不回頭。 諾伊斯是幸運的。從1925年夏天開始，鮑林的注意力集中到了那個重大的命題：化學鍵的本質。他開始雄心勃勃地撰寫一篇論文，直接把量子理論和化學鍵的問題聯繫起來，通過收集到的大量晶體學和其他化學數據來批駁路易斯舊的靜態原於模型，支持玻爾的動態原子模型。接著，為了說明苯的結構，他延伸了這一思想，提出旋轉的電子對可能圍繞著兩個、而非一個原子核旋轉，這樣建立起一個分享電子對化學鍵。量子物理學的進步很快就將證明這一方法行不通，但在當時這篇論文相當重要，因為這不光錶明鮑林能夠把結構化學與現代物理學有機地結合起來，還表明這位新博士能夠宏觀地思考科學問題。 與此同時，諾伊斯也在積極謀劃著鮑林的未來。他認識古根海姆基金會的上層人物弗蘭克·艾迪洛特，他在1925年秋天安排鮑林和艾迪洛特在加州理工學院教工俱樂部共進了一次晚餐。那時鮑林對歐洲量子物理學的新進展正懷著日益濃厚的興趣。大家正在談論一種全新的理論方法，一種奇特的數學工具，“矩陣力學”，可以用來澄清玻爾—索末菲原子中的一些懸而未決的難題。甚至路易斯也建議鮑林在適當的時候到歐洲去，向量子革命的奠基人學習。這樣鮑林在12月份向古根海姆基金提出獎學金申請，學習“原子內部結構的拓撲數學和分子結構，特別是對化學鍵本質的應用”。他同時向哥本哈根的玻爾研究院和慕尼黑的索末菲研究院提出申請，尋求學習的機會。 在與艾迪洛特共進的那次晚餐後，諾伊斯已經得到私下的保證，他學生的名字將出現在來年4月份的名單中。但是，期間仍然有幾個月的真空，鮑林可以到路易斯那兒去學習。正當鮑林和愛娃收拾行囊準備奔赴伯克利時，諾伊斯又一次插手了。他邀請鮑林夫婦到他家去共進聖誕晚餐，這一社交榮譽讓鮑林覺得“頗為意外”。當諾伊斯說他們可以帶上9個月大的兒子時，他們更感到詫異了。晚飯時，這個老單身漢和藹可親，表現出父性的一面是跑林從沒見過的。他們抵達諾伊斯家時，小萊納斯還沒醒，諾伊斯把嬰兒放到餐廳隔壁的一間屋內。 “每隔幾分鐘諾伊斯就要起身離開餐桌去看看嬰兒是否還睡著，”鮑林回憶說。 “他表現出了極大的興趣。”對鮑林夫婦儘早動身赴歐洲，諾伊斯同樣表現出了極大的興趣。 “你肯定能夠獲得古根海姆獎學金，”他告訴鮑林，但是何必等到正式通知呢？他建議說，如果鮑林夫婦提早走的話，他們在那不勒斯靠岸之前可以沿途在馬迪拉群島、阿爾及爾和直布羅陀逗留，然後可以在意大利遊覽幾個星期。意大利！諾伊斯神采飛揚地提到羅馬的輝煌，皮斯頓的遺跡。 “我會給你錢購買到歐洲的船票，”他說，“以及從3月底到古根海姆獎學金開始前的生活費。”這是一分精美的聖誕禮物，鮑林夫婦無法拒絕。最後諾伊斯一錘定音，“你們現在搬到伯克利去，馬上又要搬到歐洲去，真是太不值得了。”這是在路易斯和歐洲大陸之間的取捨。路易斯落選了。 後來鮑林說：“在許多年後我意識到，諾伊斯為了實現他已經作出的決定所採用的手法是非常高明的。” 鮑林采納了諾伊斯的建議，放棄了全國科學研究委員會獎學金。根據鮑林的回憶，他喜新厭舊的做法招來了全國科學研究委員會一封“非常嚴厲的回信”。 歐洲這個目標已經定了下來，但是去哪個科學中心呢？鮑林無需費心：玻爾沒有答复鮑林，而索末菲寫來了回信。鮑林將去慕尼黑。在走之前還有最後一個問題：他們的嬰兒怎麼辦？鮑林原以為小萊納斯會跟他們一起去歐洲，他記得，當愛娃提議把孩子留在家裡時，他感到“十分震驚”。起先，他提出了反對的意見，後來經過反复的考慮，他覺得還是這樣好。他和愛娃將四處奔波，而且要省吃儉用；他們將沒有獨用的住房，沒錢僱人看孩子，也沒有時間來哄孩子。把孩子帶上會給愛娃造成巨大的壓力，也可能影響他的工作。他們安排讓愛娃的母親帶孩子——這是一個符合邏輯的決定，鮑林母親的健康正日益惡化——他們將每個月寄給她25美元。 1926年3月4日，他們在波特蘭火車站向小萊納斯揮手道別，搭上一列東去的列車——再過6天就是兒子一周歲生日了。再次見到兒子將是一年半以後的事情。