所的一架老式德文打字机上敲出了一篇长篇论文的草稿,这样可以免掉慕尼黑打字杜对于英文稿件的双重收费。爱娃一边听,一边等,还不时从鲍林背后探过头去。“你肯定这条曲线画得对吗?”她指着一个鲍林用来注释论文的图例问道。“我当然肯定,我自己画的。”鲍林回答说。然后,他又仔细瞧了一眼,想了一会儿,作了修改。
最后,论文可以交给索末菲了。院长十分满意。他利用自己伦敦皇家学会外籍院士的身份,提交论文“多电子原子和离子物理性质的理论预测”在学会的《公报》上发表。在序言中,索末菲写道:“我深信,这些原子结构的基本问题从没有人如此彻底和完整地解决过。”
鲍林也知道自己写了一篇好论文,并准备把自己的屏蔽常数思想更加深入下去。他在给诺伊斯的信中写道:“我相信,这项工作相当重要。这一方法可能的推广和运用机会无穷;比如说。我现在正在研究晶体中离子的大小和不同类型晶体的生成问题。”
把新的量子力学工具重新运用到晶体研究中去,鲍林完成了他研究兴趣中一个重要的轮回。在加州理工学院,他对X射线衍射只能解决最简单的晶体结构问题感到十分沮丧。为了克服这一局限,布拉格和其他晶体学家在对简单晶体做了大量工作的基础上,一直在致力于建立离子——带电原子,如精制食盐中的钠原子和氯原子——大小的表。他们希望通过这些表可以发现一些通用的规则和结构,并由此来解决难以直接计算的复杂晶体的结果。只要有人能够找到一套实用的规则,就有可能解决成百上千种较为复杂的晶体结构。
运用量子力学和在修改文策尔论文时学会的技巧,鲍林现在能够换一个角度来解决这一问题了。在完成给皇家学会的那篇论文之后的几个星期里,鲍林又写出了另一篇重要论文。他写道,离子的大小是由其最外层的电子决定的;而外层电子的行为在很大程度上是由内层电子把它们从原子核隔开的程度决定的。晶体中离子间的距离受两个带正电的原子核相互排斥的影响,而这又受电子屏蔽的影响。运用新的屏蔽常数,鲍林现在可以在量子力学的基础上牢固地建立起一个离子大小的表,而且他运用自己确定的那些数值开始构造决定原子结构的一套一般性规则。
这两篇发表于1927年年初的论文确立了鲍林的国际地位,并指出了未来研究的方向。在两篇论文中,他都采用了半经验的方法:先计算出理论值,与实验数据作比较,然后修改理论以更接近现实。遵循索末菲的教诲,同时也出于自己的禀性,鲍林采用了一切可以运用的理论——给皇家学会的论文包括了经典理论、老的量子理论的成分和新的量子力学理论。更为重要的是,他把两种强大的科学工具结合了起来,X射线晶体学和波动理论,并让两者互相检验。“我认为这十分有趣,你可以通过X射线晶体学看见薛定谔波动力学的函数,”鲍林在给诺伊斯的信中写道。“应该在实验中继续这一工作。我相信从中可以得到有关化学键本质的大量知识。”
海特勒和伦敦
在化学键这一问题上,鲍林没有取得多大进展。他希望在欧洲多呆一些时间,所以在那年冬天申请把他的古根海姆奖学金延长六个月,以进一步研究“从薛定谔波动力学得到的原子模型,特别是运用这一模型来解释分子和晶体中的化学键问题”。他计划2月中旬离开慕尼黑,到哥廷根随玻恩学习两个星期,到柏林学习晶体结构技巧,在哥本哈根玻尔处学习六个星期,到苏黎世参加薛定谔为期三个月的夏季研讨班,最后在9月回国途中顺道访问一下英格兰的布拉格父子。在随鲍林延期申请一同寄去的附信中,索东菲写道:“我的同事和我一致认为,他是一位不同寻常、兴趣广泛、成就卓著的科学家。完全有理由对他抱有最大的期望。”鲍林的请求得到了批准。
鲍林回到美国之后的安排仍是一个悬而未决的问题。1926年圣诞节刚过,他写信给诺伊斯:“我突然意识到,加州理工学院和其他大学很快就要对明年的教职安排作出计划了;也就是说,关于我的职位和薪水的最终安排也要很快落实。至今为止,我还没有收到任何一所学校的邀请,因此我认为,也确信,我将回到理工学院。”一周后,他写信给路易斯,暗示如果待遇合适的话,他有可能到伯克利去:“到目前为止,我尚未确定明年的去向;但是我已经答应诺伊斯博士明年我会回理工学院,除非有人给我更好的待遇(我还不清楚理工学院将给我的待遇)。”过了好几个月路易斯才回信:“我原本希望在我们的物理系给你安排一个位置,但是至少今年的计划已经定了。不管怎样,如果你不回到诺伊斯博士身边的话,恐怕他会十分失望的。”
路易斯提出物理系是相当符合逻辑的。鲍林如此痴迷于理论物理,他还算不算是一个化学家呢?在慕尼黑将近一年的时间里,他从没有去过慕尼黑大学的物理化学研究院,而且除了和化学系主任卡西米尔·法扬闲聊过几回外,他同化学系的教师也没有任何往来。他所有的交际和研究都是在理论物理领域。
但是他自身的禀赋和技能