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《元素的盛宴》：从物理学到生物学

花匠小妙招
2024-12-12 20:43

塞格雷和鲍林改变了元素周期表化学

在格伦·西博格（美国化学家、1951年诺贝尔化学奖得主）和阿伯特·吉奥索（美国核物理学家，一生共参与发现了12种化学元素）的引领下，对未知元素的追寻上升到了更精密的层面，但在开拓周期表新天地的道路上，他们却并不孤单。

事实上，1960年，《时代》杂志将15位美国科学家评选为“年度人物”时，他们青睐的重量级科学家，不是西博格也不是吉奥索，而是年代更早的一位元素匠人。他曾逮住了整个周期表上最狡猾也最难捉摸的元素，那时候西博格还在学校里念研究生，他便是埃米利奥·塞格雷。

《元素的盛宴》（彩图升级版），未读｜天津科学技术出版社2022年7月版，[美]山姆·基恩著，杨蓓、阳曦译。

为了体现未来主义风范，当期《时代》杂志封面上画了一个小小的、搏动的红色原子核。原子核周围围绕的不是电子，而是15张大头照，照片里的人看起来朴素而拘谨，这样的气质对于偷偷嘲笑过学校年鉴上老师照片的人来说都很熟悉。入选的科学家里，有遗传学家、天文学家、激光技术先驱、癌症研究者，还有爱嫉妒的半导体科学家兼未来的优生学家威廉·肖克利（即便是在这期杂志上，肖克利也按捺不住，大谈他的人种理论）。

虽然照片看起来有点儿像班级集体照，但这期杂志可谓群星云集，《时代》杂志正是借此炫耀美国一跃成为国际科学界的霸主。在诺贝尔奖创立后的前40年里，到1940年为止，美国科学家15次获得诺贝尔奖；而在接下来的20年里，他们获得了42次诺贝尔奖。

塞格雷——他是一位犹太侨民，他的出现也反映了“二战”难民给美国科学界带来的巨大助力——当时55岁，在《时代》遴选的15位科学家中算是年长的。他的照片出现在封面左上角，右下方是另一位和他年纪差不多的科学家——59岁的莱纳斯·鲍林。

塞格雷和鲍林改变了元素周期表化学，他们两人虽然不算密友，却经常交流，畅谈两人都感兴趣的话题。塞格雷曾写信给鲍林，就放射性铍的实验征求意见；不久后，鲍林也询问过塞格雷87号元素（钫）的临时名称，因为塞格雷是87号元素的共同发现者，而鲍林正在给《大英百科全书》写一篇关于元素周期表的文章，将会提及这种元素。

更重要的是，他们曾有机会——确切地说，是本该——在大学里共事。1922年，来自俄勒冈州的鲍林刚刚踏入化学界，满腔热血，他写信给加州大学伯克利分校的吉尔伯特·刘易斯（就是那位总是拿不到诺贝尔奖的化学家）询问他们研究生院的情况，奇怪的是，刘易斯没有回信。

于是，鲍林去了加州理工学院，成了那里的明星学生，后来又在加州理工任教直至1981年。后来，伯克利那边才发现他们弄丢了鲍林的信。要是刘易斯当初看到了那封信，他肯定会让鲍林入学，那么——根据刘易斯挽留优秀的研究生当教师的政策——鲍林肯定就一辈子都待在伯克利了。

后来，塞格雷也曾有机会去加州理工工作。1938年，贝尼托·墨索里尼投效希特勒，开始解雇全意大利所有犹太教授，所以塞格雷离开欧洲，加入了犹太难民的行列。

屋漏偏逢连夜雨，他在伯克利的遭遇也十分尴尬。被意大利那边解雇时，塞格雷正在伯克利放射性实验室做学术访问，这个实验室和伯克利的化学学院一样赫赫有名。一夜之间，塞格雷就无家可归了，也被吓坏了，他只得恳求放射性实验室主任帮自己找个全职工作。主任满口答应下来，不过只肯给很低的薪水。他的算盘没打错，塞格雷别无选择，不得不接受60%的降薪幅度。原来他一个月能赚相当可观的300美元，现在主任只给116美元。塞格雷委曲求全接受了这份工作，然后从意大利把家人接了过来，虽然他不知道自己怎么才能养活全家。

塞格雷克服了别人的轻忽，接下来的几十年中，他和鲍林（尤其是鲍林）成了各自领域内的传奇。直至今天，他们仍是最伟大的科学家，虽然绝大多数行外人根本没听说过他们的名字。不过，没多少人记得他们俩之间还有这么个联系——《时代》完全没有提到这件事——鲍林和塞格雷曾犯下科学史上最重大的两个错误，提到这样的失误，他们俩的名字将永远被放到一起。

今时今日，科学上的错误不一定会带来糟糕的结果。硫化橡胶、特富龙和盘尼西林都是错误的产物。卡米洛·高尔基不小心把锇弄到了脑组织上，结果发现了锇染色法，人类从此能用肉眼观察到神经细胞的细节。就连彻头彻脑的谎话——16世纪，学者兼准化学家帕拉塞尔苏斯宣称水银、盐和硫黄是宇宙中的基本元素——也曾引领炼金术士离开提炼黄金的歧路，走向真正的化学分析。纵观历史，无心之失与彻底的错误推动科学进步的案例比比皆是。

但鲍林和塞格雷犯下的，却不是这种错误。他们的错误属于“你假装没看见吧”“别告诉教务长”那一类。话又说回来，他们俩的研究领域虽然都基于单原子，但却非常复杂，实际上超越了化学的层面，进入了诠释原子系统行为的领域。但是，如果他们对自己亲手诠释的元素周期表研究得再深入一点点，大概就能避免错误的出现。

43号元素：元素世界里的“尼斯湖怪兽”

说到错误，43号元素大概是史上被“首次发现”次数最多的元素，它是元素世界里的“尼斯湖怪兽”。

1828年，一位德国化学家宣布自己发现了新元素“polinium”和“pluranium”，他认为43号元素肯定是其中之一。不过，事实证明这两种“新元素”都是不纯净的铱。

1846年，另一个德国人发现了“ilmenium”，但它实际上是铌。接下来的那年，又有人发现了“pelopium”，其实也是铌。

1869年，43号元素的追随者们终于得到了一点儿好消息，门捷列夫制定了元素周期表，42号和44号之间留下了诱人的空白。不过，门捷列夫的研究成果虽然是好东西，却引发了一些不好的苗头，人们开始带着预设的结论去寻找元素。

果然，8年后，门捷列夫的一位同胞把“davyium”填进了43号格子，虽然这种物质的质量比预计值重了一半，而且后来被发现是3种元素的混合物。

1896年，赶在新世纪的曙光出现之前，人们终于发现了“lucium”——其实它是钇。

新世纪也没带来好运气。1909年，小川正孝发现了“nipponium”，他用祖国的名字为它命名（日语中“日本”拼作“Nippon”）。所有虚报消息的“43号元素”最终都被证实是被污染的样品或是已经被发现的微量元素，小川发现的的确是一种新元素——不过不是他所宣告的那种。他太急于找到43号元素了，忽略了周期表上的其他空白，结果没人能证实他的发现，他只得羞愧地撤销了宣告。

直到2004年，一位日本同胞复查了小川的数据，确认当时小川提纯出来的是75号元素铼，当时这种元素也还没被发现，但小川却与它擦肩而过。小川是该高兴（因为他好歹真的发现了点东西，虽然知道的时候已经太迟了）还是该更加气恼？乐观主义者和悲观主义者自然会有不同的看法。

75号元素是在1925年由3位德国化学家明确提出的，他们便是沃尔特·诺达克、艾达·诺达克夫妇和奥托·伯格。3位德国化学家用莱茵河的名字将新元素命名为铼，同时他们又一次宣布了43号元素的发现，并以普鲁士的一个地名将它命名为“鎷”。鉴于这样的民族主义曾在10年前毁灭了欧洲，其他科学家没给这些日耳曼人什么好脸色看，侵略分子的名字也遭遇了白眼——莱茵河与马祖里都是“一战”中德国打过胜仗的地方。整个欧洲大陆都行动起来，质疑德国人的发现。铼的数据看起来很可靠，所以科学家的火力都集中到了不那么可靠的“鎷”身上。

现代一些学者认为，德国人可能真的发现了43号元素，但三人组的论文里有些粗疏的错误，比如说他们估测的提纯出来的“鎷”的数量比实际值高出好几千倍。结果，已经被43号元素搞成了惊弓之鸟的科学家们宣布德国三人组的发现不成立。

直到1937年，两个意大利人终于提纯出了43号元素。提纯过程中，埃米利奥·塞格雷和卡罗·佩里尔借鉴了核物理学的新成果。43号元素的行踪如此诡秘，是因为早在数百万年前，地壳里的几乎所有43号元素都已经衰变成了42号元素钼。所以，意大利人抛弃了从成吨的矿石中筛选新元素的方法（伯格和诺达克夫妇就是这么做的），转而利用一个对此毫无知觉的美国同行的成果制造出了43号元素。

几年前，这位美国同行——欧内斯特·劳伦斯（他曾说过德国三人组宣布发现43号元素“简直是痴心妄想”）——发明了回旋加速器，一种粒子加速装置，用于大量制造放射性元素。

比起创造新元素来，劳伦斯更感兴趣的是创造已知元素的同位素。

不过，1937年，塞格雷访问美国时恰好拜访了劳伦斯的实验室，他听说回旋加速器有时候会用到钼——塞格雷体内的盖革计数器立刻疯狂地跳动起来。他谨慎地要求看看加速器产生的废料，几周后，应塞格雷之请，劳伦斯高高兴兴地把一些用过的钼条装在信封里寄去了意大利。塞格雷的直觉是对的：他和佩里尔在这些钼条上发现了痕量的43号元素，填补了元素周期表上最令人气馁的空白。

自然，德国化学家没有放弃自己对“鎷”的宣称。沃尔特·诺达克甚至前去意大利拜访了塞格雷，两人大吵一架。沃尔特到访的时候，身穿有“卐”字标记的准军装，威胁意味十足。小个子塞格雷本来就是个暴脾气，当然不会买账，当时他还面临着另外的政治压力。塞格雷所在的巴勒莫大学的官员，要求他将新元素命名为“panormium”，源自巴勒莫的拉丁名。也许是因为民族主义的“鎷”的遭遇让他们更小心了，最终塞格雷和佩里尔选择了“锝”这个名字，源于希腊语中的“人造”。这个名字虽然不怎么漂亮，却很合适，因为锝是第一种人工合成的元素。可是锝没能让塞格雷出名，1938年，他打算去伯克利劳伦斯手下做一次跨国学术访问。

没能吸取超铀元素事件的教训，塞格雷迎来奇耻大辱

没有任何证据显示，劳伦斯对塞格雷在“钼事件”上耍的花招心怀不满，但后来压低塞格雷薪水的人正是劳伦斯。事实上，劳伦斯无意中提到过，能够每个月省下184美元来花在设备（譬如他心爱的回旋加速器）上实在是太开心了。啊哦，那位意大利人肯定不这么想。

这也进一步证明了劳伦斯虽然省钱有道，领导研究工作也是把好手，却很不擅长和人打交道。对他独断专行的风格敬而远之的天才科学家，和他招募来的几乎一样多。甚至劳伦斯的狂热支持者格伦·西博格也曾说过，当时最重大的科学发现——人工放射性活动和核裂变——本应出现在劳伦斯那个令人钦羡的、世界著名的放射性实验室里，而不是被欧洲人抢走。西博格痛悔说，丢掉这两个发现简直是“奇耻大辱”。

不过，对于裂变，塞格雷和劳伦斯大概可以算同病相怜。1934年，塞格雷在意大利传奇物理学家恩里科·费米的实验室里担任首席助手。那一年，费米向全世界宣布（后来证明是错误的），他用中子轰击铀样品，“发现”了93号元素和其他超铀元素。很长时间以来，费米在科学界一直以头脑敏捷著称，不过这一回，仓促的判断却害了他。事实上，他错过了比超铀元素重要得多的发现：他诱发了铀的裂变反应，比别人早许多年，但是他自己却没有意识到。

1939年，两位德国科学家否决了费米的实验结果，整个费米实验室都惊呆了——费米已经因为那次实验拿到诺贝尔奖了。塞格雷对此尤其沮丧，因为他的小组已经成了分析、鉴别93号元素的权威。更糟糕的是，塞格雷立刻想起来，1934年他（和实验室里其他人）曾读到过一篇讨论核裂变可能性的论文，当时他驳斥那篇论文毫无根据，胡思乱想——论文的作者，非常不幸，正是艾达·诺达克。

塞格雷——他后来成了一位著名的科学史学家（顺便说一句，还成了一位著名的野蘑菇发现者）——在两本书中提到过痛失裂变的事儿，两次他都简明扼要地写道：“裂变……从我们手里溜走了，虽然艾达·诺达克发来的论文本该让我们警觉起来，那篇论文中，她明确提出了这样的可能性……我们为何如此盲目，原因仍不清楚。”［作为一个历史爱好者，他也许也注意到了，离裂变的发现仅有一步之遥的那两个人——诺达克和伊雷娜·约里奥-居里（玛丽·居里的女儿）以及最终发现了裂变的莉斯·麦特纳都是女性。］

不幸的是，塞格雷并没有真正吸取超铀元素事件的教训。不久后，他就迎来了自己的奇耻大辱。1940年左右，科学家提出铀左右相邻的两种元素可能是过渡金属。根据他们的计算，90号元素应该位于第4列，而第一种非自然出现的元素93号元素应该位于第7列，锝的下方。

不过，正如今天我们在周期表里看到的，铀的邻居并不是过渡金属，它们位于稀土元素下方，元素周期表的底部，化学反应中的性质也与稀土相似，而不是锝。

当时的化学家为何如此盲目，原因十分清楚：尽管他们对元素周期表非常敬畏，对待周期律却不够认真。他们认为稀土元素是周期表中的特例，那种黏黏糊糊的奇特性质独一无二。但是他们显然错了：铀和其他把电子埋在f层里的元素与稀土元素十分相似。因此，这些元素必然会在同样的位置从主表格里跳下去，在化学反应中，它们的表现也与稀土元素相似。

很简单吧？至少事后来看很简单。

核裂变的爆炸性发现过去一年后，一位同行沿着塞格雷的道路走了下去，他决心再次尝试寻找93号元素。于是，他把铀放进了回旋加速器，用粒子束轰击。这位同行相信（出于上面那些原因）新元素的性质与锝相似，于是他向塞格雷求助，因为塞格雷发现了锝，他肯定比谁都了解锝的化学性质。热心的元素猎手塞格雷对样品进行了化验，然后他犯下了和才思敏捷的导师费米一样的错误。塞格雷表示，这些样品的性质类似稀土，不像是锝的重元素表亲。于是他断言，这只是一次很普通的裂变，然后匆匆写下了一篇论文，标题十分悲观：《对超铀元素的不成功的搜寻》。

不过，虽然塞格雷已经丢下了这件事儿，这位同行——他的名字叫埃德温·麦克米伦——却疑窦丛生。所有元素都有独特的放射性特征，但塞格雷的“稀土元素”和其他稀土的放射性特征并不相同，这讲不通。

经过缜密的推理，麦克米伦意识到，也许样品和稀土性质相似，是因为它们是稀土的化学表亲，而且同样不在主表格中。于是，他和搭档把塞格雷抛到一边，重新做了轰击实验和化学实验，然后他们立刻发现了自然界中的第一种禁忌元素——镎。绝妙的讽刺，不言自明。在费米的领导下，塞格雷曾错误地把核裂变产物当成了超铀元素。“显然没吸取教训，”格伦·西博格回忆说，“塞格雷又吃了回不小心的亏。”这回他正好又搞反了，马马虎虎地把超铀元素镎当成了裂变产物。

作为一个科学家，塞格雷肯定对自己的错误万分恼怒；不过作为一个科学史学家，他也许会欣赏接下来发生的事情。1951年，麦克米伦因为这次发现获得了诺贝尔化学奖，可瑞典科学院已经为93号元素给费米发过一次奖了。瑞典人选择的不是承认错误，而是只表彰麦克米伦发现了“超铀元素的化学性质”（注意重点）。不过，既然的确是从不犯错、周到谨慎的化学性质带领麦克米伦发现了真相，那么这样的措辞也许算不上侮辱。

鲍林发现了阿尔法螺旋，却错过了另一种螺旋分子——DNA

如果说塞格雷对自己的强项过于自信，那么沿着5号州际公路一路向前，南加州的天才莱纳斯·鲍林比起他来有过之而无不及。

1925年，鲍林获得博士学位后，就接受了德国一个为期18个月的研究员职位。当时，德国是科学世界的中心（就像今天全世界科学家都用英语交流，那时候说德语也是司空见惯）。可是，年仅20多岁的鲍林，不久后就用自己从欧洲学来的量子力学，将美国的化学送上了世界巅峰，也把自己送上了《时代》杂志的封面。

简而言之，鲍林发现了量子力学如何作用于化学键：它决定着化学键的强度、长度和角度，或者说，几乎一切。他是化学界的达·芬奇——正如达·芬奇对人体绘画的贡献一样，鲍林第一次揭示了化学的解剖细节。化学从根本上说研究的是原子之间键的形成和破坏，所以鲍林单枪匹马地就完成了这个沉闷学科的现代化。一位同行说鲍林证明了“化学能够被理解，而非死记硬背”（注意重点），对于这样的盛赞，鲍林当之无愧。

成功之后，鲍林继续和基础化学打交道。不久后，他发现了雪花为什么是六角形的：因为冰的结构是六角形的。与此同时，鲍林的研究显然意在超越界限分明的物理学和化学。比如说，他的一个项目，发现了镰刀型细胞贫血症为什么会致死：患者红细胞中畸形的血红蛋白无法抓紧氧气。关于血红蛋白的发现引来了人们的关注，因为这是历史上首次有人将疾病追踪到了分子病变的层面，这项研究也改变了医生对医学的看法。1948年，鲍林因流感卧病在床，他决定揭示蛋白质如何形成长筒状阿尔法螺旋，由此掀起了分子生物学的革命。蛋白质的功能主要取决于它的形状，鲍林首次揭示了蛋白质中独立的片段是怎么“知道”自己合适的形状的。

在上面这些项目中，鲍林真正的兴趣（除了显而易见的医学上的好处）在于揭示小小的、不说话的原子自组合成更大的结构时，新特性是如何神奇地出现的。

真正迷人的是，部件的特性常常和整体特性毫不相关。如果不是亲眼见到，你永远想不到独立的碳原子、氧原子和氮原子能凑到一起，变成氨基酸这么有用的东西；你也绝不会想到，生命赖以生存的全部蛋白质都是由氨基酸折叠组合而成的。对原子生态系统的研究在创造新元素的基础上又迈进了一大步，进入了更为精密成熟的层面。不过，这样的大跨步也为误解和错误留出了更多空间。长期来看，鲍林轻而易举就发现了阿尔法螺旋，其实非常讽刺：若是他没有错过另一种螺旋分子——DNA，那他肯定会成为史上最伟大的5位科学家之一。

和其他许多人一样，在1952年之前，鲍林对DNA毫无兴趣，虽然1869年瑞士生物学家弗雷德里希·米歇尔（Friedrich Miescher）就发现了DNA。米歇尔将酒精和猪的胃液倒在浸透脓液的绷带上（当地医院很高兴地为他提供了绷带），绷带被逐渐溶解，只剩下一种黏腻的灰色物质，它便是DNA。实验刚刚成功，米歇尔立刻自顾自地宣布，脱氧核糖核酸在生物学中一定十分重要。不幸的是，化学分析显示DNA中磷的含量很高。在那时候，蛋白质是生化学中人们唯一感兴趣的部分，而蛋白质是不含磷的，所以DNA被看作一种退化残余，分子中的阑尾。

直到1952年，一次戏剧性的病毒实验终于扭转了这样的偏见。病毒会抓到细胞，然后把自己的遗传信息注入细胞中，和蚊子干的刚好相反，但是人们不知道这些遗传信息是由DNA还是由蛋白质携带的。DNA中富含磷，蛋白质中则富含硫，于是两位遗传学家分别用放射性示踪元素标记了病毒DNA中的磷和蛋白质中的硫，然后测试被病毒侵蚀的细胞。他们发现，放射性磷被注入了细胞中并传递下去，而含有硫的蛋白质却没有出现。所以，蛋白质不可能是遗传信息的携带者，DNA才是。

可是，DNA是什么？科学家对此所知不多。DNA呈长绞股状，每一股都有一条由磷和糖组合而成的脊梁骨。核酸从绞股上凸出来，就像是脊椎上的小疙瘩。不过绞股的形状以及它们怎样连接起来，还是个秘密——非常重要的秘密。正如鲍林在血红蛋白和阿尔法螺旋的实验中所揭示的，细胞的形状与它的性质关系十分密切。不久后，DNA的形状就成了分子生物学中最耗费时间精力的问题。

而鲍林觉得，只有自己的聪明才智才能解决这个问题，其他许多人也是这样认为的。这并不是，或者说并不仅仅是出于傲慢：在此之前，还没人能打败他。所以，1952年，鲍林带着一支铅笔、一把计算尺还有模糊的二手数据，坐在了加州的书桌前，打算破解DNA之谜。

开始，他错误地认为庞大的核酸位于每股外侧，于是，他将磷和糖组成的脊椎朝分子中心方向旋转。根据手头的错误数据，鲍林还推测DNA应该是三股螺旋结构。因为这个数据来自死去的干DNA，它的缠绕方式和湿的活DNA不同，这种奇怪的缠绕方式使得分子看起来比它原本的样子扭得更厉害，像是绕着自己转了三圈一样。不过从纸面上的结果来看，似乎也说得通。

一切进展顺利，直到鲍林找了一个研究生来复查自己的计算结果。学生答应了，不久后他就恨不得把自己也打成一个结了，到底自己错在哪儿，鲍林又对在哪儿呢？最后，这位研究生告诉鲍林，出于元素学上的原因，磷酸分子的位置就是不对。虽然中性原子在化学中非常重要，但有经验的化学家通常都不会以中性的角度思考原子，因为自然界中许多元素是以离子——带电原子——的形式存在的，尤其是在生物学领域。的确，根据鲍林参与发现的规则，DNA中的磷原子总是带有一个负电荷，因此会彼此相斥。如果不解决这个问题，就没法把三根磷酸股扭到DNA核心里。

研究生解释了这么一通，但鲍林毕竟是鲍林，他彬彬有礼地忽视了学生的意见。如果他本来就不打算听取意见，那他为什么要找人来为自己复查？没人知道其中的原因，但鲍林为何忽视这条意见，原因倒是十分清楚。他想要的是科学优先权——他希望其他所有关于DNA的观点都不过是对他的鹦鹉学舌。所以，和平时的谨小慎微截然相反，鲍林假定分子结构上的细节自然能找到解决方案，于是在1953年初，他匆匆忙忙地发表了论文，提出了三股的DNA分子结构。

在鲍林回过神来之前，沃森和克里克发布了双螺旋模型

与此同时，在大西洋的另一边，剑桥大学两位笨笨的研究生在发表之前就看到了鲍林的论文，他们仔细研读了这篇论文。莱纳斯·鲍林的儿子彼得，和詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克同在一间实验室工作，出于礼节，他把父亲的论文给了同事看。两个默默无闻的学生拼命想解决DNA问题，好为自己的职业生涯增光添彩，他们被鲍林的论文惊得目瞪口呆：一年前他们曾创建出相同的模型——然后羞愧地否决掉了，因为一位同事指出三股螺旋结构简直是粗制滥造，这位同事便是罗莎琳·富兰克林。

不过，罗莎琳·富兰克林在批评二人的时候也泄露了一个秘密。她主攻的是X射线晶体学，这门学科能让人看到分子的形状。那一年的早些时候，富兰克林化验过章鱼精子的湿DNA，并计算得出DNA是双股结构的。鲍林在德国工作时也学习过晶体学，如果他看到了富兰克林的数据，也许早就解决DNA的问题了（鲍林手里的干DNA数据，也是用X射线晶体分析的方法得到的）。

不过，作为一个心直口快的自由主义者，鲍林的护照早就被美国国务院的麦卡锡分子吊销了，于是1952年他没能去英国参加一个重要的会议。如果他去了，也许会听说富兰克林的研究工作。跟富兰克林不同，沃森和克里克可不会把数据跟竞争对手分享。恰恰相反，他们忍受了富兰克林的羞辱，拉下自尊，开始跟着她的思路走。不久后，沃森和克里克就在鲍林的论文里，看见自己犯过的错误统统重现了。

两人把疑虑暂时抛到脑后，跑去问自己的导师威廉·布拉格。布拉格多年前曾获得过诺贝尔奖，近年来却因在重要的发现上——像阿尔法螺旋形状这种发现——追不上那位光辉夺目又（用一位历史学家的话来形容）“爱吃醋爱出风头”的对手鲍林而烦恼。沃森和克里克搞出了丢人的三股DNA结构后，布拉格不许他们再研究DNA。不过两个学生给他看了鲍林的弥天大错，又保证说一定会秘密进行研究，布拉格看到了打败鲍林的机会，于是他命令两个学生继续研究DNA。

首先，克里克狡猾地给鲍林写了封信，询问磷核怎么能保持完整——根据鲍林的理论，这完全不可能。这让鲍林陷入了琐碎的计算中。虽然彼得·鲍林警告过父亲这两个人快要赶上来了，可莱纳斯仍坚信自己的三股模型最终会被证明是正确的，很快就会出结果了。沃森和克里克心里明白，鲍林虽然固执却并不愚蠢，他很快就会发现自己的错误，于是拼命想法子。他们俩从没亲手做过实验，只是对别人的数据做出漂亮的解释。1953年，他们终于从另一位科学家那儿找到了失落的线索。

那个人告诉他们，DNA中4种核酸（用A、C、T和G代指）的比例总是成对的。这就是说，如果一份DNA样品中有36%的A，那么就一定有36%的T，C和G也是一样。于是，沃森和克里克意识到，在DNA内部，A和T、C和G一定是成对的。（讽刺的是，多年前一次乘船度假的时候，这位科学家同样也告诉过鲍林。鲍林在假期中被大嗓门的同事打扰了很不高兴，于是根本就当成了耳旁风。）

奇迹再次出现了，两对核酸严丝合缝地凑到了一起，就像拼图一样。这解释了DNA的结构为什么如此紧密，这样的紧密性使得鲍林把磷放在里面的主要依据完全失去了合理性。

当鲍林还在和自己的模型挣扎的时候，沃森和克里克却把模型翻了个个儿，于是带负电荷的磷离子就不会接触到了。最终，他们得到了一种像是扭曲的梯子一样的结构——著名的双螺旋。一切圆满解决了！在鲍林回过神儿来之前，沃森和克里克在1953年4月25日的《自然》杂志上发布了双螺旋模型。

把DNA结构搞成了三股，又把磷离子放在了里面，面对来自公众的羞辱，鲍林作何反应？丢掉了20世纪最伟大的生物学发现，更重要的是输给了对手布拉格的实验室，他作何反应？鲍林的自尊令人惊叹。如果你我处于同样境地，一定会希望自己也有这样的自尊。鲍林承认了自己的错误，也承认了失败，1953年年底，他甚至大方地邀请沃森和克里克来参加自己组织的一次专业会议。作为一个颇负名望的科学家，鲍林有资本落落大方；他早早地站到了双螺旋的这边，也证明了他的确气量宽宏。

鲍林丢掉DNA之后获诺奖，他俩却因DNA获诺奖

1953年之后，鲍林和塞格雷的日子都好过了很多。1955年，塞格雷和另一位伯克利科学家欧文·张伯伦共同发现了反质子。反质子是普通质子的镜像：它们电性相反，在时间的维度上运动方向大概相反，最吓人的是，如果反质子与“正”物质（譬如你或者我）接触，就会发生湮灭。

早在1928年，科学家预测了反物质的存在。不久后，1932年，人们迅速而轻易地发现了反电子（或正电子），它是反物质的一种类型。不过，反质子便是粒子物理学中的锝，飘忽不定，难以捉摸。塞格雷奋斗多年，经历无数次空欢喜和暧昧的承诺，终于逮住了它，这无疑是对坚持不懈的奖赏。这也就是为什么4年后人们忘记了他曾出过的丑，颁给了他诺贝尔物理学奖。颁奖礼上，他借用了埃德温·麦克米伦的白背心，真算得上相得益彰。

丢掉DNA之后，鲍林拿到了一项安慰奖：1954年，他独享了迟来的诺贝尔化学奖。此后，鲍林的研究工作延伸到了许多新领域，这很符合他的个性。鲍林长期被感冒困扰，于是他开始拿自己做实验，服用大剂量的维生素。不管起作用的到底是不是维生素，但这种做法看起来对他的确有效，于是他兴奋地告诉了别人。最后，诺贝尔奖得主鲍林的现身说法引发了保健品热潮，到今天仍盛行不衰，维生素C可以治疗感冒就是他提出的，这一点在科学上尚有争议。（对不起！）

此外，鲍林——他曾拒绝参加曼哈顿计划——成了世界上最重要的反核武活动家，他参加抗议活动，出版书籍，有一本书叫《别打仗了！》（No More War!）。1962年，他意外地再次获得了诺贝尔奖，这回是诺贝尔和平奖，于是他成了唯一一个两次独享诺贝尔奖的人。

不过，那一年在斯德哥尔摩的讲台上，和他站在一起的倒还有两个人，那两个人便是生理学及医学奖获得者：詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克。

（本文节选自《元素的盛宴：元素周期表中的化学探险史与真实故事》（彩图升级版）一书，未读出品，天津科学技术出版社2022年7月出版，作者山姆·基恩（Sam Kean），系著名科普作家，美国科学促进会院士，其文章见于《科学》《纽约时报》《纽约客》等。本书译者为杨蓓、阳曦。澎湃科技获授权刊发。）