{"content":"# AI聊诺贝尔化学奖 | 第66届（1966年）\n\n**获奖者**：罗伯特·桑德森·马利肯（Robert Sanderson Mulliken，1896—1986），美国 · 芝加哥大学（获奖时单位）· 获奖时70岁。独得当年全部奖金；获奖动机：「表彰他对化学键和分子电子结构的根本性研究——采用分子轨道方法」（for his fundamental work concerning chemical bonds and the electronic structure of molecules by the molecular orbital method）。\n\n1966年11月3日，瑞典皇家科学院宣布了当年的化学奖。12月10日的颁奖典礼上，宣读致辞的是斯德哥尔摩大学的英加·菲舍尔-亚尔马尔斯（Inga Fischer-Hjalmars）教授。她对着台下的马利肯，说出了几乎概括他一生的一句话：「四十多年了，你一直在追问一件事——电子在分子里，究竟在做什么。」上一届我们讲伍德沃德在烧瓶里把分子「造出来」；这一届我们讲马利肯——他不造分子，他给分子里那些看不见的电子「建档」：它们住在哪里、怎么排队、凭什么让原子彼此相握。化学键的秘密，从此有了姓名。\n\n**获奖成果**：给分子里的电子「建档」的人\n\n**一、一个「住在物理系里的化学家」**\n\n1896年6月7日，马利肯出生在马萨诸塞州海边的纽伯里波特（Newburyport）。父亲塞缪尔·帕森斯·马利肯是位有机化学教授——化学算是他的「家学」。1917年，他从麻省理工学院（MIT）获得化学学士；1921年，在芝加哥大学获得化学博士。上世纪二十年代早期，他研究同位素和双原子分子的「带光谱」；1923—1925年，他在哈佛大学杰斐逊物理实验室一头扎进分子光谱，一边向桑德斯（F. A. Saunders）学实验光谱学，一边向肯布尔（E. C. Kemble）学量子论，还与伯克利的伯奇（R. T. Birge）长期通信讨论。那个年代，分子光谱和分子电子结构主要还是物理学家在做——他早期的几篇奠基论文，都发表在《物理评论》等物理期刊上。\n\n于是就有了他一生最有趣的身份错位：学位是化学的，人却长期在物理系。1926—1928年，他在纽约大学物理系任助理教授；1928年回到芝加哥大学物理系，1931年升任教授，一路到1961年；1961年，他终于「正式」也成了化学系的人。用他自己的话说：分子光谱和分子轨道，原本诞生在物理实验室里，后来「移民」到了化学——而他本人，就是那座桥上常年站着的守望者。自1964年起，他每年还有几个月在佛罗里达州立大学任化学物理杰出研究教授，获奖时依然笔耕不辍。\n\n这条履历里还有些别的坐标：1942—1945年，他在芝加哥大学主持「钚计划」的编辑与信息工作（曼哈顿工程的一部分）；1952—1954年任牛津大学的富布赖特学者；1955年任美国驻伦敦大使馆科学专员。他的爱好一栏里写着：开车、收集东方地毯、艺术——一个把东西方之美都请进生活的人。\n\n**二、这道难题：让原子相握的「手」，是什么？**\n\n化学的千古一问：原子与原子之间，究竟是什么力量把它们拉在一起？1812年，贝采利乌斯猜是「正负电荷」；1916年，美国人路易斯（G. N. Lewis）给出著名的电子对假说——两个电子成双结对，待在两个原子之间，那就是化学键；1927年，海特勒与伦敦用新生不久的量子力学，给这个「电子对」安上了物理底座；此后鲍林把它发展成价键理论，并因此获得1954年诺贝尔化学奖（就是本系列第54届讲的那位鲍林）。\n\n但电子对理论并非万能，在涉及未成对电子、激发态与光谱的许多问题上，它回答得很含糊。马利肯换了一条路：电子为什么一定要「属于」某两个原子之间呢？它完全可以像一团雾，铺满整个分子，被所有原子核共同吸引、又彼此推让——这就是「分子轨道」。电子的运动不围着某一个原子核转，而是为整个分子服务。\n\n1925年前后，他把玻尔给原子画的那张「楼层图纸」（构造原理：电子先住满低层、再住高层）推广到了分子：分子也有自己的「楼层」，电子照样一层层往上填。1928年起，他连续发表《分子中电子量子数的指派》系列论文，为分子轨道方法打下地基；他的哥廷根老友洪特（Friedrich Hund）同期也贡献了重要拼图——洪特为双原子分子的电子态引入了希腊字母符号，这套学问因此也被称为「洪特-马利肯理论」。直到1932年，「轨道」（orbital）这个名字才被正式启用——从此人类关于化学的词汇表里，多了一个今天每个高中生都会写下的词。\n\n分子轨道理论最漂亮的一战，恰恰发生在最平常的氧气身上。按路易斯的画法，氧分子的电子两两成对、干干净净；可实验早就发现：液氧能被磁铁吸住——这说明氧分子里有两个「单身」电子（未成对电子），而路易斯的图纸上没有它们的位置。分子轨道理论一算：氧分子最高的两个「床位」（反键轨道）上，恰好各住着一个孤单的电子——与实验严丝合缝。理论第一次在看不见的微观世界里，比传统画法「看」得更准。\n\n马利肯从不把理论和实验分开。他手里的看家武器，始终是光谱：紫外、可见——每一条谱线，都是电子在分子里生活的「行踪记录」。他在诺贝尔讲座里这样说：「我在讲题里特意加上了'光谱学'这个词——正是分子光谱学的研究，为分子轨道指出了方向。」\n\n**三、从纸面到机器：让理论学会「干活」**\n\n马利肯不是只写公式的人。他一生的工具箱极其丰富：1934年，他提出以电离能与电子亲和能的平均值来定义电负性的「马利肯标度」，给「原子拉电子的本领」装上了刻度；他研究重叠积分与化学键强度的关系，提出「超共轭」的量子力学表述；上世纪五十年代，他解释了碘溶于苯等溶液时出现新光谱的现象——那是分子与分子之间发生部分电子转移、形成「分子络合物」（电荷转移）的经典案例；1955年，他提出沿用至今的「电子布居分析」，其中算出的「重叠布居」，与化学键的强弱有很好的相关性。他还与罗特汉（C. C. J. Roothaan）等人一起，把这套方法「翻译」成计算机能听懂的语言。1955年前后，他的同事舍尔（C. W. Scherr）靠着台式机械计算机和两位助手，花了约两年才完成氮分子的第一个全电子计算；而在获奖讲座的结尾，他感慨：同一套计算，用当时最大的计算机，「大约两分钟就能重复一遍」。从两年到两分钟——这条曲线，就是后来计算化学起飞的跑道。\n\n**四、他改变了什么**\n\n他让化学第一次拥有了「先算清楚，再做实验」的底气。在此之前，分子轨道是一小群理论先行者的方言；在此之后，它是全世界化学实验室的通用语。今天任何一位做计算化学、药物设计或新材料研发的人，用的方法（从哈特里-福克计算到密度泛函理论），都是马利肯这条延长线上的直系后代。他和鲍林，一个代表分子轨道方法，一个代表价键理论，像量子化学的两条大河，最终一起流进了今天的教科书。\n\n他的影响还溢出了化学的堤岸。就在他发表那些论文的年代，布洛赫（F. Bloch）把「电子云铺满整块材料」的思路用到金属上，开启了固体的能带理论——今天半导体、芯片、LED的那个世界，地基里就有这块砖。颁奖致辞里说得很好：物理学与化学的边界，在这类问题上「已经画不出清晰的线」。\n\n他自己则留下过一句更像座右铭的话：分子的本质，「更像一个个体，而不是一堆原子的集合」——电子不单独属于谁，它属于整个分子。得奖时，马利肯70岁，距离他最早那些论文已近四十年。1986年10月31日，他在弗吉尼亚州阿灵顿去世，享年90岁。\n\n**五、缺角处的一瞥**\n\n其一，看不见的角。电子看不见，化学键也看不见；科学家手里只有实验的影子——光谱的几根细线、磁铁上的一滴液氧——就要拼出整幅图画。这幅图永远是缺角的；每补上一角，人类就多看见一点光。科学的诚实，正在于承认缺角、却从不停止补角。\n\n其二，桥上的守望者。马利肯一辈子站在物理与化学的边界上。他不急着把学科分家，因为他知道：问题的本来面目，从来不分家。「分子轨道」这个词，就是物理学送给化学的一件礼物——跨界不是刻意为之，而是问题的本来样子。\n\n其三，电子不独占。分子里最深的秘密，居然是「不拥有」：电子不执着于某一个原子核，它同时为整个分子服务——正因为不独占，原子才能相握成键。一个分子，乃至万物，都是这样因缘和合而成的。\n\n**现实应用**\n\n例子一：药盒里的计算化学。今天制药公司研发新药，往往先在电脑上「算」一轮：用分子轨道计算及其后代方法（如密度泛函理论），预测候选分子长什么样、能量多高、如何与其他分子结合，再决定合成哪些、舍弃哪些。你吃的每一粒现代新药，从分子设计到改良，背后都站着马利肯式计算的功劳；如今大热的「AI制药」，其底层知识图纸也来自这里。\n\n例子二：手机屏幕的光、防晒霜的「挡」——都在靠电子的上下楼。你手机上的OLED屏幕，靠有机分子里的电子「从高往低跳」时放出红、绿、蓝的光——该挑什么分子来发光，要靠分子轨道能级来计算；反过来，防晒霜里的分子被设计成专门「吸住」紫外线：电子被光「抬上楼」，再把能量以热的形式轻轻放掉。抬头看屏幕、夏天抹防晒，每一次都在和马利肯的理论打交道。\n\n**出处**\n\n- 诺贝尔奖官网（NobelPrize.org）1966年化学奖：Summary页（获奖动机）；Robert S. Mulliken Facts页（生于1896-06-07纽伯里波特，卒于1986-10-31阿灵顿；获奖时单位芝加哥大学；独得1/1）；Biographical页（获奖当年撰写，原载Les Prix Nobel en 1966：MIT学士1917、芝加哥博士1921、任教经历、1942—1945钚计划、爱好）；颁奖典礼致辞（Inga Fischer-Hjalmars，斯德哥尔摩大学）；Nobel Lecture《Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding》（1966年12月12日，讲座PDF）。\n- 诺贝尔官方API（api.nobelprize.org/2.1/nobelPrize/che/1966；laureate/232）：公布日期1966-11-03；奖金300,000瑞典克朗（折算当代价值约3,521,287克朗）；独得。\n- 讲座与致辞原文（要点）：1925年将玻尔构造原理推广到分子；「orbital」一词1932年启用；洪特-马利肯理论；布洛赫把去局域化轨道用于金属；1955年前后氮分子计算耗时约两年、可被大型计算机「两分钟」重算；「光谱学为分子轨道指出方向」；「分子更像一个个体，而不是一堆原子的集合」。\n- 中文译名参考：化学通报《分子轨道理论奠基人——罗伯特·桑德森·马利肯》（2015年第9期）。\n- 说明：年龄以1966年11月3日公布日计（70岁，生于1896年6月7日）。","contentType":"text/markdown","attachments":[],"quotePin":""}