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鲍林篇(一):鲍林
鲍林
鲍林是著名的量子化学家,他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖金(1954年化学奖, 1962年和平奖,他是唯一一个单独两次获诺贝尔奖的人),有很高的国际声誉。
1901年2月18日,鲍林出生在美国俄勒冈州波特兰市。幼年聪明好学,11岁认识了心理学教授捷夫列斯,捷夫列斯有一所私人实验室,他曾给幼小的鲍林做过许多有意思的化学演示实验,这使鲍林从小萌生了对化学的热爱,这种热爱使他走上了研究化学的道路。
鲍林在读中学时、各科成绩都很好,尤其是化学成绩一直名列全班第一名。他经常埋头在实验室里做化学实验,立志当一名化学家。 1917年,鲍林以优异的成绩考入俄勒冈州农学院化学工程系,他希望通过学习大学化学最终实现自己的理想。鲍林的家境很不好,父亲只是一位一般的药剂师,母亲多病。家中经济收入微薄,居住条件也很差。于经济困难,鲍林在大学曾停学一年,自己去挣学费,复学以后,他靠勤工俭学来维持学习和生活,曾兼任分析化学教师的实验员,在四年级时还兼任过一年级的实验课。
鲍林在艰难的条件下,刻苦攻读。他对化学键的理论很感兴趣,同时,认真学习了原子物理、数学、生物学等多门学科。这些知识,为鲍林以后的研究工作打下了坚实的基础。 1922年,鲍林以优异的成绩大学毕业,同时,考取了加州理工学院的研究生,导师是著名化学家诺伊斯。诺伊斯擅长物理化学和分析化学,知识非常渊博。对学生循循善诱,为人和蔼可亲,学生们评价他“极善于鼓动学生热爱化学”。
诺伊斯告诉鲍林,不要只停留在书本知识上,应当注重独立思考,同时要研究与化学有关的物理知识1923年,诺伊斯写了一部新书,名为《化学原理》,此书在正式出版之前,他要求鲍林在一个假期中,把书上的习题全部做一遍。鲍林用了一个假期的时间,把所有的习题都准确地做完了,诺伊斯看了鲍林的作业,十分满意。诺伊斯十分赏识鲍林,并把鲍林介绍给许多知名化学家,使他很快地进入了学术界的社会环境中。这对鲍林以后的发展十分有用。 鲍林在诺伊斯的指导下,完成的第一个科研课题是测定辉铝矿(mosz)的晶体结构,鲍林用调射线衍射法,测定了大量的数据,最后确定了mosz的结构,这一工作完成得很出色,不仅使他在化学界初露锋芒,同时也增强了他进行科学研究的信心。
鲍林在加州理工学院,经导师介绍,还得到了迪肯森、托尔曼的精心指导,迪肯森精通放射化学和结晶化学,托尔曼精通物理化学,这些导师的精心指导,使鲍林进一步拓宽了知识面,建立了合理的知识结构。 1925年,鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。他系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的联系,同时还从方法论上探讨了决定论和随机性的关系。他最感兴趣的问题是物质结构,他认为,人们对物质结构的深入了解,将有助于人们对化学运动的全面认识。
鲍林获博士学位以后,于1926年2月去欧洲,在索未菲实验室里工作一年。然后又到玻尔实验室工作了半年,还到过薛定愕机和德拜实验室。这些学术研究,使鲍林对量子力学有了极为深刻的了解,坚定了他用量子力学方法解决化学键问题的信心。鲍林从读研究生到去欧洲游学,所接触的都是世界第一流的专家,直接面临科学前沿问题,这对他后来取得学术成就是十分重要的。
1927年,鲍林结束了两年的欧洲游学回到了美国,在帕莎迪那担任了理论化学、的助理教授,除讲授量子力学及其在化学中的应用外,还讲授晶体化学乡开设有关化学键本质的学术讲座。1930年,鲍林再一次去欧洲,到布拉格实验室学习有关射线的技术,后来又到慕尼黑学习电子衍射方面的技术,回国后,被加州理工学院聘为教授。
鲍林在探索化学键理论时,遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。传统理论认为,原子在未化合前外层有未成对的电子,这些未成对电子如果自旋反平行,则可两两结成电子对,在原子间形成共价键。一个电子与另一电子配对以后,就不能再与第三个电子配对。在原子相互结合成分子时,靠的是原子外层轨道重叠,重叠越多,形成的共价键就越稳定一这种理论,无法解释甲烷的正四面体结构。
为了解释甲烷的正四面体结构。说明碳原子四个键的等价性,鲍休在1928一1931年,提出了杂化轨道的理论。该理论的根据是电子运动不仅具有粒子性,同时还有波动性。而波又是可以叠加的。所以鲍林认为,碳原子和周围口个氢原子成键时,所使用的轨道不是原来的s轨道或p轨道,而是二者经混杂、叠加而成的“杂化轨道”,这种杂化轨道在能量和方向上的分配是对称均衡的。杂化轨道理论,很好地解释了甲烷的正四面体结构。
在有机化学结构理论中,鲍林还提出过有名的“共振论” 共振论直观易懂,在化学教学中易被接受,所以受到欢迎,在本世纪40年代以前,这种理论产生了重要影响,但到60年代,在以苏联为代表的集权国家,化学家的心理也发生了扭曲和畸变,他们不知道科学自由为何物,对共振论采取了急风暴雨般的大批判,给鲍林扣上了“唯心主义”的帽子。
鲍林在研究量子化学和其他化学理论时,创造性地提出了许多新的概念。例如,共价半径、金属半径、电负性标度等,这些概念的应用,对现代化学、凝聚态物理的发展都有巨大意义。 1932年,鲍林预言,惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外层都被8个电子所填满,形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的量子化学观点认为,较重的惰性气体原子,可能会与那些特别易接受电子的元素形成化合物,这一预言,在1962年被证实。
鲍林还把化学研究推向生物学,他实际上是分子生物学的奠基人之一,他花了很多时间研究生物大分子,特别是蛋白质的分子结构,本世纪40年代初,他开始研究氨基酸和多肽链,发现多肽链分子内可能形成两种螺旋体,一种是a -螺旋体,一种是g -螺旋体。经过研究他进而指出:一个螺旋是依靠氢键连接而保持其形状的,也就是长的肽键螺旋缠绕,是因为在氨基酸长链中,某些氢原子形成氢键的结果。作为蛋白质二级结构的一种重要形式,a -螺旋体,已在晶体衍射图上得到证实,这一发现为蛋白质空间构像打下了理论基础。这些研究成果,是鲍林1954年荣获诺贝尔化学奖的项目。
1954年以后,鲍林开始转向大脑的结构与功能的研究,提出了有关麻醉和精神病的分子学基础。他认为,对精神病分子基础的了解,有助于对精神病的治疗,从而为精神病患者带来福音。鲍林是第一个提出“分子病”概念的人,他通过研究发现,镰刀形细胞贫血症,就是一种分子病,包括了由突变基因决定的血红蛋白分子的变态。即在血红蛋白的众多氨基酸分子中,如果将其中的一个谷氨酸分子用缬氨酸替换,就会导致血红蛋白分子变形,造成镰刀形贫血病。鲍林通过研究,得出了镰刀形红细胞贫血症是分子病的结论。他还研究了分子医学,写了《矫形分子的精神病学》的论文,指出:分子医学的研究,对解开记忆和意识之谜有着决定性的意义。 鲍林学识渊博,兴趣广泛,他曾广泛研究自然科学的前沿课题。他从事古生物和遗传学的研究,希望这种研究能揭开生命起源的奥秘。他述于1965年提出原子核模型的设想,他提出的模型有许多独到之处。
鲍林坚决反对把科技成果用于战争,特别反对核战争。他指出:“科学与和平是有联系的,世界已被科学的发明大大改变了,特别是在最近一个世纪。现在,我们增进了知识,提供了消除贫困和饥饿的可能性,提供了显著减少疾病造成的痛苦的可能性,提供了为人类利益有效地使用资源的可能性。”他认为,核战争可能毁灭地球和人类,他号召科学家们致力于和平运动,鲍林倾注 了很多时间和精力研究防止战争、保卫和平的问题。他为和平事业所作的努力,遭到美国保守势力的打击,50年代初,美国奉行麦卡锡主义,曾对他进行过严格的审查,怀疑他是美共分子,限制他出国讲学,干涉他的人身自由。1954年,鲍林荣获诺贝尔化学奖以后,美国政府才被迫取消了对他的出国禁令。
1955,鲍林和世界知名的大科学家爱因斯坦、罗素、约里奥·居里、玻恩等,签署了一个宣言:呼吁科学家应共同反对发展毁灭性武器,反对战争,保卫和平。1957年5月,鲍林起草了《科学家反对核实验宣言》,该宣言在两周内就有2000多名美国科学家签名,在短短几个月内,就有49个国家的11000余名科学家签名。1958年,鲍林把反核实验宣言交给了联合国秘书长哈马舍尔德,向联合国请愿。同年,他写了《不要再有战争》一书,书中以丰富的资料,说明了核武器对人类的重大威胁。
1959年,鲍林和罗素等人在美国创办了《一人少数》月刊,反对战争,宣传和平。同年8月,他参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。由于鲍林对和平事业的贡献,他在1962年荣获了诺贝尔和平奖。他以《科学与和平》为题,发表了领奖演说,在演说中指出:“在我们这个世界历史的新时代,世界问题不能用故争和暴力来解决,而是按着对所有人都公平,对一切国家都平等的方式,根据世界法律来解决。”最后他号召:“我们要逐步建立起一个对全人类在经济、政治和社会方面都公正合理的世界,建立起一种和人类智慧相称的世界文化。” 鲍林是一位伟大的科学家与和平战士,他的影响遍及全世界。
学术贡献价键理论鲍林自1930年代开始致力于化学键的研究,1931年2月发表价键理论,此后陆续发表相关论文,1939年出版了在化学史上有划时代意义的《化学键的本质》一书。这部书彻底改变了人们对化学键的认识,将其从直观的、臆想的概念升华为定量的和理性的高度,在该书出版后不到30年内,共被引用超过16000次,至今仍有许多高水平学术论文引用该书观点。由于鲍林在化学键本质以及复杂化合物物质结构阐释方面杰出的贡献,他赢得了1954年诺贝尔化学奖。 鲍林对化学键本质的研究,引申出了广泛使用的杂化轨道概念。杂化轨道理论认为,在形成化学键的过程中,原子轨道自身回重新组合,形成杂化轨道,以获得最佳的成键效果。根据杂化轨道理论,饱和碳原子的四个价层电子轨道,即一个2S轨道和三个2P轨道喙线性组合成四个完全对等的sp3杂化轨道,量子力学计算显示这四个杂化轨道在空间上形成正四面体,从而成功的解释了碳的正四面体结构。 电负性鲍林在研究化学键键能的过程中发现,对于同核双原子分子,化学键的键能会随着原子序数的变化而发生变化,为了半定量或定性描述各种化学键的键能以及其变化趋势,鲍林于1932年首先提出了用以描述原子核对电子吸引能力的电负性概念,并且提出了定量衡量原子电负性的计算公式。电负性这一概念简单、直观、物理意义明确并且不失准确性,至今仍获得广泛应用,是描述元素化学性质的重要指标之一。 共振论鲍林提出的共振论是20世纪最受争议的化学理论之一。也是有机化学结构基本理论之一。为了求解复杂分子体系化学键的薛定谔方程,鲍林使用了变分法。在原子核位置不变的前提下,提出体系所有可能的化学键结构,写出每个结构所对应的波函数,将体系真实的波函数表示为所有可能结构波函数的线性组合,经过变分法处理后,得到体系总能量最低的波函数形式。这样,体系的化学键结构就表示成为若干种不同结构的杂化体,为了形象地解释这种计算结果的物理意义,鲍林提出共振论,即体系的真实电子状态是介于这些可能状态之间的一种状态,分子是在不同化学键结构之间共振的。鲍林将共振论用于对苯分子结构的解释获得成功,使得共振论成为有机化学结构基本理论之一。 1950年代,苏联和中国等共产主义国家出于意识形态的考虑,对共振论、现代遗传学等科学理论展开政治批判,共振论被作为唯心主义的典型加以批判。由于这场政治运动的影响,在共产主义国家量子化学的传播和发展几乎陷入停顿。1980年代以后,这些国家的学术界逐渐破除了政治因素对科学的束缚,重新审视和接受共振论的思想。 在量子化学领域,随着分子轨道理论的出现和发展,鲍林的化学键理论由于在数学处理上的繁琐和复杂而逐渐处于下风,共振论方法作为一种相对粗糙的近似处理也较少使用了,但是在有机化学领域,共振论仍是解释物质结构,尤其是共轭体系电子结构的有力工具。 生物大分子结构和功能1930年代中期,随着加州理工学院加强其再在生物学领域的发展,鲍林得以接触一批生物学大师,期间鲍林对他原本没有兴趣的生物大分子结构研究产生了兴趣。鲍林在生物大分子领域最初的工作是对血红蛋白结构的确定,并且通过实验首先证实,在得氧和失氧状态下,血红蛋白的结构是不同的,为了进一步精确测定蛋白质结构,鲍林首先想到他早期从事的x-射线衍射晶体结构测试的方法,他将这种方法引入到蛋白质结构测定中来,并且推导了经衍射图谱计算蛋白质中重原子坐标的公式。至今通过蛋白质结晶,进行x-射线衍射实验仍然是测定蛋白质三级结构的主要方法,人类已知结构的绝大部分蛋白质都是经由这种方法测定获得的。 结合血红蛋白的晶体衍射图谱,鲍林提出蛋白质中的肽链在空间中是呈螺旋形排列的,这就是最早的α 螺旋结构模型,有科学史学者认为沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型就是受到了鲍林的影响,而鲍林之所以没有提出双螺旋,是因为他在1950年代受到美国麦卡锡主义的影响,错过了一次在英国举行的学术会议,没有能够看到一副重要的DNA晶体衍射图谱。 1951年鲍林结合他在血红蛋白进行的实验研究,以及对肽链和肽平面化学结构的理论研究,提出了α螺旋和β折叠是蛋白质二级结构的基本构建单元的理论。这一理论成为20世纪生物化学若干基本理论之一,影响深远。 此外,鲍林还提出了酶催化反应的机理、抗原与抗体结构互补性原理以及DNA复制过程中的互补性原理,这些理论在20世纪的生物化学和医学领域都扮演了非常重要的角色。1994年8月19日,美国著名学者莱纳斯·鲍林以93岁高龄在他加利福尼亚州的家中逝世。鲍林是惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家。曾被英国《新科学家》周刊评为人类有史以来20位最杰出的科学家之一,与牛顿、居里夫人及爱因斯坦齐名。然而,路透社在报道鲍林逝世的消息时却说,他是“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一”。 他的另外一些消息一个“最受尊敬”的科学家之所以“最受嘲弄”,在于他提出了维生素作用的新观点,尤其是主张超大剂量服用维生素C。 鲍林是“化学家、物理学家、结晶学家、分子生物学家和医学研究者”,他不是医生,可他偏偏引发了医学领域一场旷日持久的大论战。 鲍林根据自己多年的研究,于1970年出版了《维生素C与普通感冒》一书。书中认为:每天服用1 000毫克或更多的维生素C可以预防感冒:维生素c可以抗病毒。这本书受到读者的赞誉,被评为当年的美国最佳科普图书。 可是,医学权威们激烈反对鲍林的论点。有的说:“没有任何证据能够支持维生素C可以防治感冒的观点。”有的说:“这对预防或减轻感冒没有什么用处。”权威部门也纷纷表态。例如,美国卫生基金会就告诫读者:“每天服用1000毫克以上维生素C能预防感冒的说法是证据不充分的。”美国医学协会也发表声明:“维生素C 不能预防或治疗感冒!”只有个别医学家及几百位普通病人用自身的经历支持鲍林。 鲍林身陷重围。攻击他的人说他根本不是医生,没资格来谈论维生素C防治感冒的问题。还有人干脆把他讥讽为江湖医生。或说他用维生素C防治感冒是江湖游医式的宣传。尊重他的人则叹惜他晚年“不安分”,说他完全可以安享荣耀,可他非要闯入医学领域。而离开他自己的化学“主流”太远。 然而。鲍林不管这些。1979年。他和卡梅伦博士合作出版了《癌症和维生素C》一书,建议每个癌症患者每天服用10克(1克等于1000毫克)或更多的维生素C,建议癌症患者“尽可能早地开始服用大剂量维生素c,以此作为常规治疗的辅助手段”。他们说:“我们相信这种简单的方法将十分显著地改善癌症治疗的结果。” 但是。医学权威们更不相信这种观点。鲍林先后8次向国家癌症研究所申请资助,以便通过动物实验做进一步研究,可这位世界知名科学家的每次申请都被否定。他只能靠“许多人资助”来工作。即使如此。权威机构和权威人士还是声明:维生素C对癌症没有价值。此时,仍然是一些病人用自己的实例来支持鲍林的观点。 1985年,鲍林又写了一本有关健康长寿的书。他在谈及“一种提高健康水平的摄生法”时,介绍了12项具体步骤,第一项就是:“每天服用维生素C6~18克,或更多。一天也不要间断。”他认为。“这种摄生法的主要特点就是增补维生素”,他自己则是个多年的身体力行者。他说:“1985年我写这本书时。每天服用4片营养物质加上18克维生素C。”鲍林认为。不管你现在年龄多大,每天服用最佳量的维生素(逐步增加维生素C用量),都是有益的。他说:“从青年或中年时开始。适当地服用维生素和其他营养物质,进行一些健身运动,能使寿命延长25~35年。”“如果你已进入老年,服用适当的维生素并进行一些健身运动,可以期望使衰老进程减慢,延长寿命15年或20年。”他的超大剂量服用维生素C可以益寿的观点自然又一次被医学界所拒绝。 医学权威们与鲍林的最大争论焦点在于维生素C的用量。鲍林认为,“对大多数成人来说.维生素C的最佳摄入量是在2.3~10克的范围内。”如果需要,还可以增加到每天20克、30克或更多。鲍林认为,无论是对付病毒、癌症还是抗衰老。维生素C的用量都应大大高于当时的规定用量。所以严格说,剂量之争是双方的关键之争。 在鲍林去世之前,美国的权威机构——食品营养委员会对维生素C的推荐剂量是每天60毫克。有些营养学家认为只要30~40毫克就行了。可鲍林向人们建议的服用量是专家推荐剂量的几十倍到几百倍。这自然要遭到医学界人士的坚决反对了。美国健康基金会主席明确告诫人们:“所谓的大剂量维生素疗法必须避免。”医学界反对大量服用维生素C的重要理由是:这会使人得肾结石。但鲍林反驳说:尽管理论上有这种可能,可是在医学文献中没有一个肾结石病例是因大剂量服用维生素C而导致的。 在鲍林去世之前。双方始终是各执一词,互不相让。 不知是有意还是无意,直到鲍林逝世以后。我们才初步看到了关于维生素C剂量和作用方面的一点变化: 1995年2月,美国心脏学会和部分营养学家向美国国家食品与药品管理机构建议:将维生素C的每日推荐量由60毫克提高到250~1000毫克。 1996年4月,美国国立卫生研究院的科学家声称:一个人每天摄入200毫克维生素C是最理想的,而不是60毫克。 1996年《纽约时报》报道的一则调查称。有30%~40%的美国人在服用维生素C,其中1/5的人每天服用量超过1克。 1997年10月,《美国临床营养杂志》报道,研究人员对247名年龄在56~71岁的妇女进行了调查,其中有11%的人每天补充维生素C超过10年,这些服用者没有一人得白内障。研究人员认为,长期补充维生素C,可使白内障的危险减少77%以上——而鲍林早在1985年前就这样论述了,然而,医学界原先不相信。 2000年美国药物研究所食品和营养委员会的评估认为:成人每天服用不超过2 000毫克维生素C是安全的。 有报告称,据对14例临床实验证明,每天口服10克维生素C且连续3年,未发现1例肾结石。现在。多数医学界人士相信。维生素C确有一定的防治感冒的作用。研究发现。每天摄入300~400毫克维生素C的男性,要比日摄入量60毫克及不足60毫克的人多活6年。 如今,许多专家承认:维生素C有抗癌作用,能预防多种疾病,包括老年痴呆症。有报道说。对18例晚期癌症患者,每天1次给予维生素C10~20克静脉滴注。结果14例全身骨关节痛患者治疗1周后有7例明显缓解。 关于维生素C作用与剂量的这场大论战。鉴于美国的影响力和双方的知名度,一开始就越过了国境,波及到全球。各国的医学界人士起初差不多也都站到了美国同行那边。遥想当年。鲍林几乎是“孤军作战”地与众多医学权威机构和权威人士论争,他为此而受到的嘲弄和轻蔑是一位著名学者,也是一般人难以忍受的。可鲍林在长长的20多年时间里,义无反顾地奋起捍卫自己的观点,这种勇气和探索精神令人深深敬仰。 时至今日,美国和世界各国的许多专家学者已经承认或接近承认鲍林的观点了,然而论争仍远远没有结束,例如,有些人认为维生素C能抗癌,有些人却认为它能致癌。总之,维生素C的作用与剂量问题仍需继续研究。 诚然,鲍林的某些观点是否有失偏颇,尚待实践进一步检验。即使有朝一日证明他的论点不够完美,他的探求精神依旧值得人们学习。毕竟探索永无止境,毕竟科学未到尽头,我们没有理由因循守旧。从这个角度看,鲍林的其他观点也是值得人们深思的。他说:“医生在行医时应当慎重是对的,但是,如果医学要进步,行医这行业也需要接受新思想。”“医生的意见不是一贯正确的,虽说其用心善良,患者要自己做出决定。”
鲍林篇(二):鲍林与维生素C
现在说到维生素C,几乎已经无人不知。基本上都知道维生素C有增强免疫力、美白皮肤、消炎等作用。你或许不知道维生素还有其他很多作用,对维生素C作用的探究,不得不提到一个人,他就是莱纳斯·鲍林。
莱纳斯·鲍林(1901年-1994年),著名化学家,量子化学和结构生物学的先驱者之一。1954年获得诺贝尔化学奖,1962年获得诺贝尔和平奖,鲍林是惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家。曾被英国《新科学家》周刊评为人类有史以来20位最杰出的科学家之一,与牛顿、居里夫人及爱因斯坦齐名。然而,路透社在报道鲍林逝世的消息时却说,他是“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一
”。
最受尊敬的科学家却为何倍受嘲弄呢?
这是因为鲍林提出了维生素C作用的新观点,尤其是主张超大剂量服用维生素C。正是这样的新观点引发了医学领域一场旷日持久的大论战。
鲍林1970年出版了《维生素C与普通感冒》一书,认为:每天服用1000毫克或更多的维生素C可以预防感冒,可以抗病毒。这本书被评为当年的美国最佳科普图书,畅销美国。引起民众抢购维生素C以致造成世界性缺货,奇怪的是1970年之后,美国人因心脏病死亡率显著下降,而同样是身处发达国家的西欧人和日本人的心脏病死亡率却持平。许多人认为这是维生素C预防心脏病的有力佐证。
可是,医学权威们激烈反对鲍林的论点。有的说:“没有任何证据能够支持维生素C可以防治感冒的观点。”有的说:“这对预防或减轻感冒没有什么用处。”权威部门也纷纷表态。例如,美国卫生基金会(NSF)就告诫读者:“每天服用1000毫克以上维生素C能预防感冒的说法是证据不充分的。”美国医学协会也发表声明:“维生素C 不能预防或治疗感冒!”只有个别医学家及几百位普通病人用自身的经历支持鲍林。
鲍林身陷重围,攻击他的人说他根本不是医生,没资格来谈论维生素C防治感冒的问题,还有人干脆把他用维生素C防治感冒是江湖游医式的宣传。尊重他的人则叹惜他晚年“不安分”,说他完全可以安享荣耀,可他非要闯入医学领域。
鲍林不管这些,1979年他和卡梅伦博士合作出版了《癌症和维生素C》一书,建议每个癌症患者每天服用10克(1克等于1000毫克)或更多的维生素C,建议癌症患者“尽可能早地开始服用大剂量维生素C,以此作为常规治疗的辅助手段”。他们说:“我们相信这种简单的方法将十分显著地改善癌症治疗的结果。”
但是。医学权威们更不相信这种观点。权威机构和权威人士还是声明:维生素C对癌症没有价值。此时,仍然是一些病人用自己的实例来支持鲍林的观点。
1985年,鲍林又写了一本有关健康长寿的书。他在谈及“一种提高健康水平的摄生法”时,介绍了12项具体步骤,第一项就是:“每天服用维生素C6~18克,或更多。一天也不要间断。”他自己则是个多年的身体力行者,他说:“1985年我写这本书时。每天服用4片营养物质加上18克维生素C。”鲍林认为。不管你现在年龄多大,每天服用最佳量的维生素都是有益的。他说:“从青年或中年时开始。适当地服用维生素和其他营养物质,进行一些健身运动,能使寿命延长25~35年。”他的超大剂量服用维生素C可以益寿的观点自然又一次被医学界所拒绝。
医学权威们与鲍林的最大争论焦点在于维生素C的用量。美国的权威机构——“食品营养委员会”对维生素C的推荐剂量是每天60毫克。鲍林认为,“对大多数成人来说维生素C的最佳摄入量是在2.3~10克的范围内。”如果需要,还可以增加到每天20克、30克或更多。鲍林向人们建议的服用量是专家推荐剂量的几十倍到几百倍,这自然会遭到医学界人士坚决反对。
在鲍林去世之前。双方始终是各执一词,互不相让。
不知是有意还是无意,直到鲍林逝世以后。我们才初步看到了关于维生素C剂量和作用方面的一点变化:
1994年十月,美国克林顿总统签署《膳食补充剂健康教育法》(DSHEA),明定民众有权利贩卖和选用各种营养添加剂,政府不得禁止或干涉。
1995年2月,美国心脏学会和部分营养学家向美国国家食品与药品管理机构建议:将维生素C的每日推荐量由60毫克提高到250~1000毫克。
1996年4月,美国国立卫生研究院的科学家声称:一个人每天摄入200毫克维生素C是最理想的,而不是60毫克。
1996年《纽约时报》报道的一则调查称。有30%~40%的美国人在服用维生素C ,其中20%的人每天服用量超过1克。
1997年10月,《美国临床营养杂志》报道,研究人员对247名年龄在56~71岁的妇女进行了调查,其中有11%的人每天补充维生素C超过10年,这些服用者没有一人得白内障。研究人员认为,长期补充维生素C ,可使白内障的危险减少77%以上——而鲍林早在1985年前就这样论述了,然而,医学界原先不相信。
2000年美国药物研究所食品和营养委员会的评估认为:成人每天服用不超过2000毫克维生素C是安全的。
有报告称,据对14例临床实验证明,每天口服10克维生素C且连续3年,未发现1例肾结石。研究发现。每天摄入300~400毫克维生素C的男性,要比日摄入量60毫克及不足60毫克的人多活6年。
如今,许多专家承认:维生素C有抗癌作用,能预防多种疾病,包括老年痴呆症。
关于维生素C作用与剂量的这场大论战。鉴于美国的影响力和双方的知名度,一开始就越过了国境,波及到全球。各国的医学界人士起初差不多也都站到了美国同行那边。遥想当年。鲍林几乎是“孤军作战”地与众多医学权威机构和权威人士论争,他为此而受到的嘲弄和轻蔑不是一般人难以忍受的。可鲍林在长长的20多年时间里,义无反顾地奋起捍卫自己的观点,这种勇气和探索精神令人深深敬仰。
时至今日,美国和世界各国的许多专家学者已经承认或接近承认鲍林的观点了。
能看到这里,你已经很有耐心。在生命面前,人人平等。在科学的世界里,没有所谓的权威,人人都是学生,只是了解的程度不同罢了。关于维生素C的补充,更不要盲目迷信权威,所有的数据都只是建议,千万不要把它当作标准。另外,维生素C分为合成的和天然的,两种维生素C的区别在以后的文章中会详细介绍。
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鲍林篇(三):鲍林晚年的失误及其启示
祖述宪
20世纪伟大的化学家——鲍林其人
莱纳斯·卡尔·鲍林(Linus C.
Pauling,1901―1994)是美国著名的化学家。他极富个性和创新精神,不断开拓边缘学科,在化学的许多领域卓有建树,是20世纪伟大的化学家。
1901年,鲍林出生于美国俄勒冈州的一个小镇,父亲是药剂师。他自幼聪慧超群,好博览群书,被誉为科学奇才。由于年少失怙,家道中落,16岁就近入学,进俄勒冈农学院学习化学。毕业后赴加州理工学院深造,他迅速掌握了具有革命性的X射线衍射技术,进行晶体结构研究,1925年获博士学位。那是物理学的新时代,继爱因斯坦相对论之后,量子力学正在迅速发展,为20世纪科学技术的突飞猛进铺平了道路。当时欧洲是科学革命的中心,物理学大师群星灿烂。1926年鲍林获得古根海姆奖学金,赴德国进修,师从索末菲、玻恩和海森伯。次年回国,一直从事化学键本质的研究。他创立了杂化键轨道理论和共振论,把经典的化学理论与量子力学相结合,从而改写了20世纪的化学。1931年成为加州理工学院最年轻的教授,1933年入选美国科学院,是该院历史上最年轻的院士。
1934年开始,他把结构化学应用于生物学,在抗原和抗体蛋白质结构的研究上,把抗体生成的直接模板学说发展得更加完善。在40年代,鲍林在生物学上做出了两项重大的贡献:一是与科里(R.
Corey)阐明了蛋白质的α螺旋结构;二是证明镰状细胞贫血是由于血红蛋白的变异,证明人的遗传性疾病系由于突变基因表达产生异常的蛋白质,首先提出分子疾病的概念。1957年,英格拉姆(V.
Ingram)证明,镰状细胞血红蛋白(HbS)是由于正常血红蛋白中的谷氨酸被缬氨酸所取代。
1950年代初,正在热衷于蛋白质结构研究的鲍林,理所当然地参与了问鼎DNA结构的角逐。但是,尽管艾弗里(O.
Avery)的实验已经指出(1944)
DNA是遗传物质,当时大多数的遗传学家仍然认为DNA相对于蛋白质可能只是一种结构性成分。鲍林也同意遗传物质是蛋白质,而不可能是核酸。由于从细胞核中提取纯的DNA非常困难,清晰的DNA
X射线照片不易获得,他曾经多次向威尔金斯(M. Wilkins)和富兰克林(R.
Franklin)借阅DNA的X射线衍射资料,未果(注1)。尽管鲍林提出的DNA结构有“非常严重的错误”,但模型的建构原理是由他创立的。
1954年鲍林因阐明了化学键的本质和分子结构的基本原理获诺贝尔化学奖。根据诺贝尔的遗嘱,他的奖只颁给单项突出的重大发现,而不授予在一批研究上有重要贡献的科学家。鲍林获奖首次突破了诺贝尔奖的这个授奖原则。
60年代初期,朱克坎德(E.
Zuckerkandl)和鲍林提出,通过比较不同物种的同源蛋白质来确定不同物种的亲缘关系(注2)。这种方法已被普遍使用,成为确定不同物种亲缘关系的最重要的方法之一。
鲍林又是“主张自由表达信仰的理想主义者”和激进的社会活动家。他直言不讳、话语尖锐,坚持己见,决不退让。二战结束后,他积极参与反战活动,坚决反对“以任何形式的战争作为解决国际冲突的手段”,奔走世界各地,唤起社会大众对核污染威胁的关注,不遗余力地反对核试验,致力于世界和平事业。1958年1月,他向联合国秘书长递交了由他起草并征得49个国家的11
000多位科学家签名的《科学家反对核武器试验宣言》,要求缔结一项禁止核武器试验的国际协定。1963年10月10日美苏签署《部分禁止核试验条约》之日,瑞典诺贝尔委员会宣布把1962年和平奖授予这位坚持不渝的反核斗士。鲍林是迄今仅有的两度单独获得诺贝尔奖桂冠的人。由于他对化学与和平运动的贡献,他获得的荣誉学位和奖项不胜枚举。
鲍林深受学生的爱戴,大多数学生把他视作精神领袖。他去山中静修,接受神的启示,然后再把神授意旨传达给大众。他曾被选为美国哲学会的副理事长,这个学会是由本杰明·富兰克林创办的知识分子俱乐部。然而,他在思想观点和行为方式上又是颇有争议的人物。在获诺贝尔和平奖以后,他更加坚持己见,猛烈抨击美国政府的政策,明显地与公众舆论脱节。他既被视为具有敏感直觉、敢于冒险、不敬权贵、富有魅力的科学家,同时又被看成是自命不凡、一贯正确、桀骜不驯和我行我素的怪人,他的官司接连不断和失败,以至“声名狼藉”。美国主流媒体对他的政治观点颇有微词,甚至认为他“荒诞不经”,对他获诺贝尔和平奖不以为然;连他曾担任过主席的美国化学会的学报编辑部也对他获此奖冷眼相待,只在《学报》上很不显眼的地方提及此事。
50年代开始,加州理工学院院长和化学系教授们已经对鲍林有些不满,抱怨他“竭力发展个人所迷恋的化学生物学,远离了该系在物理化学方面的根基”。1964年他悻然离开加州理工学院,去圣巴巴拉的民主制度研究中心。不久便发现那里也令他失望,无法实现他的宏大政治理想,又没有实验室,于是打算去加州大学圣巴巴拉分校,这里的化学系主任曾是他的学生,但被校长否决。1967年,加州大学圣地亚哥分校接受他担任研究教授,二年后去了斯坦福大学,成为“学术界的流浪汉、漂泊谋生”,至1973年创立自己的研究所。[4]
鲍林晚年致力于“营养保健”的研究,鼓吹正分子医学(orthomolecular
medicine)、大剂量维生素疗法和其他另类医疗(注3),支持庸医骗术,由于他的科学家声誉致使谬种流传,在社会上产生不良的影响,遭到美国医学界的一致批评。[4,5]
其实,卓越的科学家在晚年误入歧途,鼓吹与科学格格不入的东西或者迷恋方术,在科学史上并不罕见。当前我国的伪科学和骗术盛行,庸医假药泛滥成灾,其中就有不少科学家的参与。因此,对鲍林的晚年失误加以讨论,有其现实意义。
提倡正分子疗法[4—7]
1950年代初期,精神病缺乏有效的药物治疗,少数精神科医生采用大剂量维生素辅助治疗严重精神病,后来扩大到应用无机盐。1965年的一天,鲍林偶然见到一本《精神病学中的尼克酸疗法》,作者是加拿大一个精神病研究所的所长。鲍林虽然缺乏精神病学知识,但他对精神病的生化机制很感兴趣,对文中所说的大剂量尼克酸(维生素B3)“对精神分裂症的大脑功能有相当积极的疗效”,而没有副作用,感到浓厚的兴趣。此后他就一直醉心于“正分子医学”。
1968年,鲍林与精神科医生霍金斯(D.
Hawkins)的著作《正分子精神病学(orthomolecular
psychiatry):一种治疗方法》问世。其假说是:人的大脑是一种分子—电子能激发的场所,通过复杂的生化机制发送信号,这个机制的必需营养由代谢物提供。而精神疾病是由于体内化学分子失衡引起的,所以,应用正常存在于人体的营养素以“最适分子和最适剂量”可以矫正分子平衡,为大脑提供最适宜的分子环境,达到治疗目的。因此,他提倡应用大剂量维生素或无机盐治疗精神分裂症等精神病和躯体疾病,包括过敏性疾病、关节炎、高血压、癫痫、代谢病和皮肤病,称这些为正分子疗法或正分子医学。
然而,他的假说不仅缺乏科学证据,而且也不愿意认真进行临床试验,因而遭到医学家和营养学家的一致反对。1973年,美国精神病学会专题研究报告指出:大剂量维生素治疗不仅缺乏理论基础,诊断和治疗反应评价以及心理测试的方法既不可靠也缺乏特异性。报告结论是用词最严厉的批评:[8]
“这项评审和批评仔细审查了,大剂量维生素支持者以及试图重复他们的基础和临床工作的研究者的论文。结论是大剂量维生素支持者的论文可靠性差。由于他们在过去10年里一直拒绝进行对照试验和以科学上可接受的方式报告新的结果,致使他们的论文的可靠性更形降低。
在这种情况下,本专题研究组认为,他们运用像“大剂量维生素疗法”和“正分子治疗”等真正用词不当的流行语,通过广播、通俗出版物和大众书刊进行大规模广告宣传,应当受到谴责。”
1979年,美国国立精神健康研究院研究咨询委员会审阅了有关的科学资料后认为:大剂量维生素疗法不仅无效,而且可能有害。美国国防部专题委员会也调查了这一疗法,决定从军人家属的医疗保险项目覆盖中删除这种治疗。
美国儿科学会和加拿大儿科学会的营养委员会,先后在报告中揭露,大剂量水溶性维生素和无机盐治疗儿童的智能低下、神经症、孤独症、诵读困难和其他学习障碍有效的临床报告很不可靠,是虚假的,尽管在信仰者中已经形成一种“狂热宗教”。[9,10]
大剂量补充维生素或无机盐疗法并不能提高弱智儿童的智商,也不能改善先天性愚型的行为和智力。[11]这些报告警告说,未能证明这种治疗对上述疾病有任何益处,还可能招致严重毒性反应。[9—11]
鼓吹大剂量维生素C防治感冒
鲍林晚年的兴趣集中在大剂量维生素C上,与他不愉快的经历多少有些关系。1950年代末,鲍林在加州圣地亚哥医学会的一个聚会上演讲,医生听众则举杯饮酒、谈笑自若,这令他恼火。随后他觉得医学界请他演讲的酬金同医生的不相称,受到怠慢,为此耿耿于怀,促使鲍林在维生素C问题上挑起争论。[4]
1966年3月,鲍林获卡尔·纽伯格奖,这是对“医学与生物学新知识进行综合研究”的奖励。斯塔腾岛的欧文"斯通(I.
Stone)特意前去颁奖会企图结识鲍林,数天后他写信奉承鲍林,并大谈维生素C对健康和治疗疾病的作用,劝鲍林服用大剂量维生素C预防感冒。斯通说他早就对维生素C有研究,并且获得了维生素C作为食品添加剂的专利。他认为,人自身不能合成维生素C,是由于进化过程中遗传变异导致一种酶的缺乏,因此坏血病不单纯是营养缺乏症,而是一种遗传性缺陷。根据各地不严格的报道,他认为大剂量维生素C能治疗包括炎症、胶原病、心脏病和癌症在内的很多疾病。他和妻子每天服3克维生素C,增进了健康。可是,斯通的有关论文却屡遭医学刊物的拒绝。他自投鲍林门下,显然是为了开发“保健品”来寻求鲍林的支持。他自称是“生物化学家”,实际上是酿造工程师,只有2年化学专业的学历,博士学位是一所未经认证的学院授予的。开始鲍林并不相信他,但斯通的“理论”打动了他,觉得此人的建议值得一试。于是便和妻子爱娃每天服用大剂量维生素C,果然出现“神奇的”效果,他们“顿感精神日佳,也不感冒了”。[4]
维生素C又称抗坏血酸,具有重要的生理功能,人体必须从外界获得,缺乏可导致坏血病。成人的膳食标准日供给量(RDA)为60毫克,每日服250―300
毫克,几天内即达到饱和状态,过量吸收则排出体外。因此,美国医学会推荐(1987),维生素C每日的预防剂量为50―100毫克,治疗缺乏症为
250—500毫克。[12]英国推荐的维生素C成人日摄取量为40毫克。[13]由于维生素C具有抗氧化作用,人们一直推测它具有潜在的治疗作用,如1930年代就有维生素C防治感冒的报告,如Ruskin(1938)、Cowan等(1942)和Ritzel(1961)等的研究,但疗效并未得到证明,也没有引起重视。
1970年,鲍林的《维生素C与感冒》出版,声称维持健康所需要的维生素和其它营养素因人而异,差别悬殊,许多人的需要量远比日供给量大得多。一般人每日口服维生素C
1克,感冒的发病率可以下降近一半,有些人的需要量更大达到4克。并且用很大篇幅阐述了关于矫正分子的假说和斯通的进化概念。由于当时社会出现追求“自然健康”和“天然食品”热,加上以他的科学家地位“现身说法”,该书立即畅销美国,维生素C的身价因此陡增,销售量直线上升,以致“供不应求,超出了生产能力”。同时,鲍林还抨击医学界和药厂,为了感冒药的销售和医学刊物的广告利益,企图抹杀维生素C的有效证据。[4]
由此,鲍林挑起了一场大辩论。美国食品药品管理局(FDA)迅速作出反应,指出
全国范围的维生素C热是“荒唐可笑的”,“尚无科学证据,而且没有重要的研究可以表明维生素具有防治感冒的作用。”医学界同样对鲍林提出激烈的批评,认为这本书的观点
“只不过是理论推测而已”。《美国医学会杂志》评论说:“在此,我们看到的不是一位追求真理的哲学家或科学家作出的论述,而是一个为了推销某种货物的广告商声嘶力竭的叫卖,……甚至那些吹捧鲍林的人,也不希望他写这么一本书。”《药物与医疗通讯》批评说,鲍林的结论“是根据胡思乱想或很不严谨的临床研究得出的,因而是一家之言。”(注4)鲍林曾经试图在《科学》杂志上发表自己观点,但未能如愿,论文被退回。[4]
感冒主要是由鼻病毒等病毒引起的轻症上呼吸道感染,病程为自限性,不治自愈。一个人每年可以患数次乃至上十次感冒,每次轻重不同。评价这类疾病的药物的防治效果,尤其需要采用随机对照双盲的临床试验。
在鲍林的《维生素C与感冒》问世之前,其实已有一些很好的研究,否定了维生素C防治感冒的作用。如1967年英国蒂勒尔(
D.A.J.
Tyrrell)领导的感冒研究组进行的志愿者实验:试验组每日口服维生素C
3克,对照组服安慰剂,再用病毒攻击,两组的感冒发生率、病程和病情轻重完全相同,结论是维生素C预防无效。[14]
但鲍林认为过去的研究无效,是因为使用剂量太小和资料分析不当。[15]因此医学家重新进行了维生素C防治感冒的临床试验,结果至少有16篇设计周密的对照双盲实验证明,除个别研究出现维生素C试验组的症状略微减轻外,其余的均显示大剂量维生素C无预防感冒的作用。[16—19,21—24]加拿大流行病学家安德森领导的研究组先后进行三项临床试验:第一项结果是,大剂量维生素C组比对照组的感冒发病率低,症状较轻,统计学差别有显著性,但实际意义不大。[20]
第二项试验则完全无效,[21]
第三项试验是应用较小剂量的维生素C,每周口服500毫克的实验组患感冒较对照组为轻。[22]
施瓦茨等给志愿者每日口服3克维生素C,连续14天,然后用感冒病毒攻击,结果未发现有预防作用,患病天数没有缩短,仅症状略有减轻。[23]这些研究说明,维生素C预防感冒无效,“减轻症状的作用”也很不可靠。
值得仔细一提的是,在美国国立卫生研究院的工作人员中进行的一项防治实验。[24]受试志愿者随机分成两组,一组口服维生素C片,对照组服安慰剂乳糖片,观察效果的医生和受试者都不知道谁或自己服的是什么药,即双盲试验。由于维生素C味酸,乳糖味甜,于是受试者中有102人试图咬碎药片通过尝味道猜出所服的药物,其中79人猜中。结果是,如按服维生素C或乳糖二组进行分析,前一组患感冒的症状较后一组轻。但仔细分析发现,维生素C组猜中者,感冒的病情较对照轻,病程短;未猜中者,则二组没有差别。再进一步分析9个月观察期间的感冒≥2次的发病率,结果是猜维生素C实际是乳糖对照的为18%,猜乳糖但是维生素C的为67%,未猜的维生素C组36%,未猜的对照组47%。[24]这进一步说明,双盲试验消除主观成见在评价效果中的重要性,当人们对一种药物或疗法产生信仰时,可以出现虚假的效果,即安慰作用。
然而,鲍林固执己见,要他改弦易辙是不可能的。1976年他的书再版,改名为《维生素C与感冒和流感》。推荐的维生素C剂量更大,并且针对医学界的批评专门增加了二章。