เมื่ออายุได้เพียง 31 ปี Linus Pauling ก็รู้ว่า ตนคือนักเคมีที่เก่งที่สุดในโลก อีก 10 ปีต่อมา นักเคมีทั่วโลกต่างก็ยอมรับว่า Pauling เก่งจริง เพราะเขาคือนักเคมีคนแรกที่นำวิชากล ศาสตร์ควอนตัมของฟิสิกส์มาอธิบายการเกิดพันธะต่าง ๆ ทางเคมี หลังจากที่นักเคมีได้อ่านตำราที่ Pauling เรียบเรียงในปี ค.ศ. 1939 ชื่อ "The Nature of Chemical Bonds" โลกก็ยอมรับว่านี่คือตำราเคมีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 ซึ่งมีความสำคัญเทียบเท่าตำรา "Principia Mathematica" ของ "Isaac Newton" และหนังสือ"On the Origin of Species" ของ Charles  Darwin ในหนังสือเล่มดังกล่าวนั้น Pauling ได้นำทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมมาประยุกต์อย่างได้ผลจนนักเคมีตระหนักว่าในการจะเข้าใจปฏิริยาเคมี ทุกคนจะต้องเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม และด้วยผลงานที่บุกเบิกนี้ Pauling จึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี ค.ศ. 1954

Linus Pauling

            ในสมัยก่อนที่ตำรา "The Nature of Chemical Bonds" จะปรากฏ นักเคมีเคยอธิบายพันธะต่าง ๆ ตามวิธีคิดของ Edward Frankland ซึ่งได้เสนอตั้งแต่ปี ค.ศ. 1866ว่า พันธะเคมีมีบทบาทคล้ายคลึงกับแรงโน้มถ่วง แม้แต่ Jons Jakob Berzelius  ก็ยังคิดว่า อันตรกริยาในพันธะเป็นแรงไฟฟ้าที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างประจุตรงกันข้าม และแนวคิดนี้ก็ได้รับการยืนยันว่ามีส่วนถูกต้องเมื่อมีการพบอิเล็กตรอนในปี ค.ศ. 1897 และมีการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนที่มีประจุลบระหว่างอะตอม ไอออนที่เหลือจึงมีประจุบวก แต่ GNI Lewis แห่มหาวิทยาลัย California ที่ Berkeley กลับคิดว่าพันธะเคมีอาจจะเกิดจากการที่อะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกันมิใช่เกิดจากการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งพันธะลักษณะนี้ Irving Langmuir ได้ตั้งชื่อว่าพันธะแบบ covalent ที่อาจจะเกิดได้ระหว่างอะตอมที่เป็นกลาง

            ลุถึงปี ค.ศ. 1916 Lewis จึงได้เสนอความคิดเพิ่มเติมว่า อะตอมอาจจะเสถียรได้ ถ้าอะตอมมีอิเล็กตรอน 8 อิเล็กตรอนอยู่ที่มุมทั้ง 8 ของลูกบาศก็โครงสร้างของอะตอมและ octet ที่เกิดขึ้นนี้จะเชื่อมโยงเป็นพันธะกับอะตอมอื่นต่อไปแนวคิดเรื่อง octet ของ Lewis ได้รับการยืนยันเมื่อ Niels Bohr เสนอทฤษฎีควอนตัมของอะตอมไฮโดรเจนว่า octet เกิดจากการที่อิเล็กตรอนในอะตอมมีพลังงานแตกต่างกัน

            ในปี 1922 หนุ่ม Pauling วัย 21 ปีที่มีฐานะยากจนจากรัฐ Oregon ได้รับทุนไปศึกษาต่อที่สถาบัน California Institute, of Technology แต่เขากลับมิได้เห็นด้วยกับความคิดที่แตกต่างกันเหล่านี้ และปักใจเชื่อว่า กลศาสตร์ควอนตัมคือเหตุผลเดียวเท่านั้นที่จะอธิบายพันธะเคมีได้Pauling มีได้เป็นนักเคมีเพียงคนเดียวที่คิดเช่นนี้ อาจารย์ของ Pauling ชื่อ Richard Tolman ก็เห็นพ้องกับเขาแต่ Pauling โชคดีกว่าอาจารย์ เมื่อเขาได้ทุน Guggenheim ไปทำวิจัยเคมีที่ยุโรปในปี ค.ศ. 1926 ซึ่งเป็นเวลาที่ทฤษฎีควอนตัมเพิ่งถือกำเนิดใหม่ ๆ

            Pauling จึงได้มีโอกาสพบ Bohr ที่ Copenhagen ในเดนมาร์ก สนทนากับ Amold Sommerfeld ที่ Munich ในเยอรมนีและ Enwin Schrodinger ที่ Zurichในสวิสเซอร์แลนด์นอกจากนี้ก็ยังได้ปรึกษากับ Fritz London และลูกศิษย์ชื่อ Walter Heitler ด้วย ซึ่งคนทั้งสองได้เสนอทฤษฎีโมเลกุลไฮโดรเจนที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอมในปี ค.ศ.1927 โดยใช้ทฤษฎีควอนตัมประมาณฟังก์ชันคลื่นของโมเลกุล แล้วใช้สมการของ Schrodinger คำนวณต่อจนได้ค่าพลังงานยึดเหนี่ยวที่สอดคล้องกับผลการทดลอง

            Pauling จึงคิดต่อยอดผลงานนี้ โดยการพิจารณาให้พันธะเคมีระหว่างอะตอมเกิดจากการทับซ้อนของวงโคจรอิล็กตรอน และได้เสนอแนวคิดใหม่เรื่อง เรโชแนนช์ (resonance) ในโมเลกุล เช่น H ซึ่งเป็นโมเลกุลไฮโดรเจนที่ตามปกติควรมีอิเล็กตรอน 2 อิเล็กตรอน แต่ได้สูญเสียอิเล็กตรอนไป 1 อิเล็กตรอน ดังนั้นอิเล็กตรอนที่เหลือในมุมมองของ Pauling จึงอาจเป็นของอะตอมไฮโดรเจนตัวหนึ่งตัวใดก็ได้ นั่นคือในโมเลกุลมีการ "สั่นพ้อง" (resonate) ของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมทั้งสอง

            นอกจากนี้ Pauling  ยังได้เสนอแนวคิดเรื่อง ไฮบริด(hybrid) ด้วย เช่น โมเลกุล methane ซึ่งประกอบด้วยอะตอมคาร์บอน 1 อะตอมที่ยึดโยงด้วยพันธะเคมีกับอะตอมคาร์บอน 4 อะตอมเป็นโมเลกุล CH และมีโครงสร้างแบบ (tetrahedron) ในโมเลกุลนี้ อิเล็กตรอน ออร์บิทัล (orbital) มีโครงสร้างแบบ sp³ คือมีทั้งอิเล็กตรอน ออร์บิทัลแบบ 25 และอิเล็กตรอนแบบ 20 จำนวน 3 อิเล็กตรอน

            Pauling ได้เสนอแนวคิดที่สำคัญมากเรื่อง รโซแนนซ์และไฮบริไดเซชัน (hybridization) ในหนังสือชื่อ "The Nature of the Chemical Bonds" ในช่วงปี ค.ศ. 1928-31 และในเวลาต่อมาแนวคิดนี้ได้ถูกนำไปอธิบายพันธะโลหะและ พันธะไฮไดรเจน ด้วย ซึ่งต่างก็ให้ผลที่สอดคล้องกับการทดลองทั้งในเรื่องความยาวพันธะและขนาดของไอออน

            ทฤษฎี พันธะเวเลนซ์ valence-bond ของ Paulingมิได้เป็นทฤษฎีเดียวที่เป็นที่ยอมรับในสมัยนั้น เพราะในเวลาเดียวกัน Robert Muliken  แห่งมหาวิทยาลัย Chicago และ Friedrich  Hund แห่งมหาวิทยาลัย Gottingen ก็ได้เสนอทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล (molecular orbital) ที่มีนิวเคลียส และ อีเล็กตรอนมากมายจึงเหมาะที่จะใช้กับโมเลกุล เช่น benzene, naphthalene และ ferrocene ในด้านความถูกต้อง แบบจำลองทั้งสองนี้ให้ผลดีพอกันแต่แบบ ออร์บี้ทัลเชิงโมเลกุล สะดวกใช้กว่า กระนั้น Pauling ก็ไม่เคยยอมรับในประเด็นนี้ แต่สาเหตุที่คนทั้งโลกชื่นชม Pauling ยิ่งกว่า Mulliken เพราะ Pauling เขียนหนังสือและอธิบายประเด็นต่าง ๆ ได้ดีกว่า

            ลุถึงปี ค.ศ. 1951 Pauling ได้หันมาสนใจโปรตีนซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ ที่นักเคมีในสมัยนั้นคิดว่า ขับซ้อนเกินกว่าที่ใคร่จะวิเคราะห์หาโครงสร้างได้ แต่ Pauling ก็ได้เสนอความคิดว่า โปรตีน (polypeptide) น่าจะมีโครงสร้างแบบ x-helix ซึ่งเมื่อได้รับการยืนยันโดยการทดลอง Pauling ก็ยิ่งมีความมั่นใจในตนเองถึงระดับสุดยอด

            อีกหนึ่งปีต่อมา Pauling ได้หันไปสนใจโมเลกุล DNA และได้เสนอความคิดว่า DNA มีโครงสร้างแบบเกลียว 3 สาย ซึ่งผิด เพราะ James Watson และ Francis Crickได้พิสูจน์ในเวลาต่อมาว่า มันมีโครงสร้างเป็นเกลียวคู่

            สำหรับความล้มเหลวของ Pauling ในการเป็นคนแรกที่พบโครงสร้างของ DNA นี้ นักประวัติวิทยาศาสตร์มีความเห็นว่าเกิดจากหลายสาเหตุ ที่สำคัญคือ Pauling มีปัญหาส่วนตัวมากมาย ในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ยุติได้ไม่นาน คือ Pauling รู้สึกต่อต้านการใช้อาวุธนิวเคลียร์มาก และได้ออกปราศรัยในที่ต่าง ๆ ว่าไม่เห็นด้วยกับการแข่งขันระหว่างประเทศมหาอำนาจในการสูร้างระเบิดปรมาณูและในช่วงเวลาที่สงครามเย็นกำลังเกิดนั้น J. Edgar Hoover ซึ้งเป็นผู้อำนวยการหน่วยข่าวกรอง (FBI) ของอมริกาได้มอบให้ FBI จับตาดูการกระทำทุกอย่างของ Pauling ตลอดเวลาเสมือนว่า Pauling เป็นบุ๊คคลอันตราย นอกจากนี้กระทรวงต่างประเทศก็ได้เพิกถอนหนังสือเดินทางของ Pauling แม้แต่เพื่อน ๆ ของ Pauling ก็ได้เขียนจดหมายถึงอธิการบดีของสถาบัน Caltech ให้ไล่ Pauling ออกจากงาน

            เมื่อสถาบัน Caltech ที่สังกัดกำลังถูก FBI เพ่งเล็งเพราะตนเป็นอาจารย์ประจำ Pauling จึงตัดสินใจหยุดปราศรัยโจมตีรัฐบาล แต่รัฐบาลอเมริกันก็ยังไม่คืนหนังสือเดินทางให้ และไม่ให้ทุนวิจัยใด ๆ ด้วย ในที่สุด Pauling ก็ได้หวนกลับสู่วงการเมืองอีก และกล่าวว่า  วิทยาศาสตร์จะไม่รุ่งถ้านักวิทยาศาสตร์ถูกลงโทษ เพราะพูดในสิ่งที่ตนเชื่อ

            ในการส่งจดหมายล่าลายเซ็นของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกให้ประท้วงการทดลองระเบิดมหาประลัยนี้ Pauling ได้ลงทุนออกค่าส่ง 250 ดอลลาร์ การกระทำของ Pauling ที่ต่อต้านรัฐบาลอย่างรุนแรงนี้ ทำเองให้กรรมการสภามหาวิทยาลัยแห่ง Caltech ยื่นใบลาออก 3 คน เหตุการณ์นี้ทำให้ Paulingรู้สึกว่าถึงเวลาที่จะต้องลาออกจากตำแหน่งหัวหน้าภาคเคมีแล้วและได้ขอลดเงินเดือนจาก 18,000 เหรียญต่อปีเป็น 15,000 เหรียญต่อปี

            ความยึดมั่นในความเชื่อของ Pauling  เริ่มได้ผลเมื่อประธานาธิบดี Eisenhower แห่งสหรัฐฯ เริ่มการเจรจากับรัสเซียเพื่อยุติการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ในบรรยากาศโลกและสนธิสัญญาห้ามการทดลองระเบิดปรมาณูได้รับการลงนามรับรองโดยรัฐบาลอเมริกาและรัสเชียในปี ค.ศ.1963

            ผลที่เกิดตามมาสำหรับการกระทำนี้ คือ ในปลายปีค.ศ. 1963 Pauling ก็ได้รับการประกาศให้เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสันติภาพ เขาจึงเป็นบุคคลเดียวในโลกที่ได้รับรางวัลโนเบลถึง 2 ครั้งโดยปราศจากผู้รับร่วม เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้บริหารของสถาบัน Caltech ในเวลานั้นไม่มีใครแสดงความชื่นชมในเกียรติยศที่ Pauling ได้รับเลย

            ในปีค.ศ. 1964 Pauling ได้ขอลาออกจากมหาวิทยาลัยหลังจากที่ทำงานที่นั่นนาน 41 ปี โดยไม่มีการจัดงานล่ำลาใด ๆ จากมหาวิทยาลัย ผลงานชิ้นสุดท้ายที่ Pauling  ทำเพื่อวงการเคมีและชีววิทยา คือ  การใช้วิตามินซีต่อสู้ความผิดปกติของจิตใจ โรคหวัด และมะเร็ง แต่ไม่เป็นผลเมื่อใกล้จะเสียชีวิตด้วยมะเร็งในวัย 93 ปี Pauling ก็ยังเชื่อว่า ถ้าเขาไม่ได้กินวิตามิน C มาก ๆ ทุกวัน เขาก็คงตายไปก่อนนี้นานแล้ว

            เมื่อ Pauling เสียชีวิตในปี ค.ศ. 1994 ประธานาธิบดี Bill Clinton ได้เขียนจดหมายอาลัยถึงทายาทของ Pauling และกล่าวว่าความพยายามอย่างเด็ดเดี่ยวและยิ่งยวดของบิดาพวกคุณได้ทำให้ผู้นำนานาชาติต้องทบทวนเรื่องระเบิดปรมาณูใหม่ และในที่สุดโลกก็ได้เป็นสถานที่ที่ ๆ  ทุกชีวิตปลอดภัยขึ้น

            มรดกสำคัญที่ Pauling ได้ทิ้งไว้ให้วงการวิทูยาศาสตร์คือ เป็นคนที่ทำให้ทุกคนตระหนักว่าพันธะเคมีคือพื้นฐานของทุกชีวิต

บรรณานุกรม

Pauling, L. and  Wilson, E.B. (1985). Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry.