劳厄拍摄出第一张晶体的X射线衍射照片时，鲍林（Linus Pauling）还只是一个11岁的小男孩，正经历第一次人生变异。他曾经有无忧无虑的童年。父亲在美国西北部俄勒冈州的偏僻小镇上经营药店，保证家境稳定殷实。不料，勤奋的父亲两年前突然去世，母亲带着鲍林和两个妹妹陷入贫困窘境。为躲避喜怒无常的母亲，少年鲍林经常独自四处游逛，在野外寻觅、搜集矿石，揣摩它们五光十色的外表。他不知道科学家也正在探究那些晶体内部的隐秘。
在过早开始打工养家的同时，鲍林逐渐长大。他收集的宝贝也变得更大更复杂，包括废弃的化学药品和仪器。自己鼓捣化学实验成为他躲避现实世界的寄托。
母亲指望着鲍林尽快撑起家庭大梁，不认为他有上大学的必要。但鲍林早就拿定主意，提前向附近的农学院递交入学申请。那是一个州政府支持的小学院，是鲍林觉得可能负担得起的唯一选择。收得录取信时，他在中学里已经有足够的学分毕业，只是还没有满足两个学期美国历史课的要求。鲍林想早点上大学，请求校长允许他同时选修两个学期的课程。校长没有通融。执拗的鲍林干脆自行退学，放弃中学文凭。随后，他成为家里的第一个大学生。
俄勒冈农学院1着重培养实用型的工程师。鲍林选择的是与他兴趣最为接近、隶属于矿业学校的化学工程专业。摆脱家庭困境后，他在校园里如鱼得水，上课、活动、打工不亦乐乎。但这丰富多彩的大学生活不过两年就突然中断。他暑期工作的收入被母亲占用，不得不休学。为了不失去这个已经崭露头角的高材生，系里破格聘请他为新生讲授他自己刚刚修完的基础课程。于是，鲍林在18岁时即开始了他的大学“教授”生涯。
他在系图书馆有了一张办公桌，将教课之余的时间全用于翻阅馆内为数不多的学术期刊，发现一个未曾相遇的科学世界。从幼年时看父亲配制药品到中学自己摸索实验到农学院的课堂，鲍林接触到的化学都是一大堆需要死记硬背的分子式、化学性质和反应过程。直到那年的一天，他在一篇学术论文中读到路易斯的原子模型。路易斯将原子描述为简单的立方体，以顶角上电子配对形成化学键。这样，哪些原子会彼此结合成分子，哪些原子却互相不理不睬的现象有了逻辑的解释。这个模型还能预测分子的几何形状。鲍林茅塞顿开。虽然还只是读过两年大学的“教授”，他毛遂自荐举办一次系里绝无仅有的科学讲座，为真正的教授们讲解路易斯的原子模型和化学键理论。
鲍林“教授”也得到另外的收获。农学院还设有一个热门且实用的家政专业，培养兼具科学常识和财务管理等持家必备技能的未来家庭主妇。与工程专业相反，那里是清一色的女生。当与她们几乎同龄，身材高挑口才极佳却又异乎寻常地害羞的鲍林为她们讲授化学课时，他不可避免地倾倒芳心一片。不久，性格活泼开朗的漂亮姑娘艾娃（Ava Miller）冲破师生关系障碍成为鲍林的女朋友。
鲍林也确立了人生志向。农学院所能提供的知识满足不了他的好奇心。他要去真正的大学里研究真正的科学。位于加利福尼亚州伯克利的加州大学是他心目中的首选，路易斯在那里掌管着庞大的化学学院。遗憾的是伯克利迟迟没有回应他的研究生申请。在得到哈佛大学和加州理工学院的青睐后，性急的鲍林选择了加州理工学院。那个无人知晓的学校给他提供了更优惠的资助。
鲍林上大学时还没有加州理工学院。在他休学教课的那一年，鲍林曾向系主任抱怨农学院的不足。系主任告诉他南加州一所名不见经传的学校刚刚从显赫的麻省理工学院挖到美国最著名的化学家诺伊斯（Arthur Noyes），也许他可以去那里试试。鲍林给诺伊斯去信探询转学事宜，失望地得知那所学校不为本科生提供资助。他留在了农学院，但保持着与诺伊斯的通信联系，领受大教授的远程指导。
20世纪初，天文学家海尔（George Hale）来到南加州的洛杉矶，在附近的威尔逊山上建造天文台。他选定山下一间乏人问津的职业培训学校作为基地，也慧眼独具地看到那个荒漠之地是兴办高等教育的好地方。在修建天文台同时，海尔积极联络当地富豪筹款集资，将职业学校改造成高等学院。1919年，海尔说服在麻省理工学院不得志的诺伊斯来这里东山再起。两年后，刚刚因为实验证明爱因斯坦光电效应量子解释而闻名于世的物理学家密立根（Robert Millikan）也被海尔邀来加盟。有了天文、化学和物理的领头人，加州理工学院横空出世。
当鲍林在1922年入学时，他成为这里仅有的29名研究生之一。这个“学院”另外有着18位教授和区区几百本科生。在海尔、诺伊斯和密立根三巨头带领下，这个小群体基本上没有系科之分。物理、天文、化学、生物或工程专业的教授、研究生、本科生都打成一片，共同上基础课，听取前沿讲座。那正是鲍林在俄勒冈农学院时梦寐以求的大学环境。他全力以赴汲取学术营养，尤其是他一无所知的现代物理学。早已在通信中了解鲍林的诺伊斯安排他进实验室学习X射线衍射实验。
劳厄在1912年的成功解决了物理学家困惑已久的两大难题：X射线的确是一种波，能量极高波长很短的电磁波。晶体是由周期性排列的原子、分子组成的晶格，其间隙与X射线的波长相近，可以让穿过的X射线发生衍射。他们在慕尼黑获得最为清晰的照片来自闪锌矿晶体的衍射。根据照片上呈正方形排列的亮点，劳厄的计算表明矿石的晶格非常简单，由排列整齐的正立方体组成。他理所当然地认为每个立方体顶点上是一个硫化锌（ZnS）分子。那是化学家早已分析出的闪锌矿内在成分。
布拉格从他父亲收到的信中看到劳厄的照片时直觉地感到劳厄的推断过于草率。他利用自己推导出的布拉格定律揭示出那衍射图案中其实存在多重周期性。闪锌矿的晶格本身确实如劳厄所言的立方体排列，但在顶点上却不是硫化锌分子。它们有的是硫原子，有的是锌原子。两种原子互为交替排列，形成与简单立方晶格不同的周期性。布拉格又在卡文迪许实验室中用矿盐和其它几种化学性质相近的盐类矿物重复劳厄的实验，得到外形一致的衍射图案。与日常食盐一样，矿盐的化学成分是氯化钠（NaCl）。布拉格同样看到矿盐晶体中没有氯化钠分子，也只是由钠原子和氯原子沿立方体顶点交错排列而成的晶格。那些盐类矿物有着完全相同的晶体结构，只是不同晶体中原子之间的距离略有差异。
物理学家的这一发现让化学家瞠目结舌。
道尔顿的化学基本概念已经有了100多年的历史。由原子组合而成的分子是化学性质的基本成分。闪锌矿和食盐的不同化学性质来自它们各自的分子：硫化锌和氯化钠。布拉格却指出这些晶体中压根不存在那样的分子。在食盐晶体中，每颗氯原子的周围有着六颗相等距离的近邻钠原子，每颗钠原子也同样地与六颗氯原子邻近。如此重复，所有的氯原子和钠原子形成一个整体。这样的晶体中无法界定出由一颗氯原子和一颗钠原子单独组成的氯化钠分子，更不可能明确哪颗钠原子的电子转移到哪颗氯原子上从而形成一个离子键。如果一定要找出这晶体中的分子，那只能是由全部原子紧密相连而成的整块晶体。它们构成一个宏观尺度的巨大“分子”，可以让有机化学中任何所谓的大分子黯然失色。
那年圣诞节假期，布拉格在利兹大学与刚刚发明X射线光谱仪的父亲合作，再接再厉拍摄出金刚石的衍射照片。这一次，他们的结果倒是让化学家欢欣鼓舞。
碳是一种神奇的元素。它能自己手拉手形成碳链、碳环，结合氢、氧等少量元素组合成种类不计其数的有机分子，是地球生命不可或缺的基本成分。即使作为相对简单的无机物，碳也非同寻常地展现出完全相反的极端。它可以是坚硬无比的金刚石（diamond），也能成为柔韧的石墨（graphite）2。它们都是碳的晶体。3碳因而既让化学家着迷也令他们困惑不解。
布拉格父子的衍射照片清楚地显示金刚石的晶格结构：每一颗碳原子都与另外四颗碳原子相邻，形成一个中心和顶点都有着碳原子的标准正四面体。这样的四面体重复排列成一个金字塔式的结构。那正是金刚石的外观总会呈菱形的原因。这样，金刚石也是由原子直接组成的整体，其中没有分子。但让化学家如释重负的是他们看到每颗碳原子都在与另外四颗碳原子形成共价键，实实在在地证明了他们猜测几十年的碳的四价性。
当凯库勒从梦中悟得苯分子的碳环结构时，他的匪夷所思立即获得广泛认可。因为那是将苯分子中的碳和氢之间的钩子妥善相连的唯一途径，别无选择。长期以来，化学家只能靠那样的冥思猜想分子的结构。利文也是如此这般地分析核酸中的磷酸、核糖和脱氧核糖和碱基，将它们“组装”成四核苷酸。虽然成果累累，这些构想却从来不曾有过实际的检验。劳厄和布拉格父子的实验让化学家看到新的希望。X射线可以“透视”晶体结构，真切地测量原子之间相隔的距离和方位，也就是每一个化学键的长度和角度。化学键不再只是一个抽象的理论概念。
当时还在麻省理工学院的诺伊斯得到消息后即刻指示他一个在德国的学生专程赶往布拉格实验室学习取经，回国后在麻省理工学院建造美国第一台X射线衍射仪。当诺伊斯转往加州理工学院时，他又邀请那位学生来这里建造第二台更为先进的版本。世界大战结束后，X射线衍射仪成为各地物理、化学实验室争先制备的首选仪器。因为诺伊斯的远见，他加盟的小学院已经位居这个前沿行列。
在加州理工学院主持X射线衍射实验室的是诺伊斯自己的学生迪金森（Roscoe Dickinson）。他跟随导师来到这里，刚刚获得这个学院颁发的第一个博士学位。在诺伊斯的安排下，鲍林成为这位比他只大七岁教授的第一个学生。诺伊斯眼光独到。这个实验不啻为鲍林量身定做，既迎合他从小收集矿石的爱好，又能让他直接“看到”心仪已久的路易斯化学键。踌躇满志的鲍林进入实验室后，首先体会到的却是这个接连赢得诺贝尔物理奖的实验其实相当不容易。
波因为在传播路径中遭遇栅栏那样的周期性障碍物而发生衍射，其干涉条纹的清晰度取决于光栅的周期性是否标准。索末菲曾经对劳厄的想法不以为然，因为他预见到晶体中即使有标准的晶格，其周期性也会被原子随机热运动破坏。劳厄和那里的两位学生拍摄了很多模糊不清照片之后才得到闪锌矿的清晰照片。天然的晶体中含有很多杂质，晶格也存在各种结构性缺陷。它们需要用化学手段融化、提纯并重新小心翼翼地结晶。晶格的三维结构也不同于简单的光栅，需要在实验时反复调试、寻找，让X射线的方向对上晶格中某个对称轴。因为这些困难，布拉格父子在金刚石之后也没能获取其孪生兄弟石墨的衍射照片。
鲍林在实验室中几个月的努力也都以失败告终，后来好不容易得到一张好照片又发现已经被欧洲同行抢了先。但他没有气馁。在迪金森的指点下，鲍林从农学院得到的化工训练派上了大用场。他终于掌握技巧，成功地解析出一个化合物的晶体结构。当迪金森远赴欧洲进修一年时，他放心地把实验室全盘交给这个第二年研究生。鲍林边实验便培训其他研究生和大学生，游刃有余。
他的个人生活也同样地一帆风顺。受过家政训练的艾玛在婚后包揽了全部家庭杂务，放任鲍林把全部时间都献给实验室。艾玛自己也经常在实验室出现，协助新婚丈夫记录数据、描绘草图。
渐渐地，鲍林不再满足于在照片中观察原子之间的化学键。他渴望像路易斯那样理解其来历和逻辑。在加州理工学院，鲍林才第一次得知与路易斯针锋相对的玻尔原子模型，意识到他曾经大为折服的立方原子模型存在着致命缺陷。
玻尔提出他的原子模型时，鲍林还只是一个12岁的孩子。在鲍林上大学之前，索末菲又推广了玻尔的模型，将爱因斯坦的狭义相对论运用于模型中的电子轨道运动，取得极大的成功。4虽然其中的物理机制依然无法理解，“玻尔-索末菲模型”已经成为物理学界公认的原子模型。
在鲍林忙于申请研究生的1921年，玻尔又在这个模型的基础上解释了化学家引以为傲的元素周期表：元素的“价”来自其最外层轨道上的电子数目。化学反应中真正恒定不变的“量子”是原子核和内层轨道中的“核心电子”（core electron）。它们洁身自好，不参与化学反应。而原子最外层轨道上的“价电子”（valence electron）或者会转移到其它原子轨道上形成离子键，或者与另外原子的价电子合作产生共价键。有了这个“壳层模型”（shell model），元素周期表不再只是卢瑟福眼里的集邮册。化学也不再继续让康德失望，成为一门有着物理基础的真正科学5。
鲍林在俄勒冈农学院时没有机会接触到这些物理学进展。但在加州理工学院，他得以聆听索末菲亲自讲解这个物理学家的原子模型。那里是索末菲在美国巡回讲学中的一站。鲍林曾在一次课后拦住这位远来的大师，展示自己用木棍和电线制作的原子模型。他很自得地报告他用索末菲的原子模型解释碳原子的四价性。大教授礼貌地未置可否。
在加州理工学院，索末菲的来访绝非独特。在海尔、密立根或诺伊斯热情邀请、丰厚报酬及南加州阳光海滩魅力的激励下，欧洲教授趋之若鹜，让年轻的鲍林大开眼界。1923年底，密立根正在为鲍林和学生们讲物理课时得到喜讯，赢得那年的诺贝尔物理奖。那是加州理工学院迎来的第一个诺贝尔奖。学校的地位因之显著提升。
1925年，鲍林顺利获得博士学位。他在加州理工学院仅用三年时间完成七篇测量晶体结构的论文，成为X射线衍射实验的佼佼者。诺伊斯还亲自对这位高材生进行教学和管理等方面技能的全方位考察，确认他是年轻一代中不可多得的新星。在诺伊斯心目里，鲍林代表着加州理工学院的未来。
鲍林的兴趣已经完全从实验转移到理论，专注于如何调解玻尔和路易斯两个原子模型之间的矛盾。虽然物理学家的模型更为合理，他们依旧无法解释分子的形成和形状。不尽合理但简洁明了的路易斯模型仍然是化学家的首选。鲍林觉得他可以改进、推广玻尔原子模型解释化学键，打破两个学科鸡同鸭讲的僵局。
在研究生期间，鲍林已经去伯克利拜访过路易斯，与这位仰慕已久的偶像相谈甚欢。他计划毕业后先到伯克利跟随路易斯学习，然后争取机会去欧洲镀金。不料，诺伊斯听到风声后如临大敌。路易斯原来就是诺伊斯在麻省理工学院实验室中的得力干将。诺伊斯对路易斯被伯克利挖角一直耿耿于怀，唯恐在鲍林身上重蹈覆辙。他立即四处活动火速为鲍林争取去欧洲游学的资助，还干脆自己出钱让鲍林带着艾娃先行去意大利旅游，以免被路易斯和伯克利诱惑。盛情难却的鲍林夫妇将还未满周岁的儿子交给外婆抚养，双双登上跨洋邮轮享受迟到的蜜月。
鲍林的心思却还在他的科学上。他给在哥本哈根的玻尔和慕尼黑的索末菲分别去信询问进修机会，只有索末菲回了信。在意大利没几天，鲍林就心急火燎地带着艾娃奔赴慕尼黑开始留学生涯。已经58岁的索末菲早已不记得这个他曾在加州遇见到过的美国小伙子，随手交给他一个题目计算。鲍林却还是执拗地继续琢磨自己的念头。半年后，他终于找出一个用玻尔-索末菲原子模型解释分子行为的途径。索末菲依旧不置可否，但邀请鲍林去苏黎士参加一次学术会议。索末菲毕业不久的得意门生泡利（Wolfgang Pauli）也去开会。他是分子问题的行家。
在会场间隙，鲍林急不可耐地找到泡利，竹筒倒豆子一般讲述了他的计算。泡利认真地听完后淡淡回应：“没意思。”看到鲍林的失望和迷茫，一向尖刻的泡利也于心不忍。他补充解释了一句，“如果你是在两年前做出这个结果，就会非常出名。”
那是1926年的夏天。在鲍林忙于博士毕业、远渡重洋并埋头思索原子分子模型的两年中，他没能注意到物理学的又一次天翻地覆。被他奉之为权威的玻尔-索末菲原子模型已经沦落为历史遗迹、泡利眼中的“没意思”。
（待续）
现在的俄勒冈州州立大学。
即铅笔芯中的“铅”。
迟至1985和2004年，化学家还在发现碳的新形态：足球状的“富勒烯”（fullerene）和极薄的“石墨烯”（graphene）。
在1922年获得诺贝尔物理奖前后，玻尔也曾在1920、1929年两度被提名诺贝尔化学奖。