多数人认为量子力学仅仅适用于粒子物理学的各种抽象的理论。这里，这位诺贝尔化学奖获得者阐述了量子力学是如何使我们对于原子为什么会形成分子的理解发生改变的。

现代化学是于二十世纪的前三十年间出现的。化学是一种量子现象，或者说是许多量子现象的集合。马克斯 · 普朗克在1901年首倡的量子理论在随后的几年中被艾伯特 · 爱因斯坦大大地扩展了。嗣后，厄恩斯特 · 卢瑟福于1911年发现了原子核。这一发现使得尼尔斯 · 玻尔有可能在1913年提出他的氢原子模型。玻尔的理论，即电子和质子围绕着它们的共同质心做周期性的轨道运动，是对现代化学发展的一个重大的贡献。

1916年，阿诺得 · 索末菲（Arnold Sommerfeld）提出椭圆形轨道量子化。这是化学上重要的一步。它使得化学家在思考问题，比如在考虑碳的化合物的时候会想到每个磷原子有四个指向四面体顶角的椭圆形轨道，这样在化学家关于四面体碳原子的观念中就产生了一种模糊的量子概念。

1916年，加州大学贝克莱分校化学院院长吉尔伯特 · N · 刘易斯（Gilbert N. Lewis）提出，化学键总是由两个原子共享的一对电子所形成的。欧文 · 朗格缪尔（Irving Langmuir）及其他人自从1919年以来对玻尔关于分子的电子结构的思想做了进一步的发展。

二十世纪二十年代初期，在刘易斯和加州理工学院的物理学家罗伯特 · A · 密立根（Robert A Millikan）之间展开过一场争论。密立根支持动态原子模型即玻尔原子；刘易斯支持静态原子模型，按照这种模型，分子中或晶体中的电子占据着原子周围的固定的位置。问题在于何者提供的图像更好一些？现在我们认识到，原子既是运动的，又是静止的：电子在原子中运动着，但我们又可以说电子或电子对在核之间合理地占据着不同的区域。

尽管富于理解力的物理学家（其中包括沃尔夫冈 · 泡利（W. Pauli）和沃纳 · 海森堡（W. Heisenberg）），做了种种努力，但直到1925年和1926年间海森堡，欧文 · 薛定谔，保罗 · 狄拉克，马克斯 · 玻恩及其他人提出“新的”量子力学之前，他们用“旧的”量子论去发展—个最简单的分子——氢分子离子——的处理方法的过程中对于化学键的量子理论并没有做出什么进展。1927年，一位年轻的丹麦人O · 布劳（O. Burrau）将新理论用在H₂⁺基态的能量，键长及电子分布的计算中，其结果和实验相当吻合。随后，爱德华 · U · 康登（Edward U. Condon）发表了氢分子中电子配对成键的近似处理，方法是将两个电子填入布劳基态轨道。就在同一年即1927年，瓦尔特 · 海特勒（W. Heitler）和弗里茨 · 伦敦（F. London）发展了氢分子的处理方法，其中的波函数是由相互结合的常态原子波函数组合而成，两个电子在两个原子核之间交换着各自的位置。

其他一些研究者通过对氢原子轨道做了某些约减并在一定程度上引入极化，或引入离子项，很快就得出了更好的结果。若采用更为复杂的函数，计算所得的氢分子的性质便和实验观察值完全吻合。

自从1927年到现在，基于量子力学的现代化学取得了持续不断的发展。这种发展是沿着二条不同的路线进行的，它们各有自己的优点。第一种方法是利用计算机求解薛定谔方程来获得愈来愈复杂的分子和晶体各种性质的可靠的理论数值。第二种方法，亦即我本人尤其感兴趣的那种方法，是将量子力学的思想和一些经验性的数据相结合，然后用它来发展出结构化学的半经验理论。这些理论有助于化学家对于问题的思考以及对其实验观察之理解。

目前，化学家已对分子和晶体的基态和激发态进行了数百种量子力学从头计算。一般来说，他们所得的结果与实验是相当吻合的。在某些情况下，其主要结论是量子力学对于分子结构和晶体结构方面的问题能够给出正确的答案。有时，通过计算还会得到分子和晶体中化学的另外一些信息。计算往往会预示出实验中还未观察过的物质某些性质的数值，同时常常还能对不稳定的物质如HNC做某些预示。HNC远不如HCN稳定。化学家还卓有成效地将分子量子力学用在对化学反应机理的进一步了解的活动中，这一极为重要的问题到目前还未彻底解决。

化学上一个非常重要的量子力学概念便是两个结构之间的共振。这一思想是海森堡在讨论氦原子的能级时于1926年首次引入的。其基本思想是，有时我们可以用与两个（或者更多的）不同结构相对应的波函数的概念来描写一个状态，如体系的正常状态。一些波函数的某种组合可以预示出体系的较低的能量，这种组合近似地和体系的正常状态的波函数相对应。氢分子离子就是一例：我们可以用两个结构之间的共振能来描述化学键的能量，按照其中的一种结构，电子占屏在某一质子的氢原子轨道中，按照另外二种结构，电子占据着另一质子的类似的轨道。第二个例子便是氢分子的电子配对键中两个电子的海特勒 - 伦敦交换。第三个例子是苯的稳定性，苯分子是共振于两个结构之间的。大约在1930年，化学家约翰C · 斯莱特（John C. Slater）发展出这样一些思想，对原子物理学和化学作出了极其重要的贡献。1929年他提出表示原子的一个通用波函数的方法，就在同一年他又将该方法推广至其中的原子是以共价键结合的分子中以获得其波函数（在共价犍合中，电子被原子分享，而不是像在离子键中电子全都从一个原子转移到另一原子那样）。

量子力学，加上通过X - 射线衍射，电子衍射和某些光谱技术得来的有关分子和晶体的键长、键角以及其它性能方面的实验数据，使得现代结构化学取得了长足的发展，对科学的进步作出了很大的贡献。作为蛋白质分子中多肽链卷曲的主要方式的α - 螺旋和双层折叠的发现，以及生命体遗传物质DNA的双螺旋的发现，就是其中的一些例证，现在，分子生物学已成为发展非常迅速的科学领域之一。

我认为可以公正地说，分子生物学是量子力学的一个产物。尼尔斯 · 玻尔由于1913年提出了他的氢原子理论，对于这一发展作出了至关重要的贡献。

[New Scientist，1985年11月7日]