1992年5月,英国为被授予诺贝尔荣誉奖的唯—健在的女性——多萝西 · 霍奇金(Dorothy Hodgkin)庆祝82岁生日。虽然她身体虚弱,但她总是保持着旺盛的精力和对生活的乐趣,这一切都极大地推动她去从事一项杰出的科学事业。她想象到化学和晶体学可能会有机地结合起来,以揭示复杂分子的生物作用,最后用她那双富有天赋的巧手排列胰岛素、青霉素以及维生素B12的结构。
霍奇金于1910年5月12日生在开罗,她父亲约翰 · 克劳富特(John Crowfoot)是英国教育部门的一位行政人员,一位主管英国儿童教育的文官。霍奇金出生后不久,全家移居苏丹,直到第一次世界大战爆发后不久才离开。她和她的两个妹妹乘船回到英国的沃辛,她们的祖父和祖母住在沃辛,她们在那里受到无微不至的关怀。此时,她们的父母仍住在中东。
在牛津起步
霍奇金的大部分中等教育是在萨福克郡贝克莱斯的约翰 · 莱曼爵士高等专科学校完成的,她以优异的成绩学完了包括化学在内的一系列课程,并于1926年取得该校毕业证书。她说,她的曾在牛津受过教育的父亲几乎在她出生之前就已为她在牛津选定了一处攻读学业的好场所。她同父亲参观了萨默维尔学院,父亲对她说,若想就读于该院,需要通过两门理科课程和拉丁文的入学考试。
在牛津获得入学资格并非易事*尽管霍奇金已经取得了优异成绩,但是入学考试的标准相当高,于是私人老师和老校长帮助她复习植物学课程,最后她终于轻松地通过了考试,并于1928年10月进入萨默维尔学院,霍奇金回忆道。“校方对女学生管理得很严格,女学生晚间不准单独外出,晚间九点钟必须返回寝室,对我这样一名攻读理工科的女学生来说,1928年是极其不平凡的。”
那么,霍奇金为什么决定研究化学呢?15岁那年,她的全家逗留在苏丹,她遇到了她家的挚友,一位土壤化学家——约瑟夫(Joseph)博士。他送给霍奇金一台化学仪器,这台仪器成了她的小型实验室,并实验她事先采集来的植物。
霍奇金读大学期间,在牛津攻读理工科的女性学生不到5%。理工科课程采取不同的教学方式。霍奇金解释说,“由于规定了研究年份,所以化学课程也采取了特殊的教学方式,取得学位的时间由原来的三年变成了四年。”
在萨默维尔学院上学的第四年,即1931年秋天,霍奇金首先开始专门研究X射线晶体学。她的检验员是H · M · 鲍维尔(H · W · Powell)——一位在这一学科里年轻的研究人员。鲍维尔的研究小组共两人——他自己和霍奇金。霍奇金主要负责搜集实验数据,然后由鲍维尔检验后进行分析。
霍奇金说:“自从30年代以来,X射线衍射实验性技术已经发生了彻底的变化,今天,该技术与计算方法大规模自动化使数学分析结果发生了彻底革命。”
如果你使一束亮光透过一个细光栅,你就会看到一幅图——即一幅衍射图,当光在光栅中透过有规律的空间剖面时,光的折射便会产生衍射图。同样,用X射线来取代可见光,也可把这一原理应用于晶体的有规律的结构中。X射线拥有许多波长,这些波长相似于许多晶体中原子间的空隙。X射线透过晶体可在溶合X射线感光纸的照片上产生一幅包含多个黑点的图。这幅图间接地表示晶体中原子的排列,换句话说,表示原子的结构。尽管这些实验很简单,但是分析方法却很困难。晶体中的原子越多,分析方法就变得越复杂。后来,霍奇金率先用计算机计算了包括由X射线晶体学确定晶体结构的复杂数学。
青霉素和坚忍不拔的毅力
战争年代的大多数时间里,霍奇金集中全力研究青霉素,并于1928年发现了它,而分离青霉素是由霍华德 · 弗洛里(Howard Florey)于1941年完成的。1945年,霍奇金在用纯化学法合成青霉素之前就已经阐明了它的结构。后来在1956年,经过8年研究之后,霍奇金确定了维生素B12的结构,这一结构包含90多个原子,在当时这一成就被认为是X射线衍射分析的顶点。因为霍奇金必须用平信把她的分析结果寄往美国,在那里,帕萨迪纳加州理工学院的肯尼思 · 特鲁布拉德(Kenneth True-Wood)用计算机分析了这一结构,所以测定这一结构后来被推迟了。
我向霍奇金问起她跻身于学术阶梯的情况。我问道,“你是何时荣获博士学位的?”她惊奇地回答:“不多年以前。”仅凭这一点我便开始完全认识了霍奇金的事业是多么的不平凡!她勤奋好学,不但从一名大学生一步一步奋斗到研究员、学者以及教授,而且作了一名完全独立的科学家荣获了诺贝尔奖。她从来不吸收学术团体的任何资助,而且她与一名管理教授领导下的正规学术研究小组完全无关。除了在剑桥做短暂的旅居之外,她还在那里与著名X射线结晶学家J. D伯纳尔一起工作。从1934年起,霍奇金返回大学博物馆后梯一角的实验室开始独立工作,用她的简陋仪器进行实验。她还在衍射图上冲洗曝光照片,并亲自分析结果。
霍奇金解释说:“当我于1934年返回牛津时,我去拜望了罗伯特 · 鲁宾逊(Robert Robinson)教授,他是当时世界上最著名的化学家之一,而且是牛津一位非常重要的人物。我需要一些经济资助并请求他为我做点事情,他和蔼可亲地想要帮助我,并且让我告诉他需要什么,我需要的东西与今天的标准相比是极少的,几个星期后,他为我带来几台测角仪,这些测角仪都是我在搞实验时所需要的。”
我问霍奇金,用X射线做研究对她身体健康的影响是否曾有过烦恼,她说:“我只忧虑一样,当我于1934年首先返回牛津时,我遇到了棘手的婚姻问题,我害怕辐射可能会影响我的生育能力,但是,X射线衍射的先驱——布雷格父子研究小组再次向我作了保证,我接受了一些物理学家朋友的建议,他们相依我不该为此而担心。”
1937年,多萝西 · 克劳富特(即霍奇金)嫁给历史学家托马斯 · 霍奇金(Thomas Hodgkin),开始了家庭生活。多年来,她尽到了一个做母亲的责任,她生育三个孩子,在萨默维尔给孩子们当家庭教师,她喜欢每周抽出10小时来教育孩子们。她用自己的薪水购置基本的实验仪器。尽管她十分有能力,但却对化学家这一称呼真的没有什么感觉。
学术研究阶梯的顶峰
1960年,霍奇金被英国皇家学会授予沃尔夫森研究教授,她任这一职务直到1976年她的66岁生日时为止。由于慈善家艾萨克 · 沃尔夫森授予霍奇金一项年度奖,所以她的教授职务来源于英国皇家学会。据说英国皇家学会计师、物理学家威廉 · G · 彭尼(William G Penney)邀请沃尔夫森共进午餐,劝他出资帮助皇家学会后来举办的一次具有纪念意义的集会。彭尼设法取来两瓶可口可乐,这是英国一种罕见的商品,而且是沃尔夫森所喜欢的。在午餐上,彭尼拿出一瓶可口可乐,沃尔夫森非常高兴,他向彭尼提供了集会所需的全部资金。彭尼又递过来第二瓶可口可乐,使沃尖夫森这位大富翁惊讶不已,彭尼主要是为英国皇家学会的教授职位筹集年度基金的,后来,教授职位便授予了霍奇金。
霍奇金在50岁初期患了关节炎,由于工作量增加迫使她于60年代初期从实用性研究方面退了下来。但是她直到70年代初期仍在继续从事教学,而且研究硕果累累。1946年,在对加利福尼亚为期8个月的访问过程中,她受到了计算机的冲击。在加利福尼亚,她同汉斯 · 克拉克(Hans Clarke),罗伯特 · 伍德沃德(Robert Woodward)以及莱纳斯 · 波林(Linus Pauling)—起工作 · 计算机编制的程序能产生电子密度图,它是一种分析耗时的机件。1956年,计算机的进展对解释维生素B12做出了极大的贡献。计算机技术最后赶上了霍奇金的研究。1969年,在计算机的帮助下,霍奇金完成了30多年前开始的并确定胰岛素结构的研究工作。
现在,在霍奇金的实验室中,农业与食品研究委员会主任兼伦敦大学教授汤姆 · 布伦德尔(Tom Blundell)以一名年轻的研究员身份研究胰岛素。布伦德尔除了回忆霍奇金的想象力之外,还回忆了她的温柔。他说:“番奇金在科学方面是非常显而易见的……她总是正确的。我相信我已拥有了正确方法,霍奇金会提出一种与众不同的方法,再后来,我发现她终究是正确的。”布伦德尔说,当霍奇金选择了研究她所要解决的晶体结构时,她就已经有了清晰的目标。她认为,生物作用可通过晶体结构得以揭示出来,“虽然每一种目标都是一种结晶学的挑战,但这种信心就存在于挑战之中,她认为这种信心一定能确立起来,多年来,她一直乐于坚持这种信心。”她总是渴望促进国际合作。布伦德尔记得,霍奇金的实验室中总是有许多来自世界各地的外国人和研究人员。
1947年,霍奇金被选为英国皇家学会会员。1964年,她荣获诺贝尔化学奖,她除了1983年被苏联科学院授予洛莫诺索夫金质奖章外,还被全世界许多所高等学府授予名誉博士。
1965年,她成为自弗洛伦斯 · 南丁格尔以来被授予有功勋章的第一位妇女。20年后,她的画像被悬挂到伦敦国家美术馆的少数科学家画像行列,毫无疑问,多萝西 · 霍奇金度过的晚年是以她一生的非凡成就为自豪的。
〔New Scientist,1992年6月23日〕