现代分子光谱学的鼻祖

今年3月3日去世的G • 赫茨伯格（Gerhard Herzberg）是一位世界级的著名分子光谱学家。分子发射和吸收的大量的各种波长的光，可以提供有关原子在分子中的排列，连接原子的化学键的特征，以及控制这些化学键的电子相互作用等的极其大量的富含内容的知识。深入到分子内部洞察化学键在化学反应中是如何组成或断裂，是了解物理学、天体物理学、化学、材料科学、生物学和医学中各种现象的关键。研究出一种方法来观察和破译分子谱图一直是一项工程浩大的任务，其中赫茨伯格在最近的60年中一直起着领导作用。

赫茨伯格1904年圣诞节出生于德国的汉堡。当他还是青年学生时，一些富有激情的老师鼓励他对科学感兴趣。当汉堡天文台台长劝说他继续在天文学上进一步学习之后，他进入达姆斯塔特工业大学学习，1928年获工程物理学博士学位。在他做博士论文期间，和当时正在兴起的量子力学不期而遇，而量子力学则是分子光谱学的最基本的基础理论。赫茨伯格后来曾说过：“这一幸运事件，使我对于了解正在发展的事物本质成为可能。”

在格廷根一个一流的量子力学中心，赫茨伯格既在詹姆斯 • 弗兰克（J. Franck）为首的实验研究所工作，又在马克斯 • 波恩（M. Bom）领导的理论研究所从事研究。赫茨伯格完成了多原子分子中电子跃迁的第一次测量，他同时还做了重要的理论工作。特别是他和瓦特尔 • 海勒尔（W. Heitler）的合作，赫茨伯格用几个月前尤金 • 威格纳（E. Wigner，1963年诺贝尔物理学奖获得者）证明的定理来指出双原子氮分子的矢量旋度谱线所看到的强度变化是和当时流行的核结构观点相对立的，这是一个引人注目的结果。直到3年后詹姆斯 • 查德威克（J. Chadwick）发现了中子后，才得以解决。赫茨伯格同时开始用系统方法研究了分子轨道理论，以描述分子的电子构型和它们的谱跃迁。受到同样在分子轨道理论工作的J • E • 林纳特 • 乔纳斯（J. E. Lennard Jones）的邀请，赫茨伯格在布里斯托尔大学继续从事他的光谱学研究，井勤奋地学习英语。他提交的分子轨道的工作报告作为在达姆斯塔特大学取得教书资格的论文。1930年该大学任命他为大学的私人讲师，这意味着他不接受薪水，但能通过管理实验室和教学挣得一份不太高的收入，他继续精力充沛地进行研究，并和爱德华特 • 泰勒（E. Teller）—起研制出多原子分子电子跃迁振动结构的选择规则。当1932年哈罗德 • 乌里（H. Urey）发现氘时，赫茨伯格就认识到这个氢的同位素也许有利于进行分子结构的研究，他证明了可以合成一些由氘标记的化合物，并分析了用氘取代氢之后所引起的光谱漂移。

希特勒1933年获取权力后，规定夫人是犹他人的任何人不允许在德国的大学里教书。赫茨伯格谋求在其他国家工作。1935年赫茨伯格搬迁到加拿大的萨斯喀彻温大学。这完全是由于年轻的物理化学家J • W • T斯平克斯（J. W. T. Spinks）努力的结果，因为斯平克斯曾和赫茨伯格在氘化分子的研究上一起工作过。在加拿大，赫茨伯格开始了他一生中最有意义的工作，包括了在实验室中重复星际空间光谱的方法来检定星际空间中的分子。

1945年赫茨伯格来到芝加哥大学的Yerkes天文台，在那里他观察到了氢分子的四极光谱，这一方法注定在星际空间或是在行星和星际的大气检定氢中均起了主要作用。1948年他回到了加拿大，和位于渥太华的国家科学研究委员会（NRC）的实验室合作，他作为物理部的头在NRC工作了20年，在他的领导下，NRC成了世界上最著名的分子光谱学实验室，这主要是由于他自己的多产工作，极强的事业性，同时在全体研究人员中营造一种创新自由的气氛。

1936年至1975年之间，赫茨伯格出版了5卷本关于原子和分子光谱学的权威性系列丛书，成为一大批科学家的掌门人。该书在规模上是超常规的，至今一直被初学者所喜爱，他的著作同时被翻译成多种外文。研究人员们会发现，由于该书有分子参数的系统表格、特征谱线的丰富例证，以及解释各种理论概念的详细图表，所以可以作为这一学科的一本基础指南。

赫茨伯格的同事和学生们非常敬佩他的朴实无华直率的性格，以及他为人诚实和献身于科学的崇高精神。他有强而有力的男高音嗓音，在完成了他的第一部著作后，为了奖赏他自己，他去参加了歌唱练习，而使嗓音更加浑厚。他最乐于做的事是他的幽默和讲故事。

赫茨伯格接受过许多荣誉，包括1971年的诺贝尔化学奖，其中特别引证了他最杰出的成果——关于自由基的研究，尤其是活性化学形态，在许多反应过程中的过渡中介形式。1975年以他的名字命名，NRC创建了赫茨伯格天体物理研究所，他继续积极参与研究直至90岁，他的遗产将会永世长存，并将继续成长，作为他研制或解释的方法将成为新一代科学家破译分子光谱中最有用的信息。

 [Nature，1999年4月22日]