共振结构

鲍林与共振论⎯关于共振论的论争

吕仁庆，卢玉坤，董斌，曹作刚

(中国石油大学(华东)化学化工学院，山东青岛266555)

LinusPaulingandHisResonanceTheory⎯AbouttheControversyofResonance

Theory

LüRenqing,LuYukun,DongBing,CaoZuogang

(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,UniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao266555,China)

Abstract:ThelifeandworksofLinusPauling(1901～1994)

sputehadpromotedthe

eallyunexpectedthatthedisputesuppo

wasconfirmedthatthetheoryoonancetheorywasanimportanttheoryinthefield

ofchemistryespeciallyinorganicchemistry.

Keywords:linuspauling；resonancetheory；controversy

鲍林(LinusPauling，1901～1994)是美国著名的化学家、

和平主义斗士和教育家。1901年，鲍林出生于美国俄勒冈州

的波特兰市，父亲是药剂师。1917年入俄勒冈州农学院学习

化学工程。1922年大学毕业后赴加州理工学院深造，师从著

名的物理化学家诺伊斯(Noyes)，1925年以最优异的成绩获得

博士学位。1931年创立了杂化轨道理论，1932年提出了建立

在热力学及光谱基础上的电负性概念与电负性标度。1931～

1933年间提出了共振论。

1共振论的论争

共振论的基本观点是：许多不能用一个经典价键结构式描

述的分子，可以用几个经典价键结构式的组合来描述。物质的

真实结构可以认为是这些价键结构的杂化体(hybrid)，每个参

与描写真实物质结构的价键结构式称为共振结构(Resonance

Structure)。鲍林指出，这些共振结构本身是不存在的，是假想

的。共振论是用假想的共振结构去近似的描述真实物质结构的

理论。

在上世纪20年代，人们用传统的单键、双键概念来描绘

苯的结构式时，苯的结构不能用任一个凯库勒式来表示。因为

凯库勒式表示的苯有三个双键和三个碳碳单键，它应该有典型

的双键性质和反应，实际上苯并没有典型的双键反应。另外，

如果苯的结构是凯库勒式的1,3,5－环己三烯的话，则苯的各

键键长不是完全相等的。实际上苯环上碳碳键长是相等的，苯

上的六个碳原子的化学环境完全相同，它们彼此没有任何区

别。为了解决这一矛盾，鲍林通过对苯的六个碳原子的键角及

键长进行了测定，同时用量子力学的线性变分法对共轭烃及芳

香烃进行了计算，其计算值与实验值完全一致，而计算结果又

与经典力学中的谐振子的结果类似。由此鲍林提出共振论。“共

振”一词，并非鲍林首创，而是由西奇维克根据物理学中振动

学说的类似现象共振运动而提出的。应用共振论不但可以解释

许多结构与性质的关系，有时还可以起到预示作用。例如根据

这个观点，一个有经验的化学家可以猜出许多反应的机理，使

许多从前认为是经验的结果得到理论上的解释，而且可以预知

反应的大致历程。应用这个假设，英果尔德及其学派对于有机

化学机理研究做出了重大贡献。现在共振论已应用到许多化学

领域和生物化学领域中，随着时代的发展而不断发展。

但是鲍林这一理论由于直接和俄国化学家布特列洛夫结

构学说相抵触而遭到一些国家特别是前苏联的批判。布特列洛

夫结构学说是于1861年9月19日布特列洛夫在德国举行的第

36届德国自然科学工作者大会上做了一个题目为“略论物质

的化学结构”的报告提出的。在这个会议上布特列洛夫第一次

提出“化学结构”的概念，阐明了化学结构与性质之间的关系，

指出每个真实的物质可用一个合理的式子来表示。而共振论主

张一个真实的物质结构不能用单一的结构式子来描述，这个观

点在30年代以后得到广泛的传播和应用，但在40年代特别是

50年代前苏联对共振论进行了全面的批判，究其起源如何

呢？

众所周知，前苏联在20年代化学研究取得了一些成绩，

从30年代初开始，前苏联国内运动一场接一场，从批判波德

林“孟什维克化的唯心主义”到“反托洛茨基斗争”，以致后

来的肃反扩大化和40年代的所作所为都存在着极“左”倾向。

在化学领域，批判共振论是从1949年切林采夫出版的一本小

册子“有机化学理论纲要”开始的。他在这部著作中指出，共

振论在方法上是机械论的，缺乏独创性，他同时提出“新结构

理论”，建议用一种方法解释分子结构。尽管切林采夫“新结

构理论”遭到摈弃，但无疑把共振论推到了哲学讨论的前沿。

同年《哲学问题》发表了塔捷夫斯基和沙赫巴洛诺夫合写的文

章“论化学中的马赫主义理论及其宣传者”，这从哲学上开始

了共振论的批判。之后，批判共振论的浪潮席卷整个前苏联，

也波及东欧和中国。1951年6月11～14日，前苏联科学院化

学学部举办了“化学结构理论全苏研讨会”。从结构理论发展

的过程来看，是适时的，若能正确引导，会对化学结构理论的

研究和发展起到一定的推动作用。但是在不正确指导思想的导

向下，会上通过的“有机化学中化学结构理论的状况”对共振

论、中介论以及切林采夫的“新结构理论”都做了批判。主要

[收稿日期]2010-03-16

[作者简介]吕仁庆(1969-)，男，山东莱阳人，理学博士，副教授，主要从事无机及分析化学的理论和实验教学、计算量子化学工作。

[摘要]文章简要的回顾了鲍林(1901～1994)的生平和贡献，介绍了共振论的基本观点以及围绕共振论所进行的论争与批判，最后总结了此

次论争的教训。这场论争推动了自然科学辩证法的发展，为深入理解共振论提供了理论基础，这是始料不及的。现在已经证明，共振论广泛的

应用到化学领域中用来解释化学现象，是化学领域特别是有机化学领域重要的理论。

[关键词]鲍林；共振论；论争

[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)05-0023-02

广东化工

2010年第5期

第37卷总第205期

·24·

观点是，布特列洛夫是化学结构理论的奠基人，其建立起来的

化学结构理论“曾经是而且现在仍然是有机化学的全部研究和

应用的不易的指路明灯”，而共振论在哲学上是唯心主义的，

科学上是站不住脚的，方法上是机械论的。其它学科领域的人

也参加了这个会议，将共振论的批判推向高潮，一时间共振论

便成了唯心主义的代名词。

布特列洛夫结构学说和鲍林共振论的一个根本对立观点

是一个真实的物质是否可以用一个确定的式子来描述。鲍林认

为当一个合理的式子不能描述的分子时，可以用假想的、虚构

的式子来描述。苏联科学院认为，共振论结构既然是虚构的，

画出来的，带有很大的随意性。认为共振结构的随意性导致了

对真实结构的不可知论，是一种唯心主义科学。由于共振结构

是虚构的，就一定是唯心的，可推知共振结构计算出来的数据

是错误的。所以苏联科学院认为：共振论的结构及其共振的概

念既无实验的根据，也无理论的根据，只是纯粹的投机。报告

结论认为共振论是唯心的概念，与现代科学的全部资料相矛盾

的，是没有用处的伪科学，严重的妨碍了化学结构学说的发展。

从这次会议以后，不同的意见被压制了。应该说在批判初期，

前苏联许多化学家诸如涅斯米扬诺夫、库尔沙诺夫、萨加洛夫、

苏尔金和杰亚特金娜对批判共振论做了抵制。但这次会议以

后，迫于形势，他们不得不放弃了他们早期对共振论的捍卫，

甚至在不同程度上公开承认自己的错误。

对于共振论的批判，鲍林也做了相应的回应。鲍林指出，

虽然共振论在化学中出现已有多年的历史，但对它的性质似乎

仍然有一些误解，特别是共振论被批判为虚构的⎯即按照共振

论，分担一个分子的正常状态的各个价键结构都是幻想的而并

不真正独立存在，因此，为了这个理由，共振论被认为是应该

抛弃的。但事实上，如果要抛弃共振论，也必须要有机化学的

整个学说，因为古典结构学说中所用的结构要素，如碳碳单键、

碳碳双键、碳碳三键、碳氢键都是唯心的，也并不真正存在，

没有一个能用实验来指出环己烯中有两个碳原子是由一个双

键连接的严格方法。共振论只不过是有机化学古典结构学说的

一个扩展，它根据同样的构想，描述了苯分子的结构。同时，

鲍林也回应了受到强烈批判的共振能概念，指出实质上前苏联

认同的共轭能和共振能并无本质区别。

2共振论批判的教训

共振论的批判是化学发展史上的一个重大事件。它留下的

教训是非常深刻的。归纳起来有以下几点：一是应抛弃狭隘的民

族主义观点；二是不能把哲学的党性原则强加于自然科学领域；

三是避免将意识形态斗争引到学术争论领域；四是哲学工作者要

讲学习，要不断地学习自然科学研究的新成果、新观点为哲学的

发展吸取营养，而不是对自然科学的新观点随意贴上“伪科学

的”、“虚无主义的”、“唯心主义的”等标签；五是自然科学工作

者要遵守科学研究规范和伦理道德，要有为真理而斗争的勇气。

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