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鲍林成为托尔曼的系主任时，他也从来不称呼托尔曼为“理查德”，而总是“托尔曼教授”。不过托尔曼毕竟是鲍林成长过程中一个重要的角色。鲍林后来感谢迪金森传授给了他细致的实验工作技巧，但是托尔曼将他引入了由量子物理学家最初发现而为化学家开创的更广阔的科学领域中，可以说托尔曼发挥了更为关键的作用。“我的许多老师都是极其出色的，但是托尔曼对我事业的影响超过了其他任何人，”鲍林这样说。
诺伊斯就不同了。鲍林从没有认为诺伊斯像托尔曼和迪金森那样影响了自己在科学事业上的发展，尽管诺伊斯是最终负责指导他研究生学习的人。这种态度一方面是由于他们科学兴趣的不同。鲍林不无轻蔑地把诺伊斯的热力学称为“黑盒子”，化学家只管往里输入数据，得到结果而并不知晓为什么，而且诺伊斯从来没有像鲍林那样能够熟练地运用量子理论这种新方法来研究化学问题。鲍林还认为诺伊斯在为化学系谈判的时候态度不够坚决。最后，鲍林喜欢“男子汉”，而诺伊斯在某些方面太浪漫、太谨慎、太女性化。（并不单是鲍林有这种看法；他记得托尔曼就曾称诺伊斯为“老处女”。）至少在鲍林一方，他与诺伊斯保持着距离。
但是诺伊斯对鲍林抱有越来越大的希望。他看着这位天才青年在极短的时间里就掌握了复杂的X射线晶体学。他看着他在迪金森外出访学时掌管实验室。他看着鲍林毫不客气地质询德拜的理论，然后又改弦易辙与他愉快地合作。他看着鲍林在实验和理论两方面都取得了成功——对一个研究生而言这是不同一般的成就。1925年，诺伊斯给了鲍林最后一次考验，要他指导十几个本科生进行一些创新的研究——这是诺伊斯让未来化学家尽早接触实验室计划的又一组成部分。在这项工作中，鲍林又一次获得了成功。本科生们干得相当不错，其中一名一年级新生埃德温·麦克米伦还与鲍林合作写了一篇论文。（麦克米伦后来赢得了诺贝尔化学奖——先于鲍林。）
到了研究生三年级，鲍林在教室和实验室里表现出来的独立思维和动手能力给诺伊斯以及加州理工学院的所有人都留下了深刻的印象。他把以前发表过的五篇论文汇集为一篇博士论文，题目是“用X射线确定晶体结构”，并在1925年6月获得了化学博士学位，辅修物理和数学。
鲍林的出色表现源出于他的勤奋。他记得在加州理工学院第一年的日程安排：“我想，我一周上45个小时的课（在某些大学里算15个学时），主要是高等物理和数学课程。后来系里规定兼课的研究生只能上30小时的课。另外我还花大量时间进行研究。晚饭后我就回到实验室，一直工作到大约晚上11点。周六和周日我总是全天工作。”
他第一年的室友埃米特记得，鲍林的工作比他说的还要多。他们合用一张床，轮流睡觉。照埃米特的说法，鲍林总是凌晨3点从实验室回来，那时埃米特正好起床开始学习。
每天晚上在实验室里，鲍林都要给爱娃·海伦写一封信。绵绵书信缩短了他们之间的距离，鲍林发现自己非常想念爱娃。不出几个月，他们就决定不再等待，也不顾双方家长的反对，在鲍林入学的第一年底结婚。
1923年春天，鲍林花50美元买下了迪金森用了七年的T型福特车，在街上转了几圈算是学会了驾驶。6月，他一路北上俄勒冈参加婚礼。“我原打算天黑就休息，”他回忆说，“但是我急切地想早日回到俄勒冈，所以就想，为什么不一直开下去呢？”半夜时分，鲍林驾着旧车在西斯基由山脉的崎岖山路上疾驰。为了让头灯发光，他得保持高速行驶，不小心一下子把车开进了路边的一个大坑。车最终停了下来，人也被颠倒了过来，一块车顶支架的碎木片还扎进了他的大腿。他挣扎着爬了出来，包扎了伤口，熬了一夜等待别人来救援。第二天一早，救援的人终于来了。刚把车修好，他又上路了，回到家刚好赶上婚礼。
婚礼在塞勒姆爱娃的姐姐家中举行。这是一个小型的家庭婚典，双方母亲都暂时把不悦放在一边参加了。鲍林高中时的朋友杰夫列斯是他的男傧相。在俄勒冈小镇科瓦利斯度过了一天的蜜月之后，鲍林又开始了暑期打工，还是测试铺路材料。新婚夫妇先在波特兰与鲍林的母亲一起生活，爱娃尽量地讨好贝莉——但她从未完全成功过。随后她又和鲍林一路追随筑路工人穿行于华盛顿州和俄勒冈州，每到一地都住在临时租来的房子里。
爱娃的才智早就打动了鲍林。比如鲍林在加州理工学院写给爱娃的一封信中提到泡菜中含有醋酸；她回信说：“谁都知道泡菜中没有醋酸，而是乳酸。”指出以前的教授在他本人专业中的错误是需要有勇气的，而且这类情况以后还会发生。一天工作下来，为了打发时间，鲍林翻开一本从当地图书馆借来的智力测试书，与妻子一起解答其中的问题。“我吃惊不小，”多年以后，在一次与爱娃同时接受采访时他说道，“我发现自己的新娘解数学题的速度比我还快，而且在多数场合答案比我的要正确。后来我想幸好没有在结婚前就发现这本书……不然可能会影响我的虚荣心。”
“你指的是伤害你的自尊心吧，”爱娃回答。
1923年秋天，鲍林把新娘带到了加州理工学院，搬进了校园边的一套小公寓。鲍林又恢复了老的工作习惯，选修了许多课程并把大多数晚上和周末都扑在实验室里。爱娃把一部分时间用来盘算如何用微薄的研究生津贴来维持生活，另一部分时间用来设法与辛勤工作的丈夫呆在一起。她精力旺盛，静不下心在家等鲍林结束一天的工作回来。她同鲍林一同上学，陪他听周五晚上的物理讲座，在实验室里帮忙，帮他做晶体模型，描绘球心投影，帮他计算公式，还在实验室纪录本上听写鲍林读出的衍射测量数据。鲍林在1923年的实验室纪录本上随处可见爱娃的手迹，包括在一页顶端写的“我爱你”。在实验室工作是和自己丈夫在一起的一种方式——可能也是唯一方式——而且这也让爱娃得以熟悉他的工作和专用词汇。她需要这些知识，以便和丈夫谈论他最感兴趣的话题。她不应该妨碍鲍林对工作的乐趣，妨碍他获取成功的抱负，她同样也不允许这一雄心将他俩分隔开来。
不过，工作并非唯一的生活内容。鲍林夫妇一同去听音乐会，去看电影，与迪金森一家野营，一同去海边。他们的第一个孩子是男孩，取名小莱纳斯，诞生于1925年3月10日。他们甚至还一同密谋，帮助鲍林的旧时朋友杰夫列斯与一位父母不赞成其婚事的姑娘秘密举行了婚礼。当时杰夫列斯正在伯克利攻读心理学硕士，鲍林夫妇时常去那儿拜访他。
1924年，鲍林又一次访问加州大学伯克利分校。他来到化学学院，把自己介绍给了路易斯。后者关于原子分享电子对形成化学键的论文曾经给了鲍林非常深刻的影响。路易斯当时不到50岁，正处于科学创造与个人权威的巅峰。自从1912年离开诺伊斯来到伯克利开设化学系之后，路易斯在科学研究和学术管理两方面都表现出了杰出才能。1923年，也就是鲍林首次拜访他之前不久，他刚出版了一本热力学经典教材（路易斯在推广现在早已被人们广泛接受的自由能概念方面功不可没），而且还撰写了一本总结其他原子分享电子对的思想，是一本具有巨大影响的专着。在校方的支持下，路易斯在过去十年中重组并扩大了伯克利的化学系，使其成为全国最有影响的基础科学研究机构。
尽管诺伊斯和路易斯两人同是美国物理化学方面的领袖，而。且家庭背景相似——两人都是17世纪移居美国的英国人后裔，两人的父亲都是具有学者思维的律师——然而两人在其他方面可谓是迥然相异的一对。诺伊斯生长于新英格兰，浸润在清教徒的传统中长大；而路易斯则生活在美国中西部，自学成才，独立思维。诺伊斯沉稳谨慎，喜欢在幕后操作；路易斯直率好辩，总是冲在最前沿。诺伊斯吟诵诗歌；路易斯爱说笑话。路易斯领导下的化学系像一个辩论协会，面对挑战和答辩他兴高采烈。他的一位同事回忆说：“他就像个顽童，总要寻找机会打击保守的偏见。”这位伯克利的化学家在海象唇髭下总叼着一支雪茄，“不管是否喝过酒，不管身处何地，他总是热烈讨论的焦点，总是欢乐人群的�