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略带伤感的曹珮声更让胡适着迷。在杭州一同游玩了4天后，5月3日，临别之时，胡适为曹珮声写下了一首题为《西湖》的白话小诗：“十七年梦想的西湖，不能医我的病，反使我病的更厉害了……这回来了，只觉得伊更可爱，因而舍不得匆匆就离别了。”1923年5月25日，胡适在这一天的日记上粘贴了曹珮声随信寄来的八张与西湖有关的照片，其中一张是曹珮声自己的单身像。
到了1923年的5月底，胡适再一次坐上了开往杭州的火车，出现在了烟雨朦朦的西湖边上。6月下旬，各个学校放假后，胡适终于在杭州南山的烟霞洞边等来了心中的爱人曹珮声。
杭州西湖南山，有三处名洞，为水乐、石屋和烟霞，其中烟霞洞风景最佳，以朦胧中的烟霞为美，清修寺在烟霞洞的南边，十分安静，寺里的僧人仰慕胡适大名，便把大殿东边的两间小斋房出租给了胡适。在这里胡适与曹珮声开始了他们的同居生活。
在杭州烟霞洞，两人安静地享受着爱情所带来的幸福，每日寄情于烟霞，或两人对弈，或闲坐品茗，或游山观佛。杭州多雨，雨后的西湖和四周的山峦更是清秀可爱，胡适在日记中多处记录了他和曹珮声一同漫步于山水之间。今天晴了，天气非常好。下午我同珮声出门看桂花，过翁家山，山中桂树盛开，香气迎人。我们过葛洪井，翻山下去，到龙井寺……（《胡适日记》）
天气不好的时候，两人则在檐下同读一卷书，胡适在日记中又曾这样写到：早晨与娟同看《续侠隐记》第二十二回《阿托士夜遇丽人》一段故事，我说这个故事可演一首记事诗……（《胡适日记》）
两人同居时刚好是曹珮声放暑假，但很快就到了开学的时候，曹珮声又请了一个月的假，继续陪伴胡适，此后胡适一直在南方逗留到1923年的12月中旬才回北京。
在烟霞洞与曹珮声一起生活的时光让胡适铭刻一生。胡适曾在1923年10月3日的日记中写到：我这三个月中在月光之下过了我一生中最快活的日子——《胡适日记》。
两人虽然同居，但这并不为太多的外人知晓，1923年的中秋节，胡适邀请好友徐志摩来杭州游玩，自命为“寡人有疾，寡人好色”的徐志摩一眼就看出胡适与曹珮声非同一般的关系。
胡适虽然是中国现代较早接触西方文化的人，但他又深受中国传统道德的影响，在面对自由的爱情和旧式的婚姻这个问题上，他始终表现出一种矛盾。
徐志摩看出好友在杭州有了情人，便鼓励胡适要“革命”，但是与曹珮声相爱的胡适想要冲破礼教的束缚，却又缺乏勇气。因此胡适曾自我安慰：“情愿不自由，也是自由了”。
秋去冬来，离别的日子快到了，相见时难别亦难啊，天气也渐渐转凉，带着一片凄凉之意，胡适在日记中写到：睡醒时，残月在天，正照着我头上，时已三点了。这是在烟霞洞看月的末一次了……今当离别，月又来照我，自此一别，不知何日再继续这三个月的烟霞洞山月的“神仙生活”了！枕上看月徐徐移过屋角去，不禁黯然神伤（《胡适日记》）
新历的1923年即将结束时，胡适恋恋不舍地离开了人间天堂——杭州，离开了已经怀孕的曹珮声，回到北京。
在微微的寒风吹拂下，胡适回到了北京。徐志摩已经把胡适与曹珮声相爱的事情传开了。回到家中，妻子江冬秀手持剪刀逼问胡适，胡适承认了自己与曹珮声的恋情，由于此时母亲冯顺弟早已去世，不用再遵母命尽孝道的胡适终于向江冬秀提出了离婚。
江冬秀以杀死他们的两个儿子相威胁，胡适只好作罢。但他心中依旧念念不忘曹珮声。与妻子争吵后，胡适离家出走，住在北京西山的朋友家中，心中的苦闷、感伤和凄凉无处排遣，在一个寒冷的夜晚，胡适写道：“山风吹乱了窗纸上的松痕，吹不散我心头上的人影。”
之后，曹佩声由胡适推荐于1934年赴美国就读于康奈尔大学农学院，1937年获得硕士学位，回国后先后在安徽大学和复旦大学任教，是我国第一位农学界女教授。
1939年，曹佩声结识了一位归国留学生，俩人产生了恋情，岂料江冬秀在男方亲戚中败坏她的名声，致使男方单独解除婚约，直气得曹佩声要上峨嵋山当尼姑。后在其兄曹诚克力劝之下方改变了主意，又兼在美国做大使的胡适来信安慰，还捎来300美金资助生活，情绪才逐渐稳定下来。曹佩声对胡适，一直是痴情不改，一往情深，鸿雁不断，相互都品尝着苦涩的婚外恋情。
1949年，胡适不听曹佩声的劝阻流亡到美国，从此两人鸿雁断绝，留下的是无尽的怀念。1958年，她退休后于1969年落户绩溪山城，原想找一处房前屋后能够耕作的住所，自筹资金建一个养猪场、气象台，但这些设想都一一落空。生活上十分清苦孑寂，她写有一首《临江仙》：
〖老病孤身难寄，
南迁北驻迟疑，
安排谁为决难题？
哥哥长病废，
质仰死无知。
徒夸平生多友好，
算来终日痴迷。
于今除却党支持，
亲朋休望靠，
音信且疏稀。〗
曹珮声终身未再嫁人，她至死都把对胡适的爱珍藏在心底。杨林桥，位于胡适家乡安徽绩溪上庄村的村口，1965年6月25日，杨林桥被山洪冲毁，曹珮声捐献了自己的积蓄，重修杨林桥。
1973年，曹佩声病逝于故乡安徽绩溪。临终前她留下遗言，一定要把她安葬在杨林桥边的那条小路旁，因为那是胡适回家的必经之路。她曾经委托好友汪静之，将她一直珍藏着的一大包与胡适来往资料，在她死后焚化。这段刻骨铭心的相思，她珍藏了一辈子，死后也随她带去了天堂。
对于这段婚外恋，胡适有诗记之：
〖隐外西楼已半春，绸缪未许有情人。
非关木石无恩意，为恐东厢泼醋瓶。〗
胡适曾爱慕陈衡哲，他虽至死不承认，却给自己的女儿取名叫“素斐”。素斐即Sophia，也即“莎菲”，正是陈衡哲的英文名和笔名。
陈衡哲是庚子赔款的第一批女留学生，现代文学史上的第一个女作家，北京大学的第一个女教授。陈衡哲是一位历史学家，文学不是她的本行，但胡适赞誉她“身上每一个细胞都充满着文艺气息”，她是新文学史上颇有贡献的女作家。
胡适和陈衡哲认识于留学美国期间。陈衡哲在美国五所最有名的女子大学之——瓦沙女子大学（Vassa College）留学，专修西洋历史，同时学习西洋文学。在那里，她结识了胡适、任叔永（鸿隽）、杨杏佛、梅光迪、朱经农、胡先（马肃）等人，并以莎菲为笔名开始写作。
《胡适留学日记》中记载了胡适和陈衡哲见面的情形：“（1917年）4月7日与叔永去普济布施村（Poughkeepsie）访陈衡哲女士，吾于去年10月始与女士通信，五月以来，论文论学之书以及游戏酬答之片，盖不下四十余件。在不曾见面之朋友中，亦可谓不常见也。此次叔永邀余同往访女士，始得见之。”这是胡适在美留学期间与陈衡哲的第一次见面，他们虽然见面次数不多，但在五个月之内，胡适寄出了信函“四十余件”，差不多每月十件，为数颇不算少。留意那些“游戏酬答之片”，双方的感情还是很亲密、很谐趣的。1914年11月1日，因彼此称呼问题，“寄陈衡哲女士”云：你若“先生”我，我也“先生”你。不如两免了，省得多少事。
1915年9月，梅光迪（觐庄）等人和胡适的“文学革命”笔战中，陈衡哲也支持胡适的主张。胡适说：“民国五年（即1916年）七八月间，我同梅（觐庄）任（叔永）诸君讨论文学问题最多，又最激烈。莎菲那时在绮色佳过夏，故知道我们的辩论文字。她虽然没有加入讨论，她的同情却在我的主张一方面。……她不曾积极参加这个笔战；但她对于我的主张的同情，给了我不少的安慰与鼓舞。她是我的一个最早的同志。”（陈衡哲的短篇小说集《小雨点》胡适序）
留美期间，胡适、陈衡哲、任鸿隽是三个好朋友。任鸿隽1919年与陈衡哲订婚，1920年陈衡哲获芝加哥大学硕士学位，受北京大学校长蔡元培邀请，回国担任教授，和任鸿隽同在北大任教。1920年9月16日陈、任举行结婚典礼，胡适做赞礼，蔡元培为证婚人。胡适戏赠他俩的贺联是：“无后为大，著书最佳。”
1921年7月31日，胡适在日记中记有这样的话：“得冬秀一信，知叔永、莎菲新得一女。因重到鸡鸣寺，作一诗贺他们。”诗曰：重上湖楼看晚霞，湖山依旧正繁华；去年湖上人都健，添得新枝姊妹花。他还在诗末加注说：“三个朋友一年之中添两女，吾女名素斐，即用莎菲之名。”素斐夭折后，任鸿隽陈衡哲夫妇送他们的女儿给胡适做干女儿。由此可见，两家交情很深。
1927年，素斐夭折后一年半，远在美国的胡适给妻子江冬秀写信说：“冬秀，我今天哭了女儿一场！梦中忽然看见素斐，脸上都是病容，一会儿就醒了。醒来时，我很难过，眼泪流了一枕头，起来写了一首诗，一面写，一面哭。忍了一年半，今天才哭她一场……”并在信后附上诗《素斐》一首，有研究者认为，哭女儿是真情迸发，诗素斐，可到底是为哪个Sophia？
陈衡哲曾用“金坚玉洁”来形容他们的友谊。但有人散布流言蜚语，他们三个人的友谊被人误解和中伤。1934年《十日谈》第二十六期的《文坛画虎录》专栏上，发表了“象恭”写的《陈衡哲与胡适》的短文。文章说陈衡哲要与胡适结成永久伴侣，胡适拒绝了，然后把她介绍给任鸿隽；陈衡哲、任鸿隽婚后感情一直淡淡的。此文引起了轩然大波。为了反击胡乱猜测和无中生有的诬蔑，胡适写信（任鸿隽陈衡哲夫妇过目并同意）给《十日谈》编辑部用事实来加以批驳，并要求杂志向他们三人公开道歉。
为辟谣胡适曾写道：在留学时代，我与陈女士虽然只见过一面，但通信是很多的。我对她当然有一种很深的和纯洁的敬爱，使我十分重视我们的友谊。但我们从来没有谈到婚姻的问题。这是因为，第一，我们那时都在青年的理想时代，谁都不把婚姻看作一件重要的事；第二，当时一班朋友都知道陈女士是主张不婚主义的，所以没有一个人敢去碰钉子。她与任君相识最久，相知最深，但他们也没有婚姻之约。直到任君于1919年第二次到美国，陈女士感到他三万里求婚的诚意，方才抛弃了她的不婚主义，和他订婚。
拿胡适的女儿“素斐”来做文章的，不是别人，是胡适的高足唐德刚。唐德刚说：“素斐者，SOPHIA也，‘莎菲’也！‘为念绿罗裙，处处怜芳草！’”后来，素斐夭折后胡适写的那首《素斐》的短诗。唐德刚先生认为这是一首“缠绵悱恻的一石双鸟，悼亡、怀旧之诗”。
美籍学者夏志清说：“任氏夫妇一直是胡适的至交，也是他事业上最亲信的左右手，他对任太太是不存一丝罗曼蒂克的幻想的。但任、陈婚姻如此美满，胡适自己家里有个病中不准他看书、写诗的老婆——相形之下，他免不了艳羡他们的幸福。他骗过江冬秀，给自己的女儿取名素斐（SOPHIA），虽不能说纪念他同陈衡哲那段旧情，至少也希望女儿长得像瓦莎学院优秀生莎菲一样聪明好学，而一点也不像她生母那样的庸俗。德刚道破胡适为爱女取名用心良苦这一点，实在令人心折。”
在胡适身边，还有一位单恋胡适的女性，她就是胡适的好友朱经农的胞妹朱毅农。民国时期，朱经农曾任上海市教育局长、湖南省教育厅厅长。曾任中华民国国务总理的熊希龄夫人朱其慧，是朱经农和朱毅农的姑姑。
在胡适的朋友圈子里，最有资格说“我的朋友胡适之”的要数朱经农和任鸿隽。借着哥哥和胡适的亲密关系，朱毅农很自然地走到胡适的个人和家庭生活。1923年，从江冬秀给胡适写家书中得知，有一段时间，朱毅农主动承担家庭教师职责，教导胡适长子胡祖望，每天教他两个小时的功课。
不知道何时朱毅农何时爱上了胡适，只知道结局：单恋胡适多年而发疯，最后染病身亡。这真是一个令人悲伤和绝望的结局。这个秘密只限于跟胡适最要好的朋友知道，胡适的日记和家书中半遮半掩地记录了几笔，我们借以管窥这位薄命的红颜。
江冬秀写于1923年8月18日的家书提到了朱毅农的病情：“我今天去看朱小姐，他的病好点了。……他说明后天朱经农要到了。医生劝他先在家住一个月，把病养好点，再到西山去住住去。他说这一次一听到西山去住半年，他等朱经农来，把他母亲安顿一下，他狠（很）不放心他的老母亲没有人照顾。”从这封信来看，朱毅农已经发病了，病情严重到去西山住半年。江冬秀写信征求胡适的意见，让朱小姐的母亲搬到家里住可好？
朱毅农对胡适的单恋持续了多年，1930年间，她的家人甚至为了她而另租了一间房子，请了看护，把她隔离，胡适在他的日记里把她住的屋子称为“她的疯狂院”。十月下旬，胡适去探望朱毅农的时候，她自己告诉胡适：“我是为了想你发风疯的。”并且说她别无指望，只希望能常见到胡适。两天以后胡适又去了一次，看她奄奄一息在床，不由得黯然地作了“我虽不杀伯仁，伯仁因我而死”的感叹。更凄惨的是，朱毅农还是胡适中国公学的学生饶毓泰的妻子。不但如此，他们1924年结婚的时候，胡适和江冬秀还是他们的证婚人呢！
胡适在《四十自述》自序（1333）里，提到过“一位女朋友”毁稿的憾事：
“前几年，我的一位女朋友忽然发愤写了一部六千字的自传，我读了很感动，认为中国妇女的自传的破天荒的写实创作。但不幸她在一种精神病态中把这部稿本全烧了。当初她每写成一篇寄给我看时，我因为尊重她的意意，不替她留一个副本，至今引为憾事。”
夏志清在《小论陈衡哲》一文中推测焚稿的自传作者是陈女士陈衡哲。有人认为，这个焚烧自传稿件的“女朋友”不是陈衡哲，陈衡哲没有出现过“精神病态”，显然是朱毅农。
朱毅农写好了自传只给胡适一人看，也很符合她单恋胡适的心理特点和行为动机。还有一个原因，胡适大力提倡传记文学，他不仅身体力行写作人物传记和自传，不厌其烦地劝导督促他的朋友们写自传，朱毅农写自传是单恋胡适的一种回应。
【溘逝】
1962年2月22日，吴健雄从美国飞抵台湾拜访胡适，顺便友情参加24日的院士会议。这次院士会议上，胡适抱着乐观主义精神，大谈十几年来在这个孤岛上，虽算是离群索居，在知识和物质的困难情形之下，总算做出点东西。然后他继续骄傲地说他教出了两个物理学家，非常引以自豪。
胡适话刚一结束，副院长李济不以为然，与胡适乐观态度唱反调。他说，经过50年提倡，科学思想还是在中国生根不成。胡适显然在李济悲观主义话语中受到了刺激，于是说：
“李济先生太悲观了。……科学的发展，要从头做起，从最�