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“和平时期,科学家属于全世界。但战争时期,科学家为祖国服务。”
在化学发展史上,有一位化学家,虽然他早已长眠地下,但是他却给世人留下关于他功过是非的激烈争论。
他似天使,也似恶魔。
赞扬他的人说:他是天使,为人类带来丰收和喜悦,是用空气制造面包的圣人
诅咒他的人则说:他是魔鬼,给人类带来灾难、痛苦和死亡。
这位备受争议的化学家,是第一个从空气中制造出氨的德国科学家:1918年诺贝尔化学奖获得者弗里茨·哈伯(Fritz Haber)。
1915年春,第一次世界大战激战正酣。
战争把曾经葱郁的依普尔原野变成人间地狱:浮肿腐烂的尸体散落在弹坑疮痍中,子弹像雨点和失控的蜂群尖叫着击倒男人和孩子,迫击炮用愤怒轰炸愤怒......
士兵满身污泥屈身躲在战壕,身边是还没有完全掩埋的战友尸体,旁边是老鼠和苍蝇,它们在吃那尸体。
在这个前所未见的地狱景象中,动物的饕餮和人类的自相残杀,其疯狂恰无二致。
1915年4月,比利时伊普尔前线,几名佩戴防毒面具的德军俘虏。从时间上看,德军发动毒气战就在这张照片拍摄前后不久。
此时,德国阵营里站着一个秃顶的小个子男人,绒毛大衣帮他抵御四月的春寒,精致修剪的胡子下面叼着他标志式的弗吉尼亚雪茄。
这个人正是弗里茨·哈伯。
现在正是晚上,哈伯透过夹鼻眼镜望向对面的敌人,这位德国犹太科学家正等待天象时机。
凌晨6点,风向正好。
“神诛英格兰。”他给出命令,6000辆坦克用他新发明的秘密武器向对手发起进攻。
168吨氯被释放到空气中,借风势扶摇而上直奔英法联军。
英法联军毫无准备地看着谜一样的烟雾向自己逼近。
突然,他们开始感到肺里面针扎一样难受,剧痛让他们难以站立,痉挛着倒在地上。此时他们的肺里已迅速积聚了大量的浓液,先是口吐黄沫,继而大量地咯血。
看到战友面目狰狞地倒在地上,被吓坏的盟军纷纷逃离,后撤了6公里之远。
这是毒气战首次在人类战场出现。
然而,毒气战的始作俑者却在这场战争结束后的第三年,获得了诺贝尔化学奖。
先别急着惊讶,他获得诺贝尔化学奖当然不是因为他发明了毒气,而是颁给他另一项研究。
了解个中缘由之后,你就会明白得多亏了他,你、我才能拥有生命,世界上绝大多数人也确实感恩于他。
1868年12月9日,弗里茨•哈伯出生在一个商人之家,当时正处于在德皇威廉二世的时代。
犹太人拥有很大的社会自由,他们可凭自己的能力和作为获得成功。
他从小就坚信“未来掌握在自己手中”,就像哈伯自己写的:
“除了自身能力的限制,没有什么能阻挡我们飞黄腾达。”
哈伯的父亲是一位知识丰富又善经营的犹太染料商人,由于燃料需要用到许多化学试剂,所以受家庭环境的影响和熏陶,哈伯从小和化学有缘。
少年哈伯天资聪颖,好学好问好动手,小小年纪就掌握了不少化学知识。
他曾先后到柏林、海德堡、苏黎世求学,曾做过著名化学家霍夫曼和本生的学生。
大学毕业后在耶拿大学一度从事有机化学研究,曾撰写过轰动化学界的论文,19岁的哈伯破格被德国皇家工业大学授予博士学位。
19世纪末,化肥工业的出现和发展推动了农业生产的发展。
但是随着世界人口增长,粮食的需求也日趋增大,再加上工业发展和军事上的迫切需要,粮食成为了限制人类发展的重要因素。
也正是在此时,哈伯开始尝试解决威胁德国发展的粮食危机。
德国的土地和气候可以生产出喂饱三千万人口的粮食,如果没有更多粮食产出,剩下的两千万人就会挨饿。
想要解决问题其实也非常简单,早在1840年,尤斯图斯·冯·李比希就指出:
氮是植物细胞壁的重要组成元素,所以,地里能生产多少粮食直接取决于你能提供给它多少氮。
而这种元素也不难找到,它就在每个人眼前的空气中:
四千万亿吨的氮气占到地球大气组成的80%。
所以,问题的关键从哪里有氮变为了如何固化这些氮。
提到固化氮,很多对化学比较感兴趣的读者应该都会想到一个方程式——合成氨:
N2+3H2==高温高压催化剂===2NH3(可逆反应)
1905年,哈伯赴美国考察,回国后也采用高压放电固氮,实验历时一年,效果不尽人意。
而后哈伯进行一系列实验,开始了自己探索合成氨的最佳物理化学条件。
他并不盲从权威,而是依靠实验来检验,在一位来自英国的学生洛森诺的协助下,哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程。
这流程是:
在炽热的焦炭上方吹入水蒸汽,可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。其中的一氧化碳在催化剂的作用下,进一步与水蒸汽反应,得到二氧化碳和氢气。然后将混和气体在一定压力下溶于水,二氧化碳被吸收,就制得了较纯净的氢气。
同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭,空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉,从而得到了所需要的氮气。
氮气和氢气的混和气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成氨。
但什么样的高温和高压条件为最佳?以什么样的催化剂为最好?
这还必须花大力气进行探索。
哈伯以锲而不舍的精神,经过不断的实验和计算终于在1909年取得了鼓舞人心的成果。
这就是在600C的高温、200个大气压和锇催化剂的条件下,能得到产率约为8%的合成氨。
不过8%的转化率不算高,在化工行业来看真的很低了,那么该怎么办呢?
哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工,并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来,让未反应的氮气和氢气重复循环使用。
至此,他成功地设计了原料气的循环工艺,完成了在工业上合成氨的一整套工艺设计。
虽然整套流程设计的天衣无缝,但要进行工业化生产,仍将要付出艰辛的劳动。
哈伯将他设计的工艺流程申请了专利后,把它交给了德国当时最大的化工企业巴登苯胺和纯碱制造公司。
这个公司原先计划采用以电弧法生产氧化氮,然后合成氨的生产方法。
两相比较,公司立即取消了原先的计划,组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。
虽然锇虽然是最好的催化剂,但由于它非常稀有并且十分难以加工,与空气接触还容易变为易挥发的四氧化物,这个难点让波施伤透了脑筋。
他用了两年时间,进行了6500次试验,测试了2500种不同的配方才最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。
最后,在1913年,哈伯的合成氨的设想终于得以实现,一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
从此合成氨成为化学工业中发展较快的一个部分。
合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径,更重要的是,这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。
合成氨的研究来自正确的理论指导,反过来合成氨生产工艺的研试又推动了科学理论的发展。
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动,1915年诺贝尔奖协会决定把诺贝尔化学奖授予弗里茨·哈伯。
1914年,爱因斯坦与诺贝尔化学奖得主弗里茨·哈伯合影
现如今,每年有一亿吨化肥通过哈伯制氮法生产,现在地球上将近70亿人口,包括你和我,身体里一半的氮都归功于哈伯制氮法。
这可能是人类历史上最了不起的科学发现,新生儿因它免于死亡,我们因它得以长寿。
服务国家并因此获得名誉,哈伯实现了儿时的梦想,曾经那个小镇犹太男孩如今成了科学明星,给德国带来享誉世界的荣耀。
随着德国人口和经济都飞速发展,帝国的野心也日益膨胀,德国人为自己野心找到的对策是:越过比利时,攻打法国。
但原本期望的速战速决没有实现,德军受到阻截,在马恩河停滞不前,士兵委缩在战壕里,抬头就是横飞的子弹。
德军陷入困境,漫长的战线从平原一直延伸到海岸,士兵伤亡数字不断攀升。
这个时候爱国主义者哈伯毛遂自荐,他知道自己能提供帮助:
上一个实验中把氮分子分开需要巨大能量,那么当实验反过来做,氮原子聚合时也应该会放出巨大能量。
他给军方上书解释了自己的妙招:他那个给亿万人带来生命的化学方程式,也可以用来制造炸弹。
哈伯天才的逆向思维和由此而生的武器,帮助德国又战三年,当然从另一个角度说就是:他让战争多打了了三年才结束。
然而,单纯炮弹的供应无法将德国领向胜利,盟国手中握有同样的武器和更多士兵。
于是哈伯的天才又闪现了:
氨水加上氯就可以变成一种可让人窒息的气体,可以用作毒气攻击敌人。
当时已无计可施的德国高层,采用了这个建议,做困兽尤斗。
也是在这个时候,哈伯的妻子克拉克博士站了出来,她公然反对丈夫,指责这种野蛮行为有违科学精神,指责哈伯的研究:
“科学应该是造福人类的学科,而不是制造出让无数士兵死于非命武器。”
也就是在这时,哈伯说出了那句令全世界默然的话:
“和平时期,科学家属于全世界;但战争时期,科学家为祖国服务!”
哈伯的妻子
在此之后,哈伯与妻子克拉克的关系近乎破裂。
随后,在1915年4月22日晚,哈伯用毒气一下杀死了6000名盟军士兵,也因此得到了德军的“褒奖”。
在5月1日的庆功宴后,哈伯的妻子克拉克出于良心的谴责,在凌晨饮弹自尽。
妻子自杀后的第二天,哈伯就去了前线指导更多进攻,小儿子赫尔曼被留在家一个人承受母亲的死亡和父亲的缺失。
后来1930年,哈伯的小儿子赫尔曼移居美国,因无法承受父亲当年的行为,也以自杀了结。
战后的哈伯也一直被妻子的死折磨,他说:
“她说的那些话有时会在我耳边响起,容貌也常常浮现,让我痛心不已。”

1918年11月11日上午11点,第一次世界大战最后一声枪声响起宣告了德国的战败。
几百万士兵离开血污泥淖和毒气返回家乡,毒气战给双方都造成十万人的死亡,外加几百万伤员、几百万人死于哈伯研发的炸弹。
和其他数不尽的德国人一起,哈伯为自己的国家战败和赔款而感到羞耻,他的爱国热情又一次被激发,几乎想要一个人来为国家赔这笔钱。
他花五年时间想造就另一个奇迹:
十年前他成功从空气中生产出面包,这一次他钻研从海水中提取中黄金之法。或许对他滥用自己的天才感到厌倦,幸运女神这次没有再垂青他。实验的失败好像人生一个转折点,这之后他的命运开始风水日下。
1933 年希特勒出任总理,德国和世界开始了另一段不幸,纳粹政府宣布不允许犹太人在文化机构任职。
鉴于哈伯在一战中对国家的“突出贡献”,他被豁免在外。
不过他手下那些研究员就不那么幸运了,75%的研究员都有犹太人血统按照命令要被解雇。
这次哈伯没有再站在政府那一边,他愤而辞职,从小在威廉时代的德国长大,他受的教育是每个人可以凭能力出头而不是凭血统罹难。
他伤心看到祖国的倒退,对祖国感到失望,哈伯成了流亡者,在欧洲四处漂泊一段时间之后,他得到了去英国剑桥任教的机会。
不过他并不被英国人待见,旁边的法国人更是一直痛恨他是个战争犯。
“天才弗里茨”如今成了被遗弃的人,漂泊流浪的日子里,他的身体和心理一样每况愈下。
1934年,在奔赴瑞士一家疗养院的途中,他心脏病发作,在一家旅馆里孤独去世。
在生命的最后时刻,他对自己将科学用于战争表示懊悔,和妻子达成了和解。
奥斯维辛集中营
故事到此还没有完,哈伯去世三年后,第二次世界大战爆发,他曾经的许多发明再一次被派上用场。
其中包括一中叫做齐克隆的氢氰化合物,这原是种杀虫剂,不过纳粹发现只要稍微改动一下化学式,这种杀虫剂就能完美符合他们的需求。
纳粹的化学家去掉了其中能引起人警觉的味道,改造后的齐克隆B可以神不知鬼不觉地被人吸入。
在奥斯维辛,齐克隆B被纳粹用作高效的杀人工具,犹太人被关进集装箱改成的浴室里,水龙头里喷出无色无味能灭绝一切生命的气体。
在其中一节车厢的尸体里,有哈伯的外甥女,他的侄孙也在,他曾经的很多朋友也在。
似乎命运嫌哈伯为地球增加的人口和他在战争期间减少的人口不对等,在哈伯死后,还让他的发明物起作用了一段时间。

直到今天,历史学家仍不知该如何评价哈伯,如果没有他的贡献几十亿的人口不可能存活下来。
同样如果没有他,一战会更早就结束,不会有那么多人死于非命,不会有那么多人抱着残肢苟延生命。
哈伯身上有一毁一誉:他是“奠定现代氮肥工业基础”的科学天才,喂饱了地球上近一半的人口;一边又是开“毒气战”先河的战争恶魔,杀人无数。
然而对其本人而言,两者无非都是出于对祖国的忠诚。
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