用空氣制造面包

19世紀，世界人口呈爆發(fā)式增長，對糧食的需求量也日趨增加，1845年至1850年間愛爾蘭爆發(fā)了大饑荒，導致100萬愛爾蘭人餓死。各國科學家開始致力于提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量，不久便發(fā)現(xiàn)在所有化學元素中，氮元素對農(nóng)作物的生長起著重要作用。這導致有一種東西變得和石油一樣珍貴，世界各國競相開采，美國甚至還為此立法，它就是鳥糞。其中，海鳥糞由于富含氮和磷等元素，更是十分理想的有機肥料。

為了提升糧食產(chǎn)量，美國進口了大量的鳥糞，美國國會甚至通過了一項聯(lián)邦法案——《鳥糞島法》。該法案大致意思是，美國公民可以在全球范圍內(nèi)占有無人認領(lǐng)的有鳥糞的島嶼，并且可以要求美國總統(tǒng)授權(quán)，利用軍隊來保護其相應(yīng)的利益。最終，美國憑借這項法案在全球占領(lǐng)了100多座島嶼，雖然現(xiàn)在大部分已獨立或歸屬原所有國，但仍有十多座島嶼被劃入了美國領(lǐng)土。

但是鳥糞的消耗速度遠遠大于鳥類生產(chǎn)鳥糞的速度，鳥糞越來越少，用光了該怎么辦？一些有遠見的化學家指出：植物的生長需要氮元素，如果能將空氣中的氮氣變成植物可以吸收的氮元素，就可以徹底解決糧食危機問題。向空氣要“面包”吧！如何將空氣中豐富的氮氣固定下來并轉(zhuǎn)化為可被利用的形式，成為一個受到眾多科學家關(guān)注的重大課題。完成這一重大歷史使命的，是德國化學家弗里茨·哈伯。

天使哈伯

1868年，哈伯出生于德國的布雷斯勞，這是一座名副其實的教育之城，64萬人口的城市中遍布著11所大學，從這里走出了10位諾貝爾獎得主。哈伯的父親是一位知識豐富、善于經(jīng)營的猶太染料商，家境優(yōu)渥。家庭環(huán)境的熏陶使哈伯從小和化學結(jié)緣。他是個天才少年、超級學霸，19歲時被破格授予了博士學位，28歲就在大學任教。

1904年，哈伯在兩位企業(yè)家的支持下，決定向人工固氮這個世界難題進軍。“人工固氮”即利用工業(yè)技術(shù)手段，將大氣中游離的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物（主要是氨和硝酸鹽）。

眾所周知，空氣中的氮氣占據(jù)了78%的體積，它們隨著呼吸進入我們體內(nèi)。氮氣分子由兩個氮原子組成，它們被三個化學鍵死死地綁定在一起，因此氮氣的化學性質(zhì)非常不活潑，木炭也好，蠟燭也罷，都無法在其中燃燒。只有像閃電這種級別的超級能量，才能擊碎氮氣中的那三個化學鍵，讓游離的氮元素與空氣中的氧元素、氫元素發(fā)生反應(yīng)，變成氨基和硝基物質(zhì)，落到地面，被植物吸收利用。另外，某些細菌也可以分解氮氣，讓它變成可以被植物利用的有機氮。這些細菌一般共生在植物的根部，為植物提供氮肥。在當時的化學家看來，一定存在一種人工固氮的方法，難點在于如何用盡可能小的成本拆解氮氣。

當時美國已經(jīng)開始嘗試用人造閃電來轟擊氮氣，英、法化學家也在嘗試用高溫高壓來暴力破解，但這些方法耗能非常高。精明的哈伯便選擇了用催化劑來以柔克剛。歷經(jīng)數(shù)次失敗后，他獲得了人工固氮技術(shù)的重大突破。合成氨的原料來自空氣、煤和水，因此這也是最經(jīng)濟的人工固氮法。它結(jié)束了人類完全依靠天然氮肥的歷史，給世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了福音，同時也為工業(yè)生產(chǎn)、軍工需要的大量硝酸、炸藥解決了原料問題。合成氨的成功為德國節(jié)省了一筆巨額經(jīng)費支出，哈伯一舉成名。

1913年，哈伯氨合成產(chǎn)業(yè)化的夢想在德國化工巨頭巴斯夫公司的幫助下實現(xiàn)了，一個日產(chǎn)30噸合成氨的工廠建成并投產(chǎn)。自此，人造“鳥糞”源源不斷地從生產(chǎn)線上涌出，在農(nóng)民的手中變成累累果實，全球農(nóng)作物畝產(chǎn)量增長了4倍，這讓數(shù)億掙扎在饑餓線上的窮苦百姓得以生存下來。1918年，哈伯被授予諾貝爾化學獎，并被譽為“用空氣制造面包的圣人”。作為合成氨工業(yè)的奠基人，哈伯也深受當時德國統(tǒng)治者的青睞，他數(shù)次得到德皇威廉二世召見，并被委以重任。43歲那年，哈伯擔任威廉皇家物理化學和電化學研究所所長，并兼任柏林大學教授。但當諾獎名單揭曉時，英法等國的一些科學家認為哈伯沒有資格獲得這項榮譽，原因是哈伯卷入了由德國發(fā)動的第一次世界大戰(zhàn)。

惡魔哈伯

1914年，第一次世界大戰(zhàn)全面爆發(fā)。外國首腦和軍事專家曾預測：由于含氨化合物的短缺，大戰(zhàn)將在一年之內(nèi)結(jié)束。不料德國合成氨技術(shù)的成功，使德皇威廉二世認為只要能源源不斷地生產(chǎn)出氨和硝酸，德國的糧食和炸藥供應(yīng)就有了保證。這也促使他決心延長戰(zhàn)爭的時間。

彼時的哈伯根本沒去考慮戰(zhàn)爭是否出于正義，他在戰(zhàn)爭爆發(fā)后立刻自愿入伍。他寫了一封信給軍方，他在信中說道：“德軍彈藥即將消耗殆盡，硝酸銨不僅是高效的化肥，還是威力極強的炸藥。”從化學原理上看，用巨大的能量拆解氮氣原子之間的化學鍵，使之成為含氮的化合物，那么，這些化合物中的氮元素重新合并成氮氣的時候，也必然釋放巨大的能量。當時的德軍一路高歌猛進，但沒過多久，就陷入了戰(zhàn)爭的泥潭，因為在漫長的陸軍防線上，戰(zhàn)壕縱橫交錯，德軍和英法聯(lián)軍在比利時相持不下。同時法國前線還出現(xiàn)了一種新式武器——催淚彈。為了改變德軍在戰(zhàn)場上的不利態(tài)勢，德軍統(tǒng)帥部在哈伯的建議下，揭開了世界化學戰(zhàn)的帷幕。

夜間，德軍在長達6000米的戰(zhàn)線上秘密安放了數(shù)以千計的氯氣罐。第二天下午，德軍借助有利的風速，以突襲的方式將180噸氯氣吹到法軍陣地。霎時間，一堵寬6000米、高2米的黃綠色氣體墻滾滾向前推進，縱深達15千米。對手毫無防范，吸入的氯氣在人體內(nèi)和水結(jié)合，形成鹽酸，強烈地腐蝕著呼吸道，最終致5000多人死亡，15000多人中毒致傷。德軍借助氯氣的幫助，最終突破法軍陣地近10千米。哈伯因此受到了德皇威廉二世的嘉獎，但也遭到各國科學家的強烈譴責。此時，哈伯卻被所謂的“愛國主義”所惑，又研制出新型毒氣——光氣，其毒性是氯氣的10倍，并在戰(zhàn)場上使用。

不久，哈伯的妻子以自殺的方式結(jié)束了自己的生命。很多人認為，她之所以這樣做，是因為丈夫“化學殺手”的惡名讓她不堪重負。哈伯卻執(zhí)迷不悟，更不可思議的是，他居然認為：“死亡就是死亡，死于飛濺的彈片還是死于毒氣，這并沒有任何區(qū)別，不要因為看不到冒著槍林彈雨沖鋒的騎士精神，就說毒氣比彈片更加邪惡。相反，毒氣比那些彈片給人體造成的殘缺更小。”

化學戰(zhàn)的“潘多拉魔盒”在哈伯等科技人士的“努力”下終于被打開了。第一次世界大戰(zhàn)期間，交戰(zhàn)雙方共生產(chǎn)各類毒氣15萬噸，因毒氣傷亡的士兵、百姓多達130萬人，占大戰(zhàn)傷亡總?cè)藬?shù)的4.6%。從1917年開始，化學戰(zhàn)成為一戰(zhàn)各個戰(zhàn)場上的主角。英、法、俄、美等國也以牙還牙，大量使用刺激性、窒息性、糜爛性毒劑等化學武器。而作為始作俑者，哈伯的戰(zhàn)爭暴行，在歷史上留下了極不光彩的一頁，受到了世界愛好和平的科學家和各國人民的強烈譴責。著名科學家愛因斯坦就曾氣憤地指責哈伯是“科學界的無賴、喪心病狂的走狗”。對此哈伯也曾辯解，他說了一句頗有爭議的話：“在和平年代，一個科學家是屬于全世界的，但在戰(zhàn)爭時期，他卻屬于他的祖國。”

第一次世界大戰(zhàn)以德國戰(zhàn)敗而告終。戰(zhàn)后的一段時間里，哈伯曾試圖設(shè)計一種從海水中提取黃金的方案，希望借此來支付協(xié)約國要求的戰(zhàn)爭賠款。遺憾的是，在研究了三年之后，哈伯發(fā)現(xiàn)，海水中真實的黃金含量比自己預估的低了100倍，這個方法根本行不通，他的努力只能付諸東流。很快，時間來到了1933年，希特勒上臺，納粹黨開始在全國大肆屠殺猶太人。盡管哈伯不信猶太教，但他的猶太血統(tǒng)是無法更改的，他被稱為“猶太人哈伯”，成為納粹針對的對象。當時哈伯的好朋友普朗克正在幫德國研制原子彈，在普朗克的竭力擔保下，哈伯逃過了初期的反猶迫害。但后來政策變得越來越嚴格，哈伯的研究所里還有大量的猶太員工，政府命令哈伯必須立刻解雇這些員工。

雖然哈伯一直狂熱地愛著德國，但現(xiàn)在他也變成了愛國者口中的猶太奸商的子孫，狼狽不堪的他只能選擇背井離鄉(xiāng)。1933年6月，哈伯流亡到英國，在劍橋大學講學。1934年初，哈伯應(yīng)邀出任設(shè)在巴勒斯坦的西夫物理化學研究所所長。赴任途中，哈伯因心臟病突發(fā)，于1934年1月29日在瑞士巴塞爾與世長辭，終年66歲。哈伯在去世前留下了遺囑，希望能把他和妻子的骨灰安葬在一起，并在自己的墓碑上寫上一句話：他為祖國服務(wù)，無論戰(zhàn)爭還是和平，只要祖國需要他。但是最后，這句話并沒有出現(xiàn)在他的墓碑上。

留給世人的反思

具有多重人格又頗具爭議的哈伯走了。他既是一個聰明的、才華橫溢的化學家，又是一個以科學知識支持沙文主義的狂人。人們在憤怒譴責他犯下的戰(zhàn)爭罪行的同時，也對他凄慘的晚年寄予一絲同情。很多年后，當有人問愛因斯坦如何評價哈伯時，愛因斯坦說：“這是德國猶太人的悲劇，一場單相思的悲劇。”哈伯的一生也給人們留下了探討與反思的沉重話題：科學家應(yīng)承擔什么樣的社會責任？

如今世界人口進入第二次也是有史以來最迅猛的增長時期，全球的科學家又一次面臨解決人類吃飯問題的挑戰(zhàn)。中國的“雜交水稻之父”袁隆平，投身于稻田，在泥濘中尋找解決中國糧食問題的鑰匙，通過“雜交水稻”解決了世界糧食短缺的問題，被譽為“第二次綠色革命”。

展望未來，科學技術(shù)正以空前的規(guī)模加速發(fā)展，其雙刃劍作用與日俱增。科學家每進行一項影響人類歷史進程的重大技術(shù)突破時，都不得不認真考慮社會責任問題。有一位社會歷史學家曾經(jīng)說過，從善需要思想深度，而思想空洞、低俗就會導致從惡。同樣是解決了糧食危機的科學家，哈伯與袁隆平卻給世人留下了截然不同的印象，這值得每一位科技工作者借鑒、深思。