这是一个难以接受的故事……
当今地球上,约有一半人口,是靠一位——来自地狱的化学家养活的。
他在100多年前发明了赡养人类的黑科技。
但当他为此获得诺贝尔奖的时候,却没有科学家愿意与他同台,拒绝和他握手。
还说,他是来自地狱的毒师。
所以,这位化学家究竟做了什么?
今天,我们就来聊聊这个故事。
末日预言时间回到1798年,一篇长达150多页匿名论文在剑桥大学耶稣学院发表。
论文中精确的预言,世界人口呈指数级增长,但粮食供应呈线性增长,这必将导致粮食产量赶不上人口增长。
所以,如果不控制全球人口,那么末日必将始于饥荒。
这篇论文逻辑严密,数学充分,当时很多科学家看完论文都倒吸一口凉气,纷纷再猜这究竟是哪位教授的高论,还是真的是来自神明的启迪?
3年后,专家们才知道,这篇论文的作者,原来正是大数学家——马尔萨斯(Malthus),他的这篇论文后来被叫做《人口论》,至今这都是经济学的必读经典。
而论文中的那个预言,则被叫做——马尔萨斯陷阱(Malthusian catastrophe)。
但我们知道,马尔萨斯的预言都快过去300年了,好像并没有发生什么末日饥荒啊,难道这不是一个歪理邪说吗?
其实并不是预言不准,而是有化学家出来救场了。
天空之城1804年,一个头发花白的德国博物学家来到了印加帝国的天空之城。
他叫做冯·洪堡(Alexander von Humboldt)。
他被眼前的巨石奇迹惊呆了,印加人是如何搬运这些巨石的?
冯·洪堡认为,这些巨石的背后其实反映着另外一个印加帝国的人口奇迹。
只要人口足够多,理论上,分工合作是有可能建造这座天空之城的。
但这需要多少人呢?
初步计算下来,他估计,印加帝国当初可能有800万人口。
这个数字太夸张了,因为,这里根本就没有足够养活800万人口的耕地。
冯·洪堡一直在思考,远古印加人就是如何用眼前这些有限的梯田足足养活800万人口的?
玉米、土豆,这些神奇的南美植物已经被欧洲人利用了啊,但是,无论怎么计算下来,这些梯田都无法产出足够的粮食啊。
从高原到丛林再到海岸,冯·洪堡在这里整整考察了两年,终于有一天,他在一座海岛上找到了印加帝国的秘密。
岛上的原住民说,在你们西方人到来之前,印加帝国的官员们每年都要从这里运走很多很多的土壤,岛上的土壤是被诸神祝福过的神物,把它们撒在天空之城的梯田上,庄稼就成倍丰收。
冯·洪堡把这些土壤带回了德国,但20多年过去了,一直没人能破解这些土壤的秘密。
终于在1830年的某一天,冯·洪堡的一个学生让他眼前一亮,这个叫做冯·李比希(Justus von Liebig)小伙儿很擅长化学分析啊,何不让他试试呢?
于是,小伙儿开始分析实验,2年以后,他说,让庄稼成倍丰收的密码就是这些土壤中的氮元素。
这些土壤与其说是它们泥土,不如说它们是鸟粪,它们其实是亿万年来,鸟粪沉积所形成的的物质,含氮量高达20%。
小伙儿的论文石破天惊,英、法、西班牙这些列强们纷纷立刻就反应过来了,全都一股脑的跑到南美去圈地。
然后,南美的鸟粪就成了当时全世界最抢手的战略物资。
比如,后来居上的美国,它竟然还在1856年通过了一部《鸟粪岛法》,说,如果你是美国公民,那么无论你在地球的任何一个地方,发现了一座无人认领,或者不属于任何其他政府管辖范围的鸟粪岛,你都可以代表美国宣誓主权,美国军队将会立刻开拔,给你提供全方位的保护。
这条法令至今依旧有效。
今天,美国通过这条法令占领的著名岛屿就有如下22个,其中不仅有像中途岛、关岛这样的战略要地,还有像美属萨摩亚,这种风景优美、盛产壮汉的岛屿,至于这些岛屿上更多的都市传说,可以参考我们会员频道的太平洋系列故事。
总之,鸟粪算是救了人类一把,让我们暂时跳出了马尔萨斯陷阱。
但是,世界上的鸟粪终究是,挖一勺少一勺的事情啊。
到时候挖完了可怎么办?
果然,在1898年的时候,又有一个叫做威廉·克鲁克斯(Sir William Crookes)化学家再次做出预言,全球鸟粪将在10年后枯竭,计算结果显示,末日饥荒将在1930年准时到来。
但同时,这位化学家还预言,未来必将有一位救世主降临,他将给人类带来一种,从空气中制造面包的魔法。
3年后……3年后(1892年),一个23岁的化学博士从大学毕业,回到了老爸的染料工厂。
他叫做弗里茨·哈伯(Fritz Haber),超级学霸、顶级富二代。
他像个预言家一样,斩钉截铁的跟老爸说,未来是属于合成化学的时代,老爹你竟然还在用天然染料?
听我的,赶紧把工厂改成合成染料生产线,绝对没错。
很显然,老爹直接拒绝了哈伯的建议。
结果没几天,哈伯又跑来说,老爹,你一定要囤货,囤大量的次氯酸钙,这是目前唯一有效的霍乱药物,眼看着霍乱疫情就要来了,你难道不想靠这个机会在大赚一笔吗?
老爹就这么一个儿子,再怎么说,工厂以后也是要交给他的啊,虽然不靠谱,但也只好硬着头皮让他去试试。
结果哪儿知道,几天之后,老爹直接傻眼了,仓库里堆满了半个德国的次氯酸钙,你小子是真的对钱没有概念吗?
老爹一顿痛批,果然,几周以后,德国靠隔离措施扑灭了霍乱疫情,而那些仓库里的次氯酸钙呢,本来就不稳定,保质期短,只能眼睁睁的看着它们全部烂掉。
从此以后,老爹把哈伯赶回大学,彻底断了培养他来接班的念头……
而这个被老爹赶走的哈伯呢?
谁也不知道,他正是预言中的那个救世主…
1903年·德国巴符堡一转眼10年过去了,23岁的小哈珀变成了30来岁的学术之星,在化学界混得风生水起。
这天,奥地利的一个化工厂经理写信说,哈博士,我们在工厂的化工产品中,竟然简单到了令人兴奋的氨,这些氨是在1000℃的高温下产生的,我们怀疑,它们会不会来源于空气中的氮气?请哈博士一定看看。
哈伯一看就来了兴趣,这是化工厂阴差阳错完成了人工固氮啊。
而人工固氮,这部正是当年克鲁克斯预言的救世主魔法吗?
其实,化学家们早就发现了,鸟粪的中的氮元素并不神秘,它几乎可以说是地球上最容易获得元素之一,因为,空气中就有78%都是氮气。
但同时,它也是地球上最难获得的元素之一,因为,两个氮气被三个化学键死死的绑定,植物根本就无法拆解这三根化学键,所以,它们并不能直接利用氮气。
自然接种,能被植物利用的氮元素只有两个来源,第一是闪电,只有像闪电那种级别的超级能量,才能击碎氮气中间的那三个化学键,让游历的氮元素与空气中的氧元素和氢元素反应,变成氨基和硝基物质,这样才能被植物利用。
第二个来源是细菌,某些细菌可以分解氮气,让它变成可以被植物利用的有机氮,它们一般共生在植物的根部,为植物提供氮肥,植物也给它们提供营养。
当然,鸟粪是后来人类发现的第三个来源,但其实它也是细菌分解的产物。
所以,在化学家看来,理论上,是一定在一种人工固氮的化学方法,可以把空气中的氮气直接变成可以被植物利用的氨基和硝基,难点就是如何拆解氮气。
哈伯知道,这是当时最前沿的研究方向,美国人正在尝试用人造闪电来轰击,英法化学家则打算用高温高压来暴力破解。
而哈伯在研究这些样品以后却说,我们何不用催化剂来以柔克刚?
接着,哈伯按照信中的描述还原实验,他怀疑是化工锅炉里的铁元素充当了催化剂,于是,一顿实验操作下来,确实也得到了氨,但产量太低,只有不到十万分之五(<0.005%)的氨含量,看来根本就具有生产价值啊,又是白忙活了一场。
但终归是合成出了氨,于是,哈伯把自己的反应式、实验方法、计算方法全部写成论文,发表了出来。
*Thermodynamik technischer Gasreaktionen,N2 3H2↔2NH3,ΔH=-92.4 kJ/mol*
结果这一发表就闯祸了,当时有个叫做能斯特(Walther Nernst)德国化学家,他只比哈伯大四岁,刚刚发现了热力学第三定律,正在和哈伯竞争化学之星的地位,他一心想打压哈伯,于是发文嘲笑,说,我们的哈博士一定是忽略了设备本身的氮含量,我建议哈博士多看看热力学定律,然后再采用正确方法重新计算。
这下哈伯怒了,他本来不想赶时髦,但现在能斯特都堵到门口来了,必须多合成点氨出来给他看看啊。
6年后……哪儿知道一转眼过去了6年,哈伯还真的没能多合成点氨出来给能斯特看看。
但哈伯清楚,这都是催化剂的锅,催化剂是一种参与反应的中介物质,它能降低反应所需的能量。
如果自己能找到一种催化剂,把反应温度降到四五百度,把反应压强降到一两百个标准大气压,那么自己就能成功。
但这6年来,哈伯试过无数催化剂,根本就找不到。
当时,哈伯正在给一家灯泡厂做顾问,灯泡厂也在寻找比钨丝更好的灯芯材料。
于是,在灯泡实验的过程中,哈伯关注到了一种叫做锇的元素,直觉告诉哈伯,锇也许就是自己要找的催化剂。
然后,哈伯从灯泡厂里顺走了一些锇。
接着,时间来到了1909年7月2日这一天,哈伯把100g锇粉末加入到反应炉中,开始慢慢的升温加压,然后,当压强和温度分别达到175个标准大气压和550℃的时候,有几滴氨水从导管理滴了出来,哈伯兴奋的冲出实验室,他在喊,都下来,都下来,我搞出氨来了。
这次哈伯没有着急发论文,而是直接通知了巴斯夫公司(BASF),这是德国至今存在的超级化工集团。
巴斯夫公司立刻就派来了当时最顶尖的工业化团队,由今天博世电气创始人的叔父——卡尔·博斯(Carl Bosch)率领,他们又很快帮哈伯把这个制备氨的方法工业化,然后移植到到一座叫做奥帕(Oppau)的化工厂里,奥帕每天能产出5吨氨。
即使到了今天,这个工业制氨的方法也没有太大变化,依旧被叫做哈伯法(Haber Process),或者哈伯-博斯法(aber-Bosch process)。
而在当时呢,这简直就是天顶星级的黑科技。
看着奥帕工厂每天成吨成吨的往外运氨,化学家们都在说,哈伯就是那个救世主,是从空气中合成面包的人。
果然,从哈伯以后,全球农作物的亩产平均增长了4倍,而人口也恰好从18亿增长到了77亿,正好是4倍多一点点。
这就是为什么说哈伯养活了当今一半人口的真正原因,是他的发明,让人类掌握了使用氮气制造氨肥的能力,从某种意义上来说,你我今天都是被哈伯养活的,因为,哪怕除了粮食,你我体内也还有至少一半的氮元素,是都来源于哈伯法,而这些氮元素又是组成你我DNA、RNA等等重要分子的基础元素。
所以,从那以后,哈伯成了当之无愧的化学之星,不仅通过合成氨的专利赚了数也数不清的钱,还被德皇提拔,成为了威廉皇帝学会的化学研究所主任,与此同时,爱因斯坦、波恩、普朗克,这些同时期的德国科学家也都成了哈伯的好朋友。
尤其是爱因斯坦,他和哈伯的私人关系非常好,在1914年,爱因斯坦被第一任老婆净身出户的时候,有很长一段时间都是借住在哈伯家里。
但是,就是这样一位化学之星,怎么就在1918年,颁发诺贝尔奖的时候,变成了科学家眼中的地狱毒师呢?
这背后的故事,我们大概可以从2年前的一则旧闻说起……
2020年·黎巴嫩2年前,黎巴嫩首都发生大爆炸,爆炸画面被很多网友记录了下来,现场升起了蘑菇云,看上去非常恐怖。
其实,这场大爆炸是因为一家硝酸铵工厂失火所导致的。
硝酸铵工厂,也就是利用哈伯法,专门生产硝酸铵的化工厂。
前面我们说过,氮气有三个化学键,非常稳固,需要施加高温高压,用极大的能量才能打开这三个化学键。
但同样的道理,当这三个化学键重新形成的时候,它也将释放极大量的能量。
比如,TNT,三硝基甲苯爆炸,2C7H5N3O6 → 12CO 5H2 3N2 2C
诺贝尔炸药,硝酸甘油爆炸,4C3H5N3O9→12CO2 10H2O 5N2 2NO
包括硝酸铵爆炸,2NH4NO3 →4H2O 2N2 O2
这些反应中,都有大量氮气形成。
所以,这就是黎巴嫩大爆炸的化学原理,3000吨硝酸铵被引爆,地中海地震中心直接检测到了一场里氏3.3级的人造地震。
而这些硝酸铵的背后,你又想到了什么呢?
就在哈伯的事业蒸蒸日上的时候,1914年,德皇威廉二世悍然发动第一次世界大战,和谴责战争的爱因斯坦不一样,哈伯是一个爱国者。
他在战争爆发后,立刻志愿入伍,还说自己的专长能够用来为国家服务。
于是很快,军方就收到了一封来自哈伯的信,信中说,德军弹药即将耗尽,我生产的硝酸铵,除了是最高效的化肥,也是最强悍的炸药。
接着,哈伯开始一家家游说那些制造化肥的工厂,只要工厂愿意,哈伯可以让他们的生产线一夜之间变成生产炸药的流水线,就这样,源源不断的硝化炸药被送往兵工厂,变成了炮弹,变成了鱼雷,德军一路高歌猛进。
但没多久,德军又陷入了泥潭,因为,在漫长的陆军防线上,战壕纵横交错,德军根本无法推进。
同时,法国前线还出现了一种新式武器——催泪弹。
于是,在1915年的2月,哈伯被邀请参加了一场德军化学武器的现场测试,现场留下了这张照片,哈伯穿着军装,指着手说,这个武器方案不行,我可以做得更好。
哈伯说,自己可以制造一种比空气重,能沉到对方战壕里面,而且只需要极低浓度就能*死战壕里所有士兵的超级武器,军方都以为哈伯是在吹牛。
但回到实验室,哈伯的同事们就责问他——你是打算使用氯气吗?
那太不人道了,氯气会和眼睛、鼻腔还有呼吸道以及肺泡里的水反应,生成盐酸和次氯酸,你是要活活的在陆地上烧死、淹死所有人吗?《海牙公约》也明令禁止使用毒气弹啊。
哈伯却反驳说,首先使用化学武器的是法国人,更何况,死亡就是死亡,没有什么人道不人道的问题,死于飞溅的弹片还是死于毒气这并没有任何区别,不要因为看不到冒着枪林弹雨冲锋的骑士精神,就说毒气比弹片更邪恶,相反,毒气比那些弹片给人体造成的残缺更小。
到了4月22日,哈伯亲自来到了比利时前线,他组织了一个由150名科学家和1300多名技术人员组成的化学部队,他们乘着风势释放出了168吨氯气……
厚重的毒气像一面黄绿色的墙,一步步淹向了协约军的战壕,士兵们一个个爬出战壕,死状极其残忍,就连跟在墙后面的德军都没有想到,哈伯的武器竟然这么恐怖,阵地上是一片寂静,连*声都听不到……
就这样,在第一次攻击中,就有5000多名协约军死亡,15000多人受伤。
看着寂静的战场,哈伯的一位助理(Otto Hahn)问他,我们释放了来自地狱的恶魔吗?
哈伯却安慰他说,如果这样能让战争快点结束,那么无数人将会因此获救。
*《空气的炼金术-托马斯·哈格尔(Thomas Hager. The Alchemy of Air)》*
还有一个当事人回忆说,在研制武器的这几个月当中,哈伯总是满怀热情的赶往前线,一次次大无畏的穿越测试区,而他的妻子呢,看上去是一位非常紧张的女士,她曾经激烈的反对哈伯陪同毒气部队上前线。
但是,后来哈伯还是去了,并且在5月1日,当哈伯凯旋而归的时候,又发生了这样一件事儿。
克拉拉哈伯的妻子叫做克拉拉(Clara Immerwahr),和哈伯一样,也是一名犹太人。
她们家祖上经营皇室业务,父亲开了一家很大的糖料工厂和哈伯门当户对,而且,克拉拉也是一个超级学霸。
她是普鲁士雷斯劳大学(今弗罗茨瓦夫大学)化学系的第一位女博士。
在当时,克拉拉就是一个象征现代女性的大众明星。
但是,在5月1日的庆功晚宴上,克拉拉似乎一直心不在焉,其他人都在恭贺他的丈夫晋升上尉,而她却只是似笑非笑的回应。
宴会结束的时候,哈伯吃了几颗安眠药,准备好好睡上一觉,但是,就在那天深夜,克拉拉拿出了哈伯的手枪,一个人走到庭院里,然后,对准自己的心脏开了一枪。
枪声惊醒了12岁的儿子——赫尔曼·哈伯(Hermann Haber),他跑到庭院里,抱着血泊中的母亲,就那样无助的看着母亲死在了自己怀里。
第二天一早,我们哈伯上尉,却照旧登上了前往东线的火车,他还要赶过去指导那边的部队使用氯气……
有人说,克拉拉之所以自*,是因为她对丈夫的行为感到羞愧。
但事实上,这是一个千古悬案,我们至今都不知道她为什么这么做。
后来有很多传记作家们都指出,羞愧也许只是压垮精神的最后一根稻草,在婚姻生活中,克拉拉为哈伯牺牲了很多,哈伯是一个醉心于实验的人,把家庭和体弱多病的儿子一股脑的甩给克拉拉,克拉拉失去了自己的生活。
她本来也是一名化学天才,甚至有可能当年哈伯制氨的实验数据,也都是她在背后帮丈夫一点点辛苦计算。
有一年,克拉拉精心准备了好几个月的学术交流会,但到临时她却由于照顾哈伯而染上白喉无法参加。
她曾经在一封信里跟朋友说,每个人都有权利过自己的生活,但并没有权利在培养怪癖的同时还高高在上,蔑视别人,在正常生活中,我认为即使是一个天才也不应该有这种行为,除非他独自一人生活在一座废弃的小岛上,哈伯在这八年中获得了多少荣誉,我就失去了多少,甚至那些留给我的,全是强烈的不满…… 我抑郁至极,生不如死。
由此可见,克拉拉在与哈伯的婚姻中,即使没有对化学武器的争论,她也已经充满了沮丧。
克拉拉自*之后,哈伯依旧埋头在实验室里工作,继续研究化学武器、防毒面具,以及各种可以进一步提高粮食产量的*虫剂。
到1917年的时候,哈伯已经掌管了一间庞大的国家级研究所。
研究所雇佣了1500多名员工和150多名科学家,他们日夜不停的研究,又为德军输送了像芥子气这类,更加残酷的化学武器。
据统计,一战当中,共有至少5万吨毒气被用于战争,造成100多万人残疾或伤亡,至少8.5万人直接死亡。
后来,1918年11月11日,德国投降了。
随之而来的就是巨额战争赔款和国民经济崩溃,哈伯家族的财富也一夜清空。
但即使在这种情况下,哈伯却依旧在跟德国政府说,战争还没有结束,我的研究所还可以从海水中提取黄金,德国很快就能还清赔款,走出阴霾。
但是,在研究了3年以后,哈伯发现,海水中真实的黄金含量(0.01毫克/吨)比自己预估的低了100倍,这个方案根本就行不通。
1933年·纳粹德国很快,时间来到了1933年,德国变成了纳粹,而哈伯却是一个犹太人,虽然他一直不信犹太教,但他依旧是被针对的对象。
当时,哈伯有一个好朋友,叫做普朗克,是正在帮德国研制原子弹的顶尖专家,是他亲自担保,哈伯才逃过了初期的一些反犹太政策。
但是,政策慢慢变得越来越严格,哈伯的研究所里还有大量犹太员工,政府命令哈伯,必须立刻解雇这些员工。
哈伯知道解雇以后是什么后果,他不忍心这么做,但又有什么办法呢?
虽然自己一直狂热的爱着德国,但现在自己不也变成了爱国者口中——犹太奸商的子孙吗?自己这个犹太人,保护不了同事了……
于是,哈伯选择了逃跑,和当年的爱因斯坦一样,他选择了流亡海外。
但仅仅一年以后,65岁的哈伯死在了瑞士巴塞尔的一间酒店的当中,死因是心脏病。
哈伯在去世前留下了一条遗嘱,他说,希望能把自己的骨灰和克拉拉安葬在一起,并且要自己的墓碑上要写上一句话,他为祖国服务,无论战争和平,永远,只要祖国需要他。(He served his country in war and peace as long as was granted him)。
今天,这块哈伯和克拉拉合葬的墓碑依旧躺在瑞士巴塞尔的公墓当中,后人完成了哈伯的第一条遗愿,但第二条遗愿,那句话,却并没有出现在墓碑上。
哈伯的研究所在一战期间还研制过一款非常好用的氰化物*虫剂。
当时。哈伯认为,这款*虫剂毒性太强,而气味又太弱,如果泄露,很容易造成误伤。
所以,哈伯要求在*虫剂中加入非常难闻的恶臭物质,从而保障它的安全,然后才给它取名——齐克隆(Zyklon)。
但谁也想不到,就在哈伯死后的第10年,政府命令研究所的科学家去除齐克隆当中的恶臭气味。
让它变成了一款无色无味的毒气,官员们很满意,然后,这款新型的齐克隆B(Zyklon-B)被用于关押犹太人的集中营……
新的故事……2005年,有一位传记作家又从历史资料中,发现这样几个小故事。
原来,哈伯在克拉拉去世一个多月以后,在给好友的一封书信中说,……我从心底里听见了那位可怜女人曾经说过的话。
在筋疲力尽的幻觉当中,我看到了她的脑袋从命令和电报堆中升起来,我感到深深的痛苦……
另外,哈伯掌管研究所的时候,每年都会给技工和园丁的孩子们买衣服,1933年,哈伯在拒绝解雇这些犹太员工的同时,普朗克也在为哈伯奔走,他甚至亲自面见了希特勒,但也依旧毫无缓和。
哈伯去世后,爱因斯坦也同样前后奔走,帮助他把孩子们救出了德国,接来美国定居。
但是,在1946年的时候,哈伯的长子,就业是前面那个12岁抱着母亲的小哈珀,他也和母亲一样,在没有留下遗言的情况下,在庭院中用手枪自*……
不久以后,这位长子的长女,也就是哈伯的长孙女,也用同样的方式自*,就像一条魔咒一样。
很多年以后,当有人问题爱因斯坦,如何评价哈伯,爱因斯坦说,这是德国犹太人的的悲剧,一场单相思的悲剧……
“It was the tragedy of German Jew: the tragedy of unrequited love.”
好了,今天的故事就分享到这里,谢谢大家。
最后夫人说,这真是一个难以接受,又无法评说的悲剧啊。
(完结)
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