他是最邪恶的诺贝尔奖得主吗？
供稿人 | Geronimo
导读
爱因斯坦作为杰出的犹太裔物理学家，除了在物理学领域有着无人企及的巨大成就，他还是一位珍爱和平、反对核武器的充满良知的科学家。与爱因斯坦是好友且同为犹太裔科学家的他曾荣膺诺贝尔化学奖，却声名狼藉；他的发明拯救了无数饥荒中的人，却也成了战争“帮凶”；他是一名狂热的爱国者，却被祖国抛弃落得凄凉下场。历史的车轮不断前进，有些人却永远不会被遗忘，就让我们跟随本文回顾疯狂化学家弗里茨·哈伯悲剧的一生。
图 1 哈伯（左）与爱因斯坦在柏林
一、引言
众所周知，氮元素在生物体内发挥着极其重要的作用，是组成氨基酸和核酸的必需元素。氮元素在自然界的分布绝大多数是以大气中游离的单质态（N2）存在，由于特殊的成键特征，N2分子是非常稳定的，很难直接参与化学反应。
绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物（葡萄糖），由于氮元素是叶绿素的重要组成成分，因而植物的生长离不开氮元素。现代农业可以通过施用多种氮肥满足植物生长需要，然而在化肥出现之前，植物获取氮元素的途径是非常有限的。其一是通过自然界的闪电作用，在这种极端条件下，大气中的N2可与O2作用生成相应的氮氧化物随雨水等进入土壤；另一种就是通过豆科植物的根瘤菌，在固氮酶的作用下将N2转化为含氮化合物。
19世纪末，随着世界人口的增长，粮食的需求也日趋增长，加上工业发展和军事上的迫切需要，人工固氮成了世界范围内的重大难题，吸引了许多科学家前来研究。最终聪明的弗里茨·哈伯脱颖而出，改变了人类固氮“靠天吃饭”的局面。
图 2 自然界的氮循环
二、造福世界的固氮研究
1868年12月，弗里茨·哈伯出生于德国的一个犹太家庭，父亲是位知识丰富又善于经营的染料商人，受家庭环境的影响和熏陶，哈伯自幼就对化学工业有着浓厚兴趣，读书期间就曾前往多家工厂实习，收获了许多实践经验。19世纪下半叶，物理化学尤其是热力学和动力学的迅速发展为合成氨提供了重要的理论指导。当时人们就已经清楚认识到合成氨是一个放热的可逆反应，加压降温会促进NH3的生成但温度的降低又会导致反应速率的减缓，催化剂的存在会极大促进反应的进行。然而，如何在诸多影响因素中寻找一个最利于NH3生成的平衡点是众多科学家都没能解决的难题。
图 3 合成氨的化学反应方程式
著名的化学家能斯特（Nernst）曾在较高的压力下（50个大气压）对合成氨气体的平衡数据进行过计算，然而哈伯计算的结果却与能斯特的数据存在较大差距，两人互相质疑对方数据的精确性并坚信自己的结果才是可靠的。后来的事实证明真理掌握在哈伯手中，又经过不懈的实验探索，曙光终于在1909年出现了，哈伯发现在600 oC高温和200个大气压条件下，以金属锇作为催化剂能以8%的产率得到合成氨，这一产率已经可以达到工业生产的要求。与此同时，卡尔·博施（Carl Bosch）成功地建造了能在高温下操作的大型高压反应器，这为合成氨的工业化奠定了基础。然而，锇毕竟属于贵金属这会限制其工业应用，随后哈伯与化学家Alwin Mittasch又系统地测试了上千种催化剂配方后发现了最佳的组合：含有K-Al2O3助剂的多元Fe催化剂，这也正是现代合成氨工业催化剂成分的雏形。
图 4 卡尔·博施（左）与能斯特（右）
从实验室到工业化生产从来都不是一蹴而就的，仍然有很长的路要走。在当时德国最大的化工企业巴登苯胺和纯碱制造公司（BASF）的帮助下，他们克服多重困难终于在1913年实现了合成氨的工业化生产。合成氨技术用于化肥生产，促进了农业发展，粮食产量得以迅速提高，亿万人的温饱问题得到解决。哈伯是当之无愧的功臣，被誉为“从空气制造面包的天使”，凭借这一贡献哈伯获得1918年诺贝尔化学奖是没有任何争议的。
图 5 合成氨的生产流程示意图
三、罪恶的“化学武器之父”
科学的发展往往具有多面性，合成氨技术促进化肥工业发展的同时也使得炸药的生产成本大幅降低。在合成氨技术出现之前，德国炸药的生产主要依靠智利硝石（主要成分是NaNO3），倘若仅仅依靠自然资源德国将没有足够的军火储备，更别提发动战争。然而，利用合成氨技术将NH3进行氧化进而制得硝酸就可以满足大量的炸药生产需求。
1914年6月28日的萨拉热窝事件成为一战导火索，随后欧洲多个国家卷入战争，那时的哈伯是一名狂热的爱国者，他说：“和平的时候，科学家属于全世界；战争时期，科学家要为祖国服务”。为此，他领导的实验室成为战争服务的重要军事机构：哈伯承担了战争所需材料的供应和研制工作，甚至亲自奔赴前线以实际行动践行自己的爱国主义。
善恶总在刹那间，曾经造福世界的发明转眼竟成了战争“帮凶”，它的发明者哈伯也逐渐暴露“魔鬼”的一面：他有悖人性极端地认为研制毒气可以加快战争的结束，由此打开了化学战先河。1915年英法联军和德军在比利时的战场上僵持，突然一阵风刮来了刺鼻的黄绿色气体，随即士兵们的呼吸道开始产生难以忍受的“灼烧感”，不久便呼吸困难因窒息纷纷倒地。哈伯监督了毒气的释放并为其巨大的杀伤力欢欣鼓舞，这是人类历史上第一次将杀伤性毒气大规模用于战争，被视为现代化学战的开端，黄绿色的毒气就是剧毒的氯气。
图 6 哈伯（左二）指导德军士兵使用毒气弹
“潘多拉魔盒”一旦被打开就很难再关上，随后哈伯还进行了杀伤性更大的光气、芥子气等多种毒气的研究。除德国外，其余的参战国也纷纷使用化学武器进行攻击，整个一战期间，化学武器造成了超过一百万的人员伤亡，“化学武器之父”也成了哈伯不光彩的印记。
四、极端爱国主义下的凄凉结局
哈伯式的爱国主义在今天看来无疑是极端的，这种“错误”爱国主义导致的悲剧也远不止这些。1901年哈伯与同是化学家的克拉拉·伊梅瓦尔结婚，克拉拉是名和平主义者，对丈夫“醉心”于化学武器研究困苦不已，对化学武器造成的伤害痛心疾首，多次劝说无果后，克拉拉以死明志举枪自杀（作者注：关于克拉拉的死因尚有争议，有种说法是克拉拉可能因家族遗传患有严重的抑郁症）。
图 7 克拉拉·伊梅瓦尔以及位于弗罗茨瓦夫大学的纪念碑
1918年11月德国宣布投降，结束了历时四年的第一次世界大战。同年，在巨大的争议声中，瑞典皇家科学院力排众议将诺贝尔化学奖授予了哈伯。虽然国家战败，哈伯依旧表现出对祖国狂热的拥护，甚至不惜研究“海水提金”来偿还巨额的战争赔款。也许是克拉拉的逝去，也许是不绝于耳的谴责声，抑或是哈伯自己的幡然醒悟，他捐出诺贝尔化学奖的奖金用于科研事业，并积极致力于同世界各国科研机构间的友好往来。
然而，哈伯做梦也想不到的是人生的另一个意外接踵而来。1933年希特勒篡夺德国的政权，建立法西斯统治后希特勒开始实行极端的“种族净化政策”，疯狂屠杀和迫害犹太人。鉴于哈伯过往的“功绩”他获得了豁免权，也许预知自己的前路坎坷，哈伯愤然离开了那个他倾其一生挚爱的祖国。流亡异国他乡的哈伯可能永远也想不明白为什么祖国要抛弃自己，1934年1月哈伯因突发心脏病死于瑞士的巴塞尔，临终时哈伯的遗言表示希望骨灰能运回祖国葬在妻子克拉拉身旁，如果局势不允许就将克拉拉的骨灰迁至自己身旁另选安葬地点。然而，天不遂人愿，哈伯最终与妻子合葬在了瑞士巴塞尔的Hörnli公墓。
图 8 位于瑞士巴塞尔Hörnli公墓的弗里茨·哈伯夫妇的墓地
五、结束语
哈伯逝世后，纳粹德国对犹太民族的迫害远没有结束，最惨绝人寰的莫过于奥斯维辛集中营的种族大屠杀。哈伯研制的芥子气和氰化物杀虫剂齐克隆B（Zyklon B）被广泛用于集中营的屠杀中，哈伯的不少犹太血统亲属也都惨死在毒气之下。当然，这种人间地狱早逝的哈伯都没有见到，很难想象哈伯见到自己的民族死于自己的发明是一种什么感受。
图 9 光气、芥子气和齐克隆B的简单理化性质
科学无善恶，人心不可测，哈伯的故事让人唏嘘不已。如何准确评价毁誉参半的哈伯并非易事，正如爱因斯坦所说：“哈伯的一生是一个德国犹太人的悲剧——那种无果之爱的悲剧。”再回到本文题目，哈伯究竟是最邪恶的诺贝尔奖得主吗？相信每个人心中都有自己的答案。
参考资料：
[1] 张清建. 弗里兹·哈伯：一代物理化学巨匠. 自然辩证法通讯, 2009, 31(2), 81-88.
[2] Charles, Daniel. "Master mind: the rise and fall of Fritz Haber, the Nobel laureate who launched the age of chemical warfare." New York: Ecco, 2005.
[3] Dunikowska, M. and Turko, L., 2011. Fritz Haber: the damned scientist. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 10050-10062.
[4] Stern, F., Fritz Haber: Flawed greatness of person and country. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 50-56.
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