愛因斯坦作為傑出的猶太裔物理學家，除了在物理學領域有著無人企及的巨大成就，他還是一位珍愛和平、反對核武器的充滿良知的科學家。與愛因斯坦是好友且同為猶太裔科學家的他曾榮膺諾貝爾化學獎，卻聲名狼藉；他的發明拯救了無數饑荒中的人，卻也成了戰爭“幫兇”；他是一名狂熱的愛國者，卻被祖國拋棄落得淒涼下場。歷史的車輪不斷前進，有些人卻永遠不會被遺忘，就讓我們跟隨本文回顧瘋狂化學家弗裡茨·哈伯悲劇的一生。
圖 1 哈伯（左）與愛因斯坦在柏林
一、引言
眾所周知，氮元素在生物體內發揮著極其重要的作用，是組成氨基酸和核酸的必需元素。氮元素在自然界的分佈絕大多數是以大氣中游離的單質態（N2）存在，由於特殊的成鍵特徵，N2分子是非常穩定的，很難直接參與化學反應。
綠色植物通過光合作用將二氧化碳和水轉化為有機物（葡萄糖），由於氮元素是葉綠素的重要組成成分，因而植物的生長離不開氮元素。現代農業可以通過施用多種氮肥滿足植物生長需要，然而在化肥出現之前，植物獲取氮元素的途徑是非常有限的。其一是通過自然界的閃電作用，在這種極端條件下，大氣中的N2可與O2作用生成相應的氮氧化物隨雨水等進入土壤；另一種就是通過豆科植物的根瘤菌，在固氮酶的作用下將N2轉化為含氮化合物。
19世紀末，隨著世界人口的增長，糧食的需求也日趨增長，加上工業發展和軍事上的迫切需要，人工固氮成了世界範圍內的重大難題，吸引了許多科學家前來研究。最終聰明的弗裡茨·哈伯脫穎而出，改變了人類固氮“靠天吃飯”的局面。
圖 2 自然界的氮循環
二、造福世界的固氮研究
1868年12月，弗裡茨·哈伯出生於德國的一個猶太家庭，父親是位知識豐富又善於經營的染料商人，受家庭環境的影響和薰陶，哈伯自幼就對化學工業有著濃厚興趣，讀書期間就曾前往多家工廠實習，收穫了許多實踐經驗。19世紀下半葉，物理化學尤其是熱力學和動力學的迅速發展為合成氨提供了重要的理論指導。當時人們就已經清楚認識到合成氨是一個放熱的可逆反應，加壓降溫會促進NH3的生成但溫度的降低又會導致反應速率的減緩，催化劑的存在會極大促進反應的進行。然而，如何在諸多影響因素中尋找一個最利於NH3生成的平衡點是眾多科學家都沒能解決的難題。
圖 3 合成氨的化學反應方程式
著名的化學家能斯特（Nernst）曾在較高的壓力下（50個大氣壓）對合成氨氣體的平衡數據進行過計算，然而哈伯計算的結果卻與能斯特的數據存在較大差距，兩人互相質疑對方數據的精確性並堅信自己的結果才是可靠的。後來的事實證明真理掌握在哈伯手中，又經過不懈的實驗探索，曙光終於在1909年出現了，哈伯發現在600 oC高溫和200個大氣壓條件下，以金屬鋨作為催化劑能以8%的產率得到合成氨，這一產率已經可以達到工業生產的要求。與此同時，卡爾·博施（Carl Bosch）成功地建造了能在高溫下操作的大型高壓反應器，這為合成氨的工業化奠定了基礎。然而，鋨畢竟屬於貴金屬這會限制其工業應用，隨後哈伯與化學家Alwin Mittasch又系統地測試了上千種催化劑配方後發現了最佳的組合：含有K-Al2O3助劑的多元Fe催化劑，這也正是現代合成氨工業催化劑成分的雛形。
圖 4 卡爾·博施（左）與能斯特（右）
從實驗室到工業化生產從來都不是一蹴而就的，仍然有很長的路要走。在當時德國最大的化工企業巴登苯胺和純鹼製造公司（BASF）的幫助下，他們克服多重困難終於在1913年實現了合成氨的工業化生產。合成氨技術用於化肥生產，促進了農業發展，糧食產量得以迅速提高，億萬人的溫飽問題得到解決。哈伯是當之無愧的功臣，被譽為“從空氣製造麵包的天使”，憑藉這一貢獻哈伯獲得1918年諾貝爾化學獎是沒有任何爭議的。
圖 5 合成氨的生產流程示意圖
三、罪惡的“化學武器之父”
科學的發展往往具有多面性，合成氨技術促進化肥工業發展的同時也使得炸藥的生產成本大幅降低。在合成氨技術出現之前，德國炸藥的生產主要依靠智利硝石（主要成分是NaNO3），倘若僅僅依靠自然資源德國將沒有足夠的軍火儲備，更別提發動戰爭。然而，利用合成氨技術將NH3進行氧化進而製得硝酸就可以滿足大量的炸藥生產需求。
1914年6月28日的薩拉熱窩事件成為一戰導火索，隨後歐洲多個國家捲入戰爭，那時的哈伯是一名狂熱的愛國者，他說：“和平的時候，科學家屬於全世界；戰爭時期，科學家要為祖國服務”。為此，他領導的實驗室成為戰爭服務的重要軍事機構：哈伯承擔了戰爭所需材料的供應和研製工作，甚至親自奔赴前線以實際行動踐行自己的愛國主義。
善惡總在剎那間，曾經造福世界的發明轉眼竟成了戰爭“幫兇”，它的發明者哈伯也逐漸暴露“魔鬼”的一面：他有悖人性極端地認為研製毒氣可以加快戰爭的結束，由此打開了化學戰先河。1915年英法聯軍和德軍在比利時的戰場上僵持，突然一陣風颳來了刺鼻的黃綠色氣體，隨即士兵們的呼吸道開始產生難以忍受的“灼燒感”，不久便呼吸困難因窒息紛紛倒地。哈伯監督了毒氣的釋放併為其巨大的殺傷力歡欣鼓舞，這是人類歷史上第一次將殺傷性毒氣大規模用於戰爭，被視為現代化學戰的開端，黃綠色的毒氣就是劇毒的氯氣。
圖 6 哈伯（左二）指導德軍士兵使用毒氣彈
“潘多拉魔盒”一旦被打開就很難再關上，隨後哈伯還進行了殺傷性更大的光氣、芥子氣等多種毒氣的研究。除德國外，其餘的參戰國也紛紛使用化學武器進行攻擊，整個一戰期間，化學武器造成了超過一百萬的人員傷亡，“化學武器之父”也成了哈伯不光彩的印記。
四、極端愛國主義下的淒涼結局
哈伯式的愛國主義在今天看來無疑是極端的，這種“錯誤”愛國主義導致的悲劇也遠不止這些。1901年哈伯與同是化學家的克拉拉·伊梅瓦爾結婚，克拉拉是名和平主義者，對丈夫“醉心”於化學武器研究困苦不已，對化學武器造成的傷害痛心疾首，多次勸說無果後，克拉拉以死明志舉槍自殺（作者注：關於克拉拉的死因尚有爭議，有種說法是克拉拉可能因家族遺傳患有嚴重的抑鬱症）。
圖 7 克拉拉·伊梅瓦爾以及位於弗羅茨瓦夫大學的紀念碑
1918年11月德國宣佈投降，結束了歷時四年的第一次世界大戰。同年，在巨大的爭議聲中，瑞典皇家科學院力排眾議將諾貝爾化學獎授予了哈伯。雖然國家戰敗，哈伯依舊錶現出對祖國狂熱的擁護，甚至不惜研究“海水提金”來償還鉅額的戰爭賠款。也許是克拉拉的逝去，也許是不絕於耳的譴責聲，抑或是哈伯自己的幡然醒悟，他捐出諾貝爾化學獎的獎金用於科研事業，並積極致力於同世界各國科研機構間的友好往來。
然而，哈伯做夢也想不到的是人生的另一個意外接踵而來。1933年希特勒篡奪德國的政權，建立法西斯統治後希特勒開始實行極端的“種族淨化政策”，瘋狂屠殺和迫害猶太人。鑑於哈伯過往的“功績”他獲得了豁免權，也許預知自己的前路坎坷，哈伯憤然離開了那個他傾其一生摯愛的祖國。流亡異國他鄉的哈伯可能永遠也想不明白為什麼祖國要拋棄自己，1934年1月哈伯因突發心臟病死於瑞士的巴塞爾，臨終時哈伯的遺言表示希望骨灰能運回祖國葬在妻子克拉拉身旁，如果局勢不允許就將克拉拉的骨灰遷至自己身旁另選安葬地點。然而，天不遂人願，哈伯最終與妻子合葬在了瑞士巴塞爾的Hörnli公墓。
圖 8 位於瑞士巴塞爾Hörnli公墓的弗裡茨·哈伯夫婦的墓地
五、結束語
哈伯逝世後，納粹德國對猶太民族的迫害遠沒有結束，最慘絕人寰的莫過於奧斯維辛集中營的種族大屠殺。哈伯研製的芥子氣和氰化物殺蟲劑齊克隆B（Zyklon B）被廣泛用於集中營的屠殺中，哈伯的不少猶太血統親屬也都慘死在毒氣之下。當然，這種人間地獄早逝的哈伯都沒有見到，很難想象哈伯見到自己的民族死於自己的發明是一種什麼感受。
圖 9 光氣、芥子氣和齊克隆B的簡單理化性質
科學無善惡，人心不可測，哈伯的故事讓人唏噓不已。如何準確評價譭譽參半的哈伯並非易事，正如愛因斯坦所說：“哈伯的一生是一個德國猶太人的悲劇——那種無果之愛的悲劇。”再回到本文題目，哈伯究竟是最邪惡的諾貝爾獎得主嗎？相信每個人心中都有自己的答案。
[1] 張清建. 弗里茲·哈伯：一代物理化學巨匠. 自然辯證法通訊, 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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