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天靈靈地靈靈!把空氣變肥料的科學家哈伯

隨著公視電視劇《茶金》的熱播,最近這幾天,許多平時看不見的歷史字彙紛紛躍入人們的視野,若說上個禮拜整部《茶金》最炙手可熱的重點詞彙是「四萬換一元」,那麼,這個禮拜,最讓人印象深刻的詞彙,那就當屬「化肥」這兩個字了。做為人類農業史上的一個重要角色,化肥可說是拯救人類脫離飢荒災難的救星,然而,很多人不知道的是,這個化學肥料其實最早是出自一位德國化學家之手,藉著近日化肥討論的甚囂塵上,不妨就讓我們一起來認識這位,發明化肥,改變人類歷史的發明家——弗里茨·哈伯。

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◎余憶童稚時,能跳級就讀

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一八六八年,哈伯出生在普魯士王國布雷斯勞的一個猶太人家庭,由於家裡從事的是染布生意,因此哈伯從小就對那些化學的東西耳濡目染,在這種環境下,年幼的哈伯也逐漸對化工的這些玩意產生興趣,後來,哈伯憑藉著自己的興趣進入大學就讀化學,成績優異的他,讓德國皇家科學院的那些大師級人物都為之嘆服,不得不破格在哈伯二十三歲那年,授予了他化學博士的學位。

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一九〇六年,哈伯和他的理學院同事博施一起組隊,兩人要準備來挑戰一個無數科學家努力了一百五十年仍未成功的高難度關卡,那就是──從空氣中變出肥料!

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◎因吃不飽而催生的魔術

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在哈伯生活的那個年代裡,世界人口大概只有十六億,未滿十七,而之所以人口數會發展得如此慢,那主要還都是受制於「吃飯」這回事,糧食太少啦,吃不飽哪能專心增產報國呢?因此,從遙遠的古典時期開始,直到二十世紀的初葉,世界人口的發展總是進展的比某牌瀏覽器還慢,真的是等到花都謝了而進度條還沒跑完。

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可這種「十分天注定」的局面沒有持續很久,生來就以改造命運為己業的人類窮則變通,發現動物的屎做成堆肥居然可以幫助植物生長欸,這真是大發現,於是,從此以後,凡是要種地的都會先加一點這個祖傳秘方,儘管還不知道到底是什麼奇妙力量的作用。

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後來,隨著科學的進步,人類終於知道了,原來是因為糞便裡含有氨的成分(俗稱的阿摩尼亞)才能讓作物長的頭好壯壯,可隨之另一個問題就產生了,氨的產量實在太少啦,總不能整天都把自己關在廁所裡製造素材吧,因此,歐洲各國為了爭奪氨的元素,紛紛把自己的錢大筆大筆的砸向南美,跟那邊的礦產王國智利換取一籮一籮的「鳥屎」和那邊的特產「硝石」在那個瘋狂的年代,挖鳥屎都能成為一個熱門的行業,甚至還能因此爆發戰爭呢!

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好啦,前面交代了那麼多背景,為的就只是要襯托哈伯的實驗有多麼偉大,廢話到此結束,正片開始!

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◎魔術ING

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首先,為了順利製造出氨,哈伯準備了一個溫度六百度,兩百兆帕的超高溫高壓環境,還拿了當時市面上超稀有的鋨(鋼筆筆尖的材料)當作催化劑,接著,他透過電解水生成的氫和空氣中的氮為原料,兩者相互作用後,終於成功製造了轉化率8%的氨,不過要是挑戰就這樣結束,那就太沒看頭了啦,革命都得有十一次才成功欸,怎麼可能那麼簡單呢?

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所以再來,哈伯和博施將往第二個方向前進,那就是製造出轉化率一百%的氨,而在這之前,還需要先找到除了鋨之外的其他催化劑才行,畢竟鋨可是稀有元素,如果每次都用鋨,實驗還沒成功,口袋就會先破產了。

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為此,兩人在理學院裡找了一批專業技術人員,開始了暗無天日,喔不,是堅苦卓絕的嘗試之旅,期間,這群人總共用了兩千五百多種不同的催化劑,近六千五百次的實驗,經過一次又一次的嘗試後,最後總算皇天不負苦心人,找到了廉價易得的鐵催化劑,看看,光是六千五百這個數字,就不知道比當初科學家改造電燈燈絲時的實驗次數多了多少次,只能說,這種百折不撓的精神真的太讓人欽佩了。

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哈伯在找出最適宜的催化劑後,消息傳出震驚全國,每個人都對他是讚賞有加,也因此,哈伯迎來了自己的事業第一春,轉戰柏林,成為柏林大學的教授,身兼化學研究所的所長,而其後,變出肥料的實驗由哈伯的同事博施繼續完成,一九一一年,在解決各式各樣莫名其妙的技術問題後,實驗終於大功告成,為了銘記兩人的貢獻,後人把這種利用氫、氮合成氨的神奇方法,稱之為哈伯,博施法(簡稱哈伯法)至此,哈伯的整個煉出肥料的實驗,正式告一段落。

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不過雖然實驗已經結束了,但它的影響可是長遠的,此後人類總算成功的獲得了穩定的糧食來源,有人說,哈伯法的發明就等於讓人類得以從空氣中抽取了麵包,農民再也不用過著靠鳥糞吃飯這種憋屈的生活,而是可以自己製作肥料來種植莊稼,也因此,哈伯被世人譽為「左手拿著麵包的男人」。

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◎偉大科學家的「另一個黑暗面」

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那相信講到這裡,可能就有人感到疑惑了,哈伯左手拿著麵包,那右手拿著什麼呢?,說來你可能不太相信,這位對世界有偉大貢獻的科學家,他的右手,拿的是"屠刀",很令人匪夷所思吧,很難想像這麼一個人,居然能和這令人毛骨悚然的名詞沾邊,而到底為什麼哈伯會成為手執屠刀的屠夫,還是要從他和同事所發明的哈伯法講起。

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前面講到,哈伯法可以拿來製造肥料造福大眾,但同時,這種方法其實還能拿來製造用來打仗的──火藥,德國人從古至今都是個好戰的民族,尤其是北方的普魯士,號稱三百年來只打過兩場敗仗,哈伯所生活的德意志帝國,就是普魯士統一日耳曼諸國後建立的國家,這個國家的登場特別驚人,剛開局就霸氣的用三場痛毆別國的戰爭作為帝國建立的序章,整個民族把鐵與血的政策視為教條,俗話說「飽暖思淫慾」,然而對德國人而言,吃飽飯哪有時間想那些無關緊要的東西,趕快去找人痛快的打一場啊!

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於是乎,在擁有了穩定的糧食資源和怎麼樣都用不完的火藥後,再加之當時歐陸盛行的民族主義驅使以及德國政府所實施的"世界政策",德國國內對於戰爭的呼聲日漸高漲,幾乎每個國民都認為,需要來場"結束一切的戰爭",而又那麼剛好的,瞌睡來了,有人送枕頭,1914年,隨著塞拉耶佛刺殺奧匈皇儲的一聲槍響,本就累積許多矛盾的歐洲諸國迅速炸鍋,第一次世界大戰正式揭開序幕,德國在這場戰役當中作為奧匈的盟友,和英法俄等國組成的協約國對立,是為同盟國陣營。

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介紹完背景後,現在再把鏡頭轉回哈伯身上,本來吧,發明哈伯法製造火藥讓自己的祖國變的強大並沒有什麼太大的問題,但另一個發明可就大大的違反人類最基本的良知了。

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時間拉到一九一五年,這時,德國因強逼中立國比利時讓路不成,憤而對其宣戰, 一九一五年四月二十二日早晨,在比利時的伊普爾高地,一群比利時士兵趁著德軍攻勢稍歇時,走出戰壕,放鬆放鬆筋骨,卻沒想到,就在這時,只見眼前忽有龐然大物拔山倒數而來,只是這次來的不是什麼癩蝦蟆,而是一些黃黃綠綠的氣體,比利時人沒看過如此特殊的景致,正待欣賞,結果卻發現這種黃綠色的怪東西越飄越多,才感覺到大事不妙了,接著,所有身在氣體裡的士兵露出呀然驚恐的神情,隨即就開始全身痙攣,嘔吐不止,東倒西歪,痛苦萬狀,整個陣地陷入混亂,隨後,埋伏已久的德軍才粉墨登場,戴着用水淋濕的紗布和棉花製成的簡易防毒面具,輕鬆地突破了這塊久攻不下的協約國陣地。

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相信講到這裡,已經有讀者們知道那黃綠色的氣體到底是什麼了,沒錯,就是一戰當中,德軍的新發明──毒氣,這場戰役當中,德軍使用的氣體乃是能夠讓人窒息而死的「氯氣」,這種氣體具有強烈的刺激性,能讓人感到胸口灼熱甚至死亡,這場戰役共導致了協約國陣營一萬五千人中毒,另有五千人死亡,這是人類史上第一次的化學戰,其始作俑者,正是故事的主人公哈伯,那為什麼他要製造毒氣呢?,終歸還是一條,民族主義惹的禍。

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◎入魔之路

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在取得了前所未有的榮譽和地位後,哈伯感覺到,自己並不是一個普通的猶太科學家,而是一個德國需要的人才,因此我應該好好利用這份天賦來報效國家啊,因此,一戰爆發後,這位化學博士就轉職到了德國的化學兵工廠擔任廠長,期間哈伯除了研製氯氣,還有研究其他的氣體,諸如我們熟知的芥子氣等等,把它叫做「老毒物」,「歐陽鋒再世」應該都不為過了。

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而看到這有人可能就問啦:哈伯它的良心難道是被狗啃了嗎?怎麼連這種違反人道精神的事情都做的出來啊!對於這個問題,哈伯給出的答案很簡單,他曾說過一句話:「在和平時期,一個科學家是屬於全世界的,但是,在戰爭時期,他是屬於他的國家的。」這句話道出了當時許多像哈伯一樣的科學家心中的倫理難題,後來哈伯還補了一句:「這都是為了早點結束戰爭」從這句話中我們可以看出,哈伯在製造毒氣上已經走火入魔,甚至最後他的妻子為了抗議老公的不公不義,直接拿他的手槍,砰的一聲飲彈自殺了。

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可雖然老婆因自己死了,但哈伯依然無動於衷,老婆死後第二天,他接著馬不停蹄的跑到德俄交戰的東線戰場,去那裡實施化學戰,而每次哈伯的出現,就代表著戰場上又會多出很多因毒氣而受傷、死亡的傷患和亡靈。

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那麼,在德國實施化學戰後,戰爭的進程有因此而早點結束嗎,答案是肯定的——沒有,看到德國人開始下三濫的使用這種慘無人道的毒氣攻勢後,協約國有樣學樣,也找了很多他們國家的科學家,一起來製造毒氣,想來個以毒攻毒,所以整個一戰,大家無非都是躲在戰壕裡,有事沒事出來放個毒氣,由於無法突破僵局,一戰的西線戰場產生了兩陣營僵持不下的局面,根本無法達到哈伯希望盡快結束戰爭的目的(題外話:後來的德國元首希特勒這時也曾因為英國人施放的毒氣受傷,還因此必須住院好幾個月呢!)

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不過這種局勢很快就被打破了,一九一七年,德國政府的腦袋突然當機,宣布對大西洋上航行的商船實施無限制潛艇戰,結果這才剛實施下去,馬上好死不死打到中立國美國的船隻,同年,氣大財粗的美國對德國宣戰,德國已經陷入了絕地,戰敗就在眼前。

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◎黑暗與重生

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一九一八年十一月十一日,身心俱疲的德國無力再戰,終於投降,戰爭結束後一個月,瑞典皇家科學院即宣布,今年的諾貝爾化學獎得主是弗里茨·哈伯,理由是為了嘉獎哈伯對於製氨法的貢獻,此消息一經公布,就猶如一顆震撼彈般,在化學學界引起了極大的反彈,來自英法兩國的科學家尤為激憤。他們聲稱哈伯是一個魔鬼,因為哈伯是一戰中德國毒氣戰的科學負責人,且才剛剛被列為戰犯,經過了一戰的洗禮,大家對於哈伯的良好印象盡數歸零,剩下的只有對於其製造毒氣大肆屠殺的殘暴記憶,所幸,一戰的許多戰犯之後大多不了了之,而哈伯也在1920年從名單被剔除,同年他還參加了為他推遲的諾貝爾獎授獎儀式,不得不說,瑞典皇家科學院也真的很有立場,儘管得獎人是個人人喊打的戰犯,卻依然保持客觀,光是這點,就很不容易了啊!

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不過,以為哈伯在得完獎後功德圓滿,他的人生故事就結束了嗎?不,並沒有,其實早在一戰末期,眼見自己努力報效的祖國陷入絕境,老婆也因他自殺,哈伯就已經從原本對戰爭的狂熱中,慢慢的把自己的理智線給接回來了,理智重新上線後的哈伯,開始對自己之前所做的那些殘忍醜惡的事情感到痛苦和後悔,因此,他決定開始從事一些對社會有貢獻的事情。

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◎最後的選擇

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那時,一戰戰敗的德國已經和旁邊幾個跟地下錢莊一樣的"惡鄰居"被迫簽訂了喪權辱國的凡爾賽條約,此條約的內容苛刻程度相信筆者也不用再贅述,單舉戰爭賠款來說,後來統計,德國總算要在四十二年裡賠款兩千六百六十億的金馬克!德國人看著這個數字,光是數後面的零就不知道花了多少個時辰,這下可好了,原本因為戰爭就已經又老又窮的德國,現在更是雪上加霜,一夜之間全體國民都變成債務人,而且那麼多的錢,世界末日前也還不完吧⋯⋯

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簽訂凡爾賽條約後的德國,市場罷市、工廠罷工,百業蕭條且共黨為亂,雖然人人都知道要還債,但是戰敗的陰影還沒走出,又哪來的動力繼續往前呢?這就像是辛苦寫了好久的大學論文,最後被教授撕爛還叫你重寫一樣,是會讓人崩潰的,哈伯也經歷過這段黑暗時期,為了能夠繼續為國家出力,他這次真的效法中古世紀的那些煉金術師們,開始尋找「從海水抽取黃金」的可能性,但科學的事實就擺在眼前,雖然哈伯找了很多資料,寫了很多論文,可實驗的最後結果仍然表示:想從海水裡抽取黃金是不可能的。

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「海水提金」實驗失敗後,哈伯依然待在德國繼續苦思其它能幫祖國走出賠款陰霾的方法,但好景不長,一九三三年,納粹黨黨魁希特勒出任德國總理,隨後,納粹力量很快就控制了整個德國政府,納粹最為人所知也最臭名昭著的,就是其迫害猶太人的種族政策,哈伯雖然也是猶太人,但由於其對理學的貢獻,使他獲得了豁免權,接著,納粹政府看中了哈伯的才能,並邀請他二度出山協助研製淨化劣等民族的化學氣體,面對納粹的邀約,這次哈伯終於做出了正確的選擇,他不願意迫害自己的同胞,毅然決然的決定離開這個他奉獻了大半人生的祖國,開始自己和續弦的流亡生活。

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離開德國之後,哈伯一家先是去了英國,又去了法國等國家,不過無論去哪,哈伯都處處被科學界排擠,成了一個遺棄的人。許多科學家的巨擘都拒絕和他握手,一九三四年,哈伯病逝在緊臨德國的瑞士小鎮巴塞爾,年六十五歲,至此,哈伯複雜的一生總算告一段落。

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(本文摘自歷史說書人於今年出版之新著《發明家大起底:從疫苗到核武,讓你直呼「不能只有我看到」的歷史真相》)

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