科学无善恶人心不可量天才化学家弗里茨·哈伯的毁誉人生

  1918年11月11日,随着战场上最后一声枪声落寂,德国宣布投降,第一次世界大战以同盟国的失败宣告结束。同年12月瑞典皇家科学院宣布当年的化学奖获得者是德国人弗里茨·哈伯(Fritz Haber,1868~1934),这一条消息像一颗重磅炸弹一样,震撼了整个科学界,来自英法两国的科学家尤为激愤。他们声称哈伯是一个魔鬼,因为哈伯是一战中德国毒气战的科学负责人,刚刚被列为战犯。其实一战中的很多战犯最终都不了了之,1920年哈伯的名字被从战犯名单里剔除,哈伯就此逃过一劫,同年他还参加了为他推迟的诺贝尔奖授奖仪式。

  瑞典皇家科学院更看重科学本身,他们都以为哈伯为主的哈伯—博施工业化合成氨法,“使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面”,从此氮肥可以大规模生产,困扰人类的粮食问题得到极大的改善。现在地球上能养育将近70亿人口——包括你我,都要感谢哈伯-博施制氮法。

  人类的快速扩张,就需要大量的食物补给,粮食危机在当时是一个很紧迫的危机。人们当时已经知道氮元素的重要,地里能不能多产粮食和氮元素能否充足供给有很大关系,虽然空气中存在大量的氮元素,以前人们没有很好的方法廉价的拆散空气中三价键的氮,只能依赖于动物的粪便等,所以动物粪便交易是很赚钱的买卖。

  19世纪中期,在南太平洋沿岸阿塔卡马(Atacama)沙漠发现大量鸟粪,这些数量巨大的鸟粪能带来巨额财富(有机肥料),本来这里是一个没什么国家敲得上的荒芜地区,这下周边三个国家纷纷有了争夺此地的野心,接着这片贫瘠的土地又发现了银矿和硝石矿。当然最开始还都是要面子的,三国(智利、秘鲁、玻利维亚)先弄了一个简单分配协议,智利所占有的资源是最少的,自然也是最积极准备武力处理问题的那个。

  1879-1883年,智利为了争夺阿塔卡马沙漠地区的这些资源对邻国波利维亚、秘鲁发动了南美太平洋战争(War of the Pacific),史称“鸟粪战争”。战争的过程不说了,最终智利获胜,玻利维亚和秘鲁被迫割地。此战过后,玻利维亚永久失去出海口,成为内陆国家。

  弗里茨·哈伯1868年12月9日出生在德意志帝国(1871~1918)的布雷斯劳(二战后割让给波兰,更名为弗罗茨瓦夫)的犹太商人之家。出生后不久母亲就病逝了,不过他和继母及同父异母的三个妹妹关系还不错。虽然德意志帝国的最后一任皇帝威廉二世有点反犹偏向,但犹太人的生活并不受太多干扰,只要自己努力一样可以有所作为。

  哈伯天资聪颖,求学路上一帆风顺。高中毕业后,在柏林大学随A.W.von霍夫曼学习,在海德堡大学师从R.W.本生,19岁的哈伯就以有机化学方面的论文取得夏洛滕堡工业大学的博士学位。

  在硝基苯的还原作用上的研究让哈伯名声大作。1898年,在进入卡尔斯鲁厄技术大学4年后,哈伯被提升为副教授,年仅30岁。同年,他的第一部著作《工业电化学的理论基础》问世。1890年,他成为卡尔斯鲁厄理工学院化学和电化学双科教授。这一年,弗里茨见到了了他生命中最重要的人物,美丽的克拉拉·伊梅瓦尔,哈伯说那时他就爱上了克拉拉。

  克拉拉(Clara Immerwahr,1870 ~1915)来自一个富裕的犹太家庭,天资聪慧、意志坚定的她顶住当时社会对女性的偏见,来到布雷斯劳学习化学,并在一次舞会上与弗里茨互有好感。

  1900年12月,在她的导师理查德·阿贝格(Richard Abegg,德国化学家,1869~1910)指导下,她以“金属盐溶解度的研究”论文成为第一位被德国大学授予物理化学博士的女性。不过1910年阿贝格在一次气球爆炸事故中丧生,享年41岁。

  1901年4月,她和弗里茨·哈伯再次见面,这一次有情人终成眷属,4个月后两个都30岁多一点的人举办了婚礼。次年夏天,他们唯一的孩子,儿子赫尔曼诞生。赫尔曼小时候是一个体弱多病的孩子,消耗掉了克拉拉的很多精力。虽然热爱科学的她很希望与丈夫合作进行研究,可接连不断的家务和照看孩子让她很难抽开身。而且丈夫还爱在家中招待朋友,家里总是高朋满座。很多后来的学界精英,例如詹姆斯·弗兰克(1925年诺贝尔物理学奖)、奥托·哈恩(1944年诺贝尔化学奖)以及了不起的莉泽·迈特纳等都是家里常客,自然招待这些朋友的家务事也少不了克拉拉的身影。

  1909年克拉拉给还没有出事的导师阿贝格的信中写道:“只有当一个人最大限度地发挥自己的能力,并经历生活所能提供的一切时,生命才会有意义。所以我终于决定了结婚。如果我不结婚,我生命中就缺少决定性的一页和我的灵魂也会无所事事。但我从生活中得到的激励太少了。”

  克拉拉同居里夫人一样是一个渴望爱情也渴望科学的女人,在克拉拉进入婚姻到生命的最后这十几年间,能够正常的看到,一开始她还对研究科学抱有很大希望,希望她能在某一时刻恢复她的科研工作,但跟着时间的推移,她的希望越来越渺茫。

  弗里茨哈伯虽然会让他的妻子参与他的研究,并与她分享他的科学思想, 1905他出版的《工业气体反应热力学》的扉页上写道:“感谢我亲爱的妻子克拉拉·哈伯博士,感谢她默默无闻的合作。”

  但显然克拉拉没有和丈夫哈伯在科学上有理想中的密切合作,她为了家庭放弃很多科研的机会,这可能也是导致克拉拉抑郁走向自杀的一个原因。

  1904年,哈伯在两位企业家的支持下开始研究合成氨的工业化生产,以期尝试解决威胁德国发展的粮食危机。此前已有很多科学家开始这一努力,历经一个半世纪,仍没什么特别的进展。但这一次幸运之神宠幸了哈伯的研究团队,1906年,在600℃高温、200兆帕高压条件下,用锇作催化剂,以电解水生成的氢和大气中的氮为原料,成功获得了氨转化率8%左右。

  1909年,哈伯用锇和铀—碳化铀的混合物作催化剂,与同事勒•罗塞格诺尔成功地建立了每小时能生产80克氨的实验装置。1912年起,博施和米塔斯以及一大批工业技术人员用2500种不同的催化剂进行了近20000次试验,并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂,代替了稀有的锇和铀。1911年哈伯离开合成氨实验室,去柏林担任威廉皇帝物理化学研究所所长,兼任柏林大学教授。

  最后,卡尔·博施解决了原料气氮和氢的提纯以及从未转化完全的气体中分离出氨等技术难题,终于设计成功能经常使用和操作简单便捷的合成氨装置。随着工艺的一直在改进,人们终于成功地从空气中抽取了面包,数以亿万人的温饱得以解决。从这方面来说,哈伯的诺贝尔奖当之无愧。显然,这里还离不开像卡尔·博施这样有丰富经验的实干工程师,所以这种工艺被称为哈伯-博施合成氨法(Haber-Bosch)。

  合成氨工艺对后世影响太大了,所以卡尔·博施和弗里德里希•柏吉斯(德)因发明与发展化学高压技术获得1931年度诺贝尔化学奖。还有德国化学家格哈德·埃特尔因阐明合成氨相关表面反应机理,获得了2007年诺贝尔化学奖。

  哈伯的社会地位也随之提高,他感觉自己不在是普通的德国犹太人,是一个德国需要他的人。在一战中哈伯成了德军坚定的支持者,哈伯的合成氨不但解决了肥料,也解决了德国面临的硝酸盐短缺问题。他还提出了让他背负一世罪名的毒气弹——哈伯计划,最开始德国军方并没有看好这一个项目,但在一次试验失误中,几名德军士兵当场死去,毒气展示了它冷酷无情的一面,这才被军方看中。

  克拉拉是一个倡导和平的人,她知道丈夫的研究计划,炸弹就已经够恐怖了,毒气弹更是残忍至极。所以她公然反对哈伯的研究,但哈伯已经完全偏执于狂热的研发中。1915年4月22日晚上,哈伯主导了战争史上第一次成功的毒气攻击,5000桶黄绿色的氯气随风涌入协约国阵地,毒气让协约国1万多人中毒,5000人以上死亡。德军自己都没想到会如此成功,以至于没有准备更多的防毒面具来扩大战果。

  5月1日,庆功宴在他家乡举行,此时的克拉拉就没有心情,在宴会上痛斥哈伯的罪行,哈伯也没有理会她,因为他觉得为了国家没什么不对。本就抑郁的克拉拉在哈伯熟睡之后,拿起手枪朝自己开了一枪,枪声惊醒了他们的儿子赫尔曼,就这样13岁的小赫尔曼看着妈妈死在了自己的怀里。

  第二天被胜利冲昏了头脑的哈伯去了前线指挥对俄国人的毒气攻击,留下小赫尔曼一个人承受母亲的离去和父亲的缺失,这也为赫尔曼以后的生活烙下了不可磨灭的阴影。很多文章都说是哈伯的毒气弹计划刺激到了克拉拉,笔者觉得这只是压死骆驼的一根稻草,从他们的儿子赫尔曼及孙女都自杀来看,很可能有家族遗传的抑郁症,加上长期的不能愉快的从事科学工作,家庭的重负和不和谐,丈夫的不理解等多重压力导致自杀的发生。

  清醒后的哈伯也一直被妻子的死折磨,一个多月后给一位好友的信里, 他写道: “……我从心底里听见那位可怜女人曾经说过的话。 在筋疲力尽后的幻觉里, 我看见她的脑袋从命令和电报堆里升起, 我深感痛苦。”

  很快协约国也掌握并研发了防毒面具和毒气弹。交战双方共生产芥子气13500吨,其中12000吨用于实战。“一战”中还只是步兵班长的阿道夫·希特勒就曾在一战中遭到英国军队的芥子气炮弹袭击而眼睛暂时失明。

  1917年,哈伯辞去化学兵工厂和部队的所有职务。哈伯提出的化学战无疑延长了“一战”的时间,也让更多的士兵死去,更多的平民遭受痛苦。在哈伯眼里,不管是什么武器造成的士兵死亡,都没什么大的区别。相比整个“一战”中1000多万人丧生,毒气弹造成的死亡远比传统武器少的多。

  经过“一战”残忍的毒气战后,1925年《日内瓦协定书》再次重申禁止使用毒气,各国也都清楚毒气弹的使用只能引起对方同样的报复,因此在二战中大规模毒气战并未爆发。但只有日本是个例外,整个抗日战争期间,日本一直对中国进行毒气弹袭击,造成数万中国人的伤亡,很多人终身痛苦的忍受后遗症的发作。

  克拉拉逝世2年后,1917年10月,哈伯在柏林娶了他的第二任妻子夏洛特·内森(Charlotte Nathan),两人育有一子一女,但10年后他们选择了离婚。

  一战德国失败后,哈伯依旧想着为国家出力,让国家尽快走出战争阴霾。1923年他开始了从海水里提炼黄金的努力,但这一次幸运女神没有关照他,1928年海水提金计划草草落幕。尽管如此他的其他研究还是有很多成功的,他的研究所也是那时最著名的研究中心之一。

  但好景不长,纳粹力量很快在德国掌权,1933年希特勒出任总理,德国和世界开始了另一段不幸,纳粹对犹太人的迫害开始加剧。鉴于哈伯对国家的“突出贡献”,他获得了豁免,但不愿意对手下人开刀的他愤然辞职,对祖国失望的他开始了流亡生活(德国科学界的领军人物普朗克甚至找过希特勒,也是无效)。先是去了英国,又去了法国等,不过处处被科学界排挤,成了一个遗弃的人。英国著名物理学家卢瑟福(1908年诺贝尔化学奖获得者)断然拒绝与他握手。1934 年 1 月 29 日, 哈伯在紧邻德国的瑞士城市巴塞尔(Basel) 病逝。

  应哈伯的遗愿,长子赫尔曼将哈伯火化并把母亲克拉拉遗体从德国迁到瑞士巴塞尔合葬在一起。

  由哈伯发明的氰化物杀虫剂齐克隆B(Zyklon B),却在纳粹党(Nazi)上台后,变成在奥斯威辛(KonzentrationslagerAuschwitz-Birkenau)等死亡集中营种族大屠杀的工具之一,也让发明者哈伯在病逝后又一次间接地与黑暗历史牵上线。具有犹太血统的哈伯有不少亲属也惨死在了德军的毒气室里。

  长子赫尔曼先是1941在法国居住,“二战”德国入侵法国后,在爱因斯坦的帮助下他和妻子以及三个女儿移居到美国。赫尔曼的妻子玛格丽特在战争结束后去世,赫尔曼于1946和母亲一样以自我了断的方式离开人世。他们的大女儿克莱尔在20世纪40年代末也自杀身亡。也许是战争的阴影,也许是家庭的不幸,也许是克拉拉的抑郁症遗传了下来……

  哈伯去世一周年时, 屈服于政治力量的普朗克顶住压力, 替哈伯办了一个纪念会。 未来的核裂变发现者哈恩及迈特纳到场参加, 还有很多朋友和同事迫于压力派自己的妻子出席,使纪念会罕有地成为了一次以女性为主的会议。普朗克在致辞中表示:“我们用忠诚回报忠诚,将这一小时献给弗里茨·哈伯,一位伟大的学者,一位可敬的人, 一位德国的战士。”

  他曾经的挚友爱因斯坦这样评价他:他的一生,是一个德国犹太人的悲剧,是无果之爱的悲剧。

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