sponsored links

一戰德國如何“從空氣中製造炸藥和糧食”,消除飢餓也讓無數人亡

  • 1.受爭議的諾貝爾獎

“讚揚他的人說,他是天使,為人類帶來豐收和喜悅,是用空氣製造麵包的聖人。詛咒他的人說,他是魔鬼,給人類帶來災難、痛苦和死亡。”

1919年冬,瑞典皇家科學院決定授予德國科學家弗里茲·哈伯諾貝爾化學獎。訊息一出,立即激起了軒然大波。大量的戰爭受害者走上街頭示威遊行表示抗議。著名的科學期刊《自然》發表了評論文章進行抨擊:“哈伯將其聰明用到了戰爭和殺人方面……這永遠是人類的恥辱,德國人的恥辱”,美國《紐約時報》言辭更加激烈,說瑞典皇家科學院將殊榮授予了戰爭罪犯和放毒者。

上圖_ 弗裡茨·哈伯(1868年12月9日~1934年1月29日),德國化學家

儘管如此,瑞典皇家科學院還是頂住壓力。哈伯拿到了諾獎,但在同時,他也被列入了戰犯名單。

諾貝爾自然科學獎不像和平獎、文學獎涉及意識形態,很少因為社會政治問題受到非議。這次諾貝爾化學獎出現該情況的原因,一是獲獎者哈伯在一戰中為德軍致命毒氣,非人道地殺傷了士兵和平民;二是和他的獲獎成果——合成氨技術有關。

合成氨技術被美國科普作家托馬斯·黑格稱為“空氣鍊金術”,它能夠從空氣中分離出可以利用的氮元素。諾貝爾獎評審委員會認為這項技術使得化肥得以大批次生產,是“從空氣中製造了糧食”,從而解決了億萬人的吃飯問題。而反對者認為,這項技術讓德國可以“從空氣中製造炸彈”,引發了大戰,讓數千萬人喪失生命。

上圖_ 草莓缺氮的症狀

  • 2.氮元素

氮是植物是植物生長的必備元素,是植物體內的蛋白質的主要成分,沒有氮,就不能形成蛋白質。攝取氮元素不足的農作物矮小、細弱、葉片枯黃、結實少甚至不結實。

空氣中氮氣含量高達78%,但是氮氣是一種非常穩定的氣體。氮氣中的兩個氮原子共用三對電子,構成牢固的“化學鍵”,將兩個原子牢牢地鎖在一起,使得化學反應無法進行。這就導致了空氣中的氮元素無法直接被農作物吸收利用。

只有在雷雨天,閃電巨大電流的才能撕裂氮氣分子,從而讓空氣中的氮和氧結合,變成一氧化氮,再變成二氧化氮。二氧化氮溶入雨水,進入土壤,變成植物可以吸收的硝酸鹽。這種將空氣中的氮氣變成氮肥的化學反應稱為“固氮”。

上圖_ 氮在自然界中的迴圈氮在自然界中的迴圈

自然界中還有一類細菌,也有固氮作用,稱為固氮菌。固氮菌具有一種叫固氮酶的化學物質,將氮氣轉化為氨。常見的固氮菌寄生在豆科植物的根部,使得豆科植物的根部腫大,形成“根瘤”,因此又被稱為根瘤菌。

人類進入農耕文明以後,需要大規模地種植農作物。大自然固化的氮無法保障大片的農田豐收。人類就透過施人畜糞便等農家肥的方法給農田補充氮。在舊時農村,農家肥非常寶貴。古人屎尿都要憋著回家,澆到自家地裡。這就是所謂的“肥水不流外人田”。

進入工業文明之後,人口大幅度增長,農家肥已經無法滿足農業需要了。歐洲人開始開採硝石礦作為化肥,給農作物補充氮元素。硝石礦的主要成分是硝酸鉀或硝酸鈉,富含植物能夠利用的化合態氮。

不僅農作物需要氮,製造炸藥也需要氮。

上圖_ 黑火藥

十八世紀以後,火器取代冷兵器成為戰爭主角。炸藥生產能力成為一個國家軍力強盛的關鍵。

早期的炸藥是中國發明的黑火藥。黑火藥的成分是“一硝二硫三木炭”。硝就是硝石礦。

工業的發展,推動著炸藥技術的進步。炸藥的種類也日益增多,硝化甘油、TNT等新的炸藥被合成,投入戰場,將建築、鋼鐵、血肉撕碎炸燬。

這些新型炸藥多帶有硝基,生產製備仍然離不開硝石。

戰爭需要硝、農業生產也需要硝,硝石成為了一種重要的戰略資源。

上圖_ 硝石

  • 3.硝石礦

17世紀後期開始,歐洲列強在印度恆河的舊河道上發現了硝石礦,進行了掠奪性的開採。到了19世紀中葉,印度的硝石資源基本枯竭。還好,殖民者又在南美洲智利發現了更豐富的硝石礦。在智利和秘魯邊界的安託法加斯塔大區,硝石礦帶長達700多公里,寬20-30公里。智利的硝石被源源不斷地運往歐洲。到了20世紀初,每10噸智利硝石,就有7噸被送上駛向歐陸的貨輪。

19、20世紀的西方,馬爾薩斯的人口資源理論大行其道。馬爾薩斯認為,人的數量以幾何級數不斷地增加,而自然資源是有限的。最終有限的資源將被大量的人口耗盡,人類文明將走向崩潰。智利的硝石礦雖然多,畢竟還是不可再生資源,終究會有用盡枯竭的一天。所以歐洲各國紛紛開展研究,尋求替代硝石礦的方法。

上圖_ 普魯士 (德意志的統一)

  • 4.德意志的命脈

其中,最為積極的當屬德國。

1870年代,德國完成了統一,統一後的德國擁有4100萬人口,是歐洲人口最多的國家,對糧食、對化肥的需求最為迫切。德國還是一個具有軍國主義傳統的國家,容克貴族和工業資本家迫切地渴望擴張,渴望重新瓜分世界。物慾刺激著戰爭,而戰爭又需要炸藥。

所以硝石作為化肥和炸藥的重要原料,就是德國的維他命。而大部分硝石又產自智利。從智利到德國需要遠渡重洋。德國的對手英國擁有世界上最強大的海軍。英國海軍一旦對德國進行封鎖,切斷了硝石航線,無異於扼住了德國的咽喉。

所以德國從學術界到政府到財團,都對替代硝石的方法無比重視。德國科學家們將目光投向空氣的氮氣,他們嘗試各種方法,使盡渾身解數,實現人工固氮,財團和政府則對這方面的研究,不吝傾注巨資予以支援。

上圖_ 圖為描繪早期火藥製作過程中意外爆炸事故的繪畫作品

  • 5.“開拓工業的新途”

研究在1900年有了進展。德國萊比錫大學化學教授弗列德里希·奧斯特瓦爾德發現,使用鐵絲做催化劑,將氮氣和氫氣一同加熱,能夠合成一定量的氨氣。而氨氣則很容易地合成尿素和硝銨,成為化肥和炸藥的原料。

德國化工寡頭巴斯夫公司對這個發現表示出了極大的興趣,立即買下了這個實驗成果,並投入大量資金,聘請各路專家進行進一步地升入研究,期待合成氨可以儘早應用在工業生產中。

弗利茲·哈伯就在此時接手開發合成氨技術的工作。

哈伯1868年生於普魯士西里西亞的佈雷斯勞(二戰後被割給波蘭)。父親是一個做化學試劑生意的猶太商人。哈伯先後在柏林、海德堡、蘇黎世學習深造。1906年成為卡斯魯爾工業大學教授。40歲不到的他,就已經在化學界聞名遐邇。

奧斯特瓦爾德的發現離工業化生產還有很大的一段距離。最大的難題就是合成的氨氣濃度很低,製成效率不高。

針對這種情況,1904年到1908年,哈伯進行了潛心研究。他提出合成氨反應是一種可逆反應,氫氣和氮氣在生成氨氣的同時,氨氣也在不停地分解成氫氣和氮氣。只有控制好適當的溫度和壓強,使得化學反應處於恰好的平衡點,才能得到理想濃度的氨氣。對此,哈伯和物理化學家能斯特合作,測定了在常壓和30個大氣壓下,0℃-700℃之間合成氨反應的氨平衡濃度,獲取了詳細的平衡資料。

上圖_ 哈伯(左)與愛因斯坦在柏林

測定出氨平衡濃度後,哈伯又去尋找合適的催化劑。有了催化劑就可以儘可能地降低化學反應所需的溫度和壓力,節約工業生產的成本。哈伯進行了2萬次試驗,最終取得了重大的突破。他用鈾和碳化鈾做催化劑,在12.5個大氣壓下,用500℃的溫度,製取了10%濃度的氨氣。至此,人工固氮有了大規模工業化生產的條件。1910年5月18日,在卡斯魯爾自然科學學會上,興奮地宣佈“新工業的前途,已經得到了開拓!”

哈伯解決了問題的關鍵。在此基礎上其他工程師和科學家又做了進一步的研究和創造。1910年7月波希研製出了高壓容器,拉普改進了化工機械使之能夠適應高溫高壓環境,米泰西研製出了低成本的鐵催化劑。

1913年9月,世界上第一臺工業合成氨裝置在德國路德維希港投入執行,設計能力為年產9000噸的氨,九個月後,生產能力擴大9倍,達到了7.5萬噸。

上圖_ 一戰的爆發

  • 6.科技與戰爭

合成氨技術的發明使得德國統治階級欣喜欲狂。他們具備了“從空氣中製造糧食和炸藥”的能力,有足夠的底氣和英法叫板。於是第一次世界大戰的戰火被點燃,15億人被捲入戰爭,1000萬人失去生命。

哈伯在戰爭中被德國狂熱的民族主義情緒洗腦。德皇威廉二世的親自接見使他感恩戴德,誓報君恩。他積極主動地投入戰爭,要為他的德意志祖國奉獻一切。他出任化學兵工廠廠長,用合成氨生產的氨氣製造炸藥。這些炸藥源源不斷地被輸送到前線,在凡爾登、馬恩河、索姆河讓無數的血肉之軀灰飛煙滅。

哈伯的更大的戰爭責任還是他主導了德軍的化學戰。

1915年,德軍和英法聯軍在比利時伊雷普對峙數月,陷入僵局。哈伯又主動向德軍總參謀部提出使用劇毒的氯氣為武器改變戰場形勢,並得到了批准。4月22日,哈伯親赴前線,指揮德軍一個工兵團,向英法軍隊投放了180噸的氯氣。英法聯軍士兵看見黃綠色的濃霧不知所措,很快便咳嗽、窒息、抽搐而死。是役,英法聯軍中毒1.5萬人,死亡5000人,戰場橫七豎八地躺滿了扭曲變型的屍體,慘不忍睹。伊雷普戰役是第一場大規模的現代化學戰。

上圖_ 一戰中,哈伯(左二)指導德軍士兵使用氯氣(毒氣)彈

之後,哈伯又為德軍研製出了毒性更強的光氣和芥子氣,投入戰場。吸入後可引發肺水腫,讓中毒者每一次呼吸都帶著劇痛,最後窒息死去。芥子氣使人體的接觸部位起泡潰爛,殺傷率高達88%,被稱為毒氣之王。一戰中化學武器造成10萬死亡,130萬人中毒,78萬人傷殘,是人類歷史上的一大慘劇。哈伯因此也被背上了罵名,愛因斯坦說他是“科學界敗類,喪心病狂的走狗”。他的妻子也因此自殺。

合成氨技術和化學武器還是沒能挽回德國的敗局。一戰以德奧同盟國戰敗告終。哈伯也被協約國列入了戰犯名單。但由於各國心懷鬼胎,內鬥不斷,戰敗國戰犯都未受到審判,哈伯逃過一劫。戰後,哈伯還設法從海水中提煉黃金,以減輕德國的戰爭賠款壓力,但這項研究沒有獲得成功。

令人意想不到的是,哈伯為之竭忠盡智奉獻半生的德意志祖國最後居然無法容留他。1933年,希特勒上臺,開始迫害猶太人。猶太商人出身的哈伯被迫逃亡遠走他鄉。1934年1月哈伯在瑞士心臟病突發病逝。是非功罪由後人評說。

上圖_ 希特勒 與 納粹黨

  • 7.餘論

合成氨技術對於人類最大的貢獻就是極大地提高了化肥生產率,從而大幅度地提升了糧食作物產量。化肥尿素的是有機肥的10倍以上,25公斤的化肥就可以滿足1畝農田的需要。1個佔地10公頃的合成氨廠,一年就可以固化3000噸的氮,可以澆灌千萬畝農田。可以說,沒有合成氨技術,地球就無法養活現在的70億人口。從這一點出發哈伯可謂是功在當代,利在千秋,得到諾獎,當之無愧。

但主導研發合成氨技術的德國容克貴族和資本家立項研製合成氨的目的,是要讓德國成為獨霸世界的超級帝國。正是出於這種目的,世界大戰的戰火被點燃。數千萬人罹難,上億人流離失所,歐洲大陸一片廢墟。

科學技術是第一生產力,科技發明構築了人類現代文明恢弘壯麗的宏偉大廈。但這大廈背後卻是白骨如山、血流成河。

人類的發展就一定要以屍山血海為代價嗎?

作者:大獅子 校正/編輯:莉莉絲

參考資料

〔1〕《哈伯及世界上第一座合成氨廠》 賀炳昌 化學通報 1984.9

〔2〕《合成氨、化學武器和哈伯》 毛華茂 化學教學 1997.2

〔3〕《戰略性新興產業是如何育成的?哈伯-博施合成氨法的發明與應用過程考察》 周程、周雁翎 科學哲學技術研究 2011.1

文字由歷史大學堂團隊創作,配圖源於網路版權歸原作者所有

分類: 財經
時間: 2022-04-10

相關文章

外圍殺跌,A股有望結束調整

外圍殺跌,A股有望結束調整
每日原創分享獨特觀點,請及時關注不走丟 在中秋月圓之際,祝大家中秋節快樂!股票牛氣沖天! 看看盤 上週五大盤探底回升收小陽!兩市近40%個股上漲,賺錢效應略差! 板塊上:煤炭板塊大幅走低:鋼鐵.有色. ...

A股煤炭板塊繼續走弱,昊華能源跌超8%
36氪獲悉,A股煤炭板塊繼續走弱,昊華能源跌超8%,靖遠煤電跌超6%,上海能源.兗州煤業.恆源煤電.平煤股份.山煤國際等跟跌.

外圍暴跌節後A股承壓,3550或將成為爭奪焦點,適當加強防守

外圍暴跌節後A股承壓,3550或將成為爭奪焦點,適當加強防守
今天是週三.是大盤中秋節後的第一個交易日.這個中秋節估計大家都過得有點心慌慌.因為從上週五晚開始,外圍的跌勢,加上週一開始的港股及外盤的大跌,都讓A股今天的開盤承受巨大壓力. 不過該來的,總要來! 回 ...

外圍大跌,A股能否低開企穩?

外圍大跌,A股能否低開企穩?
這個中秋節假期市場不平靜,全球市場上演黑色星期一,歐美大跌,全球大宗一片慘綠,道指跌1.78%,納指跌2.19%,標普500跌1.70%,其中道指創出近三個月新低:港股下挫超3%,A50指數跌4%.假 ...

十月開門紅,資金尾盤抄底,A股下週要爆發?
A股今日(10月8日)迎來節後首個交易日,滬指小幅上漲0.67%,深指漲0.73,創業指數跌0.04%,都是高開低走的形態為主.截至收盤,滬指漲0.67%報3592.17點,深成指漲0.73%報144 ...

外圍股市大跌對A股影響
首先我不會唱空A股,但銀行,保險肯定有一波下殺,散戶手中低價國資背景基本面沒什麼問題的股票不要輕易殺跌.一定要看個股,推薦的股票還是中金黃金,黃金類股票成為避險股.A股上漲趨勢還不是不變.

A股下週走勢分析,調整出現低吸良機,證券、白酒、醫藥板塊詳解

A股下週走勢分析,調整出現低吸良機,證券、白酒、醫藥板塊詳解
1.本週A股經歷了連續的調整之後,成交場面依舊火爆,連續43個交易日成交額保持萬億級規模,追平2015年5月A股牛市最火爆得時候,追平牛市記錄,並列第一位.但是賺錢效應一塌糊塗,或許有些朋友整體上還是 ...

A股:下週將如何走?這些行業大機率上漲
國慶節的七天假期,股民朋友們大多定是玩的放不開,為啥?因為你們和智哥一樣,心繫股市,前期賺了的想要大賺,前期虧了的想要翻本.所幸的是,正如我的預料,節後市場上漲.我入股市二十餘年,經歷了熊牛.大風大浪 ...

美股漲,油價漲,中石油漲嘛?A股今日高開高走嘛?

美股漲,油價漲,中石油漲嘛?A股今日高開高走嘛?
昨晚外圍市場多數上漲,國際油價漲超1%,今日中國石油有機會嗎? 美油期貨漲1.48%,報73.30美元每桶,布倫特原油期貨漲1.39%,報77.25美元每桶.創2018年10月以來新高. 中國石油昨日 ...

減持利空!風電龍頭要跌停了?週三,A股還能走出獨立行情嗎?

減持利空!風電龍頭要跌停了?週三,A股還能走出獨立行情嗎?
導語:減持利空!風電龍頭要跌停了?週三,A股還能走出獨立行情嗎? 今天週三,在休息4個交易日後,A股又要重新恢復交易了.假期期間訊息面偏利空,各種訊息衝擊也比較多,因為我們A股的特色就是情緒化比較嚴重 ...

外圍大跌影響不大,本週大盤將震盪上漲,四個板塊要重點關注

外圍大跌影響不大,本週大盤將震盪上漲,四個板塊要重點關注
明天就要開盤了,滿屏都是一片看空之聲,有人恨不得現在就清空股票,是我們遭遇到大利空了?根本沒有,一切都是庸人自擾. 看空的聲音無非來自於外圍市場的大跌,本週一,我們不開盤,港股大跌了,A50大跌了,美 ...

肖鋼講話釋放重要訊號!A股要做好承接巨大增量資金入市的準備

肖鋼講話釋放重要訊號!A股要做好承接巨大增量資金入市的準備
昨天是中秋節前的最後一個交易日,A股止跌企穩,好讓大家能安心過節!從技術上看,大盤深V拉起,上證指數的表現在預期之中.最近旌陽已經指出,上證指數連續回撥後,離下方20日線只有一步之遙,指數直接跌穿20 ...

A股:節後大盤會怎麼走?

A股:節後大盤會怎麼走?
本週由於碰上中秋假期,A股前兩天休市,本週僅有三個交易日開市.在上週,A股整體走勢不佳,三大指數均有不同程度的下跌,上證指數上週下跌了2.41%,深證成指下跌了2.79%,創業板指下跌了1.2%. 那 ...

三一重工,中聯重科,徐工機械下週操作策略:繼續調整還是起飛?

三一重工,中聯重科,徐工機械下週操作策略:繼續調整還是起飛?
三一重工,中聯重科,徐工機械周點評及下週操作策略:本週大盤調整,工程機械更加弱勢.但工程機械調整或進入尾段,下週將選擇方向.從周線來看,本週工程機械收跌4.22%,量能有所衰減.縮量收陰,屬於量價常態 ...

全球股市遭遇“黑色星期一”,明天A股會怎麼走?

全球股市遭遇“黑色星期一”,明天A股會怎麼走?
中秋假期期間,全球股市出現大動盪,各大國家股市都出現不同程度的殺跌:在度假中的A股似乎逃過了全球股市大動盪的殺跌行情:處於休市狀態的A股安然無恙,問題是明天A股會逆勢上漲,走出自己的獨立行情嗎?這個問 ...

包鋼股份,東風汽車,中興通訊,海倫鋼琴的圖解,機會如何把握

包鋼股份,東風汽車,中興通訊,海倫鋼琴的圖解,機會如何把握
最近的大盤確實走的並不太理想,但是不管怎樣,大盤漲起來之後,獲利盤增多,這才是這輪下跌的原因!沒有隻漲不跌的大盤,我們必須適應這樣的回撥,然後才能享受盈利的快樂! 大家要記住這一輪迴調,並沒有什麼利空 ...

二次探底結束了嗎?
二次探底結束了嗎? 上個交易日上證指數.深成指.創業板指全線低開,全天先抑後揚尾盤略有企穩,兩市成交額9900多億,成交量破萬億.上證指數.深成指.創業板指收小陰線!個股普跌,醫療美容.釀酒等板塊領跌 ...

探底結束逢低進場?
探底結束逢低進場? 上個交易日上證指數.深成指.創業板指開盤漲跌不一,全天先抑後揚全線飄紅報收,兩市成交額8800多億,成交量破萬億.上證指數.深成指.創業板指收中小陽線!個股漲多跌少,釀酒板塊繼續領 ...

中秋,中年人的劫

中秋,中年人的劫
那是年邁的父母,他們坐在家門口,因為年紀大了,已經喪失了勞動力,只能在門口坐著,嘮叨一些家長裡短. 男人從車上下來,喊了聲娘,爹.然後從後備箱裡拿出東西,抱進了家.中秋節了,這也是中國人的傳統,節前要 ...

1971年,氫彈空投失敗,飛行員放棄跳傘,周總理:人員全撤入地道

1971年,氫彈空投失敗,飛行員放棄跳傘,周總理:人員全撤入地道
1967年6月17日早上,新疆羅布泊地區升起一朵巨大的蘑菇雲,我國第一顆氫彈成功引爆.這顆氫彈威力巨大,TNT當量達到300萬噸.訊息傳出,全國上下一片歡騰. 這一事件被載入史冊,但很少有人關注到,當 ...