化学部落~~格格

“天使”还是“恶魔”?——争议的诺奖得主

导读

依据瑞典化学家诺贝尔的遗嘱,诺贝尔奖于1901年开始颁发,用来表彰在物理、化学、生理学或医学、文学、和平及经济学(瑞典银行出资增设)领域有着卓越贡献的杰出人士。然而诺奖成立百余年来,多次引发争议,历年来因为主观评价标准差异,招致争议最多的当属文学奖与和平奖。事实上,科学领域也不乏争议,维基百科就曾列举过部分争议的诺奖(Nobel Prize Controversies),本文将讲述两位和化学相关的充满争议的诺奖得主。

诺贝尔奖章(图片来源于网络)

1918年诺贝尔化学奖——弗里茨·哈伯

  • 造福世界的固氮研究

众所周知,氮元素在自然界绝大多数都是以大气中游离的单质态(N2)存在,由于特殊的成键特征使得氮分子非常稳定很难直接参与化学反应。固氮作用(nitrogen fixation)是指将空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程,很长一段时间以来,固氮都只能依靠自然状态下的雷电作用或豆科植物根瘤菌来完成。植物的生长离不开氮元素,化肥出现以前植物所能获取的氮元素十分有限。特别是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。

自然界中的氮循环(图片来源于网络)

人工固氮的方式就是合成氨,即以氮气和氢气为直接原料,经化合作用得到具有多种应用价值的氨分子(NH3)。早在19世纪下半叶,物理化学中热力学和动力学成果已经为工业合成氨提供了强有力的理论支撑。那时已经明确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。因此,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。最终德国化学家弗里茨·哈伯脱颖而出,彻底扭转了人类固氮“靠天吃饭”的局面。

1909年,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。随后经过数十年的发展,哈伯等人成功解决了生产设备和催化剂成本等问题,1913年终于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。

1913年最早的合成氨设备(左图)现如今位于德国KIT学院用于纪念

  • 罪恶的“化学武器之父”

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,间接促进了战争。哈伯狂热的爱国热情在一战期间尽显无疑,他领导的实验室成为战争服务的重要军事机构:哈伯不仅承担了战争所需材料的供应和研制工作,甚至还会亲自奔赴前线以实际行动践行爱国主义。更为恐怖的是,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。“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。

哈伯(左二)指导德军士兵使用毒气弹

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。令人无比唏嘘的是,尽管狂热的爱着祖国,但哈伯在纳粹时期因为自己犹太人的身份被国家“抛弃”。1934年1月流亡于异国他乡的他因突发心脏病死于瑞士的巴塞尔,并最终与妻子合葬在在瑞士巴塞尔的Hörnli公墓。(作者注:有人认为哈伯的妻子克拉拉是坚定的和平主义者,因劝说丈夫未果自杀明志。)爱因斯坦说:“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。”时至今日,毁誉参半的哈伯究竟是“天使”还是“魔鬼”恐怕依然不能轻易做出判断。

1948年诺贝尔生理学或医学奖

说来有趣,历史上首位获得生理学或医学奖殊荣的“外行”竟是一位来自瑞士的化学家保罗•穆勒(Paul Hermann Müller),获奖理由是他于1939年秋发现了DDT的杀虫功效。DDT学名为双对氯苯基三氯乙烷(Dichloro-Diphenyl-Trichloroethane),曾经是最著名的农药和杀虫剂,它的合成非常简单和高效,只需氯苯和三氯乙醛在酸性条件下高温缩合即可,产率几乎是定量的。1942年面市后被广泛用于植物保护,同时也在减轻疟疾、伤寒等蚊蝇传播疾病方面发挥重要作用。尤其是二战期间,盟军大量染上疟疾却缺少金鸡纳碱的对症治疗,这时DDT有效的灭蚊效果使得热带疾病传播大大减缓。不久,DDT就被鼓吹成为安全、对人低毒的杀虫剂,一局被推上“神坛”,那时随处可见超大剂量喷洒DDT的工程车辆。

正在喷洒DDT的工程车辆

好景不长,上世纪60年代科学家们发现DDT在环境中非常难降解,并可在动物脂肪内蓄积,甚至在南极企鹅的血液中也检测出DDT的存在。据估计,DDT在生物体内的代谢半衰期为8年;鸟类体内含DDT会导致产软壳蛋而不能孵化,尤其是处于食物链顶极的食肉鸟,如美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝,此外DDT对鱼类是高毒的。而真正产生巨大影响的当属美国海洋生物学家雷切尔·卡森(Rachel Louise Carson)所著的《寂静的春天》一书,书中对于DDT造成环境问题的描述唤醒了公众的环保意识,也让DDT转瞬跌落神坛,沦为众矢之的,就连穆勒本人也因此饱受争议。

《寂静的春天》及其作者

目前,世界上大部分地区已经明令禁止生产和使用DDT,只有少数地区还继续使用以对抗疟疾,世界卫生组织WHO也早将其界定为二级致癌物。科学的发展具有“双面性”,DDT就是最生动的例子,但我们不能污名和否认DDT在人类早期认识不足的情况下所做出的贡献,我们更需要反思和警醒的是不能让下一个“DDT事件”出现。

结束语

关于哈伯和穆勒两位科学家的争议,我想不能只单单停留在争议阶段,更应该思考他们两人带来的启示。科学无善恶,人心不可测,如何规避科学技术带来的负面效应是目前摆在所有科学工作者面前的难题,如何避免争议的技术、争议的科学家再次出现,可能不光需要社会的监督,更需要科学工作者们时时刻刻坚守本心。

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. DOI: 10.1002/anie.201105425
  • [4] Stern, F., Fritz Haber: Flawed greatness of person and country. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 50-56. DOI: 10.1002/anie.201107900
  • [5] Turusov, Vladimir, Valery Rakitsky, and Lorenzo Tomatis. “Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT): ubiquity, persistence, and risks.” Environmental health perspectives 2002, 110, 125-128. DOI: 10.1289/ehp.02110125
  • [6] Heckel, David G. “Insecticide resistance after silent spring.” Science 2012, 337, 1612-1614. DOI: 10.1126/science.1226994
  • [7] 李勇, 孙士铸. 滴滴涕 (DDT) 的环境化学行为. 化学教学. 2000, 12, 21-22.

本文版权属于 Chem-Station化学空间 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载!

Related post

  1. 躲避Dead End「全合成・教你摆脱绝境的一手」⑧ 解析篇
  2. Thiostrepton(一)背景介绍
  3. 躲避Dead End「全合成・教你摆脱绝境的一手」⑥(解析篇)
  4. Nature 镍催化切割酰胺键
  5. Rubicordifolinand Rubioncolin B …
  6. 碳碳双键的形成 第一部分:Honor-Emmons-Wadswo…
  7. 躲避Dead End「全合成・教你摆脱绝境的一手」⑨ 解答篇
  8. (−)-Salinosporamide A的全合成

Comment

  1. No comments yet.

  1. No trackbacks yet.

You must be logged in to post a comment.

Pick UP!

微信

QQ

广告专区

PAGE TOP