0:00:07.239,0:00:09.579
你說在過去幾世紀裡

0:00:09.579,0:00:11.581
什麼是人類最重要的發現？

0:00:11.581,0:00:12.614
是電腦？

0:00:12.614,0:00:13.263
汽車？

0:00:13.263,0:00:14.168
電力？

0:00:14.168,0:00:16.145
還是發現原子？

0:00:16.145,0:00:19.592
我會說是這項化學反應：

0:00:19.592,0:00:21.213
一個氮氣分子

0:00:21.213,0:00:23.297
加上三個氫氣分子

0:00:23.297,0:00:26.739
得到兩個氨氣分子

0:00:26.739,0:00:28.343
這就是哈柏法

0:00:28.343,0:00:30.925
將空氣中的氮分子

0:00:30.925,0:00:32.431
與氫分子結合

0:00:32.431,0:00:35.564
或將空氣變成肥料

0:00:35.564,0:00:36.806
沒有這項反應

0:00:36.806,0:00:39.482
農夫僅可生產足夠

0:00:39.482,0:00:41.348
四十億人口所需的食物

0:00:41.348,0:00:44.880
我們目前的人口剛剛超過七十億

0:00:44.880,0:00:46.881
所以，沒有哈柏法

0:00:46.881,0:00:51.306
有超過三十億的人會沒食物吃

0:00:51.306,0:00:55.025
你看，氮以硝酸鹽 NO3 的形式存在

0:00:55.025,0:00:58.205
是植物生存的一種基本營養素

0:00:58.205,0:01:00.706
當作物生長，他們消耗氮

0:01:00.706,0:01:02.425
從土壤中吸收氮

0:01:02.425,0:01:03.923
土壤中的氮可經由

0:01:03.923,0:01:06.346
長時間的自然施肥法補充

0:01:06.346,0:01:07.845
像動物腐化

0:01:07.845,0:01:09.679
但人類想以更快的方法

0:01:09.679,0:01:11.680
種植糧食

0:01:11.680,0:01:13.591
那麼，這就是令人沮喪的部分：

0:01:13.591,0:01:16.594
空氣的組成中有 78% 為氮

0:01:16.594,0:01:19.396
但作物不能從空氣直接利用氮

0:01:19.396,0:01:22.511
因為它含有非常強的三鍵

0:01:22.511,0:01:24.643
作物無法分解

0:01:24.643,0:01:26.643
基本上哈柏所做的

0:01:26.643,0:01:27.762
是找出一種方法

0:01:27.762,0:01:29.529
把空氣中的氮

0:01:29.529,0:01:31.281
放進土壤中

0:01:31.281,0:01:34.864
1908 年，德國化學家弗里茨·哈柏

0:01:34.864,0:01:36.176
發展出一種化學方法

0:01:36.176,0:01:39.020
以利用空氣中取之不盡的氮

0:01:39.020,0:01:41.594
哈柏發現一種方法[br]把空氣中的氮

0:01:41.594,0:01:43.046
與氫氣鍵結

0:01:43.046,0:01:45.242
以形成氨

0:01:45.242,0:01:47.797
然後氨可被注入土壤中

0:01:47.797,0:01:50.506
在土裡快速轉變成硝酸鹽

0:01:50.506,0:01:53.100
但如果哈柏法要能拿來用在

0:01:53.100,0:01:54.871
餵飽全世界

0:01:54.871,0:01:58.415
他必須找出一種[br]能快速簡易製造出氨的方法

0:01:58.415,0:01:59.381
為了瞭解

0:01:59.381,0:02:01.245
哈柏如何達成這項豐功偉業

0:02:01.245,0:02:02.179
我們必須對

0:02:02.179,0:02:04.397
化學平衡有一番瞭解

0:02:04.397,0:02:06.346
要達到化學平衡

0:02:06.346,0:02:09.514
你的化學反應要在封閉容器下進行

0:02:09.514,0:02:11.233
舉例來說，你把

0:02:11.233,0:02:14.346
氫氣及氮氣放在封閉容器內

0:02:14.346,0:02:16.158
讓它們反應

0:02:16.158,0:02:17.757
實驗開始時

0:02:17.757,0:02:20.370
我們有大量的氮及氫

0:02:20.370,0:02:22.006
所以氨的形成

0:02:22.006,0:02:24.098
以高速進行

0:02:24.098,0:02:26.680
但當氫及氮反應一段時間

0:02:26.680,0:02:28.261
到快用完的時候

0:02:28.261,0:02:29.883
反應變慢

0:02:29.883,0:02:33.625
因為瓶子裡的氮及氫變少了

0:02:33.625,0:02:36.347
最終，氨分子會達到一種情況

0:02:36.347,0:02:38.058
就是它們又開始分解

0:02:38.058,0:02:41.339
成為氮氣及氫氣

0:02:41.339,0:02:43.063
一段時間後，這兩種反應

0:02:43.063,0:02:45.588
就是產生及分解氨氣

0:02:45.588,0:02:47.634
會達到相同速率

0:02:47.634,0:02:49.341
當這兩個速率相等時

0:02:49.341,0:02:52.176
我們就說反應達到平衡

0:02:53.146,0:02:55.280
這聽起來不錯，但並非如此

0:02:55.280,0:02:56.511
尤其當你只想要

0:02:56.511,0:02:58.817
產生一噸的氨氣時

0:02:58.817,0:03:00.336
哈柏根本不想讓氨氣

0:03:00.336,0:03:01.855
再分解回去

0:03:01.855,0:03:03.374
但如果你就是把這項反應

0:03:03.374,0:03:04.865
放在封閉容器裡進行

0:03:04.865,0:03:06.487
那就是必然的結果

0:03:06.487,0:03:08.794
這也就是亨利·路易·勒夏特列

0:03:08.794,0:03:09.981
這位法國化學家

0:03:09.981,0:03:11.271
可以幫忙的地方

0:03:11.271,0:03:12.705
他發現

0:03:12.705,0:03:14.590
如果你把達到反應平衡的系統

0:03:14.590,0:03:16.296
加入某項東西

0:03:16.296,0:03:17.723
像是，這麼說，氮氣

0:03:17.723,0:03:18.715
這個系統會持續進行

0:03:18.715,0:03:20.921
直到再達到平衡為止

0:03:20.921,0:03:22.296
勒夏特列同時發現

0:03:22.296,0:03:23.469
如果你增加

0:03:23.469,0:03:25.596
一個系統的壓力

0:03:25.596,0:03:26.761
這個系統會試著

0:03:26.761,0:03:28.978
回到原有的壓力

0:03:28.978,0:03:30.675
這就像身處擁擠的房間

0:03:30.675,0:03:32.182
分子愈多

0:03:32.182,0:03:33.773
壓力愈大

0:03:33.773,0:03:35.529
如果我們回頭去看我們的方程式

0:03:35.529,0:03:37.532
我們會看見在左邊

0:03:37.532,0:03:39.681
左邊有四個分子

0:03:39.681,0:03:41.776
而右邊只有兩個

0:03:41.776,0:03:44.278
所以，如果我們想讓房間不那麼擠

0:03:44.278,0:03:45.872
並因而產生較小的壓力

0:03:45.872,0:03:46.779
這個系統就會開始

0:03:46.779,0:03:48.670
結合氮及氫

0:03:48.670,0:03:51.804
製造出較小巧緊密的氨分子

0:03:51.804,0:03:53.821
哈柏瞭解到為了製造

0:03:53.821,0:03:55.100
大量的氨

0:03:55.100,0:03:56.604
他必須發明一種機器

0:03:56.604,0:03:59.600
可以持續加入氮及氫

0:03:59.600,0:04:01.438
同時也要增加壓力

0:04:01.438,0:04:03.314
在這平衡系統上

0:04:03.314,0:04:05.480
這也正是他所做的

0:04:05.480,0:04:08.030
今天，氨是世上產量最多的

0:04:08.030,0:04:10.313
化學化合物之一

0:04:10.313,0:04:14.891
每年產量粗估為 1 .31 億公噸

0:04:14.891,0:04:18.314
亦即二千九百億磅的氨

0:04:18.314,0:04:19.363
這是大約

0:04:19.363,0:04:21.447
三千萬隻非洲象的總重

0:04:21.447,0:04:24.314
每頭約以一萬磅來算

0:04:24.314,0:04:28.087
80% 生產出的氨拿來做肥料

0:04:28.087,0:04:29.041
其餘則使用在

0:04:29.041,0:04:30.937
工業及家用清潔用品上

0:04:30.937,0:04:33.314
並拿來生產其他種氮化合物

0:04:33.314,0:04:35.265
譬如硝酸

0:04:35.265,0:04:36.345
最近的研究發現

0:04:36.345,0:04:38.837
半數肥料中的氮

0:04:38.837,0:04:41.147
沒有被植物同化

0:04:41.147,0:04:42.977
結果是，氮就以

0:04:42.977,0:04:44.642
揮發性化學化合物的形式

0:04:44.642,0:04:47.695
在地球的供水及大氣中被發現

0:04:47.695,0:04:49.646
嚴重破壞我們的環境

0:04:49.646,0:04:51.475
當然，在哈柏發表他的發明時

0:04:51.475,0:04:53.095
無法預測這個問題

0:04:53.095,0:04:54.773
為了承接他的開創視野

0:04:54.773,0:04:56.388
當代科學家正在尋找

0:04:56.388,0:04:59.054
21 世紀的新哈柏法

0:04:59.054,0:05:01.029
以達到同樣程度的幫助

0:05:01.029,0:05:03.359
卻無危險的後果