你說在過去幾世紀裡

什麼是人類最重要的發現？

是電腦？

汽車？

電力？

還是發現原子？

我會說是這項化學反應：

一個氮氣分子

加上三個氫氣分子

得到兩個氨氣分子

這就是哈柏法

將空氣中的氮分子

與氫分子結合

或將空氣變成肥料

沒有這項反應

農夫僅可生產足夠

四十億人口所需的食物

我們目前的人口剛剛超過七十億

所以，沒有哈柏法

有超過三十億的人會沒食物吃

你看，氮以硝酸鹽 NO3 的形式存在

是植物生存的一種基本營養素

當作物生長，他們消耗氮

從土壤中吸收氮

土壤中的氮可經由

長時間的自然施肥法補充

像動物腐化

但人類想以更快的方法

種植糧食

那麼，這就是令人沮喪的部分：

空氣的組成中有 78% 為氮

但作物不能從空氣直接利用氮

因為它含有非常強的三鍵

作物無法分解

基本上哈柏所做的

是找出一種方法

把空氣中的氮

放進土壤中

1908 年，德國化學家弗里茨·哈柏

發展出一種化學方法

以利用空氣中取之不盡的氮

哈柏發現一種方法
把空氣中的氮

與氫氣鍵結

以形成氨

然後氨可被注入土壤中

在土裡快速轉變成硝酸鹽

但如果哈柏法要能拿來用在

餵飽全世界

他必須找出一種
能快速簡易製造出氨的方法

為了瞭解

哈柏如何達成這項豐功偉業

我們必須對

化學平衡有一番瞭解

要達到化學平衡

你的化學反應要在封閉容器下進行

舉例來說，你把

氫氣及氮氣放在封閉容器內

讓它們反應

實驗開始時

我們有大量的氮及氫

所以氨的形成

以高速進行

但當氫及氮反應一段時間

到快用完的時候

反應變慢

因為瓶子裡的氮及氫變少了

最終，氨分子會達到一種情況

就是它們又開始分解

成為氮氣及氫氣

一段時間後，這兩種反應

就是產生及分解氨氣

會達到相同速率

當這兩個速率相等時

我們就說反應達到平衡

這聽起來不錯，但並非如此

尤其當你只想要

產生一噸的氨氣時

哈柏根本不想讓氨氣

再分解回去

但如果你就是把這項反應

放在封閉容器裡進行

那就是必然的結果

這也就是亨利·路易·勒夏特列

這位法國化學家

可以幫忙的地方

他發現

如果你把達到反應平衡的系統

加入某項東西

像是，這麼說，氮氣

這個系統會持續進行

直到再達到平衡為止

勒夏特列同時發現

如果你增加

一個系統的壓力

這個系統會試著

回到原有的壓力

這就像身處擁擠的房間

分子愈多

壓力愈大

如果我們回頭去看我們的方程式

我們會看見在左邊

左邊有四個分子

而右邊只有兩個

所以，如果我們想讓房間不那麼擠

並因而產生較小的壓力

這個系統就會開始

結合氮及氫

製造出較小巧緊密的氨分子

哈柏瞭解到為了製造

大量的氨

他必須發明一種機器

可以持續加入氮及氫

同時也要增加壓力

在這平衡系統上

這也正是他所做的

今天，氨是世上產量最多的

化學化合物之一

每年產量粗估為 1 .31 億公噸

亦即二千九百億磅的氨

這是大約

三千萬隻非洲象的總重

每頭約以一萬磅來算

80% 生產出的氨拿來做肥料

其餘則使用在

工業及家用清潔用品上

並拿來生產其他種氮化合物

譬如硝酸

最近的研究發現

半數肥料中的氮

沒有被植物同化

結果是，氮就以

揮發性化學化合物的形式

在地球的供水及大氣中被發現

嚴重破壞我們的環境

當然，在哈柏發表他的發明時

無法預測這個問題

為了承接他的開創視野

當代科學家正在尋找

21 世紀的新哈柏法

以達到同樣程度的幫助

卻無危險的後果