克拉拉·伊梅瓦尔（Clara Immerwahr）和弗里茨·哈柏（Fritz Haber）这两个具有非凡科学头脑的异性结成了伉俪。结婚时，伊梅瓦尔刚刚成为德国第一个获得化学博士学位的女性。取得这样的成就需要非凡的毅力。当时妇女不能在布雷斯劳大学学习，她要求每位上课的教师允许她作为私人的访客观摩他们的课程。然后她坚持不懈地央求着允许她参加考试。院长亲自授予她博士学位，他说：“科学欢迎每一个人，不论其性别如何。”然后，他又带有贬抑的口吻声称这只是个人的崇高情操而已，女人的职责仍然在家庭，他不希望女性摘取最高学位成为一个新时代的开端。

克拉拉看不出导致婚姻要干涉事业的任何理由。她很失望于丈夫弗里茨·哈柏原来更愿意妻子操持家务、招待好友亲戚，而不是在工作上平起平坐。她做了一些讲座，但是当她得知每个人都认为是她丈夫为她写讲座的文稿时，她很快丧失了做这些事的勇气。在她丈夫在外面工作、社交、旅行，甚至和其他女子风流快活时，她忙着照顾小宝宝。她很不情愿地让自己的事业雄心逐渐烟消云散。

由于在20世纪早期德国对女性采取的差别待遇，我们永远不会知道克拉拉可能取得的成就，但是我们可以猜到有些事情她确实是没有做。不同于她丈夫的是，她不会研究化学武器。为了帮助德国赢得第一次世界大战，她丈夫弗里茨·哈柏积极地向军队建言在战场上施放氯气毒死盟军。她指责丈夫的野蛮行径，而丈夫则说她背叛祖国。1915年德军第一次在伊尔雷斯战场上毁灭性地使用氯气后，哈柏被任命为陆军上尉，而克拉拉拿起丈夫的枪终结了自己的生命。

克拉拉和哈柏的婚姻延续了14年。克拉拉去世8年之后，哈柏的一项重大的发明取得了突破，如今该项发明被视为20世纪最重要的发明。如果没有该项发明，今天地球将无法养活近一半的世界人口。

哈柏-博许法是利用空气中的氮气制造氨，然后可以将其用于制造肥料。植物生长需要氮、钾、磷等基本养分，也需要水和阳光。在自然状态下，植物生长时从土壤里吸收氮等各种养分；植物死亡后，它们含有的氮返回到土壤中，新植物又用土壤中释放的氮来生长。农业生产破坏了这个循环，我们采收农作物并吃掉它们。

从最初的农业耕作时起，农民就在一起尝试防止作物收成随着时间的推移逐渐降低的各种方法——就像以上循环所说的那样，将氮还原到田间维持土壤的肥力。粪便有氨气，堆肥也充满了氮养分。与豆类作物共生的根瘤菌能固定空气中游离的氮，补充土壤的氮养分，这就是为什么农民将豌豆或黄豆用于作物轮种。但这些技术均难以充分满足植物对氮的需求。土壤中的氮养分补充得越多，植物生长得越好。

直到19世纪，化学家才发现氮对植物生长的重要作用——具有讽刺意味的是，空气中78%的气体是氮气，但它不以植物可以直接利用的形式存在。在空气中，氮气由紧密地锁在一起的两个氮原子组成。植物需要将这些原子“固定”，或与其他元素化合。例如，在海鸟粪中发现的草酸铵，制造硝烟和火药的硝酸钾等都是氮与其他元素的化合物。在南美洲发现的鸟粪、硝石等矿产，开采后被运往世界各地，然后再埋入土壤中。但是到19世纪末，科学家对这些矿产资源用完后世界面临的肥料匮乏忧心忡忡。

要是能将空气中的氮气转化成植物可以吸收的养分，这将是多么美妙的一件事！

这正是弗里茨·哈柏要做的事情，一部分原因是好奇心驱使着他这么做，一部分原因是心中涌动的爱国主义情怀（这种情怀导致他走上了研发化学武器的道路），还有一部分原因是研发成功后将与巴斯夫化学公司签署利润丰厚的合同。该公司的工程师卡尔·博许（Carl Bosch）随后以工业生产的模式复制了哈柏的工艺流程。后来两人均获得了诺贝尔奖；然而，哈柏本人却是一个充满争议的人物，许多人当时认为他就是一名战犯。

在经济学家看来，哈柏-博许法或许是技术替代的最重要的例子：我们似乎已经达到一些根本的物理极限，然后找到了解决方法。在人类历史的绝大部分时间，如果需要更多的粮食来养活更多的人，那么就需要更多的土地用于粮食生产。马克·吐温曾经开玩笑说，人类不可能再扩大土地面积。哈柏-博许法提供了另一种解决办法，即不是扩大土地面积而是用制造氮肥的方法来增加土地的产量。这就像是炼金术，用德国人的话说，是“从天上掉落的面包”。(www.daowen.com)

确实，“从天上掉落的面包”，还包括很多化石燃料。首先，我们需要天然气作为氢的来源，氢和氮结合形成氨。然后我们需要能量来产生极高的热量和压力。

哈柏发现有必要用催化剂来破坏空气中氮原子之间的化学键，并使它们与氢原子相结合。想象一下烧木头的烤箱中的热量，以及在水底下两千米的压力就能大概了解所需的热量和压力。为了创造每年能够生产1.6亿吨氨水的条件——其中大部分氨水用于制造化肥——哈柏-博许法就必须消耗1%以上的世界能源。

因此造成了大量的碳排放，当然生态问题并不是氮肥生产的唯一问题。肥料中所含的氮只有一小部分可以通过农作物进入人类的胃——也许只有15%。大部分氮都排入空气或水中。这样的过程会造成以下问题：一氧化二氮是强大的温室气体，能污染饮用水，产生酸雨，使土壤酸性更强，从而破坏生态系统的平衡和生物的多样性。当氮化合物流入河流时，它们会促使一些生物体过度增长，从而破坏其他生物的生存环境，由此产生海洋的“死亡区”，水面附近的浓密海藻遮蔽阳光，导致下面的鱼死亡。

当然不只是造成了生态问题——虽然它绝对是一个导致生态问题的主要原因，但这样的生产过程并不会消失：在21世纪，化肥需求预计将翻一番。事实上，对于空气中大量化学性质稳定的氮转化成各种其他化学性质活泼的化合物会对环境造成什么样的长期影响，科学家仍然无法评估和预测。我们人类也正处在全球实验当中。

实验的结果已经很清楚：首先，植物生产了更多的食物供养更多的人口。随着利用哈柏-博许法生产的肥料开始广泛应用于农业生产，我们就能看到全球的人口一直在增长。其次，哈柏-博许法并不是粮食产量飙升的唯一原因。新品种的作物如小麦和大米的广泛种植也带动了粮食的增产。不过，假设我们利用弗里茨·哈柏时代最好的技术进行耕作，地球能养活约40亿人。而目前人口约75亿，虽然人口增长速度在放缓，但增长没有停止。

早在1909年，随着弗里茨得意扬扬地展示了氨的合成过程，克拉拉就想知道为了丈夫的天才成就她是否值得牺牲自己。在给一位朋友的信中，她哀怨地写道：“弗里茨在过去8年中取得了很大的成就，而我的人生却已经迷失了。”她几乎无法想象他的工作将会如何变化：一方面，食物供养了数十亿人口；另一方面，可持续发展的危机需要更多的天才来解决。

对于哈柏本人来说，研究成果所带来的后果不是他所期望的。作为一个年轻人，哈柏从犹太教皈依为基督教；他为自己被接受为德国的爱国者而心痛，也觉得自己就是个爱国者。除了将氯制成化学武器外，哈柏-博许法也给第一次世界大战中的德国带来了很大帮助。氨可以制造爆炸物和肥料——它不仅仅是空气中的面包，也是炸弹。

然而，当纳粹在20世纪30年代掌权时，这些贡献都不能超越他的犹太血统。他被剥夺了研究工作，被迫逃离了德国，最后孤寂潦倒地死在瑞士的一家酒店。