卡尔·博施：养活半个世界的工程师

每年全球生长的大约三分之一的食物依赖于单一工业反应所制造的氨，而这一反应支撑着当今近半数的人口。弗里茨·哈伯（Fritz Haber）在实验室台架上演示了该反应。卡尔·博施（Carl Bosch）——一位加入染料公司担任初级化学家的受过训练的冶金学家——使得这一过程能够在大陆规模而非实验室架子上实现。

科隆、金属与机器

他于1874年8月27日出生在科隆，是卡尔·弗里德里希·亚历山大·博施（Carl Friedrich Alexander Bosch）的儿子。其父是一家繁荣的煤气和管道供应商，而他的叔叔是罗伯特·博施（Robert Bosch）——那位名字至今仍刻在汽车零件上的火花塞先驱。家族贸易对他产生了影响。当时代大多数伟大的化学家是从纯科学进入工业界时，博施是从管道、阀门和压力走向科学的。

他的正规教育反映了同样的双重生活。从1894年起，他在夏洛滕堡的皇家技术学院（Königlich Technische Hochschule，即后来的柏林工业大学）学习冶金和机械工程。直到那时他才转向化学，转入莱比锡大学在约翰内斯·维斯利采努斯（Johannes Wislicenus）门下工作，并于1898年获得有机化学博士学位。换句话说，他是一位先学机械工程后学化学的工程师——这种倒置被证明是决定性的。他于1902年与埃尔泽·希尔巴赫（Else Schilbach）结婚；他们育有一子一女。

在巴斯夫（BASF）的初级职位

1899年，他加入当时德国最大的化学和染料公司——巴斯夫（Badische Anilin- und Sodafabrik），从基层做起。他最初的任务涉及合成靛蓝，这是巴斯夫发家的染料业务。氮元素后来才出现，它以一种缓慢的全国性紧急状态的形式到来：欧洲农业依赖于进口的智利硝酸盐，每位严肃的观察者都明白，供应是有限的，且在战时可以被任何选择这样做的海军切断。

弗里茨·哈伯在1908年至1909年间解决了化学问题，证明了大气中的氮和氢可以在催化剂、高温和极高压下结合成氨。哈伯拥有的是能产生滴剂的桌面装置。而世界所需要的是吨级产量。

转化难题

1909年至1913年间，博施完成了工业史上伟大的转化壮举之一。哈伯演示中的几乎没有任何东西能够在规模化中存活，且每一个失败都是一个单独的学科问题。

催化剂是第一道墙。正如诺贝尔基金会的记述所言，“必须用一种既便宜的接触物质来代替哈伯的催化剂——锇和铀”——锇是地球上最稀有的金属之一，而铀则代价昂贵。博施的团队进行了大规模的经验搜索，最终确定了带有促进剂和添加剂的纯铁，这一方案至今仍在使用。

接下来是机械问题，这完全没有先例。他必须设计出能够连续而非短暂保持数百个大气压的压缩机；不会发生灾难性故障的高压炉；足以全天候供给工厂的足够纯净且廉价的氢气供应源；以及在末端分离和处理氨的系统。在1910年，这些每一项都是材料和机械工程而非化学领域未解决的问题，而博施在夏洛滕堡受到的金属和机械训练正是他能够将其视为此类问题的关键。

第一座氮肥厂于1913年在奥保（Oppau）投产。规模更大的位于梅泽堡附近的洛伊纳工厂（Leunawerke）于1917年跟进。它们共同将一项科学成果转化为了战略资产，而哈伯-博施法（Haber-Bosch process）——目前每年生产约1亿吨氮肥，消耗人类产生的所有能源的1%以上——成为了现代农业和随后绿色革命的隐形基础。

作为通用方法的高压技术

博施真正的洞见在于，压力容器并非氨生产的一次性解决方案，而是一种通用工具。第一次世界大战后，他将同样的高压工程技术扩展到甲醇合成、用于制造尿素的博施-迈泽尔法（Bosch-Meiser process），以及利用弗里德里希·贝尔吉乌斯（Friedrich Bergius）的方法将煤加氢转化为液体燃料。这正是1931年诺贝尔化学奖共同授予博施和贝尔吉乌斯时所认可的理由，理由是“他们在化学高压方法发明和发展方面的贡献”——这是化学界首次授予工程师以表彰其工程成就。

他的职位也随之上升：1919年担任巴斯夫总经理，1925年法本公司（I.G. Farbenindustrie）成立时担任负责人，1935年起担任董事会主席，并从1937年起担任威廉皇帝学会（Kaiser Wilhelm Society）会长。荣誉纷至沓来——1919年的李比希奖章（Liebig Medal），1918年卡尔斯鲁厄的荣誉博士学位，1924年的维尔纳·冯·西门子戒指（Werner von Siemens Ring），本生奖章（Bunsen Medal），以及1932年的威廉·埃克斯纳奖章（Wilhelm Exner Medal）。

为什么卡尔被称为天才

所指的这种才能并非理论见解；博施没有发现任何自然规律，他也从未声称自己发现过。它更罕见也更难命名：能够同时在脑海中掌控整个工业系统，并看到化学结果实际上是一个披着化学家外衣的冶金问题、压缩机问题、气体纯度问题和热管理问题。他没有简单地放大哈伯的装置。他根据基本原理，用当时尚不存在的可靠材料，在截止日期前重建了它的每一个组件。

诺贝尔委员会表彰他是因为他发明了作为方法的高压化学，而非因为某种特定的产品。化学工程师协会的成员投票将博施和哈伯共同评为有史以来最具影响力的化学工程师。而简单的算术——世界三分之一的食物，世界一半的人口——是那种通常留给文明而非个人的评价。

反对的观点也值得陈述。基础化学是哈伯的，而博施的诺贝尔奖是因其规模化而非发现。一种思想流派认为，无论多么宏大，这都是工艺，而非智力。其遗产也并不纯洁。他建立并领导了法本公司（IG Farben），这个庞大的卡特尔在1933年12月接受了希特勒政府的价格和购买担保以扩大合成油生产。且他的工艺目前消耗着全球超过1%的能源，并使生物圈充斥着活性氮。这里的天才既是真实的，也与清白并非同一回事。

漫长的失败

最后十年是凄凉的。博施相信开放的国际科学合作和最低限度的国家研究控制，这些立场在纳粹德国是站不住脚的。他从1933年起反对该政权的自给自足和压迫政策，并直言不讳地批评其反犹主义，他也因此逐渐被边缘化——他1935年的主席职务大多是礼仪性的，并且他的权力逐渐被剥夺。他陷入了抑郁和酗酒，并于1940年4月26日在海德堡去世。

他的安慰总是来自别处：他是一位狂热的昆虫、矿物和宝石收藏家，曾将陨石和矿物标本借给耶鲁大学，史密森尼学会最终买下了这些标本，他还拥有一座私人天文台。小行星7414号以博施的名字命名。对于一个用工作生涯证明了天空可以被收获的人来说，这是一个合适的纪念。