第4章
长长的墓穴挖好了

奥托·哈恩无比珍视德皇来访的这一天。最初的两个威廉皇帝研究所——化学所和物理化学所——于1912年10月23日正式成立。此时的玻尔正在哥本哈根一步步逼近他的量子化原子模型。而在柏林西南方的达勒姆郊区，这是一个雨天。德皇威廉二世——英国维多利亚女王的孙辈中最年长者——身披防雨斗篷来保护他的制服，他的厚大衣的深色领口翻过来盖在斗篷浅色的披肩上。官员们迈着合适的步伐跟在德皇后面，他的学者朋友阿道夫·冯·哈纳克（Adolf von Harnack）和著名化学家埃米尔·费歇尔（Emil Fischer） 在官员中走在最前面，只穿戴着深色的外衣和礼帽，那些跟在队伍后面的人拿着收拢的伞。男学生们将帽子拿在手上，像阅兵场上的士兵一样列队站在明亮的街道两旁。他们满脸稚气地保持着立正的站姿，由于敬畏之心而一脸茫然，接受这个留着上翘黑胡须，自认以神授的权力统治着他们的肥胖中年人的检阅。这些学生都是十三四岁年纪，不久后就将成为士兵。

文化部的官员们敦请皇帝陛下支持德国的科学事业。威廉二世因此捐出了一座皇家农场用于建立一个研究中心。之后，企业和政府为一个科学基金会——威廉皇帝学会——提供了丰厚的捐赠，以筹建这个研究机构。到1914年时，将建成七座研究所。

1911年初，这个学会正式成立，哈纳克——一名化学家的儿子，神学家——成为它的第一任会长，皇家建筑师恩斯特·冯·伊内（Ernst von Ihne）也立即开始了设计和建筑工作。德皇此次来达勒姆是为了出席最先完工的两座建筑的落成典礼。化学研究所一定特别让他满意。它坐落在蒂耶尔大街和法拉第大街交会处的一片宽阔草坪上。研究所是三层的石材建筑，镶有金银丝的六窗设计，有着陡峭的精石板屋顶。在入口高处的屋顶线上，四根多立克式 的柱子支撑着这座建筑的古典门额。一座侧楼从主楼伸出，与街道平行。在主楼和侧楼之间，一座四层高的圆塔拔地而起，就像连接两者的铰链。伊内为这个塔设计了一个圆顶，显然，这是有意要迎合德皇的偏好。威廉二世缺乏幽默感，这个圆顶无疑起到了讨好他的作用。圆顶的样子就像一个巨型的德式头盔，就是德皇和他的士兵们戴的那种有些夸张滑稽的钉盔。

1906年，哈恩离开蒙特利尔卢瑟福的实验室来到柏林，在柏林大学与费歇尔一道工作。费歇尔是一名有机化学家，不太了解放射性，但他知道这一领域正在变得重要起来，也知道哈恩是一名一流的研究者。费歇尔在自己实验室的地下室木工车间为哈恩腾出了一间房，并且为哈恩找了一份无薪大学教师的工作。这使教师队伍中那些没有科学远见的化学家颇有怨言，认为柏林大学的招募标准大大降低了。在他们看来，一个自称用金箔静电计发现新元素的化学家，即使不是骗子，也至少会让人感到尴尬。

哈恩发现，这所大学的物理学家要比化学家更为平易近人，因此他经常参加物理学讨论会。1907年秋季学期之初的一次学术讨论会上，他遇到了一个名叫莉泽·迈特纳的奥地利女科学家。迈特纳当时29岁，比哈恩大一岁，刚从维也纳来到这里。她在维也纳大学获得了哲学博士学位，已经发表了两篇α辐射和β辐射领域的论文。马克斯·普朗克的理论物理学讲座吸引她来到柏林进行博士后研究。

哈恩是体操、滑雪和登山爱好者，长着一张漂亮的娃娃脸，喜欢喝啤酒和抽雪茄，有着莱茵兰人说话的慢条斯理以及一种热情、自嘲的幽默感。他欣赏有魅力的女性，竭尽所能结交她们，并在幸福的婚姻生活中与她们中的很多人保持着友谊。迈特纳皮肤黝黑，身材娇小，并且很漂亮，还表现出一种近乎病态的羞怯。哈恩与她成了朋友。在发现自己有空闲时间后，迈特纳决定做实验。迈特纳需要一名合作者，哈恩也需要一名合作者。一名物理学家和一名放射化学家，他们将组成一个多产的小组。

迈特纳和哈恩需要一个实验室。费歇尔同意迈特纳使用这个木工车间，条件是她绝不能出现在楼上的实验室，因为在那里做实验的全是男学生。两年来，迈特纳严格遵守着这一条件。后来，随着学校思想的解放，费歇尔也让了步，允许女性参加他的课程，迈特纳也就能走出地下室，进入实验室了。维也纳也在一点点变得开明。迈特纳的律师父亲——迈特纳一家是完全被同化的奥地利犹太人，接受过洗礼——坚持要求她在攻读物理学之前先获得一个法语教师资格，以便她能自己养活自己。只有在获得教师资格后，她才能为大学学习做准备。获得教师资格证后，迈特纳用两年的时间修完了高级文法中学八年的课程。她是有史以来在维也纳获得哲学博士学位的第二位女性。迈特纳的父亲直到1912年仍然在资助她在柏林的研究工作。此时，普朗克成了她的一名热心资助者，为她安排了一个助教职位。爱因斯坦后来将迈特纳称为“德国的居里夫人”，显然把她和德国绑在了一起，忘记了她的奥地利出身。

哈恩后来说：“我们之间在实验室之外绝对不存在任何密切关系。迈特纳有一种严谨的、淑女般的教养，非常保守，甚至羞怯。”他们从来没有一起进过餐，从来没有一起散过步，仅仅在学术讨论会和木工车间里见面。“但我们仍然是关系密切的朋友。”迈特纳用口哨为哈恩吹勃拉姆斯和舒曼的乐曲，用以打发定时读取放射性数据——为了确定半衰期——的漫长时间。当卢瑟福1908年从诺贝尔奖颁奖仪式返回路过柏林时，两个男人沉浸在长时间的交谈中，迈特纳则无私地陪伴卢瑟福夫人外出逛街购物。

1912年，这对关系密切的朋友搬进了新的研究所，并着手为德皇准备一个展览。在前往蒙特利尔之前，哈恩在伦敦第一次涉足放射化学领域。他发现了被他当作新元素的放射性钍，它的放射性是它那不起眼的同名物的100 000倍。在麦吉尔大学，哈恩发现了两者间的一个中间物质，将其命名为“新钍Ⅰ”，这种物质后来被确认为镭的一种同位素。新钍Ⅰ化合物在黑暗中也能发出幽暗的光，但与放射性钍化合物发出的光的亮度不同。哈恩觉得这种差别或许可以取悦德皇。他把一块未加遮挡的新钍Ⅰ的样品放在一个小盒子的天鹅绒软垫上，其放射强度与300毫克镭的放射强度相当。哈恩将这个强效的样品献给德皇，请德皇把它与“在黑暗中产生出非常美妙的光辉，在屏幕上投下晃动的影子的放射性钍辐射样品”比较一下。没人提醒皇帝陛下辐射带来的危险，因为当时还没有建立放射性辐照的安全标准。“如果今天我做同样的事，”哈恩在50年后说，“我就会坐牢。”

新钍Ⅰ没有造成明显的伤害。德皇经过侧楼，朝西北方向法拉第大街半个街区处的第二个研究所走去。哈恩和迈特纳所在的化学研究所由两位资深化学家管理，其全称是物理化学和电化学研究所。这个研究所是特地为它的第一任所长建立的。这位来自布雷斯劳的德国犹太裔化学家不太好相处，但很有创造才能，他的名字叫弗里茨·哈伯。这个研究所算得上是一种酬谢。一个德国企业基金会出资建造了它并提供了赠款，因为哈伯在1909年发明了一种用空气中的氮制造氨的实用方法。制造的氨可以作为人造肥料，取代德国和全世界的主要天然肥料——从智利极为干燥的北方沙漠开采的硝酸钠。这些天然肥料不仅价格昂贵，供给也很不可靠。在战略上，哈伯的方法对于在战时生产用于制造炸药的硝酸盐来说更是有着无法估量的价值。德国不产天然的硝酸盐。

德皇威廉在致辞中详细提到了瓦斯（积聚在矿井中的甲烷和其他气体的混合物）的危险。他敦促他的化学家们寻找一些早期的检测手段。他说这是一种使命，“值得精英们流汗”。精英哈伯——子弹形的脑袋剃得光光的，戴着一副圆形角质框架眼镜，蓄着牙刷般的胡须，穿着得体、吃喝讲究，但忍受着婚姻不谐的痛苦——于是开始发明一种瓦斯警报器，当危险气体出现时，警报器就会发出不同的声调。利用一间没有被放射性污染过并且精良而又现代的实验室，哈恩和迈特纳则开始从事放射化学以及核物理这一新领域的研究。德皇从达勒姆回到了他在柏林的皇宫，陶醉于自己的名字与又一个机构——德国不断增强的实力的体现——联系在了一起。

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1913年夏天，玻尔携年轻的妻子乘船来到了英国。他为他划时代的论文的第二、三部分而来，他已经把这两部分提前邮寄给了卢瑟福，希望在发表之前先讨论一下它们。在曼彻斯特，他又遇到了他的朋友德海韦西以及其他一些研究人员。他见到了一个叫亨利·格温·杰弗里斯·莫塞莱（Henry Gwyn Jeffreys Moseley）的人，这也许是两人第一次见面。莫塞莱被大家称为哈里（Harry），在伊顿公学上高中，在牛津读大学，从1910年起，他以实验演示员的身份给卢瑟福当助手，并给大学生开课。此时的莫塞莱26岁，已经为做出伟大的成就做好准备，需要的只是玻尔的来访作为催化剂，助他一飞冲天。

莫塞莱是一个孤僻的人。“他少言寡语，”A. S. 拉塞尔（A. S.Russell） 说，“我既不可能喜欢他，也不可能不喜欢他。”但莫塞莱有一个不招人喜欢的习惯：只允许对事物做无可挑剔的严谨陈述。当他在实验室停下手上的工作，花一段时间喝茶时，甚至卢瑟福也要让他三分。卢瑟福的其他“男孩”称卢瑟福为“爸爸”。莫塞莱尊敬这位好嚷嚷的诺贝尔奖得主，但从未用任何类似的亲密称谓称呼过他，他甚至认为卢瑟福是来自殖民地的乡巴佬。

哈里来自一个著名的科学世家。他的曾祖父开了一家精神病院——完全是出于救治的热情——但没有获得行医执照。他的祖父是国王学院的牧师以及自然哲学和天文学教授。作为一名生物学家，他的父亲参加了英国皇家海军“挑战者号”的三年远航，之后写出了一套开创性的海洋研究著作，厚达50卷。亨利·莫塞莱——哈里与父亲同名——还因为他的单卷本科普读物《一个博物学家在“挑战者号”上的札记》赢得了查尔斯·达尔文的友好称赞。而哈里自己则将与达尔文在曼彻斯特大学当物理学家的孙子查尔斯·G.达尔文（Charles G. Darwin）共事。

虽然莫塞莱拘谨得甚至有些呆板，但在实验上他却不知疲倦。他会全力以赴工作15个小时，夜以继日，直到精疲力竭，然后在黎明前吃些简单的奶酪，睡几个小时，到中午时吃一些水果沙拉作为餐点。他身材匀称，衣着整洁，性格保守。莫塞莱深爱着他的姐姐和寡居的母亲，会定期给她们写信嘘寒问暖。花粉热使他放弃了牛津大学的优等生考试。他很不喜欢在曼彻斯特大学教大学生的工作，这些学生中有很多外国人——“印度人、缅甸人、日本人、埃及人和其他一些讨厌的人”——这些人“又脏又臭”，他避之唯恐不及。不过在1912年秋天，哈里最终找到了他的重大课题。

“一些德国人最近让X射线通过晶体并拍摄了照片，获得了美妙的结果。”莫塞莱在10月10日给母亲的信中写道。指导慕尼黑大学这些德国研究者的是马克斯·冯·劳厄。冯·劳厄发现，晶体有序、重复的原子结构导致产生了X射线的单色干涉图样，就像白光被极薄的肥皂泡的内外表面反射，产生彩色的干涉图样一样。由于X射线晶体学领域的发现，冯·劳厄后来获得了诺贝尔奖。莫塞莱和C. G. 达尔文决心着手探究这个新领域。他们找来了所需的设备，干了整整一个冬天。到1913年5月时，他们已经在用晶体作为分光镜开展研究，并且即将以可靠的结果完成第一个项目。X射线是一种波长极短的高能射线。原子晶格会展开它们的光谱，就像三棱镜展开可见光那样。“我们发现，”莫塞莱在5月18日写给母亲的信中说，“一个带铂靶的X射线球形管会给出五个波长的锐利线光谱……明天，我们将会研究其他元素的光谱。这里有一个全新的光谱学分支，肯定能告诉我们许多有关原子性质的信息。”

接着，玻尔来了。他们讨论了玻尔此前形成的见解——元素在元素周期表中的顺序应该根据原子序数来排列，而不应该像化学家认为的那样根据原子量。（例如，铀的原子序数是92，铀最常见的同位素的原子量是238，一个较稀有的同位素的原子量是235，但两者拥有相同的原子序数。）哈里可以通过在X射线光谱的波长中寻找有规则的移位来证明玻尔的观点。如果确实如此，原子序数将在元素周期表上为一种元素所有已发现的物理变种——这些物理变种不久后将被称为同位素——确定一个位置。原子序数强调的是，原子核的电荷数决定了原子的电子数，从而决定了元素的化学性质。这将有力地证实卢瑟福的原子有核模型。X射线的谱线结果将进一步证明玻尔的量子化电子轨道。这一研究将由莫塞莱独自进行，C.G. 达尔文此时已经抽身去研究他感兴趣的其他课题了。

玻尔和耐心的玛格丽特继续前往剑桥度假并润色他的论文。卢瑟福和玛丽在7月底去了田园诗般的蒂罗尔山区旅游。莫塞莱则留在“闷热难耐”的曼彻斯特吹制玻璃。“甚至现在，临近午夜，”他在卢瑟福启程两天后写信给母亲说，“我也得脱掉外套和马甲，敞开门窗工作，想通通风。一旦仪器能够正常工作，我会在开始测量前来探望您。”8月13日，莫塞莱仍然在曼彻斯特。他给自己已婚的姐姐玛格莉（Margery）写了一封信，解释自己都在做什么：

我想用这种方法得出尽可能多的元素的X射线谱线的波长，因为我相信它们将证明比普通光谱能证明的更重要、更基本的东西。得出这些波长的办法是反射来自被研究元素靶的X射线［由阴极射线轰击这样一个靶产生］……接下来，我只需要测量射线的反射角就能得出波长。我需要达到至少千分之一的精度。

9月，玻尔夫妇已经回哥本哈根了，卢瑟福夫妇也从蒂罗尔回来了，又到了英国协会年会的时间，这年的年会在伯明翰召开。玻尔不打算参加，尤其是因为在剑桥滞留了太长的时间，但卢瑟福认为他应该去：玻尔量子化原子的理论以及其对光谱惊人的预见性将会成为大会的一个话题。玻尔妥协了，匆忙启程。伯明翰的旅馆已经被预订满了，他头一晚是睡在一个台球桌上的。随后，德海韦西通过人脉为玻尔在一所女子学院找到了一个铺位。“这非常非常实惠，也非常非常美妙，”玻尔后来回忆说，又赶紧补充说，“女生们都不在。”

英国协会会长奥利弗·洛奇（Oliver Lodge）爵士在开幕词中提到了玻尔的工作。卢瑟福在会上也极力赞扬这些工作。剑桥大学数学物理学家詹姆斯·金斯（James Jeans）措辞巧妙地承认，“目前唯一能为这些假设提供合理性论证的就是它的巨大成功”。卡文迪许实验室的物理学家弗朗西斯·W. 阿斯顿（Francis W. Aston）宣称，通过让大量样品在陶土管中数千次反复扩散的烦琐工作，他成功分离出了两种不同重量的氖。德海韦西指出：“这是一个明确的证据，表明不同原子量的元素可以有相同的化学性质。”玛丽·居里也从法国赶来了，A. S. 伊夫对她的描述是“羞怯、腼腆、镇静、高贵”。她用赞扬卢瑟福来挡开英国报界的纠缠。“伟大的进展，”她预言，“可能要从他的工作中产生。”她还说“在目前在世的人中”，卢瑟福是“那个可能会给人类带来某些难以估量的恩惠的人”。

哈拉尔·玻尔在那个秋天告诉他的哥哥，哥廷根的那些年轻人“不敢相信［你的论文］是客观正确的，他们认为这些假设太‘大胆’，太‘怪异’了”。与许多欧洲物理学家持续的怀疑态度相反，玻尔从德海韦西那里听说，他在维也纳的一次会议上遇到了爱因斯坦，爱因斯坦对玻尔的理论产生了深刻的印象。德海韦西给卢瑟福讲了一个类似的事情：

与爱因斯坦谈了各种各样的话题，之后我们谈到了玻尔的理论。他告诉我他曾经有过类似的想法，但没有勇气发表它们。爱因斯坦说：“如果玻尔的理论是正确的，那么它将极其重要。”当我告诉他［有关谱线的最新发现，并且玻尔的理论准确地预言了它们应该出现在何处］时，爱因斯坦的大眼睛张得更大了，他告诉我：“那么这个理论就是最伟大的发现之一。”

爱因斯坦这样说，我感到非常高兴。

玻尔也是。

莫塞莱继续苦干。最初，他在拍摄X射线光谱的清晰照片方面遇到了困难，但在掌握了诀窍后，结果变得相当出色。当他沿着元素周期表一格一格地测量时，那些重要的光谱线也完全在有规律地移动。他把不同胶片上的相同谱线一级一级地相叠，最后叠出了一段阶梯。莫塞莱在11月16日写信告诉玻尔：“在最近两周，我得到了一些你会感兴趣的结果……截至目前，我已经研究了从钙到锌这些元素的K［线光谱］系……结果极为简单，而且很大程度上是你预期的……K=N-1，非常准确，N是原子序数。”他在20得到钙，在21得到钪，在22得到钛，在23得到钒，在24得到铬，等等，一直到在30得到锌。他得出结论，他的结果“为你使用的普遍原理提供了有力的支持，我为此感到高兴，因为你的理论正在物理学上产生辉煌的效应”。比起马斯登和盖革的α粒子散射实验，莫塞莱干净利落的工作为玻尔-卢瑟福原子模型提供了更为可靠和更易接受的实验证明。“因为你看，”玻尔在最后一次接受采访时说，“实际上，卢瑟福的工作并没有被认真对待。今天的我们可能完全不能理解，但这些工作确实没有被认真对待……重大的变化来自莫塞莱。”

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奥托·哈恩再一次被邀请去演示他的放射性制剂。1914年早春，在离莱茵兰的科隆不远的勒沃库森，拜耳印染厂邀请他去参加一个大演讲厅的落成庆典。德国的化学工业领先于世界，而拜耳是德国最大的化工公司，有上万名员工。拜耳生产大约两千种不同的染料，成吨成吨的无机化学材料，以及种类广泛的药物。公司的总裁卡尔·杜伊斯贝格（Carl Duisberg）是一名化学家，更喜欢美国式管理。他邀请了莱茵兰州的州长参加庆典，之后又邀请哈恩为庆典增光添彩。

哈恩给高官显贵们做了有关放射性的讲演。讲演开始前，他用一支装有高浓度新钍Ⅰ的小玻璃管在一块密封的照相底板上写下了杜伊斯贝格的名字。在他讲演期间，技术员将底板冲洗了出来。讲演结束时，哈恩将放射线照相签名投射在一块屏幕上，赢得大家热烈鼓掌。

占地900英亩的化学联合体的庆典在晚上达到了高潮。“晚上有一个宴会，”哈恩后来带着怀旧之情回忆说，“一切都高雅别致。每张小桌上都放着一盆美丽的兰花，是从荷兰空运过来的。”由迅捷的双翼飞机运来的兰花或许足以象征1914年的德国的繁荣和强盛，但这位总裁还想展示一下德国技术的优越性，于是采用了一种奇特的方法。“在许多桌子上，”哈恩回忆的这段往事带着无人能识的未来感，“葡萄酒是用装在热水瓶里的液态气体冰镇的。”

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战争爆发时，玻尔兄弟正在奥地利的阿尔卑斯山区徒步旅行，每天可以走22英里 。尼尔斯在途中写信给玛格丽特说：“山上的雾气从所有峰顶突然压将下来时，最初就像很小的云朵，最后会笼罩整个山谷，奇异和美妙得简直无法描述。”两兄弟原本打算8月6日回家，战争像山雾一样压了下来，他们赶在边境关闭之前匆忙穿越了德国。10月，玻尔将和他的妻子一起从中立的丹麦乘船前往曼彻斯特，在曼彻斯特大学从事两年的教学。“男孩”们上战场了，卢瑟福需要人帮助。

8月上旬，莫塞莱与母亲在澳大利亚。他出席了英国协会的1914年年会，并在会议之余寻找鸭嘴兽和风景如画的银矿。澳大利亚人的爱国心——此时的澳大利亚已经开始战争动员——触发了莫塞莱忠于国王和国家的伊顿公学精神。他一订到船票就返回了英国。到10月底时，莫塞莱已经说服了一名不情愿的征兵官，安排他先于等候名单中的人成为英国皇家工程兵部队的一名中尉。

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哈伊姆·魏茨曼——一名身材高大、体格强健的俄国犹太裔生物化学家——是卢瑟福在曼彻斯特大学的好友。当许多犹太人、包括许多有影响力的英国犹太人认为犹太复国主义即使不是固执、疯狂甚至祸害，也至少是天真的幻想时，魏茨曼已经是一名充满激情的犹太复国主义者。不过尽管魏茨曼是一名犹太复国主义者，他也非常赞赏英国式的民主。战争爆发后，魏茨曼立即就与国际犹太复国主义者组织断绝了联系，因为这一组织打算保持中立。它的欧洲领袖憎恨沙皇俄国，而俄国是英国的盟国。魏茨曼也恨沙皇俄国，但与这些人不同的是，他不认为在文化和技术上占优势的德国会赢得战争。他相信西方民主国家将取得战争的胜利，而且犹太人的命运是与这些国家联系在一起的。

战争爆发时，魏茨曼与他的妻子和年轻的儿子正在前往瑞士度假的途中。他们特地折回巴黎。在巴黎，他拜访了巴勒斯坦最早的犹太农业移民的资助者，年迈的埃德蒙·德·罗斯柴尔德（Edmond de Rothschild）男爵。让魏茨曼感到惊讶的是，罗斯柴尔德对战争的结局以及战争可能给犹太民族带来的境遇持乐观态度。尽管魏茨曼在犹太复国主义运动中没有正式地位，但罗斯柴尔德仍鼓励他去找英国领导人谈话。

这与魏茨曼自己的意向一致。他对英国的影响力所抱的希望根深蒂固。魏茨曼是一名木材商的孩子，在15个孩子中排行第三。他的父亲将木材扎成木筏，将它们顺维斯瓦河漂流到但泽加工出口。儿时的魏茨曼和家人生活在俄国贫困的西部地区，住在专门圈出来供犹太人居住的所谓“定居区”内。年仅11岁时，哈伊姆写的一封信就预先勾画出了他未来在战争中的工作。他的传记作者以赛亚·伯林（Isaiah Berlin） 后来写道：“这个11岁的男孩说，世界各国的君主和民族显然都想毁灭犹太民族。犹太人不能让自己被毁灭。只有英国可以帮助他们返回他们在巴勒斯坦的古老领地，实现民族复兴。”

年轻的魏茨曼的信念驱使他不屈不挠地向往西方。18岁时，他乘父亲的一个木筏漂流到西普鲁士，设法来到柏林高等技术学院学习。1899年，魏茨曼取得了瑞士弗里堡大学（University of Fribourg）的哲学博士学位。之后，他将一份专利卖给了拜耳公司，这显著改善了他的经济状况。他于1904年搬到了英国，他认为这是“一个慎重而又不得已的举动……我怕是会沦为一个梦想家［Luftmensch，字面上的意思是“空谈家”］，就是那些有想法，但又缺乏纪律，总是很沮丧的‘永远的学生’”。化学研究将把他从这种命运中解救出来。在小威廉·亨利·珀金（William Henry Perkin,Jr.）的资助下，魏茨曼在曼彻斯特大学安顿了下来。珀金是化学系系主任，他的父亲通过分离苯胺紫建立了英国煤焦油染色工业。苯胺紫是一种紫色染料，在此之后的“紫红色十年”就是以此得名的。

1914年8月下旬，魏茨曼从法国回到了曼彻斯特，发现桌子上有一封来自英国陆军部的通知，“邀请每一名掌握任何有军事价值的发现的科学家做汇报”。魏茨曼持有一项这样的发现，毫不犹豫地将其“无偿”提供给了陆军部。陆军部没有答复。魏茨曼继续他的研究。与此同时，他开始与他和罗斯柴尔德商量过的英国领导人接触。战争结束前，他将精心策划大约两千次会面。

魏茨曼发现的是一种芽孢杆菌和一个过程。这种名叫魏茨曼丙酮丁醇梭菌（ Clostridium acetobutylicum Weizmann ）的细菌被非正式地称为B-Y（“魏茨曼芽孢杆菌”），是一种能分解淀粉的厌氧菌。他是在玉米穗上发现这种细菌的，当时他正试图研发出一种制造合成橡胶的方法。魏茨曼认为他能够用异戊醇制造出合成橡胶，异戊醇是酒精发酵的次要副产品。他于是开始寻找一种能比已知菌株更高效地将淀粉转化成异戊醇的芽孢杆菌（芽孢杆菌生活在泥土中和植物上，有数百万个种和亚种）。“在这一研究过程中，我发现了一种细菌，这种细菌能够产生数量可观、气味很像异戊醇的液体。但当我将其蒸馏出来后，我发现它原来是很纯净的丙酮和丁醇的混合物。珀金教授劝我把这些液体倒了，但我反驳说，没有什么纯净的化学物品是没有用或者应该扔掉的。”

魏茨曼意外发现的这种细菌就是B-Y。和熟玉米糊混合在一起，这种细菌能将玉米糊发酵成一种包含三种溶剂的水溶液，三种溶剂分别是一体积的乙醇、三体积的丙酮和六体积的丁醇。三种溶剂能直接通过蒸馏分离。之后，魏茨曼尝试开发一种用丁醇制造合成橡胶的工艺并取得了成功。然而就在此时——战争爆发几年前——天然橡胶的价格下跌了，对合成橡胶的需求也降低了。

在致力于建立一个犹太人的家园的过程中，魏茨曼在曼彻斯特结识了一个忠诚而又有影响力的朋友。C. P. 斯科特（C. P. Scott）身材高大，比魏茨曼年长，是《曼彻斯特卫报》一名自由主义的编辑。斯科特有广泛的人脉，是戴维·劳合·乔治（David Lloyd George）最亲密的政治顾问。1915年1月的一个星期五早晨，魏茨曼与这个精力旺盛的小个子威尔士人劳合·乔治共进了早餐。劳合·乔治当时是英国财政大臣，并在战争中期成为英国首相。他从小就熟读《圣经》，敬佩犹太人返回巴勒斯坦的想法，尤其是当魏茨曼眉飞色舞地将多岩、多山、狭小的巴勒斯坦与多岩、多山、狭小的威尔士进行比较时。魏茨曼还惊讶地发现，除了劳合·乔治外，阿瑟·贝尔福（Arthur Balfour）、扬·克里斯蒂安·斯马茨（Jan Christiaan Smuts）这样的人也对犹太复国主义感兴趣。贝尔福曾任英国首相，后来还会担任劳合·乔治内阁的外交大臣。斯马茨是一名威望甚高的布尔人 ，在1917年加入了英国战时内阁，而在此之前从事的是幕后工作。在这个希望初现的时期，魏茨曼写信告诉妻子：“真正的救世主时代正在来临。”

魏茨曼培养B-Y主要是为了制造丁醇。有一天，他碰巧将他的发酵研究告诉了诺贝尔炸药公司苏格兰分公司的首席研究化学家。这个人被打动了。“你知道吗，”他对魏茨曼说，“你可能掌握了一把钥匙，能通往一个非常重要的未来。”一场重大的工业爆炸事故使诺贝尔公司无法致力于这一工艺流程的开发，但这家公司将魏茨曼的发现告知了英国政府。

“事情就这样发生了，”魏茨曼写道，“［1915年］3月的一天，我去巴黎访问后返回，发现一份英国海军部的召见信在等着我。”在第一海军大臣温斯顿·丘吉尔——41岁，与魏茨曼同龄——的领导下，海军部此时正面临着严重的丙酮短缺。这种腐蚀性溶剂是制造线状无烟火药所需的一种重要成分。线状无烟火药被用作重炮（包括舰炮）炮弹的推进剂，因其经常被压成线状而得名，能使英国舰炮的重磅炮弹飞越数海里射向舰艇或海岸。这种火药是一种混合物，含64%的硝化纤维和30.2%的硝化甘油，用5%的凡士林使其稳定，并用0.8%的丙酮使其软化为胶状。没有丙酮，就无法制造线状无烟火药。没有线状无烟火药，就需要对枪炮做大规模的改装，使其适应较热的推进剂，而这将迅速腐蚀枪管和炮管。

魏茨曼同意看看自己能做点什么。很快，他就被带到第一海军大臣面前。魏茨曼后来这样回忆与“敏锐、迷人、英俊、充满活力”的丘吉尔的会面经历：

他的第一句话差不多就是：“嗯，魏茨曼博士，我们需要3万吨丙酮，你能制造出来吗？”我被这种气派十足的要求吓坏了，差点转身就走。我回答：“迄今为止，我能通过发酵过程一次生产几百立方厘米的丙酮。我在实验室做我的工作。我不是一个技术人员，我只是一个研究型化学家。但如果我能以某种方式生产出1吨丙酮，那么我就能让它成倍增产，想要多少倍都可以。”……丘吉尔先生和海军部希望全权委托我来指导丙酮的生产，我答应了。随后两年的时间里，我都在全力以赴地执行这项任务。

这便是魏茨曼“丙酮经历”的第一部分。第二部分始于6月初。由于在加利波利半岛的达达尼尔战役中惨败，英国战时内阁在5月进行了重组。首相赫伯特·阿斯奎思（Herbert Asquith）命令丘吉尔辞去海军大臣之职，由阿瑟·贝尔福接任。劳合·乔治则由财政大臣调任为军需大臣。劳合·乔治因此立即在更大的背景下——陆海军军需——接手了丙酮短缺的问题。《曼彻斯特卫报》的斯科特提醒劳合·乔治关注魏茨曼的工作，两人最终在6月7日见了面。魏茨曼将自己以前告诉过丘吉尔的话又说了一遍，劳合·乔治对此留下了深刻的印象，他给了魏茨曼更大的自主权，扩大他发酵生产的规模。

在伦敦堡区（Bow）的尼科尔森杜松子酒厂，魏茨曼花了6个月的时间将生产规模提高到了半吨。他用的方法被证明非常高效。他用100吨粮食发酵出了37吨溶剂，其中有大约11吨丙酮。在政府接管英格兰、苏格兰和爱尔兰地区的6个酿酒厂用于生产丙酮的同时，魏茨曼开始培训工业化学家。来自美国的玉米出现短缺——与二战时一样，德国潜艇在第一次世界大战中也遏制了英国的海运——威胁到了丙酮的生产。“英国有很多七叶树，”乔治在他的《战争回忆录》中写道，“发动起了全国的人来采集七叶树的果实，用它们的淀粉替代玉米。”最后，丙酮生产转移到了加拿大和美国，也重新使用玉米。

“在魏茨曼博士的天才解决掉我们的困难后，”劳合·乔治继续写道，“我对他说：‘你为这个国家做出了伟大的贡献，我应该建议首相请国王陛下授予你一些荣誉。’魏茨曼回答说：‘我本人一无所求。’‘但你对英国做出了重要的贡献，难道就没有什么我们可以表达谢意的方式吗？’我问。魏茨曼回答说：‘有，我希望你们为我的人民做些事情。’……这就是支持在巴勒斯坦为犹太人建立家园的著名宣言的雏形和起源。”

这个“著名宣言”后来被称为《贝尔福宣言》，是英国政府以贝尔福致罗斯柴尔德的信函的形式，对“同意在巴勒斯坦建立一个犹太人的家园”以及“竭力促成这一目标的实现”所做的承诺。这一文献并非只是为了报偿魏茨曼的生物化学贡献，实际情况要复杂得多。其他发言人和政治家也发挥了作用，魏茨曼的两千次会面同样如此。战争结束很多年后，斯马茨认识到了这种关系，他说魏茨曼“作为一名科学家的卓越战时工作使他在盟国高层中声名远扬，因此在恳求建立一个犹太人的家园时，他的话很有分量”。

尽管有以上这些必要的理由，但相比历史学家的轻慢，劳合·乔治故事的版本仍然值得更多的重视。在一封由外交大臣署名的118个单词的信件中，英国政府承诺在未来某个时候促成在巴勒斯坦建立一个犹太人的家园。这封信中写道，“需要明确的一点是，不能损害巴勒斯坦已有的非犹太群体的公民权和宗教权”。这样的一封信，对于使英国陆海军的火炮免于过早报废的贡献来说，很难说是一种不合适的回报。哈伊姆·魏茨曼的经历是战时科学威力的一个早期和有教育意义的实例。政府和科学界都注意到了这一点。

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1915年4月22日，第二次伊普尔战役打响，德军在战斗开始前进行了猛烈的炮击。伊普尔是（或者说曾经是，因为它现在已经几乎不复存在了）比利时东南部的一个普通集镇，位于比法边境线以北大约8英里处，距离法国的敦刻尔克港不足30英里。伊普尔的四周是遍布弹坑、湿漉漉的低地。一些不起眼的低矮小丘成了这片区域的制高点，最高的一座在军事地图上被标注为60号高地。这座被交战双方激烈争夺的高地海拔只有180英尺。协约国的战壕以及沿东北方向与之平行的德国战壕蜿蜒横贯这片土地。自上一年11月以来，双方就一直这样对峙着。

在此之前，战争的形势是德军进攻，英军防御，两支军队在向海岸线赛跑。德军希望赢得竞赛，以便从侧翼包抄协约国的军队。此时的德军还没有完全做好战争动员，甚至投入了代用军（Ersatz Corps）。这些军的士兵都是尚未训练好的高中生和大学生，战事造成了135 000名德军人员伤亡，德国民众因此将其称为“对孩子的谋杀”。英军守住了狭窄的侧翼，但付出了50 000条生命的代价。这场德国人最初认为会像外科手术般短暂的战争——快速穿过比利时，法军投降，回家过圣诞节——如今却变成了一场堑壕战，在伊普尔的突出部是这样，在整条战线——从英吉利海峡到阿尔卑斯山脉——上的其他地方也无不如此。

4月22日的炮击——德军协同突破尝试的开始——迫使扼守伊普尔战线的加拿大和法国非洲兵团退入了他们的战壕。日落时分，炮击停止了。德军从最前线的战壕撤至了与之垂直的通信战壕（communication trench），只留下了新训练的轻工兵——战地工程技术人员。一枚德军信号弹升上天空，轻工兵打开气阀。一股黄绿色的烟云从喷嘴咝咝地喷出来，随风飘过无人区。烟云覆盖大地，汇入弹坑，飘过腐烂的尸体，穿过宽阔的带刺铁丝网，然后飘过沙袋垒起的协约国军护墙，沿着战壕壁和射击踏垛 沉入并充满战壕，扩散入掩体和深处的防空洞。吸入这些气体的人痛苦尖叫，呼吸困难。这是氯气，具有腐蚀性并让人窒息。它闻起来有氯气味，也能像氯气一样燃烧。

大量法国非洲兵团和加拿大兵团的士兵狼狈败退。其他一些人则完全惊呆了，不知道究竟发生了什么。他们踉踉跄跄地走出战壕，进入无人区。士兵们抓挠着自己的喉咙，用衬衫下摆或者领巾堵住自己的嘴，赤手刨地并将脸埋入土中。他们痛苦地挣扎着，有上万人严重受伤，另有5 000人死亡。一个又一个师的部队放弃了阵地。

德军实现了完美的奇袭。在《1899年关于窒息性毒气的海牙宣言》（ The Hague Declaration of 1899 Concerning Asphyxiating Gases ）中，缔约国一致同意“禁止使用旨在扩散窒息性气体或其他毒气的弹药”。但似乎没有人认为催泪瓦斯也受这一宣言约束，尽管在足够高的浓度下，催泪瓦斯比氯气有更强的毒性。早在1914年8月，法军就将催泪瓦斯用于枪榴弹中。1915年1月底，德军在波立茅（Bolimow）对俄军使用了催泪瓦斯炮弹。同年3月，在纽波特（Nieuport）的战役中，德军用催泪瓦斯炮弹攻击了英军，这是这种武器第一次被用于西线。但伊普尔的氯气攻击是大战中第一次重大且有预谋的毒气攻击战。

与后来其他具有新奇效应的武器一样，氯气使人恐惧和不知所措。士兵们扔下武器就逃。面对致伤原因不清的伤员，战地救护站的医护人员立即被压垮了。伤者中的化学工作者很快认识到这是氯气，并知道要中和它很容易。一周内，伦敦的妇女制作了300 000块浸泡过硫代硫酸钠的棉布垫——这是最早的防毒面具。

德军统帅部虽然允许在伊普尔使用毒气，但明显对其战术价值持怀疑态度。德军统帅部并没有在战线后方集结预备队，以追击溃逃的敌军。协约国的军队很快封住了阵地的缺口。除了极大的痛苦外，这次毒气攻击没有取得任何成果。

奥托·哈恩此时是步兵预备队的一名中尉，在另一个战区协助安装毒气筒，5 730个毒气筒共装有168吨氯气。安装人员先用铲子在战壕前壁上挖出一个个坑——坑的高度与射击踏垛相当——然后将毒气筒放入坑中，再用厚厚的沙袋盖上，使它们不被炮火击中。要释放毒气，还需要将铅管与毒气筒的阀门连接起来，管子跨过护墙，一直延伸至无人区。接下来要做的就是等待信号弹的信号，在预定的时间打开阀门。在不加压的情况下，液氯的沸点是零下28.5华氏度 ，在被释放时会疾速汽化而出。但哈恩的轻工兵部队最初安装氯气筒的地方风向不对。当统帅部决定将这些毒气筒移至伊普尔4英里长的战线时——那里的风向更有利——哈恩已经被派遣到香槟地区 去调研毒气攻击的条件了。

1月，哈恩受令去德占的布鲁塞尔见弗里茨·哈伯。哈伯刚被从预备队军士长提拔为上尉。在贵族化的德国陆军，军衔上这样大跨度的提拔是没有先例的。哈伯告诉哈恩，他需要这个军衔以完成他的新工作。“哈伯告诉我，他的工作是建立一支专门从事毒气战的部队。”哈恩似乎被震惊到了。哈伯给出了理由，这些理由在战争期间被一再听到：

他对我解释说，整个西线的战事都陷入了僵局，只有依靠新武器才能获得进展。正在考虑的武器之一就是毒气……当我反对说，这是违背《海牙公约》的战争方式时，他说法国已经使用毒气了——尽管没有产生太大的效果——他们使用了充有毒气的步枪子弹。此外，如果这能使战争早一点结束，那么这就是一种可以拯救无数生命的方法。

哈恩开始跟随哈伯从事毒气战。物理学家詹姆斯·弗兰克（James Franck）也在做这件事，他是哈伯的研究所物理部的领导者。与哈伯和哈恩一样，弗兰克后来获得了诺贝尔奖。 I. G. 法本公司（I. G. Farben）——拜耳公司精力充沛的卡尔·杜伊斯贝格在战时联合8家化学公司组成的一个卡特尔联合企业——雇用的许多企业化学家也在做这件事。在勒沃库森，那家新建了一个演讲厅的工厂开发出了数百种毒性物质，它们中有许多是染料制造的前体和中间产品。这些物质被提供给威廉皇帝物理化学和电化学研究所开展研究。柏林征用了一些仓库用于储存毒气，还征用了一所学校，哈恩在那里开展毒气防御教育。

哈恩也指导毒气进攻。1915年6月中旬，在东线的加利西亚 ，“风向有利，我们向［俄国］敌军战线释放了剧毒气体，一种氯气和光气的混合物……一枪未放……进攻就全面胜利了”。

德国拥有众多的化工厂，这些工厂在战前供应着全世界的需求，因此德国在毒气战的化学品生产方面远远领先于协约国。战争初期，英国甚至被迫通过中立国购买德国染料（不是为了制造毒气，是为了印染）。当德国人识破这一花招时，他们提出——带着文献无法记录下的嘲讽和生硬的条顿式幽默——用染料换取短缺的橡胶和棉花。法国和英国立即采取了行动，自己制造各类化学品。战争结束时，双方至少生产和使用了200 000吨战争用的化学药剂，其中一半来自德国，另一半来自几个协约国。

不再遵守《海牙公约》可以说在军备上开启了一批新的生态学小生境。毒气的类型和投送方法开始像达尔文雀 一样多样化。德国在氯气后引进了光气，并将它与氯气混合进行云状毒气攻击——就像哈恩的毒气一样——因为它的蒸发速率缓慢。1916年初，法国使用光气炮弹进行了报复。光气随后成了“一战”中惯常使用的武器，以毒气筒、毒气炮弹、毒气炸弹以及从类似迫击炮的“投射器”射出的毒气罐的形式用于作战。光气闻起来像新割下的干草，是当时毒性最强的毒气，毒性是氯气的10倍，在每升空气含半毫克的浓度下，10分钟内就足以致人死亡。在更高的浓度下，哪怕只吸入一两口，人在大约几小时内就会死亡。光气——化学名是碳酰氯——遇水会水解为盐酸，这种毒气之所以会对人造成伤害，正是因为吸入后会与人的肺泡组织中的水饱和空气发生作用。“一战”中超过80%的毒气致死都是光气造成的。

随后出现的是三氯硝基甲烷，英国人称它为呕吐性毒气，德国人称它为氯化苦。这是一种用苦味酸和漂白粉制成的恶性化合物。1916年8月，德国工程师用它攻击了俄军士兵。这种毒气的一大特点是它的化学惰性。它不与若干种放在防毒面具滤毒罐中用于中和它的化学药品反应，只有滤毒罐中普通的活性炭层能通过吸附将它从空气中除去。因此，高浓度的氯化苦能使活性炭饱和从而通过活性炭层。它能产生与催泪瓦斯类似的效果，但还会引发恶心、呕吐以及腹泻。吸入氯化苦后，人会揭开防毒面具呕吐，如果将氯化苦和光气混合——这是一种惯常的策略——那么人就暴露在了可能致命的毒气环境中。氯化苦的另一个优点是它的制造简单且廉价。

“一战”中最恐怖的毒气是二氯二乙硫醚。因其辣根或者芥末般的气味，这种毒气以芥子气的俗称闻名于世。因为这种毒气，一度不愿“放下身段”的美国也开始发展自己的化学战能力。芥子气于1917年7月17日深夜被首次使用，德军用装有这种毒气的炮弹炮轰了伊普尔的英国军队。进攻非常突然，造成了数千人伤亡。到1917年夏季时，针对毒气进攻的防御措施——有效的防毒面具和高效的防毒训练——原本已经成形。德军此时引入了芥子气来打破僵局，就像之前引入氯气一样。标有黄色十字的炮弹像雨点一样落在伊普尔的英军的头上。最初，士兵们只是打喷嚏，因此许多人摘下了防毒面具。随后，他们开始呕吐，他们的皮肤开始变红并起水疱，他们的眼皮开始发炎，红肿得无法睁开。这些士兵们不得不瞎摸着走向战地救护站。此后的3周里，伤亡人数超过了14 000人。

芥子气在高浓度下闻起来像芥末，在低浓度下则很难被人注意到，但仍然有剧毒。一旦释放，这种毒气能在战场上持续存留数天甚至数周。一副单独的防毒面具不足以防护芥子气，它能溶解橡胶和皮革，浸透多层衣物。如果一名士兵的长筒靴靴底沾染了芥子气，他就可能将足够多的芥子气带入战壕，使整个战壕里的战友暂时失明。芥子气的气味也能用其他气体来掩盖。德军有时选择用甲基溴苄来掩盖芥子气的气味，由于甲基溴苄是一种具有丁香气味的催泪瓦斯，因此在战时的春天，可能会发生这样的一幕：当在微风中闻到盛开的丁香花的香味时，人们会恐怖地逃窜。

在第一次世界大战期间，由激进而又不受约束的实验室开发出的毒气和毒药还远不止这些。曾经有过喷嚏性毒气、砷粉和十几种催泪瓦斯以及它们的各种组合。法国将氰化物用于炮弹中，但实际情况是，除了发泄仇恨毫无用处，因为氰化物蒸气比空气轻，所以立即就升空飞散了。到1918年，一轮典型的炮击——无论是哪一方——使用的毒气炮弹的数量已经与高爆炸药炮弹的数量几乎一样多。在这场战争中，德国一如既往地冷酷到了惨无人道的地步，将责任归咎于法国，并追求一系列越发绝望的突破。而德国的化学家们则像投机商人一样，想象着自己以数万条生灵的菲薄祭献，来拯救更多的生命。英国对此报以道义上的愤怒，但为了在战场上形成均势，不得不采取同样的手段。

这超过了哈伯夫人的忍受限度。克拉拉·伊默瓦（Clara Immerwahr）是哈伯童年时代的恋人。她是第一位从布雷斯劳大学获得化学博士学位的女性。在与哈伯结婚并生下一个儿子后，克拉拉就成了一个要抚育孩子而被忽视的家庭主妇，逐渐退出了科学并陷入抑郁。她丈夫的毒气战工作更触发了令人绝望的忧郁。“她开始认为毒气不仅是对科学的曲解，而且是野蛮的象征，”哈伯的一名传记作家后来解释说，“它使那些早已被人忘却的酷刑重新成为现实，它使这门曾经为生活开辟崭新前景的学科［指化学］变得腐朽和堕落。”她先是请求和试图说服丈夫，最后是强硬地要求他放弃有关毒气的工作。哈伯把此前对哈恩说过的话又对她说了一遍，还补充说，他是一名爱国者，在和平年代是属于世界的科学家，但在战争年代，他属于他的国家。之后，哈伯夺门而去，前往东线指导毒气进攻了。那天晚上，克拉拉·伊默瓦·哈伯博士自杀了。

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协约国在加利波利的战役于1915年4月25日打响。加利波利半岛北高南低，地形崎岖，向西俯视爱琴海，东面是狭窄的达达尼尔海峡——古人和拜伦勋爵称其为赫勒斯滂海峡（Hellespont）——与土耳其人的亚洲领土隔海相望。攻下这个半岛，控制达达尼尔海峡，依次夺取以北的马尔马拉海、将欧洲和亚洲分开的狭窄的博斯普鲁斯海峡以及君士坦丁堡，就能控制多瑙河流入的黑海。这是协约国对同盟国发起的一项大规模侧翼军事行动，也是英国战时内阁在丘吉尔的推动下，为达达尼尔海峡战役立下的雄心壮志。达达尼尔海峡是土耳其人的领地，在德国的支持下，土耳其人用机枪和榴弹炮抵抗协约国军队的进攻。

一个澳大利亚师、一个新西兰师、一个法国殖民地师和两个英国师在加利波利登陆并建立了狭窄的滩头阵地。土耳其人从陡峭的悬崖高处以每分钟倾泻上万发子弹的火力攻击登陆部队。刚开始时，在枪弹的作用下，滩头阵地所在海湾的海水像急流般泛起白沫。之后，水面泛起了浓稠和鲜红的血。地形条件、决策错误，以及一名熟练的德国指挥官指挥下的6个土耳其师阻止了任何有效的推进。5月上旬，当一支英军的廓尔喀部队和一个法国师赶来补充协约国军队的人员损耗时，双方都已经在石地上凿出了战壕。

僵局持续到了夏天。协约国军队本次战役的指挥官是伊恩·汉密尔顿（Ian Hamilton）爵士。他出生于科孚岛，精通文学，布尔战争锤炼了他的右臂 。汉密尔顿为这次战役制定了良好的军事目标，面对此时的形势，他提出了增援请求。英国战时内阁此时已经改组，将丘吉尔排除在了内阁之外。内阁勉强同意了汉密尔顿的请求，用船又运去了5个师。

哈里·莫塞莱是这些士兵中的一员，他是第13步兵师第38旅的一名信号官。这个师是基钦纳（Kitchener）勋爵的“新陆军”（New Army） 中的一支，士兵是富有献身精神但缺乏经验的平民义务兵。6月20日，在直布罗陀，莫塞莱发电报告诉他的母亲“我们的目的地已经不再有疑问”。6月27日，他在亚历山大港立下遗嘱，将他的所有资产2 200英镑赠予英国皇家学会，要求将其严格地“用于促进病理学、物理学、生理学、化学或其他科学分支的实验研究，但不包括纯数学、天文学或任何旨在描述、分类或系统化的科学分支”。

亚历山大港“酷热难耐，到处都是苍蝇、本地军人和澳大利亚人”。一周后，他们起航前往加利波利半岛最南端的赫勒斯角，这是一个在战壕线后方相对安全的海湾。在这里，他们可以炮击敌军，就像土耳其人位于亚洲的炮台射出的炮弹能飞越达达尼尔海峡，轰击他们一样。在这种情况下，如果士兵们在海湾里洗澡，高处的瞭望台就会响起警笛，宣告一轮炮击的到来。在爬满蜈蚣的沙滩上，哈里给士兵们分发利眠宁，治疗严重的阿米巴痢疾，海滩上的每个人都感染了这种病。穿着丝绸睡衣的哈里还会分发他母亲寄来的美味的缇树牌黑莓酱。“在这里的生活中，一样真正有趣的东西是苍蝇，”他写信告诉母亲，“没有蚊子，但白天是苍蝇，晚上是苍蝇，水里是苍蝇，食物上也是苍蝇。”

7月底，这几个师渡海登上利姆诺斯岛，为增员性的登陆进攻做准备。这次行动的目的是将半岛拦腰截断，占领高地，攻击土耳其人防线的侧翼，逼近赫勒斯角。在一个月黑之夜，汉密尔顿将两万人隐藏在半岛中部后来称为“澳新军团海滩”之地的拥挤战壕里，而土耳其方无人觉察。其余大约1.7万名新陆军士兵则于1915年8月6日夜间在澳新军团海滩以北的苏弗拉湾登陆，未遇到抵抗。

当土耳其人获悉有人入侵时，他们调动了几个新的师，急行军南下。38旅——已经连续行军和作战了很多个日夜，产生了相当大的人员损耗——的目标是一个海拔850英尺，名叫乔鲁克拜尔（Chanuk Bair）的高地。这个高地位于离澳新军团海滩1.5英里的内陆。在乔鲁克拜尔西边，有一个海拔高度更低的高地，高地上有一小块被称为“农场”（the Farm）的耕地。在旅长A. H. 鲍德温（A.H. Baldwin）准将的指挥下，莫塞莱所在的部队在一个只有1码 宽、600英尺深的囚笼般的峡谷中挣扎着上行。他们发现道路被一队装满弹药下山的骡子堵住了。部队费了九牛二虎之力才穿过骡群，既沮丧又愤怒的鲍德温准将带领部队向北面的“农场”继续进发。38旅机枪手后来说，大家“在如漆的黑暗中经过魅影似的乡村”，“跌跌撞撞地爬上又陡又滑的斜坡”。最终，他们抵达了“农场”。

之后，鲍德温的部队负责控制协约国军队战线的最左翼。这条战线上共有5 000名英国、澳大利亚和新西兰士兵，位于乔鲁克拜尔高地——仍然在土耳其人的控制下——下方的斜坡上，战壕是士兵冒着生命危险挖出来的。

超过3万名土耳其援军在夜间抵达，拥挤在乔鲁克拜尔高地的战壕里。8月10日拂晓，在耀眼的阳光掩护下，土耳其人发起了进攻。英国诗人约翰·梅斯菲尔德（John Masefield）当时就在现场，目睹并记录下了这一切：“大批敌军向我们扑来，他们肩并肩地挤在一起，在有些地方是8路纵队，在另一些地方是3路或4路纵队。”在左翼，“土耳其人以一种压倒一切的气势冲进了我们的人当中，英军士兵前仆后继，用匕首、石头和牙齿与之展开了肉搏，在‘农场’这片被毁的玉米地里展开了一场野兽般的厮杀”。在这场战斗中，哈里·莫塞莱阵亡了。

听到莫塞莱阵亡的消息后，美国物理学家罗伯特·A. 密立根（Robert A. Millikan）在一篇公开的悼词中写道，仅莫塞莱阵亡这一件事就使这场战争成为“有史以来最丑恶、最无法挽回的罪行之一”。

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在英格兰东南部的白垩海岸边，多佛尔以南6英里的地方，有一个名叫福克斯通的小镇。福克斯通是一个历史悠久的度假胜地和港口，挤在一个小山谷里，山谷陡峭地向海峡敞开。北面的山丘掩蔽着这座小镇，西面的白垩峭壁的顶上是一条宽阔的市政大道，布满了草坪和花床。这个协约国士兵大批登船前往法国的港口成了一个避难所，它有一个三分之一英里长的深水码头，码头上有8艘汽船的泊位。威廉·哈维（William Harvey），17世纪的内科医生，血液循环的发现者，是这个小镇最著名的孩子。

1917年5月25日，福克斯通一个阳光明媚、温暖的星期五下午，家庭主妇们结伴外出，为度圣灵降临节周末做采购。几英里外的绍恩克利弗军营，加拿大军队的士兵聚集在阅兵场上。无论是在小镇上还是军营里，都充满了喧闹和热情。这天是发工资的日子。

没有任何预兆，商店和街道突然炸开了。一队在菜场外等待购物的家庭主妇倒下了。一个酒商回到他的商店门前，发现他唯一的顾客已经身首异处。轰炸击倒了两座老建筑之间狭窄通道上的行人。车把手之间是被炸死的马匹。震得粉碎的玻璃像是突然给街道铺了一层冰凌。一个温室花房的窗户被震垮了。一个网球场被炸出了一个大坑。毁坏的商店冒出了烈焰。

直到第一轮轰炸后，福克斯通的人们才注意到引擎在空中轰鸣的声音。他们很难明白这是什么声音，尖叫着“齐柏林！齐柏林！”，因为直到那时，他们知道的唯一空袭手段就是齐柏林飞艇。“我看到了两架飞机，”一个牧师回忆说，他从喧杂的人群中跑了出来，“不是齐柏林飞艇，它们从圆圆的太阳——此时几乎就在头顶——的强光中突然出现。然后是四五架，排成一条线或者其他队形，就像闪耀着银光的昆虫，盘旋在蓝色的天空中……总共大约有20架，我们被这样美丽的一幕迷住了。”人们之所以着迷，是因为侵入英国天空的任何种类的飞行器都是新奇的，而且这些飞机雪亮而又庞大。结果就没那么迷人了：95人死亡，195人受伤。绍恩克利弗军营的阅兵场被毁，但没有人员伤亡。

福克斯通是第一次世界大战中一个小版本的格尔尼卡 。轰炸福克斯通的是德军的哥达轰炸机——一种大型双翼机——这也是德军对英国发起的第一次空袭，催生了战略轰炸的概念。德国侵英空军中队的目标原本是伦敦，但遇到了内陆从格雷夫森飘来的浓密云墙，21架飞机因此掉头向南，搜索别的目标。福克斯通和它附近的军营正好符合这一需要。

大战早期，当德军长驱直入比利时的时候，一艘齐柏林飞艇轰炸了安特卫普，丘吉尔派海军的轰炸机轰炸了杜塞尔多夫的齐柏林飞艇的艇库。在加利波利战役中，德国的哥达轰炸机轰炸了萨洛尼卡 ，一个英国空军中队则轰炸了达达尼尔海峡的要塞城镇迈多斯。但1917年的福克斯通轰炸开启了有效且持续的战略平民轰炸策略。这符合普鲁士军事战略家卡尔·冯·克劳塞维茨（Karl von Clausewitz）的全面战争学说，就像潜艇战一样，它能直接将畏惧和恐怖传递给敌方，削弱对方的抵抗意志。还有另一种反复被抛出的合理化理由，一名被俘的齐柏林飞艇指挥官告诉英国当局：“你们不要认为我们是为了炸死妇女和儿童，我们有更高的军事目标。在德国陆军和海军中没有一个军官参加战争是为了杀害妇女和儿童，这种事情只是战争中发生的偶然事件。”

因为德皇考虑到皇室亲族和历史建筑，伦敦最初并未被列入轰炸目标的名单中。在海军参谋机构的压力下，他逐步退让了，先是允许海军的飞艇轰炸码头，然后勉强同意向西扩大轰炸范围，涵盖了伦敦城。但面对燃烧子弹（incendiary bullet），齐柏林伯爵的氢气飞艇毫无抵抗能力。当英国的飞行员开始用燃烧子弹向它们开火时，轰炸的载具就改成了轰炸机。

参与轰炸的轰炸机数量不是固定的，在战争后期，这个数量不仅取决于气候的变化，还取决于质量不佳的引擎部件和劣质燃料——英国封锁导致的结果——带来的变数。在轰炸福克斯通19天后，6月13日，一支德国空军中队在黎明前飞到伦敦，扔下1万磅 炸弹，造成了“一战”期间最惨重的平民伤亡，共有432人受伤，162人死亡，包括16名儿童。在一家幼儿园的地下室里，这些孩子的身体被炸得残缺不全。伦敦几乎不设防，而且军方最初认为毫无改变这种无防备状态的必要。陆军大臣德比伯爵告诉上议院，这种轰炸没有军事意义，因为没有一个士兵死亡。

哥达轰炸机就这样不断地空袭英国。它们从比利时的基地起飞，飞越英吉利海峡，抵达英国上空。7月共有3次空袭，8月2次，整个秋季、冬季和春季平均每月2次，总共27次。空袭最初是在白天，后来因为英国改善了防务，夜间轰炸越来越多。德国轰炸机共投下了25万磅的炸弹，造成835人死亡，另有1 972人受伤。

劳合·乔治此时已经是英国首相，他要求有才气、可信赖的斯马茨研究一套防空方案，包括一个本国防空系统。一系列早期的预警机制被设计了出来：超大的双耳留声机喇叭与听诊器相连，由听觉敏锐的人负责监听；在海边的峭壁上挖掘了聚焦声音的空腔，能收集海上20英里之外哥达轰炸机引擎发出的“嗡嗡”声；阻塞气球悬吊起的钢丝绳围栏环绕在伦敦的上空；巨大的白色箭头架设在地面的枢轴上，引导“骆驼”战斗机和“小狗”战斗机——两种飞机由索普威思（Sopwith）公司生产，都没有安装无线电设备——的飞行员攻击入侵的德国轰炸机。环绕伦敦的整个防空系统虽然原始但仍然有效，只需做技术上的改进就能应对下一次世界大战。

与此同时，德国人在探索轰炸的策略。他们用副油箱来增加哥达轰炸机的最大航程。当白天的轰炸变得太危险时，他们学会了用星光导航，开展夜间轰炸。他们生产出了一种庞然大物，并把这种新的四引擎轰炸机命名为“巨人”。这是一种翼展达138英尺的双翼机，有效航程接近300英里，在20多年后美国的B-29“超级堡垒”轰炸机出现前，没有飞机能与它匹敌。1918年2月16日，一架“巨人”轰炸机在伦敦投下了“一战”中最大的一枚炸弹。这枚2 000磅重、13英尺长的炸弹在切尔西皇家医院的地坪上爆炸。在逐渐领悟了战略轰炸的特点后，德国人从高爆炸弹转向了燃烧弹，因为他们敏锐地意识到，火焰可以蔓延，可以汇聚，因此燃烧弹比任何炸药造成的破坏都更大。1918年，德国研发出了重达10磅，几乎由纯镁构成的燃烧弹，取名“电子”。这种燃烧弹的燃烧温度在2 000至3 000摄氏度之间，而且不能用水降温灭火。在战争的最后几个月，因为对和平谈判寄予希望，德国才放弃了在伦敦进行大规模燃烧弹轰炸的尝试。

德国人试图通过轰炸来摧毁“英国民众的士气”、涣散他们的“斗志”，从而建立“一个和平基础”。他们成功地使英国人陷入了恐慌，自始至终都在为战略轰炸担忧。“这一天可能不远了，”斯马茨在给劳合·乔治的报告中写道，“当大规模地毁坏敌方的领土、摧毁工业和人口中心的空中行动可能变成战争的主要方式时，对战争来说，陆军和海军旧的作战方式就可能变得次要，处于从属地位。”

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美国军队对毒气战的反应很迟缓，因为它认为防毒面具就足以为美国士兵提供充分的保护。民政部具有在矿井中处理毒气的经验，因此在化学战研究中处于领导地位。当德国于1917年7月开始使用芥子气时，美国陆军很快就改变了自己的观念。有关毒气研发的研究协议交到了康奈尔大学、约翰斯·霍普金斯大学、哈佛大学、麻省理工学院、普林斯顿大学、耶鲁大学和其他一些大学。1917年11月，在马里兰州的埃奇伍德的一块沼泽密布的荒地上，美国军需部建起了一座庞大的毒气兵工厂，一名英国观察员对它的评价是，这座兵工厂“对美国的毒气战极其重要”。

这座投资3 550万美元的工厂不到一年的时间就建成了，是一个有15英里公路、36英里铁路、供水系统、发电厂以及550座毒气制造建筑的联合体，制造的毒气和毒药包括氯气、光气、氯化苦、氯化硫和芥子气。兵工厂有1万名军事和非军事职员。到战争结束时，这个兵工厂每月能装填110万枚75毫米毒气炮弹以及数百万其他尺寸和类型的炮弹、手榴弹、迫击炮弹和炸药发射筒的弹药。“假如战争持续的时间更长，”这位英国观察员评论说，“毫无疑问，这个生产中心将会是美国对世界大战最重要的一个贡献。”

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但无论如何，在致人死伤方面，毒气的效率都远远不如大炮和机枪。具体来说，在战场上大约2 100万的人员伤亡中，可能只有5%——约100万人——是毒气造成的。毒气夺去了至少3万名士兵的生命，但在“一战”中，阵亡士兵的总人数至少有900万。毒气对人们来说很陌生，而且是化学品，因此在实际效果上比人们熟悉的机械武器更能引发特殊的恐惧。

机枪迫使敌方的部队躲进战壕，但即使躲在护墙后面，炮弹也能越过护墙肆意逞虐。总参谋部经过计算得出的结果是，如果发动攻势，他们将在6个月的时间里损失50万人，如果开展“常规”的堑壕战，将在6个月的时间里损失30万人。在战争期间，仅英国就发射了超过1.7亿枚炮弹，超过500万吨。这些炮弹最初的设计是不装填弹片，在发生撞击时爆炸。它们造成了“一战”截至此时最恐怖的一幕：血肉横飞，肢体被炸断。人脸被撕裂，阴茎被炸断，胳膊、腿和头颅的残片满天乱飞，肉浆混入泥土，用这样的泥土装沙袋成了可憎的惩罚。交战各方的人士都在大声疾呼，反对这种极其残忍的战争方式。

机枪的毁伤性没有这么残忍，但有效得多，是“一战”中基础性的屠杀工具。一名军事理论家意味深长地将其评价为“浓缩了步兵的精华”。对那些固执地认为——这种固执可以说是在犯罪——勇气、气魄和白刃必将获胜的军官来说，机枪是最有说服力的反击。“我往前冲，”一名英国士兵在描述向敌军阵地冲锋时这样写道，“……整个地面就像一个被毁的巨大蜂巢，我所在的这一批部队被机枪扫平了；第二批部队填了上来，也被扫平了；接着是第三批，也像前两批一样被扫平了，士兵的尸体就堆叠在前两批的上面；没过多久，第四批的尸体又叠了上来。”这名士兵描述的是1916年7月1日的索姆河战役。在这场战役的头一个小时，很可能是头几分钟，就至少有21 000名士兵阵亡，第一天的阵亡人数就达到了60 000人。

发明机枪的是美国人：海勒姆·史蒂文斯·马克沁（Hiram Stevens Maxim），一个来自缅因州的北方人；艾萨克·刘易斯（Isaac Lewis）上校，一名西点军校毕业生，美国陆军海岸炮兵学校项目负责人；约翰·勃朗宁（John Browning），一名枪支设计和销售商；以及他们的前辈理查德·约旦·加特林（Richard Jordan Gatling）。加特林准确地把机枪定位为自动化武器。“它与其他轻武器的关系，”加特林解释说，“正如麦考密克收割机之于镰刀，或者缝纫机之于普通缝衣针。”战争史学家约翰·基根（John Keegan）写道：

关于机枪，最重要的一点是，它是一种 机器 ，一种相当先进的机器，在某些方面与高精密车床类似，在另一些方面与自动印刷机类似。像车床一样，它需要调试，以便在希望和预设的范围内工作。马克沁机枪就是如此……需要调整枪管相对于它固定的开火平台的角度，调节它的横向螺丝的松紧。余下的工作就像自动印刷机了，在通过一个简单的扳机触发后，就能持续不断地运行，不需要人过多干预，并且能为自己的运行提供动力。只需要稳定的原料供应和很少的日常保养，就能在整个工作时段有效地运行。

机枪、大炮和毒气使战争机械化了。它们都是战争的硬件，是工具。但它们只是表层的屠杀机制。根本的机制是组织方法，用今天的话说，是一个软件包。“基础的层面，”作家吉尔·埃利奥特评论说，“是 兵役法 ，这使广大的人员能为军队所用。保证履行这一法律的政府机构，以及将大量人员征召组建为一个又一个营，一个又一个师的 军事组织 ，都是建立在官僚政治基础上的。物资——尤其是枪炮和弹药——的 生产 由政府机构负责。而兵力和资源往前线的 调动 以及战壕防御系统，则是军队要考虑的内容。”这些系统相互关联但又自成一体，每个系统都可以被身处其中或者与之有工作联系的人合理化。因此，埃利奥特说：“兵役法应当被遵守，组织有序是有益的，才智应该用在设计具备高技术能力的枪械上，让士兵隐藏在战壕里躲过密集的火力是明智的。”

这种复杂组织的目的是什么？冠冕堂皇地说，是为了拯救文明，为了保护弱小民主国家的权利，为了证明条顿文化的优越，为了打败肮脏野蛮的德国人，为了战胜傲慢的英国人，等等。但深陷战火之中的人们逐渐洞悉了一个更为黑暗的真相。“战争已经完全变得机械化，毫无人道，”西格弗里德·萨松（Siegfried Sassoon） 通过一名虚构的步兵军官的视角写道，“这些当初志愿入伍的人如今成了牺牲品。”前线的士兵也发现他们被骗了，沦为了牺牲品。随着战争的延续，人们在逐步觉醒。在俄国，突然爆发了革命。在德国，士兵开始逃跑和投降。在法军中，它引发了哗变。在英军中，士兵开始装病。

无论其表面上的目的是什么，作为第一次世界大战的高效软件，这种复杂的组织架构的最终结果都是制造尸体。这样的操作在本质上是工业化的，交战国的将军们将其幻想成一种“消耗战略”。英国人努力杀德国人，德国人努力杀英国人和法国人，等等。今天的人们对这种“战略”并不陌生，甚至已经习以为常。但在1914年以前的欧洲，它非同寻常。尽管有美国内战作为先例，但还是没有哪一国的政府预计到它会继续演进下去。一旦战壕建成，长长的墓穴就挖好了（约翰·梅斯菲尔德苦涩的讽刺语），接着，战争陷入僵局，制造死亡压倒了一切理性的反应。埃利奥特得出结论：“这个战争机器根植于法律、组织、生产、调动、科学以及技术创新，其结果是在超过1 500天的日子里，每天制造6 000具尸体。这是永恒的现实，不为幻想所动，无论是在哪个国家，无论是在哪个民族。”

埃利奥特强调，没有任何人类机构和制度能强大到足以抵御这个死亡机器。一种新的机械装置——坦克，终结了僵局。一种旧的机制——封锁禁运，断绝了德国的粮食和物资供应。日益增多的步兵哗变威胁着官僚政治的安全。又或者，这个死亡机器运转得太好了——就像攻击法国人的情况那样——导致原材料开始短缺。美国人卷起衣袖来到了欧洲，在他们的身后，是一个没有战壕的大陆，那里的树上没有人的内脏。这场腐臭扑鼻的战争结束了。

但死亡机器只是对一个巨大的原材料来源——战线后方的平民——初试锋芒。当时还没有发展出可以高效解决他们的设备，只有大炮和笨拙的双翼轰炸机。当时也尚未形成将老人、妇女和儿童视作——与身穿军服、手握武器的年轻人一样——战斗人员的必要理念。这就能解释为什么尽管第一次世界大战如此肮脏和野蛮，但在现代人的眼中，它仍然显得那么“纯真”。 doMEmALGMipUSpbHf2sTxZe6RpO7o5IkAPUK4TJ8WlTOtUtCsgrePzMBxzE2L+oE