特斯拉和爱迪生的“电流大战”

在美国物理学的历史上,曾有一件事轰动一时,那就是发生于1880年代末的“电流大战”。交战的双方,一边是众所週知的科学家、大名鼎鼎的爱迪生,另一边则是被人遗忘的、名不见经传的特斯拉。最终,特斯拉获得了这场“大战”的胜利,并惠及世人。历史上这浓墨重彩的一笔,让我们看到了一位梦想为全世界提供无限能源的天才,他的全名就是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)。


 
在讲述“电流大战”前,还是先説説特斯拉和爱迪生的渊源。

尼古拉·特斯拉Nikola Tesla,1856-1943

 托馬斯·愛迪生(Thomas Alva Edison,1847-1931)     

 

特斯拉出生于一个塞尔维亚家庭,他父亲是东正教神父,希望儿子能够子承父业,进入神学院读书,而特斯拉却想上理工学院。就在特斯拉即将进入神学院时,他染上了霍乱。在病得奄奄一息时,特斯拉对父亲説,如果你能让我去做工程师,我就会好起来。没想到他父亲竟然答应了,而特斯拉也奇迹般地康复了。1877年,特斯拉进了大学,在那里,他被电学的魅力深深吸引。
 
早在几十年前的1831年,英国的迈克尔·法拉第(Michael Faraday)就发现,如果将一个线圈放在一个变化的磁场环境中,线圈中就会有电流産生。由此特斯拉想到,如果可以从磁力中感应出,或者説産出震荡的电能,这种电能的力量将会更强大,这就是后来特斯拉用以驱动我们世界的交流电。
 
当时的电动机是靠直流电驱动的。特斯拉曾向他的老师提出:现在的发电以及电动机如果改用交流电的话,将会有极大的改进。没想到,老师在课堂上当着同学们的面回应道:“特斯拉先生永远都无法实现这一想法,就像是造永动机一样的痴人説梦。”
 
当特斯拉对于交流电还处在梦想阶段时,身在美国的爱迪生已经开始了真空管的实验,造出了世界上第一隻商用白炽电灯泡。
 
1880年,大学刚毕业的特斯拉来到布达佩斯,为一家电报公司工作。此时,他对于交流电机的想法越来越深入。一天傍晚,他在公园里散步,当时太阳正在落山,看着慢慢消失的火球,特斯拉想到了可以在旋转中産生能量,也就是説可以用分段绕线的办法製造一个旋转力场,就像气缸中的活塞那样,在不断地拉推之间,保持磁场里导体的往复运动,使电力形成圆周运动。这就是特斯拉交流电发电机的设想。

 

1884年6月6日,28岁的特斯拉来到了纽约。一路上,他丢过钱,丢过船票,还经历过一场险些让他丧命的骚乱,但最终,他还是踏上了美国的土地,当时他的口袋里只剩了4分钱。但特斯拉手里还有一个比钱更重要的东西,那就是爱迪生在欧洲的合伙人——查尔斯·巴切勒(Charles Bachelor )写的推荐信,信中写道:“亲爱的爱迪生,我知道有两个伟大的人,一位是你,另一位就是这位年轻人。”在此之前,特斯拉在德国、法国有关交流电机的实验都没能成功,他来到美国,是因为他相信,只有一个人可以帮助他完成这个实验,他就是爱迪生。
 
爱迪生的体系是建立在直流电基础上的,它的问题是不能变压。你输出的电压是多少,就是多少。如果输出时电压过高,另外一端的灯泡就会被烧掉。如果输出的电压适合了灯泡,输电的距离就很有限,因此直流电不可能被高效地长距离输送。但是特斯拉认为,通过变压,交流电能够解决距离问题。
 
儘管两人的看法有着巨大分歧,爱迪生还是雇佣特斯拉来改进他的直流电机,并説,如果特斯拉完成改进工作,就可以得到5万美元。之后,特斯拉进了爱迪生的公司,他每天从上午10点半一直干到第二天凌晨,几乎将这个发电机重新设计了,让爱迪生的公司获益匪浅。工作完成后,当特斯拉向爱迪生索要报酬时,爱迪生却説,特斯拉,你还真是不懂我们美国人的幽默。”
 
当时,特斯拉每週的工资只有18美元,如果他要赚到5万美元,就要为爱迪生工作53年。一气之下,特斯拉离开了爱迪生的公司。
 
特斯拉为自己的高傲付出了代价,整整一年,他不得不从事繁重的体力劳动养活自己,为爱迪生可笑的地下电缆挖沟。即便是在工地上,特斯拉依然没有放弃他交流电发电机的伟大设想。后来在一些人的资助下,特斯拉在离爱迪生公司不远的 Liberty  Street 开了自己的公司。特斯拉开始实践自己已经揣摩了7年的交流发电机,并製造了以交流电为基础的各种发电、变电设备,它们都一直沿用到今天。
 
 1888年5月,特斯拉向世人展示他的交流电电动机。之后,特斯拉在美国取得了22项专利,包括各项与交流电、变电、电动有关的技术,而其中最有价值的应该是电话。
 
当时只有很少人了解特斯拉这些发明潜在的价值,西屋公司的乔治.威斯汀.豪斯就是其中的一个。他参观了特斯拉的实验室后,当场出资100万美元购买了特斯拉所有与交流电有关的专利,并以每马力2.5美元的价格向特斯拉支付交流电的版权使用费。一马力电=735瓦=每小时0.7度电。瞬间,这个年轻人名利双收,而另一个竞争者却因此充满嫉妒。

 

 

 

交流电的出现,直接威胁到了爱迪生直流电照明的生意。不久,爱迪生决定展开一场活动,以诋毁特斯拉和西屋公司的交流电地位,“电流大战”的大幕就此揭开。
 
儘管这场“大战”没有炮火硝烟,但我们依然看到了它残酷的一面。爱迪生説,“我个人的意见是废止所有的交流电的应用,因为他们不但不必要,而且非常危险。”他让僱员在公共场所用交流电电死大型动物,向公众宣传交流电的危险。他们説,西屋公司的産品可以在6个月里杀死他们的顾客,无论你的块头是多大。
 
1890年,世界上第一例电刑实验在纽约的 Auburn State 监狱进行。一名犯人被押坐在一把特製的椅子上。当椅子被通上电后,现场目击证人称,犯人的嵴梁骨突然起火,几乎同时,这个倒楣的人就断气了。后来这把恐怖的椅子,一直被当作刑具使用,它就是让人谈之色变的电椅。
 
针对爱迪生的做法,特斯拉也做出了相应地回击。他发明瞭“哥伦布蛋”,向人们展示交流电动机创造的旋转磁场,以此证明:只要不是用来故意犯罪,交流电是十分安全的。 特斯拉脚穿软木底鞋,身穿晚礼服,係着白色领结,头戴大礼帽,手放在带电的一端,让电流传到身上。大量电火花喷射出来,他的全身像被火包围了一样。在场的人都被惊得目瞪口呆。

1893年芝加哥世博会会场

 

1893年,电流大战有了戏剧性的转折。这一年,美国决定在芝加哥举办世界博览会。在此之前,爱迪生公司和其他几家公司联合起来,成立了通用电气公司(GE),为的是拿到为世博会提供照明的任务。投标时,通用公司开价100万,而西屋公司的开价是50万,因此西屋公司中标。为了报复,通用电气不向西屋出售电灯泡。当时有人説,西屋公司别想在世博会用上一隻爱迪生的灯泡。西屋公司只好在世博会召开前加班加点地赶制灯泡。
 
1893年5月1日,10万观众涌进展会广场。夜幕降临时,总统格罗佛·克利夫兰(Grover Cleveland)按下电钮,各色的灯泡、灯管、探照灯瞬间点亮,整个会场如同白昼,这是人类历史上从未见过的景象,人们彷佛看到了城市光明的未来,而这一切,都是依靠特斯拉的发明实现的。虽然爱迪生发明瞭电灯,但是真正让世界发光发亮的却是特斯拉。
 
当时,由英国物理学家罗德·开尔文(Lord Kelvin )主持一个国际委员会正在寻求利用尼亚加拉大瀑布能源的方法。开尔文在给委员会成员的信中曾説,请避免交流电在这裡犯下史上最严重的错误。但是,当开尔文参加过芝加哥的世博会,目睹了交流电系统的精彩表演后,完全改变了态度。他立即与西屋公司达成了合作意向,让交流电发电系统担当大任。至此,特斯拉成了这场“电流大战”最终的赢家。
 
1897年,举世闻名的尼亚加拉水电站中第一座10万匹马力的发电站建成,成为35公里外的水牛城(The City of Buffalo)的主要供电来源。其后,十多座大大小小的发电站相继建成,日发电量足以供应纽约州和加拿大安大略省四分之一的电力需求。至今,这座建成时间超过100年的电站仍然运作如常。

 

 

 

后来,人们在尼亚加拉瀑布的公园中树立了特斯拉的铜像,以纪念他在尼亚加拉水电站上的贡献。
 
当特斯拉取得这些成果时,爱迪生的公司几乎没有生意,最终倒闭了。这个结果永远烙刻在了爱迪生心里。
 
儘管在技术上取得了巨大的成功,西屋公司却也因此耗尽财力,进入困境。为了挽救公司,特斯拉撕毁了与西屋公司签订的协议,即一马力交流电需付2.5美元的版权使用费。如果这个协议保留到今天,这笔版权费无疑是个天文数字。
 
回望历史,是特斯拉的交流电系统,使人们最终掌控了难以驾驭的尼亚加拉大瀑布,让电能被方便地传输到全美以及世界各地;是他最早获得的无线电通信专利技术,使我们拥有了今天的广播电视;他惊人的知识遗産遍佈诸多领域:遥控技术、霓虹灯、X射线、导弹,甚至是“星球大战计划”。
 
他的发明创造,帮助美国成长为一个强盛的工业帝国。他的奇思妙想,成就了资産百亿的商业财富。但他本人,却不是一个务实的人。在一步步追逐梦想的过程中,他没能保住自己的商业利益。最终,其他人都通过他的发明积累了无数财富,而他自己,却成了一个被抛弃的、一贫如洗的穷光蛋。正如特斯拉自己所説,“我看待钱的方式和其他人不一样。我所有的钱,都是继续投资发明创造,以此来改善人类的生活。”
 
1943年1月7日,特斯拉在债台高筑中孤独地死于纽约的一家酒店,留下近1000项专利和一个2000人参加的盛大葬礼。
 

 

后记:

天才尼古拉特斯拉为什么被遗忘

因为他触动了当时太多人的利益。

首先是爱迪生,他在与特斯拉的电流大战中失败,使得他和一些在直流电上获利颇丰的人失去了极大的利益。因此,爱迪生不遗余力的打压特斯拉,斥他为科学异端,伪科学。

其次是金融寡头J·P·摩根。他曾经支持特斯拉建设沃登克里弗塔,但他只是希望特斯拉将这座塔建成以让他进行无线电通讯而已,他看中的是商机,不是科学。特斯拉当时在沃登克里弗塔主要做的实验却是无线供电(就是不用导线就可以使电能传输到用电器上的技术,现代人也有研究,英特尔公司在2008年IDF上就曾展示过这项技术,但他们的技术所达到的水平,是与特斯拉当年的成就无法相比的。)

因此,意大利人马可尼抢先做到了跨大西洋无线电通讯,无线电的专利也被错判给马可尼,这使得摩根很生气,他停止了对特斯拉的资助,是沃登克里弗塔只建成了一半就成了烂尾楼,同时使特斯拉负债累累,成为当时媒体嘲弄的对象。但摩根仍不满足,他利用自己在政经界的巨大影响力,让美国所有课本都删除了特斯拉的名字和事迹,这一举动的影响一直持续到今天。

再其次,是因为特斯拉的发明创造更重视实践,并不重视理论依据,有时是一种直觉般的感觉引领着他的发明创造。他往往是先有了成果,再找其原理。虽然他有时对原理的解释是不正确的,但这并不妨碍他进行天才的发明。他不同意爱因斯坦的理论,与新兴的量子物理学格格不入,因此当时的“正统”科学界都不喜欢他,常常贬斥他,不承认他的成就,这在当时社会对特斯拉的声誉造成了很大影响。

而且,当时特斯拉的设想都太过超前,人们认为他是一个不切实际的怪诞的家伙。晚年际遇的坎坷,令特斯拉变得有些孤僻怪异,这更令人们对他误解,进而否定他,诋毁他。、
最后,特斯拉死时身边只有成吨的资料(这些资料应该是沃登克里弗计划以后的研究成果,之前的所有资料都在一场大火中被焚毁了),这些资料都被美国FBI带走,并且一直以国家机密为由未曾向公众公开。同时,他们还大力销毁当时有关特斯拉的资料,记载。使特斯拉的事迹蒙尘多年,被人们渐渐遗忘。
其实这种遗忘在西方还不是很彻底,但传到中国来,可就剩了一个物理磁感单位“特斯拉”了。现在在中国,连物理老师也不知道尼古拉特斯拉是何许人也

当然,时代在发展,特斯拉在西方已经被正名,许多关于他的事迹正渐渐为人们所知,社会上也在肯定他的贡献。今年7月15日(特斯拉的生日),Google就用了特斯拉线圈作为logo,这无疑是对他的一种肯定。

BBC有关于他的纪录片《闪电的主人——尼古拉·特斯拉》,有兴趣的话可以去看一看,中央台的那个节目,有很大一部分是从其中截取出来的。



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