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原标题:十九世纪末的科技战争——交流电与直流电大战

浏览次数:67 时间:2019-12-18

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"我认识两位伟人,你是其中之一;另外一个就是站在你面前的年轻人……"1884年深秋的一个清晨,就是带着这样一封推荐信,尼古拉·特斯拉跨入了位于纽约著名的第五大道上一座漂亮大厦的门槛。特斯拉是一名优秀的塞尔维亚工程师,当时28岁的他刚刚准备和世界上最著名的发明家一起工作,而这位发明家仅仅用了几年的时间就开始了他的电灯照明时代。托马斯·爱迪生在他公司总部的办公室热情接待了这位踌躇满志的年轻人。看过了特斯拉的简历以后,爱迪生马上委派给他一份工作。为特斯拉写推荐信的人是查尔斯·巴特切罗,欧洲大陆爱迪生公司的负责人,这家公司是爱迪生电灯公司在巴黎的分公司,特斯拉在来美国以前曾在那里工作。

交流电之父

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856年7月10日-1943年1月7日),是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁性做出了杰出贡献。他的专利和理论工作形式依据现代交变电流电力的系统,包括多相电力分配系统和AC马达,帮助了他带起第二次工业革命。

“科学界普遍认为,人类有史以来的两个旷世奇才,一个是列奥纳多•达•芬奇(Leonardo Di Ser piero Da Vinci),另一个就是尼古拉•特斯拉.”

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1856年7月10日,他生于南斯拉夫克罗地亚的斯米良,他父亲是牧师,母亲是打蛋器的发明者。他一生的发明无数。 1882年,他继爱迪生发明直流电,并制造出世界上第一台交流发电机,并创立了多相电力传输技术。 1895年,他替美国尼亚加拉发电站制造发电机组,致使该发电站至今仍是世界着名水电站之一。 1897年,他使马可尼的无线电通信理论成为现实。 1898年,他制造出世界上第一艘无线电遥控船,无线电遥控技术取得专利。 1899年,他发明了X光摄影技术。其他发明包括:收音机、雷达、传真机、真空管、霓虹灯管、飞弹导航、星球防御系统等。甚至以他名字而命名的磁密度单位(1 Tesla =10,000 Gause)更表明他在磁学上的贡献。

年轻时的特斯拉 非常的聪明,可以在脑子中飞快地完成复杂计算,老师总认为他在作弊。

特斯拉 能流利地说多种语言。除了克罗地亚语外,他还会说7种语言:捷克语, 英语,法语,德语,匈牙利语, 意大利语,拉丁语。

中年时特斯拉与马克•吐温成为了亲密的朋友,他们在实验室和其它地方共度了许多时光。

在美国,特斯拉在历史上或通俗文化上的名声可以媲美任何其他的发明家或科学家。1893年他展示了无线通讯并成为了电流之战的赢家之后,就成为了美国最伟大的电子工程师之一而备受尊敬。许多他早期的成果变成现代电子工程的先驱,而且他的许多发现极具开创性和重要性。在公元1943年,美国最高法院承认他为无线电的发明者。

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在使用电的现代世界上到处都可以看见特斯拉的遗产。撇开他在电磁学和工程上的成就,特斯拉也被认为对机器人、弹道学、资讯科学、核子物理学和理论物理学上等各种领域有贡献。特斯拉晚年被视为一个疯狂科学家并由于宣称可以创造怪异的科学发明而被注意。许多他的成就已伴随着一些争议被应用,去支持着许多的伪科学,如幽浮理论和新世纪神秘理论。特斯拉当代的钦佩者视他为“创造出二十世纪的人”。

他是一个被世界遗忘的伟人。交流发电机就是他发明的,而爱迪生钟爱自己发明的直流发电机,极力打压Tesla。如果Tesla不是被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用,那他会是世界上最富有的人。他的梦想就是给世界提供用之不竭的能源。特斯拉从不在意他的财务状况,于穷困且被遗忘的情况下病逝,享年86岁。虽然他是一个绝世天才,但很遗憾没有多少人记得他。

世界着名的天才发明家,一生有很多重大发明,为人类社会进步起了很大的推动作用

特斯拉欣然接受了爱迪生交给他的工作,并且耐不住性子大胆地向爱迪生提出了自己的设想,他认为有可能利用交流电流来产生电能。然而爱迪生的态度是冷淡的,他表示对这种理论毫无兴趣,而且在爱迪生看来,由他制造的直流电照明系统已经足够使用了。此后,爱迪生只是在直流电系统基础上进行改进。然而,他的新合作者特斯拉所期待的却绝不止于此。

他是世界上最伟大的天才之一,

19世纪下半叶,几乎所有人都认为在实践中是不可能使用交流电的。因为直流电始终朝着相同的方向流动,而交流电则反复使电流的大小和方向发生变化。最早的电动机使用的都是直流电,那些试图让交流电动机运转起来的人发现,这种电动机产生的磁场并不能使电动机正常运行。事实上,当电流改变方向的时候,磁场随后也改变了强度和方向,因此,电动机自然就不可避免地停止转动。

也可以说是爱迪生一生的死敌,

事情发生转机是在1882年,特斯拉在经过严谨的数学分析之后,拟订了一个新的实验方案,他利用两个异相交流电换相器,以保证有充分而强大的电流使发动机运转。根据这位塞尔维亚科学家设计的方案,在电动机固定部分中的线圈里,对流动电流的一个适当联结(定子)能够产生一个强度不变的磁场,这个磁场在转动的同时,会使电动机的活动部件也跟着它一起转动(转子)。实际上,磁场会在转子的线圈里产生一个流动的感应电流,而感应电流能够引发一个加快线圈自身转动的力,而且这都不需要任何电线去连接运动中的各个部分。1883年,特斯拉已经制造出了第一个小型交流电电动机,但是他很需要有财政上的支持来进一步试验和推进自己的发明。

他一生发明了无数的专利,

无法超越1公里的范围

那些发明大大推动了人类历史进程,

和特斯拉第一次见面时,爱迪生正在投入大量的资金去研发直流电设备。1879年,爱迪生发明了白炽灯,这种灯在现实生活中的迅速普及使爱迪生本人也成为了一名成功的大企业家和世界知名的发明家,但是他当时所面临的问题也不少。首先,一个住宅区里的照明灯如果和发电站的距离超过1公里,就无法得到足够的电流发出强光,这是因为直流电无法在远距离的情况下传输能量。爱迪生为了使他设计的照明系统能够正常运行,只好在每隔1公里的地方建造1座发电站,要不然就要增加发电机的功效,或者将若干个发电机连接在一起,以便产生更多的电流。

其主要成就至今还影响着这个世界…

爱迪生交给特斯拉的工作任务就是完善这些直流电系统的性能。不过特斯拉始终坚信能够说服爱迪生去接受在许多方面明显占优势的交流电。爱迪生很清楚特斯拉在技术方面的能力,他还拿出5万美元作为基金,让特斯拉去改进发电站中的发电机。特斯拉研究制订出了20多个新直流电发电机的计划,这些发电机具有调节简单并能产出强大电流的特点。爱迪生对这些新型发电机进行了多次实验,取得了很好的效果,并为这些发电机申请注册了专利权,用它们代替了那些老式机器。然而当特斯拉向爱迪生索取自己应得的那部分报酬时,爱迪生却拒绝了他。他说:"特斯拉,您并不懂得美国式的幽默。"这件事对于这位塞尔维亚年轻人的打击很大,他的美梦被再次打破了。

他被称作对人类做出巨大贡献的科学超人,

特斯拉感到极度的失望和厌倦,于是他辞职了。长时间以来,特斯拉给爱迪生带来了很多利益,然而爱迪生始终对他的交流电持一种质疑和敌视的态度。不过,除了暴露出爱迪生对科学缺乏远见以外,特斯拉还清楚地看到,爱迪生已经将太多的金钱投入到他的直流电上而不能自拔了。

但在浩荡的科学历史上,由于种种原因,

相信特斯拉的西屋公司

他的成就和声望长期受到打压,

1888年,一位希望能向爱迪生发起挑战的美国发明家和企业家乔治·威斯汀豪斯将赌注押在了交流电上,他邀请特斯拉到他的公司去工作。

以至于很多人未曾听过他的名字,

其实,早在1883年的时候,威斯汀豪斯就对交流电产生了极大的兴趣。当时,法国人吕西安·戈拉尔和英国人约翰·吉布斯在伦敦的一个博览会上向人们展示了一款能够进行远距离传输的交流电设备。这个设备运用了"二次发电机":一种他们已经注册了专利权的特殊变压器。就是利用戈拉尔—吉布斯的变压器和由恩斯特·沃纳·冯·西门子校准的发电机,1886年3月,西屋公司在美国马萨诸塞州的大巴灵顿小镇中首次使用了交流电照明设备。

这个超级天才,就是尼古拉·特斯拉…

然而,为了能够真正和爱迪生进行较量,西屋公司必须要考虑给工业企业提供交流电动机。当时工业用电动机用的都是直流电,这种电动机存在着明显的不足,例如功率不足等等。于是,特斯拉开始为西屋公司设计生产大型的、高功率和高频率的交流电电动机,弥补了老式发电机功率不足的缺陷。

——度公子

1888年3月,意大利物理学家伽利略·费拉利斯向都灵科学院展示了他的交流电"异步电动机"(这个机器实际是在1885年设计完成的)。它的原理是建立在一个转动的磁场上,和特斯拉5年前的设计理念很相似,只是技术更加完善,功率更大。与此同时,围绕着交流电动机的"斗争"也日趋激烈:特斯拉要求拥有其发现转动磁场的优先权,并且针对费拉利斯制造的交流电动机,在同年5月对自己发明的一款与其非常相似的电动机申请了专利。经过一系列冗长的、令人厌烦的诉讼过程,德国和美国法庭最后判定:转动磁场的原始发现人属于意大利科学家伽利略·费拉利斯。然而令人遗憾的是,费拉利斯并没能把握住这个契机,他没有像特斯拉那样将异步电动机的巨大潜力运用到日常生活中去。

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特斯拉始终坚持着自己的研究工作。1890年,他发现了共振现象,即在特定的环境下,一个机械系统振动的振幅,不论是声学的还是电力的,都会有一个相当高的振幅。最值得一提的是,这位塞尔维亚科学家利用共振原理制造出了一个变压器,也就是今天的"特斯拉线圈",它能够承受极高的电压,从几百到几千伏不等。到19世纪末期,经过数月的实验之后,威斯汀豪斯和特斯拉获得了极大的成功,他们终于可以将已经成熟的产品推向市场,惟一令他们烦恼的就是上市以前那些过于繁琐而官僚的手续。

1856年7月10日,

无休止地相互中伤

特斯拉出生于克罗地亚,

获悉特斯拉取得的成功以后,爱迪生意识到了自己将要面对的竞争对手是何等强大,他开始了一场针对交流电的中伤诋毁运动。为了向人们展示这种新型系统假定的危险性,爱迪生在众多记者面前用高压交流电做了一系列可怕的实验。他先是将一块白铁皮板和一台可达1000伏电压的交流电发电机相联,然后再把一只小猫或是小狗放在铁板上,小猫或小狗会瞬间死亡。这样,人们就可以亲眼目睹特斯拉和西屋公司的交流电的致命效果了。电椅就是在这样一系列"展示"的"启发"下发明出来的。同时,作为对爱迪生宣传攻势的反击,特斯拉也在舞台上进行了很多真正的"电魔术"表演。除了使人们为之惊叹,特斯拉的另一个目的就是向世人传播他的交流电理念:当不被用在故意犯罪的目的时,交流电是非常安全的。

一个名不见经传的小村。

当这场"电流大战"愈演愈烈之时,芝加哥正在筹备一个世界博览会,主办者希望寻找到一套可以照亮整个会场的照明设备。于是,威斯汀豪斯开出了一份极具诱惑力的合同,他试图以超低价格来从爱迪生手中抢到这笔生意。1893年1月,博览会开幕了,9万多盏由特斯拉的交流电点燃的电灯照亮了整个会场。这是一次伟大的成功,同时也是大获全胜之前的一个前奏。

他的父母都是塞尔维亚人,

尼亚加拉大瀑布的交流发电站

家中五个孩子,他排名老四。

不久以后,在尼亚加拉大瀑布将要建造世界上第一座水力发电站,交流电系统由于其经济实惠和便于制造而被选中了。威斯汀豪斯将设计制造任务交给了苏格兰工程师乔治·福布斯。后者制造出的一套设备使用了3个特斯拉的交流发电机,每台的功率为110千瓦。

少年时代,他便智商超群,

1895年,发电站建成了,它可以将电流传输到距发电站35公里外的布法罗市。这一事件宣告交流电彻底战胜了直流电,而爱迪生的直流电则瞬间就成了一种过时的技术。爱迪生本人不得不接受这个残酷的现实。从那时起,交流电便成为了工业、商业和民用电的惟一选择。

19岁在奥地利的格拉茨理工大学,

"电流大战"是在两位19世纪和20世纪的天才而多产的发明家之间展开的,两人也是截然不同的科学家。爱迪生具有惊人的创造性和工业策划能力,是一位非常聪明的试验者,但是却缺乏数学知识和复杂的理论洞察力。相反地,特斯拉和其同时代的人相比是一个前卫式的人物,通过对现象精确地数学解析,他完成了很多伟大的创造性工作。他不像爱迪生那样,仅仅因为个人愿望而去做很多事情,而是在设计任何设备之前都从理论的角度去分析问题,直到得出绝对有把握的结果,才会付诸实践。

学习物理学、数学和机械学。

1915年,爱迪生获得诺贝尔奖的提名,特斯拉则在1937 年获得诺贝尔奖的提名,但他们俩都没能获得这一奖项。一些人认为,正是因为那场持续了数年的"电流大战",爱迪生和特斯拉都暴露出了他们人性中的弱点,这与人们长期赋予他们的"天才"和"科学家"的称号是极不相称的。

可惜上大学才一年时间,

淡泊名利的特斯拉

便交不起学费被迫退学。

按照特斯拉的传记作者Margaret Cheney的观点:他是一个落伍的人,有许多的原因导致了这个发明家人生比较暗淡。首先,特斯拉从不用参加任何组织。此外,他的研究太超前,特斯拉的同时代的人通常都无法理解他的工作。

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然而许多人从未听说过他的主要原因是其他的科学家通常对特斯拉的成就不十分信任。通常会把特斯拉在交流电方面的工作之归功于Edison,而也不可避免的把Marconi当成无线电的发明家。事实上,Edison从来不从事交流电方面的工作,这是因为它他在直流电方面的工作有竞争。此外,虽然Marconi在1904年得到了无线电的专利权,但是这一授权情况多少有些黑暗,这是因为特斯拉在1900年已经获得了无线电的专利权。在1943年,联邦最高法院恢复了特斯拉是无线电的发明人这一身份同时维护他在1900年获得的专利权。

特斯拉并未放弃,

不幸地是,法院的修正对于特斯拉来说太晚了。特斯拉于1943年1月7日死于纽约市。在他的葬礼上,三位诺贝尔奖得主为他致词(他自己本身并没有得到诺贝尔奖)到"作为一个世界上杰出的智者,他为未来多种技术的开发铺平了道路。"最后人们用特斯拉名字作为磁感应密度的标准单位以纪念特斯拉的成就。

他先在布拉格学习两年,

来源:历史人物事件

一半时间在图书馆埋头看书,

一半时间去大学里旁听。

这期间,他也试图找工作,

但找来找去也没找到合适的。

无奈之下,只得继续读书。

但总的来说,他未接受系统训练,

而这正是令人诧异的地方,

谁能想象这样一个旁听生,

居然对人类的工业文明进程,

起到不可忽视的作用?

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命运的转机,

出现在1882年。

特斯拉进入一家电力公司,

成为一名合格的工程师后,

制造出第一个小型交流电动机,

一下子惊呆了自己的雇主。

当时的特斯拉不会预料到,

站在这家公司背后的那个人,

不久后就成了他的死敌。

这个人,就是大名鼎鼎的爱迪生。

他被雇主推荐到爱迪生面前,

对方在推荐信里写道:

“我知道有两个伟大的人,

一个是你爱迪生本人,

另一个就是此时此刻,

站在你面前的年轻人。”

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特斯拉的才华,

果然没叫爱迪生失望。

1879年,爱迪生发明了白炽灯,

它的迅速普及令爱迪生功成名就,

一下子成了大发明家和大企业家。

随后,一个巨大的困境来了,

一个住宅的照明灯如果和发电站,

之间的距离超过1公里,

就得不到足够电流发出强光。

原因很简单,在远距离下,

直流电传输的能量会递减。

这样一来,每隔一公里,

就得造一座电站,

或选择增大发电功效,

以产生更多电流。

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特斯拉与交流电机

尽管那个时候,

特斯拉已小试牛刀,

造出了第一台交流电动机,

但因财力受限,无法普及。

爱迪生根本不管他那套系统,

“你的任务,就是完善直流电系统,

如果你能完成得非常出色,

我愿意给你5万美元的报酬。”

特斯拉想用这笔钱开发交流系统,

很快研究制定出20个直流电计划,

不但操作简单,而且产能强大,

经爱迪生反复验证,毫无破绽。

这位发明家加商人迅速申请专利,

并取代了以前的老式机器。

等到特斯拉问他要报酬时,

爱迪生却说:“特斯拉先生,

您并不懂美国式的幽默。”

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特斯拉的美梦,

就这么被爱迪生打破了。

但爱迪生打死没有想到,

自己对特斯拉才华的辜负,

直接引发了一场天才之争,

这也是人类工业历史上,

最最有名的“电流之战”。

彼时,企业家乔治·威斯丁豪斯,

一直希望打败高傲的爱迪生。

当他听说了特斯拉的发明,

专门邀请他到自己公司。

见识到交流电机的强大后,

毫不犹豫将赌注押在了交流电上。

当时工业电机全都是直流电,

电力业的命脉都由安迪生把控,

这么巨大的市场和利益,

他又怎能轻易让出呢?

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特斯拉设计的感应电动机

在特斯拉的研究下,

交流电系统一步步完善。

终于,在1893年,

芝加哥举行的哥伦比亚博览会上,

乔治的西屋公司竞拍得到授权,

向全世界展示交流电的可靠性。

在看到交流电的稳定系统之后,

爱迪生如临大敌,

他很清楚,一旦交流电上马,

直流电机系统必将被时代淘汰。

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