世界上所有的发明都在改变着人们的生活,甚至改变着整个世界。提到改变世界的发明,大多数人可能会想到中国古代的四大发明,或者直接推动英国工业革命的蒸汽机,又或者是现在遍布全球的电脑,但是有一项发明,虽然我们平时很少接触,但我们每天都在使用着这项发明——就是特斯拉所发明的交流感应电机。

特斯拉不像爱迪生那么蜚声国际,但前者的成就丝毫不亚于后者,至少在发电机这件事上,可以说是完胜。这两个生活在同一时代的发明巨匠有着诸多的接触和交流,当然接触和交流都是比较中性的说辞,准确地说,他们之间存在的应该是斗争。但在斗争打响之前,特斯拉曾经是爱迪生公司的一名员工。

    特斯拉照片

1884年,法国人向美国赠送了著名的自由女神像,此后几年内有大量的欧洲和亚洲人涌入这个以自由开放闻名的国家来谋求生活或者追名逐利。28岁的塞尔维亚人特斯拉就是在那一年漂洋过海来到曼哈顿的城堡公园移民局。特斯拉握着巴切罗①写给爱迪生的推荐信一头钻进纽约繁华的街头。凭借这封推荐信,特斯拉见到了爱迪生,后者当下便把特斯拉派往俄勒冈号去修理损坏多日的发电机,特斯拉经过整整一晚的努力,在第二天早晨修完满地完成了任务,此后便留在爱迪生的公司。

当时,世界上使用的都是爱迪生所发明的直流发电机,人们都认为这就是发电机应该有的样子。后来,特斯拉反复向爱迪生提出一些发电机的修改建议,爱迪生索性答应特斯拉,如果他能完成改造,同意给他五万美元的酬劳。特斯拉花了大半年的时间来进行研究,终于发明出功率更加出色的直流发电机,但当特斯拉兴冲冲找爱迪生索要回报的时候,得到的却是爱迪生的一句“你不懂美国人的幽默”。

特斯拉一气之下从爱迪生的公司辞职,同时也下定决心,一定要发明出比直流发电机更有效的发电机。

1887年4月,以特斯拉命名的电气公司正式开门营业,之后只花了几个月时间,特斯拉就为整套多相交流电系统申请了专利。跟爱迪生的直流发电机相比,交流发电机有着无可比拟的优势,功率更加稳定,损耗也更少。交流发电机的原理是利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理,将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢,转子是磁极。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。输入的机械转矩克服制动转矩而作功。交流电发电机在性能上虽然远超直流发电机,但当时,不懂经营的特斯拉却没能有所作为,一直到遇见豪斯②。这个时候起,对于市场有着敏锐嗅觉的爱迪生就意识到交流电对自己所经营的直流电公司所造成的威胁,并从那时起就着手策划一场诋毁交流电的阴谋。

爱迪生伙同其实验室助理哈罗德·p·布朗,以及塞缪尔·英萨尔(美国公共事业和铁路事业投资人)一起想方设法向市民们展示交流电的危害。他们利用自己在纽约的关系弄到特斯拉的三项交流电专利使用证书,然后组织聚会,邀请新闻记者和当地居民前来观看。他们把那些从街上抓来的宠物猫狗放到一块金属板上,然后连通一千伏特的交流电发电机,将其活活电死。

豪斯则对此开展了一项又一项教育性质的运动,告知人们交流电是安全的数据,端正人们对交流电的错误认识。这期间,美国康涅狄格州巡回法庭法官汤森德在接受上告西屋电气公司的交流电侵犯其他公司的专利权的案件上为特斯拉的发明敲锤证明,驳回了上诉,并在驳回书里称特斯拉为天才。同时,康奈大学的安东尼教授、哥伦比亚大学的普平教授,还有许多受人尊敬的德高望重的科学家们纷纷站出来,给予特斯拉支持。

爱迪生还曾试图通过收买纽约州首府的议员,以期通过一条限制电流的电压不得超过800伏特的法案,这样就能限制交流电的发展,但紧紧盯着爱迪生的豪斯搜集到爱迪生疏通关系的证据,并以此来威胁,状告议员和爱迪生勾结串谋。

总之,爱迪生在大战开始之后就一直在发动猛烈的攻击,都被豪斯一一破解,而大战的另一个主角特斯拉则保证了时间和精力继续他的发明创造。

后来,特斯拉的交流电在哥伦比亚博览会上得到了展出,特斯拉一只手高举着磷光灯泡,另一只手摸向了电门,以自己身体为导体,点亮了那只灯泡。在场的人无不瞠目结舌,关于交流电危险的论调不攻自破。

1897年,第一座位于尼亚加拉瀑布的水力发电站建成,成为35公里外的纽约州水牛城的主要供电来源。其后十多座大大小小的发电站相继建成,每日所生产的电力足以供应美国纽约州和加拿大安大略省总需求的四分之一。至今,仍在运转。

随后,在1901年布法罗世博会上,尼亚加拉瀑布水电站用一万一千伏高压线路将五千马力机组发出的电流送到世博园区,再降低到一千八百伏分配到各个展馆。四万个灯泡组成一百二十五米高的灯塔,塔上巨大的探照灯和尼亚加拉瀑布探照灯交相辉映。电力馆展出尼亚加拉水电站工作模型,人们可以看见被水力推动的涡轮组,通过耳机,能听到尼亚加拉大瀑布的雷霆万钧。

特斯拉对于此次设计功不可没,当中共运用了他9项专利发明,包括最核心的交流电发电机和交流电输电技术。特斯拉用高压电来实现远距离供电,彻底解决了尼亚加拉水电站作远距离供电的难题。至此,确定了交流电的主导地位,在这场交直流电大战中以胜利者的姿态走到了最后,也走到了现在。在尼亚加拉大瀑布的公园中竖立着一座特斯拉的铜像,因此使得这个自然景观有了几许人文气息。

如果用直流电系统,暂且不论成本如何,光是远距离传输就足以让爱迪生缴械投降。直流电不利长途传输,每隔一公里则要增设发电站,大大增加成本,而这些成本又分摊在使用者身上,造成直流电昂贵的消费。但交流电却可利用变压器变压作为长途输电,费用低廉但效能优越。爱迪生清楚地看到这一点,所以才疯狂地打压和诋毁交流电。爱迪生在乎利益,但是与此相比,他更加在乎的是超过别人,而不能允许被别人超过。所以,交直流大战一方面是爱迪生为了巩固自己的既得利益,一方面也是为了自己业已辉煌的声名。

特斯拉对自己发明出的交流电系统的专利并不热衷持有,根据西屋电气公司③的历史记录记载,每销售一马力电力,特斯拉将获得约2.5美元的专利费,这种源源不断的财富积累会将特斯拉造就成一个无人可匹敌的富翁,但是特斯拉却果断放弃了专利权,让交流电成为一种免费的资源。

查尔斯·巴切罗是爱迪生在巴黎发电厂的经理,是他多年的好友,曾经还当过他的助理,他非常赏识特斯拉的才华,也是他极力推荐他来美国,去找爱迪生。巴切罗曾协助爱迪生改进电话,并在现场演示爱迪生发明的送话器,并监督了爱迪生第一个成套的商用发电照明设备在哥伦比亚号上的安装工作。

西屋电气公司由乔治·威斯汀豪斯所创建的公司,英语威斯汀豪斯为Westinghouse,直译为西屋,当时豪斯慧眼识珠,购买了特斯拉的交流电方面的专利,这位特斯拉的挚友将是后来交直流电大战中特斯拉一方的灵魂人物。鉴于特斯拉对除了实验研究之外一切事的看淡,豪斯可以说是特斯拉一方反击的绝对主力。

 

 

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交流电赢了!爱迪生短视输给特斯拉

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世界上所有的发明都在改变着人们的生活,甚至改变着整个世界。