是科學爭鳴還是商業(yè)斗爭?直流電與交流電的世紀之爭

經(jīng)證實,在很多諾貝爾科學獎的獲獎研究成果中,有很多是尼古拉·特斯拉早就發(fā)現(xiàn)了的,只不過因為他的個人性格以及當時權力的打壓,未在當時被認可罷了。 在尼古拉·特斯拉去世后,他的很多研究發(fā)明依然超越現(xiàn)如今的認知范圍。
早期經(jīng)歷
托馬斯·阿爾瓦·愛迪生,1847年2月11日出生于美國俄亥俄州米蘭鎮(zhèn)。
1855年,愛迪生開始上學,因為愛迪生在上課時經(jīng)常問老師問一些另類的問題,僅僅三個月就被老師以“低能兒”的名義攆出學校。母親南希是一家女子學校的教師,所以她自己教授愛迪生。南希平日留心觀察,愛迪生不但不是“低能兒”,而且時常顯出才華。

1856年7月10日,尼古拉·特斯拉出生在奧匈帝國的利卡省戈斯皮奇附近的克羅地亞斯米灣村一個塞族家庭。
1857年,愛迪生開始對化學產(chǎn)生了興趣,并且經(jīng)常搞得事故頻繁。
1862-1867年這期間,愛迪生經(jīng)常換工作,過著流浪似的生活,生活沒有保障。

1868年,愛迪生來到了波士頓,同年他獲得了第一項發(fā)明專利權,這是一臺自動記錄投票數(shù)的裝置,也就是“投票計數(shù)器”,愛迪生認為這臺裝置會加快國會的工作并且會受到歡迎,但是一位國會議員告訴他有時候慢慢地投票也是出于政治上的需要,因此愛迪生決定再也不創(chuàng)造人們不需要的發(fā)明。
1869年,愛迪生來到美國紐約尋找工作。他在一家公司找工作時,恰巧碰到那里的一臺電報機壞了,愛迪生很快就修好了那臺電報機,受到了總經(jīng)理的賞識,成為了總電報技師。有了安定的工作環(huán)境和工資待遇,為他以后的發(fā)明提供了良好條件。10月,愛迪生與富蘭克林·波普聯(lián)合創(chuàng)辦“波普—愛迪生”公司,與此同時發(fā)明了普通印刷機。
1870年,愛迪生把普用印刷機的專利買給華爾街一家公司,那位經(jīng)理給了愛迪生四萬美元。愛迪生得到四萬美元后,在新澤西州瓦克市的沃德街建了一座工廠。
1873年,愛迪生投入到同步發(fā)報機的研究中。
1874年12月,同步發(fā)報機的研究快要結束,西方聯(lián)合公司答應付給愛迪生5000美元,并出價2.5萬美元購其專利,每天還付給他233美元作為使用這種設備的每條線路費用。但是西方聯(lián)合公司未能踐約,最終杰伊·古爾德以30000美元收購了同步發(fā)報機的專利,使愛迪生渡過了難關。
特斯拉在1875年于奧地利的格拉茨理工大學學習物理學、數(shù)學和機械學。他在大學只上了一年的課,因交不起學費被迫退學。

1876年初,愛迪生一家遷至新澤西州的門羅公園,他在這里建造了一所實驗室。
1877年,愛迪生改進了貝爾發(fā)明的電話機,不久開辦了電話公司。愛迪生和貝爾兩家的公司在倫敦展開了激烈的競爭。在改良電話機的過程中,發(fā)明了第一臺留聲機。

1877年,特斯拉到布拉格學習了兩年,他一邊去大學里旁聽課程,一邊在圖書館學習。
1879年,特斯拉試圖在馬里博爾找一份工作但沒有成功,之后返回布拉格繼續(xù)學業(yè),待到24歲。
1878年,愛迪生開始改良電燈。1801年英國化學家漢弗里·戴維發(fā)明了世界上最早的簡易電燈,但不具有實用性。由于愛迪生沒錢了不得不籌錢,于是成立一家股份公司,不久洛雷找到了幾個股東,他們愿意出錢資助愛迪生。

1879年10月21日,電燈研制成功,這是人類第一盞有廣泛實用價值的電燈,用碳化棉絲制成。
1880年,愛迪生派遣助手和專家們在世界各地尋找適用的竹子,其中日本竹子所制碳絲最為實用,達到了耐用的目的。
1881年,在巴黎世博會上,愛迪生展出一臺重27噸、可供1200只電燈照明的發(fā)電設備。
1882年秋,特斯拉到愛迪生電話公司巴黎分公司當工程師,并成功設計出第一臺感應電機模型。

1883年,愛迪生在一次電燈試驗中觀察到在燈泡內(nèi)另行封入一根銅線,認為可以延長燈泡壽命。經(jīng)過反復試驗,碳絲雖然蒸發(fā)如故,但他發(fā)現(xiàn)碳絲加熱后,銅線上有微弱的電流通過,后來這種現(xiàn)象被稱之為“愛迪生效應”(1904年英國物理學家弗萊明根據(jù)“愛迪生效應”發(fā)明了電子管)。
1884年,愛迪生申請“愛迪生效應”的專利,但他并未進行下一步研究。
第一次交涉
1884年,特斯拉第一次踏上美國國土,來到了紐約,除了前雇主查爾斯·巴切羅給愛迪生寫的推薦信外,他幾乎是一無所有。
巴切羅:我知道有兩個偉大的人,一個是你,另一個就是這個年輕人。
愛迪生:哦真的嗎。
愛迪生雇用了特斯拉,安排他在愛迪生機械公司工作。特斯拉開始為愛迪生進行簡單的電器設計,不久就可以解決公司一些非常難的問題。特斯拉完全負責了愛迪生公司直流電機的重新設計。但特斯拉認為向用戶供電,交流電應該比直流電更好,并表示自已可以制造交流發(fā)電機,不過愛迪生不同意特斯拉的觀點,他認為直流電比交流電好而且更安全。
何為直流電、交流電
直流電(DC)是一種大小和方向都不變的恒定電流,它的最大優(yōu)點是設計簡單。愛迪生在改進電燈后不久,1882年就在紐約珍珠街上建造了自己的發(fā)電廠,利用這套發(fā)電系統(tǒng)將110伏電壓供給周圍1英里范圍內(nèi)的60戶居民。當然,條件之一是必須使用愛迪生發(fā)明的電燈。

隨著需求增加,暴露出了直流電致命缺點:當發(fā)電廠和居民之間的距離較遠時,直流輸電會在電線上產(chǎn)生較多的損耗。只能遍地建發(fā)電廠,不符合現(xiàn)代科學的簡潔性。
交流電是一種大小和方向存在周期性變化的電流。當奧斯陸發(fā)現(xiàn)了電磁感應后,產(chǎn)生交流電流的方法就被知曉了。早期的發(fā)電機由英國人麥可·法拉第與法國人波利特·皮克西等人發(fā)明出來。

1882年,英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發(fā)電機。開爾文勛爵與塞巴斯蒂安·費蘭蒂開發(fā)早期交流發(fā)電機。
交流電結合當時剛發(fā)明的變壓器,能降低損耗,并且只需要一個發(fā)電廠就可以滿足整個城市的需求。
發(fā)生沖突
1883年,特斯拉制造出了第一個小型交流電動機,但他很需要有財政上的支持。

1885年,特斯拉提出可以重新設計愛迪生公司里的無效的直流發(fā)電機,愛迪生答應了并且表示如果能做出來,就給特斯拉五萬美元。
特斯拉:我做出來了!五萬打到我的賬戶上謝謝!
愛迪生:特斯拉,您并不懂得美國式的幽默。
特斯拉:老子不干了!
1886年,特斯拉創(chuàng)建了“特斯拉電燈與電氣制造公司”開始研究交流電,而愛迪生的公司靠直流電經(jīng)營,因此特斯拉成為愛迪生最大的競爭對手。
電流之戰(zhàn)
1887年,愛迪生創(chuàng)辦了“愛迪生留聲機公司”,利用留聲機技術盈利,然而,很難實現(xiàn)量產(chǎn)。為了改善不足,愛迪生留聲機公司的競爭對手哥倫比亞唱片公司設計并出售了一種更為輕巧的唱片。
1888年,特斯拉和喬治·韋斯汀豪斯一起工作,設計出了可以遠程傳輸電力的多相交流電系統(tǒng)。愛迪生開始研究“活動照片”,愛迪生從喬治·伊斯曼手中將連續(xù)底片買回來,請實驗室的助手進行研究。3月,意大利物理學家伽利略·費拉利斯向都靈科學院展示了他的交流電"異步電動機"。它的原理和特斯拉5年前的設計理念很相似,只是技術更加完善,功率更大。與此同時,圍繞著交流電動機的"斗爭"也日趨激烈:特斯拉要求擁有其發(fā)現(xiàn)轉動磁場的優(yōu)先權,并且針對費拉利斯制造的交流電動機。經(jīng)過一系列訴訟過程,法庭最后判定:轉動磁場的原始發(fā)現(xiàn)人屬于意大利科學家費拉利斯。然而費拉利斯并沒有將異步電動機運用到日常生活中去。
1889年,在巴黎世博會的機械展廳內(nèi),最受歡迎的是愛迪生的發(fā)明作品展臺,愛迪生利用視覺暫留現(xiàn)象,開始研究電影機。
1890年,特斯拉發(fā)現(xiàn)了共振現(xiàn)象,制造出了一個變壓器--"特斯拉線圈"。
1891年,特斯拉取得了特斯拉線圈的專利。愛迪生第一次在實驗室展示并公開放映活動電影放映機技術
因為交流電比直流電更具有競爭優(yōu)勢,愛迪生電氣公司漸漸喪失地位。愛迪生雇用小學生,用交流電將流浪貓狗電死,以此宣傳交流電的危險性,到最后甚至電死了大象。

愛迪生還賄賂政府官員,把死刑由絞刑改為交流電電刑

特斯拉:你黑任你黑,交流電就在那里。
1892年,在美國“金融巨頭”摩根的主導下,愛迪生通用電氣公司與湯姆·遜休士頓電力公司合并,成為“通用電氣公司”,愛迪生黯然出局。
1892年到1894年之間,特斯拉擔任美國電力工程師協(xié)會(電氣和電子工程師協(xié)會前身)的副主席。
1893年,西屋公司競拍得在芝加哥舉行的哥倫比亞博覽會的用交流電照明的工程,這是在交流電發(fā)展史上的一件大事。西屋公司和特斯拉希望借此機會向美國民眾展示交流電的可靠性和安全性。
1893年5月1日,博覽會開幕了,特斯拉的交流電點的電燈照亮了整個會場。這是一次偉大的成功,同時也是大獲全勝之前的一個前奏。

愛迪生的公司合并后,轉而采礦,發(fā)明了巨型機器碾碎礦石。愛迪生采用新的選礦法,不僅鐵礦質量比舊式機械生產(chǎn)的要好,而且售價低了許多。
無線電之爭
1894年,特斯拉成功進行短波無線通信試驗,被認為是當時美國最偉大的電氣工程師之一。
4年之后,他獲得了無線電技術的專利。然而,在愛迪生的干預下,美國專利局于1904年將其專利權撤銷,轉而授予馬可尼。

1943年,特斯拉去世的那一年,美國最高法院重新認定尼古拉·特斯拉的專利有效,宣布馬可尼的無線電專利無效。
瘋狂發(fā)明
愛迪生始終不能容忍尼古拉?特斯拉與他在自然科學領域分庭抗禮。
1895年,愛迪生為延緩特斯拉的發(fā)明,縱火燒毀了特斯拉在紐約的實驗室,一大批珍貴實驗資料被毀。
1897年,特斯拉建起了世界上第一個水利發(fā)電站——尼亞加拉水電站。

1898年,明尼蘇達州發(fā)現(xiàn)了很大的鐵礦,成本低廉,愛迪生不得不虧本生產(chǎn)。51歲的愛迪生不但耗盡了全部財產(chǎn),而且還負了很多的債。
愛迪生又轉向水泥業(yè),他的工廠最大特點是全面采用機械動力裝置。
1898年,特斯拉制造了能產(chǎn)生人工地震的振蕩器,在輸入頻率時,差點將紐約市夷為平地。
1899年,特斯拉造出一大堆球狀閃電,這是迄今為止,世界上唯一一次在實驗室制造出球狀閃電。

1900年,愛迪生開始著手蓄電池的研究。
1902年,愛迪生發(fā)明了“鎳鐵堿性蓄電池”。

1903年,愛迪生的公司攝制了第一部電影《火車大劫案》。
1904年,愛迪生開始在新澤西的銀湖出售新型蓄電池,很快蓄電池便投產(chǎn)了而且銷路不錯,但不久后用戶們發(fā)現(xiàn)了這種蓄電池的幾個嚴重問題——在車輛行駛時,電池中的化學液體會流出來;許多蓄電池還出現(xiàn)了電力衰減狀況。因此愛迪生立刻把工廠關閉并停產(chǎn)蓄電池,并尋找蓄電池漏電的根源。
1901年~1905年,特斯拉在紐約附近的長島建造沃登克里弗塔,用于橫跨大西洋的無線電能傳輸實驗。

1909年,愛迪生終于研制出性能更加良好的蓄電池。
1910年8月27日,愛迪生向公眾宣布有聲電影的發(fā)明。
1909年~1922年,特斯拉注冊了機械方面的專利(泵、流速計、無葉渦輪)。
1915年,特斯拉和愛迪生同時獲得諾貝爾物理學獎,但是這倆人都沒領。
特斯拉、愛迪生:我怎么會和這個人一起領獎。
1917年,沃登克里弗塔轟塌。
1917年1月,愛迪生受海軍部長約瑟夫斯·丹尼爾斯之邀,研究美國如果參加第一次世界大戰(zhàn)。
1928年,特斯拉的空中運輸裝置的專利申請獲批。
1929年,愛迪生留聲機公司倒閉。
晚年
1931年8月1日,愛迪生身感不適,經(jīng)醫(yī)生診斷,他同時患有多種疾病。
1931年10月18日,愛迪生在睡夢中安詳離世,享年84歲。
1935年,特斯拉宣布,他的發(fā)明“死光”不是死亡射線,而是帶電粒子束。
1936年,特斯拉完成《引力的動態(tài)理論》。
1943年1月7日,特斯拉因心臟衰竭逝世,享年86歲。

他為了獻身科學研究事業(yè),終身不娶。他每天只睡2個小時,獨自取得700多項發(fā)明專利,合作開發(fā)1000種以上。作為交流電的發(fā)明人,一年之內(nèi),就可以靠專利費,成為世界首富。他卻毅然將“交流電專利”撕毀,免費向社會開放,所以現(xiàn)在我們可以享受到廉價的電力供應。

1960年巴黎召開的國際計量大會上,此單位被命名以紀念尼古拉·特斯拉。愛迪生只能出現(xiàn)在課本上,而特斯拉將作為一個符號永遠銘記在人們心中。
2003年,一個叫埃隆馬斯克的科技狂人,創(chuàng)辦了一家很酷的電動汽車企業(yè),取名特斯拉。正是為了致敬他的偶像:尼古拉·特斯拉。


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