闪电的驯服者：电学的历史
Tesla Fact vs. Fiction: Why the Public Perception is Wrong

01 特斯拉

一、前言

你听说关于特斯拉的故事是什么？他发明了交流电并为整个世界供电、他与爱迪生关于交直电展开了电流战争、爱迪生在其余生中迫害特斯拉、他想使用特斯拉电塔让全世界可以免费用电、他是一位物理学天才等等。关于他的故事遍布网络、电视以及电子游戏中。但是在原始资料展示的真实特斯拉，与你所知道的并不一致。或者说前面网络上的这些传闻都是错误的。至于真实的特斯来是什么，让我们听听 Kathy老师娓娓道来吧。

▲ 图1.1.1 特斯拉放电线圈实验

二、特斯拉与交流电

通常关于特斯拉的说法是什么呢？特斯拉发明了交流电并实现全球供电。

▲ 图1.2.1 特斯拉是否发明了交流电？

实际上在特斯拉之前交流电已经被发明和使用了。第一个交流电机是在1832年被发明的。一位法国喜欢鼓捣小器具的人名叫希波吕忒·皮克西制作了一个机器，让一块磁铁在线圈周围转动。他是受到前一年法拉第发表的论文所启发，法拉第论文中指出变化的磁场会在线圈中感应出电流。在皮克西的机械里，磁铁不断靠近和远离线圈，产生了交流电。皮克西后来使用电刷和换流器将交流电转换成脉冲直流电。

▲ 图1.2.2 皮克西交流发电机

多年之后发电机变得越来越复杂。根据19世纪的一本电气书中记载，在1856年经过很多电刷磨损挫折之后，一个大型发电机居然可以撇开电刷直接输出交流电点亮电弧灯。特斯拉就是在那一年出生的。所以他对交流电的发明并没有什么瓜葛。

▲ 图1.2.3 交流电点亮电弧灯

又过了很多年，交流电主要被用于点亮室外高亮电弧灯。后来发明的直流电被认为更适合白炽灯使用。 1888年的电压器的登场引起来巨大的改变。变压器通过将低压交流电提升为高压交流电，从而减少输出电流，降低了输电损失。在室内使用交流电之前再利用变压器将高压交流电转换成低压交流电。

▲ 图1.2.4 交流输电系统

匈牙利工程师三人组合，他们名字的首字母为 ZBD，在1885年申请了ZBD变压器专利。美国乔治·威斯汀豪斯认为交流电才是白炽灯供电的未来，并研究变压器的论文。他的一个助手，威廉·斯坦利，在1886年申请了非常实用的小型变压器专利。在同一年威斯汀豪斯与斯坦利建造了第一个基于变压器的电灯照明交流供电系统。

▲ 图1.2.5 第一个小型交流电压器
下面才轮到尼古拉·特斯拉登场了。当时阻碍交流电应用最大障碍就是人们还无法制作真正可以使用的交流电动机，也就是如何利用交流电产生旋转动力。

在1885年一位意大利人，名叫伽利略·费拉里斯通过构建特殊的交流发电机解决了这个问题，这个交流电机具有两组感应线圈，可以产生两组同频率的交流电，但交流电的峰值时间不同。费拉里斯发现应用这两相电流可以通过线圈驱动圆柱转子旋转。这是第一个真正的两相交流电机。但是这个电机的效率很低，所以直到1888年费拉里斯才发表了他的发现。

▲ 图1.2.6 费拉里斯的交流电机

同时期特斯拉独立产生了相同的想法，并在1887年申请了更强大实用的交流发电机和电动机的专利。三相电最终以其高效被广泛使用。

当时人们对电动机非常感兴趣。在1888年乔治·威斯汀豪斯购买了特斯拉的交流电动机专利，因为他想自己的公司能够控制交流电相关的生意。

▲ 图1.2.7 威斯汀豪斯购买了特斯拉交流电机专利

虽然对于到底是特斯拉还是费拉里斯谁先发明交流电有很多争论，但在当时特斯拉承认他们拥有相同的思想。他说费拉里斯教授不仅独立发现了交流电理论，而且在实现方式具体细节上也与他的是相同的。所以即使特斯拉没有发明交流电，威斯汀豪斯也已经准备在照明系统中使用交流电了。

三、爱到生与特斯拉的电流之争

在威斯汀豪斯购买特斯拉专利的两年前，为什么爱迪生与特斯拉之间爆发了一场电流战争呢？这让我们谈谈第二个关于特斯拉的传说。

▲ 图1.3.1 爱迪生与特斯拉之间的电流之争
在这场争斗中爱迪生的实际对手是威斯汀豪斯，特斯拉在其中只是一个小角色。在1880年托马斯·爱迪生获得了电灯泡的专利，并在公司经营方面获得了成功，他的公司名称为爱迪生通用电气。他使用直流发电机产生电能。在1886年威斯汀豪斯开始使用交流电为建筑物照明供电。

▲ 图1.3.2 爱迪生与威斯汀豪斯

爱迪生憎恨威斯汀豪斯以及交流电，他认为高压交流电非常危险。在一封私人信件中，他说威斯汀豪斯一定会在半年之内电死一位顾客。为此爱迪生还发行了一个说明交流电危险的小册子，书中提到威斯汀豪斯24次，对特斯拉一个字也没有提及。

爱迪生后来让一个名叫哈罗德·布朗利用他的实验室来开展一系列的恐怖实验，向公众展示交流电是如何杀死狗、马等动物的，用以宣传交流电的危险性，同时也煞有介事讲述交流电是如称为处决罪犯的电椅，甚至爱迪生想把电刑椅称为威斯汀豪斯椅。

▲ 图1.3.3 交流电杀死马的实验
在1888年威斯汀豪斯购买了特斯拉的交流发电机和电动机专利之后，交流输电变得越来越廉价，传输功率越来越强大。但这并不是电流战争的关键。战争真正的转折点是JP·摩根的卷入。 JP·摩根是爱迪生公司的主要股票持有者，对在法律诉讼中花费大量资金颇为不满，也想使用更加强大、更加廉价的交流输电方式。

在1892年他导演了一场“政变”，将爱迪生从公司里开除，甚至将爱迪生的名字从公司名字里去除，只剩下通用电气。

▲ 图1.3.4 爱迪生通用电气公司开除爱迪生

因此爱迪生与威斯汀豪斯之间的争斗与电影所叙述的情形不同。电影中将电流战争描述成一帮合作的企业巨兽与单枪匹马聪明戴维之间的争斗，后来又被改编成爱迪生与特斯拉之间的争斗，而其中的主角威斯汀豪斯被从历史中抹去了。

四、爱迪生迫害特斯拉

我们知道爱迪生与特斯拉之间没有爆发过交直流电战争，但为什么他总是干扰诋毁特斯拉的努力呢？这就涉及到第三个说法：爱迪生迫害特斯拉的故事。

▲ 图1.4.1 爱迪生迫害特斯拉

这个故事起源于特斯拉最初为爱迪生工作。在1884年特斯拉曾为爱迪生短暂工作过。根据特斯拉传记中记载，他当年在爱迪生公司纽约分公司工作，分公司经理答应给特斯拉5万美元报酬，让他完成指定的任务。后来又说这只是一个玩笑，为此特斯拉辞职抗议。当时分公司经理不是爱迪生，只是后来被改编成爱迪生作为经理引发了他们之间的第一场争斗。

▲ 图1.4.2 特斯拉传记中关于特斯拉辞职记载

在传记前一页，特斯拉写到他在遇到爱迪生时感到非常荣幸，他称爱迪生令人惊叹，虽然没有早年成长优势和科学训练背景，但获得了如此多的成就。并说如果爱迪生从小接收过正规教育的话，他的一生也就失去了很多机会。

传记中他对爱迪生充满了赞誉之词，但在同一本书中，对于那些阻碍他建造为全球输送电力高塔的人则毫不留情，称他们只是一帮令人作呕的病菌。因此看起来特斯拉并不认为爱迪生对他后来遭遇应该负什么责任。但特斯拉的确对电塔被摧毁感到无比伤痛。为什么特斯拉塔被摧毁了呢？这就引起第四个说法：特斯拉计划建造一个全球免费用电的高塔，但因公司缺钱不得不中止。

▲ 图1.4.3 特斯拉电塔的损毁

五、特斯拉电塔

实际上特斯拉没有进行过什么免费输电计划，只是因为这种方法根本行不通，但同时期马可尼却获得了成功。

▲ 图1.5.1 特斯拉免费使用无线电塔

在1891年他发明了特斯拉线圈，他的展示在全球掀起了一场风暴。只用一根电线就可以点亮灯泡，甚至荧光灯连一根电线都不需要，只要靠近特斯拉线圈就可以发光。由此特斯拉确信他的机器可以为全球供电。只要在一处输入电能，就可以在全球其它地方使用电能。这是一种通过地球，而不是电线来传递电能的新的方式。他从未说过什么免费能量，或者从无到有的能量。

▲ 图1.5.2 特斯拉塔

他认为这种方式可以实现廉价传输电能，因为当时金属铜还是非常昂贵。这与传说中特斯拉可能挖掘出什么玛雅文明中的能源，政府想将此秘密进行隐瞒的描述一点都不搭接。

在1901年特斯拉想获得JP·摩根的支持，这个摩根就是那个九年前出损招将爱迪生赶下台的人。特斯拉向他索要15万美元来建造全球电力传输塔。

▲ 图1.5.3 特斯拉建造全球电力传输电塔

实际上在特斯拉线圈中的技术对于全球传送信号非常有用。在1901年古列尔摩·马可尼通过完成了跨大西洋无线电报实验。对此特斯拉并没有在意，当时他还在做一些更宏大的工程，想进行全球输电。他也知道马可尼使用了他的多个专利技术。在1904年马可尼获得了官方专利授权，保护他的无线传输器和接收器技术。

▲ 图1.5.4 古列尔摩·马可尼

在这个期间，JP·摩根对特斯拉以及使用他的资金建造的特斯拉塔感到不愉快了，并停止资助这个项目。特斯拉也没有再找到其他资助方。越来越多的人注意到他的方法根本行不通。在1903年一篇文章中写到，特斯拉的讲演充满了谬误和荒唐，哗众取宠的说法替代了严谨科学手段。这就涉及到第五个说法：特斯拉是一位物理天才。

六、特斯拉的物理学知识

▲ 图1.6.1 特斯拉是一位物理天才吗？

这个说法令人吃惊。应该说特斯拉是一位电气工程天才，他有着建造令人惊叹电气设备的超人直觉，但他的物理学则非常差。下面的事实展示出更可怕的一面，比如他不相信电子的存在，认为相对论是伪科学。至于他对无线电的兴趣和影响的说法更为荒唐。他从未相信赫兹的无线电波是空中震动的电磁波。

▲ 图1.6.2 特斯拉不承认电子的存在

关于特斯拉与物理学糟糕的关系可以从他在1900年所写的一篇文章窥得一斑。这篇文章中包括有很多标志性的图片。但在36页的文章中只有一个公式。M乘以V的平方的二分之一。文中写到：V在这里应该是指速度，但对此我们无法确定。 M在这里是指人的质量，可以通过求婚或者专心注视小孩来增加，或者更一般的来讲，也可以通过观察很多理念、宗教规则、卫生来增加。

天哪，特斯拉写的这些到底是啥意思？

▲ 图1.6.3 特斯拉写的论文

请注意，这篇文章并不是在他晚年时期所写，或者他与一只鸽子相恋时写的。你也别问了，只有天知道。写这篇文章正值他人生巅峰，而且他想利用这篇文章劝说JP·摩根资助他建造特斯拉电塔。

七、结论

随着对电的发展历史进一步梳理，原本希望特斯拉是其中的主要部分。他所建造的设备如此迷人，他的名字似乎与电气一词结合最为紧密。但大多数关于他的传说都应对其生平和思想存在误解。

▲ 图1.7.1 特斯拉线圈

但是我们并不能够贬低特斯拉是一位电气奇才，他所设计的特斯拉线圈经过一百年之后还是如此美丽和壮观。特斯拉的设备成为很多年轻电气工程师的引路人，这个意义也非同寻常。

■ 相关文献链接:

闪电的驯服者：电学的历史
Tesla Fact vs. Fiction: Why the Public Perception is Wrong

● 相关图表链接:

图1.1.1 特斯拉放电线圈实验
图1.2.1 特斯拉是否发明了交流电？
图1.2.2 皮克西交流发电机
图1.2.3 交流电点亮电弧灯
图1.2.4 交流输电系统
图1.2.5 第一个小型交流电压器
图1.2.6 费拉里斯的交流电机
图1.2.7 威斯汀豪斯购买了特斯拉交流电机专利
图1.3.1 爱迪生与特斯拉之间的电流之争
图1.3.2 爱迪生与威斯汀豪斯
图1.3.3 交流电杀死马的实验
图1.3.4 爱迪生通用电气公司开除爱迪生
图1.4.1 爱迪生迫害特斯拉
图1.4.2 特斯拉传记中关于特斯拉辞职记载
图1.4.3 特斯拉电塔的损毁
图1.5.1 特斯拉免费使用无线电塔
图1.5.2 特斯拉塔
图1.5.3 特斯拉建造全球电力传输电塔
图1.5.4 古列尔摩·马可尼
图1.6.1 特斯拉是一位物理天才吗？
图1.6.2 特斯拉不承认电子的存在
图1.6.3 特斯拉写的论文
图1.7.1 特斯拉线圈

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