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是科学争鸣还是商业斗争?直流电与交流电的世纪之争

2020-02-16 14:48 作者:销魂很销魂  | 我要投稿

经证实,在很多诺贝尔科学奖的获奖研究成果中,有很多是尼古拉·特斯拉早就发现了的,只不过因为他的个人性格以及当时权力的打压,未在当时被认可罢了。 在尼古拉·特斯拉去世后,他的很多研究发明依然超越现如今的认知范围。


早期经历

托马斯·阿尔瓦·爱迪生,1847年2月11日出生于美国俄亥俄州米兰镇。

1855年,爱迪生开始上学,因为爱迪生在上课时经常问老师问一些另类的问题,仅仅三个月就被老师以“低能儿”的名义撵出学校。母亲南希是一家女子学校的教师,所以她自己教授爱迪生。南希平日留心观察,爱迪生不但不是“低能儿”,而且时常显出才华。


儿时爱迪生

1856年7月10日,尼古拉·特斯拉出生在奥匈帝国利卡省戈斯皮奇附近的克罗地亚斯米湾村一个塞族家庭。

1857年,爱迪生开始对化学产生了兴趣,并且经常搞得事故频繁。

1862-1867年这期间,爱迪生经常换工作,过着流浪似的生活,生活没有保障。


青年爱迪生

1868年,爱迪生来到了波士顿,同年他获得了第一项发明专利权,这是一台自动记录投票数的装置,也就是“投票计数器”,爱迪生认为这台装置会加快国会的工作并且会受到欢迎,但是一位国会议员告诉他有时候慢慢地投票也是出于政治上的需要,因此爱迪生决定再也不创造人们不需要的发明。

1869年,爱迪生来到美国纽约寻找工作。他在一家公司找工作时,恰巧碰到那里的一台电报机坏了,爱迪生很快就修好了那台电报机,受到了总经理的赏识,成为了总电报技师。有了安定的工作环境和工资待遇,为他以后的发明提供了良好条件。10月,爱迪生与富兰克林·波普联合创办“波普—爱迪生”公司,与此同时发明了普通印刷机。

1870年,爱迪生把普用印刷机的专利买给华尔街一家公司,那位经理给了爱迪生四万美元。爱迪生得到四万美元后,在新泽西州瓦克市的沃德街建了一座工厂。

1873年,爱迪生投入到同步发报机的研究中。

1874年12月,同步发报机的研究快要结束,西方联合公司答应付给爱迪生5000美元,并出价2.5万美元购其专利,每天还付给他233美元作为使用这种设备的每条线路费用。但是西方联合公司未能践约,最终杰伊·古尔德以30000美元收购了同步发报机的专利,使爱迪生渡过了难关。

特斯拉在1875年于奥地利的格拉茨理工大学学习物理学、数学和机械学。他在大学只上了一年的课,因交不起学费被迫退学。


特斯拉出生地

1876年初,爱迪生一家迁至新泽西州的门罗公园,他在这里建造了一所实验室。

1877年,爱迪生改进了贝尔发明的电话机,不久开办了电话公司。爱迪生和贝尔两家的公司在伦敦展开了激烈的竞争。在改良电话机的过程中,发明了第一台留声机。

爱迪生与留声机

1877年,特斯拉到布拉格学习了两年,他一边去大学里旁听课程,一边在图书馆学习。

1879年,特斯拉试图在马里博尔找一份工作但没有成功,之后返回布拉格继续学业,待到24岁。

1878年,爱迪生开始改良电灯。1801年英国化学家汉弗里·戴维发明了世界上最早的简易电灯,但不具有实用性。由于爱迪生没钱了不得不筹钱,于是成立一家股份公司,不久洛雷找到了几个股东,他们愿意出钱资助爱迪生。


爱迪生与灯泡

1879年10月21日,电灯研制成功,这是人类第一盏有广泛实用价值的电灯,用碳化棉丝制成。

1880年,爱迪生派遣助手和专家们在世界各地寻找适用的竹子,其中日本竹子所制碳丝最为实用,达到了耐用的目的。

1881年,在巴黎世博会上,爱迪生展出一台重27吨、可供1200只电灯照明的发电设备。

1882年秋,特斯拉到爱迪生电话公司巴黎分公司当工程师,并成功设计出第一台感应电机模型。

24岁的特斯拉

1883年,爱迪生在一次电灯试验中观察到在灯泡内另行封入一根铜线,认为可以延长灯泡寿命。经过反复试验,碳丝虽然蒸发如故,但他发现碳丝加热后,铜线上有微弱的电流通过,后来这种现象被称之为“爱迪生效应”(1904年英国物理学家弗莱明根据“爱迪生效应”发明了电子管)。

1884年,爱迪生申请“爱迪生效应”的专利,但他并未进行下一步研究。

第一次交涉

1884年,特斯拉第一次踏上美国国土,来到了纽约,除了前雇主查尔斯·巴切罗给爱迪生写的推荐信外,他几乎是一无所有。

巴切罗:我知道有两个伟大的人,一个是你,另一个就是这个年轻人。

爱迪生:哦真的吗。

爱迪生雇用了特斯拉,安排他在爱迪生机械公司工作。特斯拉开始为爱迪生进行简单的电器设计,不久就可以解决公司一些非常难的问题。特斯拉完全负责了爱迪生公司直流电机的重新设计。但特斯拉认为向用户供电,交流电应该比直流电更好,并表示自已可以制造交流发电机,不过爱迪生不同意特斯拉的观点,他认为直流电比交流电好而且更安全。

何为直流电、交流电

直流电(DC)是一种大小和方向都不变的恒定电流,它的最大优点是设计简单。爱迪生在改进电灯后不久,1882年就在纽约珍珠街上建造了自己的发电厂,利用这套发电系统将110伏电压供给周围1英里范围内的60户居民。当然,条件之一是必须使用爱迪生发明的电灯。

随着需求增加,暴露出了直流电致命缺点:当发电厂和居民之间的距离较远时,直流输电会在电线上产生较多的损耗。只能遍地建发电厂,不符合现代科学的简洁性。

交流电是一种大小和方向存在周期性变化的电流。当奥斯陆发现了电磁感应后,产生交流电流的方法就被知晓了。早期的发电机由英国人麦可·法拉第与法国人波利特·皮克西等人发明出来。

法拉第

1882年,英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂开发早期交流发电机。

交流电结合当时刚发明的变压器,能降低损耗,并且只需要一个发电厂就可以满足整个城市的需求。

发生冲突

1883年,特斯拉制造出了第一个小型交流电动机,但他很需要有财政上的支持。


特斯拉与交流发电机

1885年,特斯拉提出可以重新设计爱迪生公司里的无效的直流发电机,爱迪生答应了并且表示如果能做出来,就给特斯拉五万美元。

特斯拉:我做出来了!五万打到我的账户上谢谢!

爱迪生:特斯拉,您并不懂得美国式的幽默。

特斯拉:老子不干了!

1886年,特斯拉创建了“特斯拉电灯与电气制造公司”开始研究交流电,而爱迪生的公司靠直流电经营,因此特斯拉成为爱迪生最大的竞争对手。

电流之战

1887年,爱迪生创办了“爱迪生留声机公司”,利用留声机技术盈利,然而,很难实现量产。为了改善不足,爱迪生留声机公司的竞争对手哥伦比亚唱片公司设计并出售了一种更为轻巧的唱片。

1888年,特斯拉和乔治·韦斯汀豪斯一起工作,设计出了可以远程传输电力的多相交流电系统。爱迪生开始研究“活动照片”,爱迪生从乔治·伊斯曼手中将连续底片买回来,请实验室的助手进行研究。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"。它的原理和特斯拉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。经过一系列诉讼过程,法庭最后判定:转动磁场的原始发现人属于意大利科学家费拉利斯。然而费拉利斯并没有将异步电动机运用到日常生活中去。

1889年,在巴黎世博会的机械展厅内,最受欢迎的是爱迪生的发明作品展台,爱迪生利用视觉暂留现象,开始研究电影机。

1890年,特斯拉发现了共振现象,制造出了一个变压器--"特斯拉线圈"。

1891年,特斯拉取得了特斯拉线圈的专利。爱迪生第一次在实验室展示并公开放映活动电影放映机技术

因为交流电比直流电更具有竞争优势,爱迪生电气公司渐渐丧失地位。爱迪生雇用小学生,用交流电将流浪猫狗电死,以此宣传交流电的危险性,到最后甚至电死了大象。

爱迪生电死大象

爱迪生还贿赂政府官员,把死刑由绞刑改为交流电电刑

特斯拉:你黑任你黑,交流电就在那里。

1892年,在美国“金融巨头”摩根的主导下,爱迪生通用电气公司与汤姆·逊休士顿电力公司合并,成为“通用电气公司”,爱迪生黯然出局。

1892年到1894年之间,特斯拉担任美国电力工程师协会(电气和电子工程师协会前身)的副主席。

1893年,西屋公司竞拍得在芝加哥举行的哥伦比亚博览会的用交流电照明的工程,这是在交流电发展史上的一件大事。西屋公司和特斯拉希望借此机会向美国民众展示交流电的可靠性和安全性。

1893年5月1日,博览会开幕了,特斯拉的交流电点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。

哥伦比亚世界博览会鸟瞰图

爱迪生的公司合并后,转而采矿,发明了巨型机器碾碎矿石。爱迪生采用新的选矿法,不仅铁矿质量比旧式机械生产的要好,而且售价低了许多。

无线电之争

1894年,特斯拉成功进行短波无线通信试验,被认为是当时美国最伟大的电气工程师之一。

4年之后,他获得了无线电技术的专利。然而,爱迪生的干预下,美国专利局于1904年将其专利权撤销,转而授予马可尼。


马可尼

1943年,特斯拉去世的那一年,美国最高法院重新认定尼古拉·特斯拉的专利有效,宣布马可尼的无线电专利无效。

疯狂发明

爱迪生始终不能容忍尼古拉•特斯拉与他在自然科学领域分庭抗礼。

1895年,爱迪生为延缓特斯拉的发明,纵火烧毁了特斯拉在纽约的实验室,一大批珍贵实验资料被毁。

1897年,特斯拉建起了世界上第一个水利发电站——尼亚加拉水电站。


尼亚加拉水电站

1898年,明尼苏达州发现了很大的铁矿,成本低廉,爱迪生不得不亏本生产。51岁的爱迪生不但耗尽了全部财产,而且还负了很多的债。

爱迪生又转向水泥业,他的工厂最大特点是全面采用机械动力装置。

1898年,特斯拉制造了能产生人工地震的振荡器,在输入频率时,差点将纽约市夷为平地。

1899年,特斯拉造出一大堆球状闪电,这是迄今为止,世界上唯一一次在实验室制造出球状闪电。


马克吐温(中)、特斯拉(后)与球状闪电

1900年,爱迪生开始着手蓄电池的研究。

1902年,爱迪生发明了“镍铁碱性蓄电池”。


爱迪生与他的铁镍蓄电池
爱迪生与他的铁镍蓄电池

1903年,爱迪生的公司摄制了第一部电影《火车大劫案》。

1904年,爱迪生开始在新泽西的银湖出售新型蓄电池,很快蓄电池便投产了而且销路不错,但不久后用户们发现了这种蓄电池的几个严重问题——在车辆行驶时,电池中的化学液体会流出来;许多蓄电池还出现了电力衰减状况。因此爱迪生立刻把工厂关闭并停产蓄电池,并寻找蓄电池漏电的根源。

1901年~1905年,特斯拉在纽约附近的长岛建造沃登克里弗塔,用于横跨大西洋的无线电能传输实验

沃登克里弗塔

1909年,爱迪生终于研制出性能更加良好的蓄电池。

1910年8月27日,爱迪生向公众宣布有声电影的发明。

1909年~1922年,特斯拉注册了机械方面的专利(泵、流速计、无叶涡轮)。

1915年,特斯拉和爱迪生同时获得诺贝尔物理学奖,但是这俩人都没领。

特斯拉、爱迪生:我怎么会和这个人一起领奖。

1917年,沃登克里弗塔轰塌。

1917年1月,爱迪生受海军部长约瑟夫斯·丹尼尔斯之邀,研究美国如果参加第一次世界大战。

1928年,特斯拉的空中运输装置的专利申请获批。

1929年,爱迪生留声机公司倒闭。

晚年

1931年8月1日,爱迪生身感不适,经医生诊断,他同时患有多种疾病。

1931年10月18日,爱迪生在睡梦中安详离世,享年84岁。

1935年,特斯拉宣布,他的发明“死光”不是死亡射线,而是带电粒子束。

1936年,特斯拉完成《引力的动态理论》。

1943年1月7日,特斯拉因心脏衰竭逝世,享年86岁。


特斯拉生前最后一张照片
特斯拉生前最后一张照片



他为了献身科学研究事业,终身不娶他每天只睡2个小时,独自取得700多项发明专利,合作开发1000种以上作为交流电的发明人,一年之内,就可以靠专利费,成为世界首富。他却毅然将“交流电专利”撕毁,免费向社会开放,所以现在我们可以享受到廉价的电力供应。


1960年巴黎召开的国际计量大会上,此单位被命名以纪念尼古拉·特斯拉。爱迪生只能出现在课本上,而特斯拉将作为一个符号永远铭记在人们心中。

2003年,一个叫埃隆马斯克的科技狂人,创办了一家很酷的电动汽车企业,取名特斯拉。正是为了致敬他的偶像:尼古拉·特斯拉。

史实图片来源于网络

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