改变世界的“电流大战”

2019-02-04 01:08老榕树
科普童话·百科探秘 2019年10期
关键词:西屋交流电爱迪生

老榕树

在人类的科学史上,曾有一件轰动一时的大事件,那就是发生在十九世纪八十年代末的“电流大战”。交战的双方是大名鼎鼎的科学家爱迪生和名不见经传的穷小子特斯拉。本来是一场实力悬殊、毫无悬念的比赛,但比赛结果却出乎意料,获胜的是一位梦想为全世界提供无限能源的天才——“穷小子”尼古拉·特斯拉。

“痴人说梦”

特斯拉出生于一个塞尔维亚家庭,他父亲是东正教神父,希望儿子能够子承父业,进入神学院读书,而特斯拉却想上理工学院。就在特斯拉即将进入神学院时,他却染上了霍乱。病得奄奄一息的特斯拉对父亲说:“如果你能让我去做工程师,我就会好起来。”没想到他父亲竟然答应了,而特斯拉也奇迹般地康复了。1877年,特斯拉进了大学,在那里,他被电学的魅力深深吸引住了。

早在1831年,英国的迈克尔·法拉第就发现,如果将一个线圈放在一个变化的磁场环境中,线圈中就会有电流产生。由此特斯拉想到,如果可以从磁力中感应或者说产生震荡的电能,这种电能的力量将会更强大。而这种电能就是后来人们用来驱动世界的交流电。

当时的电动机是靠直流电驱动的。特斯拉曾向他的老师提出:现在用的电以及电动机如果改用交流电的话,效能将会有极大的提高。没想到,老师在课堂上当着同学们的面回应道:“特斯拉永远都无法实现这一想法,这就像是造永动机一样的痴人说梦。”

当特斯拉对于交流电还处在梦想阶段时,身在美国的爱迪生已经开始了真空管的实验,造出了世界上第一只商用白炽电灯泡。

5万美元的诺言

1880年,大学刚毕业的特斯拉来到布达佩斯,为一家电报公司工作。此时,他对交流电机的想法越来越深入。一天傍晚,他在公园里散步,当时太阳正在落山,看着慢慢消失的火球,特斯拉获得了灵感:“可不可以在旋转中产生能量呢?”如果用分段绕线的办法制造一个旋转力场,就像气缸中的活塞那样,在不断地拉推之间,保持磁场里导体的往复运动,电流就会源源不断地产生了。这就是特斯拉交流电发电机的设想。

1884年6月6日,28岁的特斯拉来到纽约。一路上,他丢过钱,丢过船票,还经历过一场险些让他丧命的骚乱,最终,他的口袋里只剩下4分钱。但当时的特斯拉手里还有一个比钱更重要的东西,那就是爱迪生在欧洲的合伙人——查尔斯·巴切勒写的推荐信。信中写道:“亲爱的爱迪生,我知道有两个伟大的人,一位是你,另一位就是这位年轻人。”在此之前,特斯拉在德国、法国有关交流电机的实验都没能成功,他来到美国,是因为他相信,只有一个人可以帮助他完成这个实验,这个人就是爱迪生。

爱迪生的学术体系是建立在直流电基础上的,它最大的问题是不能变压。输出的电压是多少,就是多少。如果輸出时电压过高,另外一端的灯泡就会被烧掉。如果输出的电压适合了灯泡,输电的距离就很有限,因此直流电不可能被高效地长距离输送。但是特斯拉认为,通过变压,交流电就能够解决长距离输送问题。

尽管两人的想法有着巨大分歧,爱迪生还是雇佣特斯拉来改进他的直流电机,并告诉他,如果你能完成改进工作,就可以得到5万美元。之后,特斯拉进了爱迪生的公司,他每天从上午10点半一直干到第二天凌晨,几乎将这个发电机重新设计了,让爱迪生的公司获益匪浅。工作完成后,当特斯拉向爱迪生索要报酬时,爱迪生却拒绝了他,并说:“特斯拉,你还真是不懂我们美国人的幽默。”

名利双收

一气之下,特斯拉离开了爱迪生的公司。

特斯拉为自己的高傲付出了代价,整整一年,他不得不从事繁重的体力劳动养活自己。即便是在工地上,特斯拉依然没有放弃他交流电发电机的伟大设想。后来在一些人的资助下,特斯拉在离爱迪生公司不远的地方开了自己的公司。

开公司后,特斯拉开始实践自己已经揣摩了7年的交流发电机,终于在一次次的碰壁、失败中取得了成功的果实,他还制造了以交流电为基础的各种发电、变电设备,它们一直沿用到今天。

竞争揭开序幕

1888年5月,特斯拉向世人展示他的交流电电动机。之后,特斯拉在美国取得了22项专利,包括各项与交流电、变电、电动有关的技术。

当时只有很少人了解特斯拉这些发明潜在的价值,西屋公司的乔治·威斯汀·豪斯就是其中的一个。他参观了特斯拉的实验室后,当场出资100万美元购买了特斯拉所有与交流电有关的专利,并以每马力2.5美元的价格向特斯拉支付交流电的版权使用费。一马力电=735瓦=每小时0.7度电。瞬间,这个年轻人名利双收,却引起了竞争者爱迪生的不满。

交流电的出现,直接威胁到了爱迪生直流电照明的生意。不久,爱迪生决定展开一场活动,以诋毁特斯拉和西屋公司的交流电,“电流大战”的大幕就此揭开。

最终赢家

尽管这场“大战”没有炮火硝烟,但我们依然看到了它残酷的一面。爱迪生说:“我个人的意见是废止所有交流电的应用,因为它们不但不必要,而且还非常危险。”他让雇员在公共场所用交流电电死大型动物,向公众宣传交流电的危险。他们说,西屋公司的产品可以在6个月里杀死他们的顾客,无论你的块头有多大。

1890年,世界上第一例电刑实验在纽约的一所监狱进行。一名犯人被押坐在一把特制的椅子上。当椅子被通上电后,现场目击证人称,犯人的脊梁骨突然起火,与此同时,这个倒霉的人就断气了。后来这把恐怖的椅子,一直被当作刑具使用,它就是让人谈之色变的电椅。

针对爱迪生的做法,特斯拉也做出了相应地回击。他发明了“哥伦布蛋”,向人们展示交流电动机创造的旋转磁场,以此证明:只要不是用来故意犯罪,交流电是十分安全的。 特斯拉脚穿软木底鞋,身穿晚礼服,系着白色领结,头戴大礼帽,手放在带电的一端,让电流传到身上。大量电火花喷射出来,他的全身像被火包围了一样,在场的人都被惊得目瞪口呆。

1893年,电流大战有了戏剧性的转折。这一年,美国决定在芝加哥举办世界博览会。面对博览会上照明服务的招标,爱迪生所在的通用公司开价100万,而西屋公司的开价是50万,因此西屋公司中标。为了报复,通用电气不向西屋出售电灯泡。当时有人说,西屋公司别想在世博会用上一只爱迪生的灯泡。西屋公司只好背水一战,加班加点地赶制灯泡。

1893年5月1日,10万观众涌进展会广场。夜幕降临时,总统格罗佛·克利夫兰按下电钮,各色的灯泡、灯管、探照灯瞬间点亮,整个会场如同白昼。这是人类历史上从未见过的景象,人们仿佛看到了城市光明的未来,而这一切,都是依靠特斯拉的发明实现的。虽然爱迪生发明了电灯,但是真正让世界发光发亮的却是特斯拉。

当时,由英国物理学家罗德·开尔文主持的一个国际委员会正在寻求利用尼亚加拉大瀑布能源的方法。开尔文在给委员会成员的信中曾说,请避免交流电在这里犯下史上最严重的错误。但是,当开尔文参加芝加哥的世博会,目睹了交流电系统的精彩表演后,完全改变了态度。他立即与西屋公司达成了合作意向,让交流电发电系统担当大任。至此,特斯拉成了这场“电流大战”最终的赢家。

让世界发光发亮

1897年,举世闻名的尼亚加拉水电站中第一座10万匹马力的发电站建成,成为35公里外的水牛城的主要供电来源。至今,这座建成时间超过100年的电站仍然运作如常。后来,人们在尼亚加拉瀑布的公园中树立了特斯拉的铜像,以纪念他在尼亚加拉水电站上的贡献。

当特斯拉取得这些成果时,爱迪生的公司几乎没有生意,最终倒闭了。这个结果永远烙在了爱迪生心里。

尽管在技术上取得了巨大的成功,西屋公司却也因此耗尽财力,进入困境。为了挽救公司,特斯拉放弃了与西屋公司签订的协议,即一马力交流电需付2.5美元的版权使用费。如果这个协议保留到今天,这笔版权费无疑是个天文数字。

回望历史,是特斯拉的交流电系统,使人们最终掌控了难以驾驭的尼亚加拉大瀑布,让电能被方便地传至世界各地。他的发明创造,成就了资产百亿的商业财富,但他本人,却并不迷恋金钱,没能保住自己的商业利益。最终,其他人都通过他的发明积累了无数财富,而他自己,却成了一个一贫如洗的穷光蛋。

1943年1月7日,特斯拉孤独地死于纽约的一家酒店里,但他留下了近1000项发明专利,他的葬礼的参加人数足有2000人。正如特斯拉自己所说:“我看待钱的方式和其他人不一样。我所有的钱,都用于继续投资发明创造,以此来改善人类的生活。”

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