世界上所有的發明都在改變著人們的生活,甚至改變著整個世界。提到改變世界的發明,大多數人可能會想到中國古代的四大發明,或者直接推動英國工業革命的蒸汽機,又或者是現在遍布全球的電腦,但是有一項發明,雖然我們平時很少接觸,但我們每天都在使用著這項發明——就是特斯拉所發明的交流感應電機。
特斯拉不像愛迪生那么蜚聲國際,但前者的成就絲毫不亞于后者,至少在發電機這件事上,可以說是完勝。這兩個生活在同一時代的發明巨匠有著諸多的接觸和交流,當然接觸和交流都是比較中性的說辭,準確地說,他們之間存在的應該是斗爭。但在斗爭打響之前,特斯拉曾經是愛迪生公司的一名員工。
特斯拉照片
1884年,法國人向美國贈送了著名的自由女神像,此后幾年內有大量的歐洲和亞洲人涌入這個以自由開放聞名的國家來謀求生活或者追名逐利。28歲的塞爾維亞人特斯拉就是在那一年漂洋過海來到曼哈頓的城堡公園移民局。特斯拉握著巴切羅①寫給愛迪生的推薦信一頭鉆進紐約繁華的街頭。憑借這封推薦信,特斯拉見到了愛迪生,后者當下便把特斯拉派往俄勒岡號去修理損壞多日的發電機,特斯拉經過整整一晚的努力,在第二天早晨修完滿地完成了任務,此后便留在愛迪生的公司。
當時,世界上使用的都是愛迪生所發明的直流發電機,人們都認為這就是發電機應該有的樣子。后來,特斯拉反復向愛迪生提出一些發電機的修改建議,愛迪生索性答應特斯拉,如果他能完成改造,同意給他五萬美元的酬勞。特斯拉花了大半年的時間來進行研究,終于發明出功率更加出色的直流發電機,但當特斯拉興沖沖找愛迪生索要回報的時候,得到的卻是愛迪生的一句“你不懂美國人的幽默”。
特斯拉一氣之下從愛迪生的公司辭職,同時也下定決心,一定要發明出比直流發電機更有效的發電機。
1887年4月,以特斯拉命名的電氣公司正式開門營業,之后只花了幾個月時間,特斯拉就為整套多相交流電系統申請了專利。跟愛迪生的直流發電機相比,交流發電機有著無可比擬的優勢,功率更加穩定,損耗也更少。交流發電機的原理是利用導線切割磁力線感應出電勢的電磁感應原理,將原動機的機械能變為電能輸出。同步發電機由定子和轉子兩部分組成。定子是發出電力的電樞,轉子是磁極。定子磁場和轉子磁場相互作用,會產生制動轉矩。輸入的機械轉矩克服制動轉矩而作功。交流電發電機在性能上雖然遠超直流發電機,但當時,不懂經營的特斯拉卻沒能有所作為,一直到遇見豪斯②。這個時候起,對于市場有著敏銳嗅覺的愛迪生就意識到交流電對自己所經營的直流電公司所造成的威脅,并從那時起就著手策劃一場詆毀交流電的陰謀。
愛迪生伙同其實驗室助理哈羅德·p·布朗,以及塞繆爾·英薩爾(美國公共事業和鐵路事業投資人)一起想方設法向市民們展示交流電的危害。他們利用自己在紐約的關系弄到特斯拉的三項交流電專利使用證書,然后組織聚會,邀請新聞記者和當地居民前來觀看。他們把那些從街上抓來的寵物貓狗放到一塊金屬板上,然后連通一千伏特的交流電發電機,將其活活電死。
豪斯則對此開展了一項又一項教育性質的運動,告知人們交流電是安全的數據,端正人們對交流電的錯誤認識。這期間,美國康涅狄格州巡回法庭法官湯森德在接受上告西屋電氣公司的交流電侵犯其他公司的專利權的案件上為特斯拉的發明敲錘證明,駁回了上訴,并在駁回書里稱特斯拉為天才。同時,康奈大學的安東尼教授、哥倫比亞大學的普平教授,還有許多受人尊敬的德高望重的科學家們紛紛站出來,給予特斯拉支持。
愛迪生還曾試圖通過收買紐約州首府的議員,以期通過一條限制電流的電壓不得超過800伏特的法案,這樣就能限制交流電的發展,但緊緊盯著愛迪生的豪斯搜集到愛迪生疏通關系的證據,并以此來威脅,狀告議員和愛迪生勾結串謀。
總之,愛迪生在大戰開始之后就一直在發動猛烈的攻擊,都被豪斯一一破解,而大戰的另一個主角特斯拉則保證了時間和精力繼續他的發明創造。
后來,特斯拉的交流電在哥倫比亞博覽會上得到了展出,特斯拉一只手高舉著磷光燈泡,另一只手摸向了電門,以自己身體為導體,點亮了那只燈泡。在場的人無不瞠目結舌,關于交流電危險的論調不攻自破。
1897年,第一座位于尼亞加拉瀑布的水力發電站建成,成為35公里外的紐約州水牛城的主要供電來源。其后十多座大大小小的發電站相繼建成,每日所生產的電力足以供應美國紐約州和加拿大安大略省總需求的四分之一。至今,仍在運轉。
隨后,在1901年布法羅世博會上,尼亞加拉瀑布水電站用一萬一千伏高壓線路將五千馬力機組發出的電流送到世博園區,再降低到一千八百伏分配到各個展館。四萬個燈泡組成一百二十五米高的燈塔,塔上巨大的探照燈和尼亞加拉瀑布探照燈交相輝映。電力館展出尼亞加拉水電站工作模型,人們可以看見被水力推動的渦輪組,通過耳機,能聽到尼亞加拉大瀑布的雷霆萬鈞。
特斯拉對于此次設計功不可沒,當中共運用了他9項專利發明,包括最核心的交流電發電機和交流電輸電技術。特斯拉用高壓電來實現遠距離供電,徹底解決了尼亞加拉水電站作遠距離供電的難題。至此,確定了交流電的主導地位,在這場交直流電大戰中以勝利者的姿態走到了最后,也走到了現在。在尼亞加拉大瀑布的公園中豎立著一座特斯拉的銅像,因此使得這個自然景觀有了幾許人文氣息。
如果用直流電系統,暫且不論成本如何,光是遠距離傳輸就足以讓愛迪生繳械投降。直流電不利長途傳輸,每隔一公里則要增設發電站,大大增加成本,而這些成本又分攤在使用者身上,造成直流電昂貴的消費。但交流電卻可利用變壓器變壓作為長途輸電,費用低廉但效能優越。愛迪生清楚地看到這一點,所以才瘋狂地打壓和詆毀交流電。愛迪生在乎利益,但是與此相比,他更加在乎的是超過別人,而不能允許被別人超過。所以,交直流大戰一方面是愛迪生為了鞏固自己的既得利益,一方面也是為了自己業已輝煌的聲名。
特斯拉對自己發明出的交流電系統的專利并不熱衷持有,根據西屋電氣公司③的歷史記錄記載,每銷售一馬力電力,特斯拉將獲得約2.5美元的專利費,這種源源不斷的財富積累會將特斯拉造就成一個無人可匹敵的富翁,但是特斯拉卻果斷放棄了專利權,讓交流電成為一種免費的資源。
查爾斯·巴切羅是愛迪生在巴黎發電廠的經理,是他多年的好友,曾經還當過他的助理,他非常賞識特斯拉的才華,也是他極力推薦他來美國,去找愛迪生。巴切羅曾協助愛迪生改進電話,并在現場演示愛迪生發明的送話器,并監督了愛迪生第一個成套的商用發電照明設備在哥倫比亞號上的安裝工作。
西屋電氣公司由喬治·威斯汀豪斯所創建的公司,英語威斯汀豪斯為Westinghouse,直譯為西屋,當時豪斯慧眼識珠,購買了特斯拉的交流電方面的專利,這位特斯拉的摯友將是后來交直流電大戰中特斯拉一方的靈魂人物。鑒于特斯拉對除了實驗研究之外一切事的看淡,豪斯可以說是特斯拉一方反擊的絕對主力。
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