□法比奧·托斯卡
感謝交流電，正是由于交流電技術(shù)，今天的世界才得以運行。然而，交流電的成功卻是建立在一場(chǎng)發(fā)生在19世紀末最偉大的兩位發(fā)明家之間的激烈爭辯之上的。他們就是愛(ài)迪生和特斯拉。在利益面前，他們毫不猶豫地使用各種手段，甚至包括魔術(shù)表演和殘忍的展示.
“我認識兩位偉人，你是其中之一；另外一個(gè)就是站在你面前的年輕人……”1884年深秋的一個(gè)清晨，就是帶著(zhù)這樣一封推薦信，尼古拉·特斯拉跨入了位于
紐約著(zhù)名的第五大道上一座漂亮大廈的門(mén)檻。特斯拉是一名優(yōu)秀的塞爾維亞工程師，當時(shí)28歲的他剛剛準備和世界上最著(zhù)名的發(fā)明家一起工作，而這位發(fā)明家僅僅用了幾年的時(shí)間就開(kāi)始了他的電
燈照明時(shí)代。托馬斯·愛(ài)迪生在他公司總部的辦公室熱情接待了這位躊躇滿(mǎn)志的年輕人?？催^(guò)了特斯拉的簡(jiǎn)歷以后，愛(ài)迪生馬上委派給他一份工作。為特斯拉寫(xiě)推薦信的人是查爾斯·巴特切羅，歐洲大陸愛(ài)迪生公司的負責人，這家公司是愛(ài)迪生電燈公司在
巴黎的分公司，特斯拉在來(lái)美國以前曾在那里工作。
特斯拉欣然接受了愛(ài)迪生交給他的工作，并且耐不住性子大膽地向愛(ài)迪生提出了自己的設想，他認為有可能利用交流電流來(lái)產(chǎn)生電能。然而愛(ài)迪生的態(tài)度是冷淡的，他表示對這種理論毫無(wú)興趣，而且在愛(ài)迪生看來(lái)，由他制造的直流電照明系統已經(jīng)足夠使用了。此后，愛(ài)迪生只是在直流電系統基礎上進(jìn)行改進(jìn)。然而，他的新合作者特斯拉所期待的卻絕不止于此。
19世紀下半葉，幾乎所有人都認為在實(shí)踐中是不可能使用交流電的。因為直流電始終朝著(zhù)相同的方向流動(dòng)，而交流電則反復使電流的大小和方向發(fā)生變化。最早的電動(dòng)機使用的都是直流電，那些試圖讓交流電動(dòng)機運轉起來(lái)的人發(fā)現，這種電動(dòng)機產(chǎn)生的磁場(chǎng)并不能使電動(dòng)機正常運行。事實(shí)上，當電流改變方向的時(shí)候，磁場(chǎng)隨后也改變了強度和方向，因此，電動(dòng)機自然就不可避免地停止轉動(dòng)。
事情發(fā)生轉機是在1882年，特斯拉在經(jīng)過(guò)嚴謹的數學(xué)分析之后，擬訂了一個(gè)新的實(shí)驗方案，他利用兩個(gè)異相交流電換相器，以保證有充分而強大的電流使發(fā)動(dòng)機運轉。根據這位塞爾維亞科學(xué)家
設計的方案，在電動(dòng)機固定部分中的線(xiàn)圈里，對流動(dòng)電流的一個(gè)適當聯(lián)結(定子)能夠產(chǎn)生一個(gè)強度不變的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)在轉動(dòng)的同時(shí)，會(huì )使電動(dòng)機的活動(dòng)部件也跟著(zhù)它一起轉動(dòng)(轉子)。實(shí)際上，磁場(chǎng)會(huì )在轉子的線(xiàn)圈里產(chǎn)生一個(gè)流動(dòng)的感應電流，而感應電流能夠引發(fā)一個(gè)加快線(xiàn)圈自身轉動(dòng)的力，而且這都不需要任何電線(xiàn)去連接運動(dòng)中的各個(gè)部分。1883年，特斯拉已經(jīng)制造出了第一個(gè)小型交流電電動(dòng)機，但是他很需要有財政上的支持來(lái)進(jìn)一步試驗和推進(jìn)自己的發(fā)明。
無(wú)法超越1公里的范圍
和特斯拉第一次見(jiàn)面時(shí)，愛(ài)迪生正在投入大量的資金去研發(fā)直流電設備。1879年，愛(ài)迪生發(fā)明了白熾燈，這種燈在現實(shí)生活中的迅速普及使愛(ài)迪生本人也成為了一名成功的大企業(yè)家和世界知名的發(fā)明家，但是他當時(shí)所面臨的問(wèn)題也不少。首先，一個(gè)住宅區里的照明燈如果和發(fā)電站的距離超過(guò)1公里，就無(wú)法得到足夠的電流發(fā)出強光，這是因為直流電無(wú)法在遠距離的情況下傳輸能量。愛(ài)迪生為了使他設計的照明系統能夠正常運行，只好在每隔１公里的地方建造1座發(fā)電站，要不然就要增加發(fā)電機的功效，或者將若干個(gè)發(fā)電機連接在一起，以便產(chǎn)生更多的電流。
愛(ài)迪生交給特斯拉的工作任務(wù)就是完善這些直流電系統的性能。不過(guò)特斯拉始終堅信能夠說(shuō)服愛(ài)迪生去接受在許多方面明顯占優(yōu)勢的交流電。愛(ài)迪生很清楚特斯拉在技術(shù)方面的能力，他還拿出5萬(wàn)美元作為基金，讓特斯拉去改進(jìn)發(fā)電站中的發(fā)電機。特斯拉研究制訂出了20多個(gè)新直流電發(fā)電機的計劃，這些發(fā)電機具有調節簡(jiǎn)單并能產(chǎn)出強大電流的特點(diǎn)。愛(ài)迪生對這些新型發(fā)電機進(jìn)行了多次實(shí)驗，取得了很好的效果，并為這些發(fā)電機申請注冊了專(zhuān)利權，用它們代替了那些老式機器。然而當特斯拉向愛(ài)迪生索取自己應得的那部分報酬時(shí)，愛(ài)迪生卻拒絕了他。他說(shuō)：“特斯拉，您并不懂得美國式的幽默?！边@件事對于這位塞爾維亞年輕人的打擊很大，他的美夢(mèng)被再次打破了。
特斯拉感到極度的失望和厭倦，于是他辭職了。長(cháng)時(shí)間以來(lái)，特斯拉給愛(ài)迪生帶來(lái)了很多利益，然而愛(ài)迪生始終對他的交流電持一種質(zhì)疑和敵視的態(tài)度。不過(guò)，除了暴露出愛(ài)迪生對科學(xué)缺乏遠見(jiàn)以外，特斯拉還清楚地看到，愛(ài)迪生已經(jīng)將太多的金錢(qián)投入到他的直流電上而不能自拔了。
相信特斯拉的西屋公司
1888年，一位希望能向愛(ài)迪生發(fā)起挑戰的美國發(fā)明家和企業(yè)家喬治·威斯汀豪斯將賭注押在了交流電上，他邀請特斯拉到他的公司去工作。
其實(shí)，早在1883年的時(shí)候，威斯汀豪斯就對交流電產(chǎn)生了極大的興趣。當時(shí)，法國人呂西安·戈拉爾和英國人約翰·吉布斯在
倫敦的一個(gè)博覽會(huì )上向人們展示了一款能夠進(jìn)行遠距離傳輸的交流電設備。這個(gè)設備運用了“二次發(fā)電機”：一種他們已經(jīng)注冊了專(zhuān)利權的特殊變壓器。就是利用戈拉爾—吉布斯的變壓器和由恩斯特·沃納·馮·西門(mén)子校準的發(fā)電機，1886年3月，西屋公司在美國馬薩諸塞州的大巴靈頓小鎮中首次使用了交流電照明設備。
然而，為了能夠真正和愛(ài)迪生進(jìn)行較量，西屋公司必須要考慮給工業(yè)企業(yè)提供交流電動(dòng)機。當時(shí)工業(yè)用電動(dòng)機用的都是直流電，這種電動(dòng)機存在著(zhù)明顯的不足，例如功率不足等等。于是，特斯拉開(kāi)始為西屋公司設計生產(chǎn)大型的、高功率和高頻率的交流電電動(dòng)機，彌補了老式發(fā)電機功率不足的缺陷。
1888年3月，
意大利物理學(xué)家伽利略·費拉利斯向都靈科學(xué)院展示了他的交流電“異步電動(dòng)機”(這個(gè)機器實(shí)際是在1885年設計完成的)。它的原理是建立在一個(gè)轉動(dòng)的磁場(chǎng)上，和特斯拉5年前的設計理念很相似，只是技術(shù)更加完善，功率更大。與此同時(shí)，圍繞著(zhù)交流電動(dòng)機的“斗爭”也日趨激烈：特斯拉要求擁有其發(fā)現轉動(dòng)磁場(chǎng)的優(yōu)先權，并且針對費拉利斯制造的交流電動(dòng)機，在同年5月對自己發(fā)明的一款與其非常相似的電動(dòng)機申請了專(zhuān)利。經(jīng)過(guò)一系列冗長(cháng)的、令人厭煩的訴訟過(guò)程，德國和美國法庭最后判定：轉動(dòng)磁場(chǎng)的原始發(fā)現人屬于意大利科學(xué)家伽利略·費拉利斯。然而令人遺憾的是，費拉利斯并沒(méi)能把握住這個(gè)契機，他沒(méi)有像特斯拉那樣將異步電動(dòng)機的巨大潛力運用到日常生活中去。
特斯拉始終堅持著(zhù)自己的研究工作。1890年，他發(fā)現了共振現象，即在特定的環(huán)境下，一個(gè)機械系統振動(dòng)的振幅，不論是聲學(xué)的還是電力的，都會(huì )有一個(gè)相當高的振幅。最值得一提的是，這位塞爾維亞科學(xué)家利用共振原理制造出了一個(gè)變壓器，也就是今天的“特斯拉線(xiàn)圈”，它能夠承受極高的電壓，從幾百到幾千伏不等。到19世紀末期，經(jīng)過(guò)數月的實(shí)驗之后，威斯汀豪斯和特斯拉獲得了極大的成功，他們終于可以將已經(jīng)成熟的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，惟一令他們煩惱的就是上市以前那些過(guò)于繁瑣而官僚的手續。
無(wú)休止地相互中傷
獲悉特斯拉取得的成功以后，愛(ài)迪生意識到了自己將要面對的競爭對手是何等強大，他開(kāi)始了一場(chǎng)針對交流電的中傷詆毀運動(dòng)。為了向人們展示這種新型系統假定的危險性，愛(ài)迪生在眾多記者面前用高壓交流電做了一系列可怕的實(shí)驗。他先是將一塊白鐵皮板和一臺可達1000伏電壓的交流電發(fā)電機相聯(lián)，然后再把一只
小貓或是
小狗放在鐵板上，小貓或小狗會(huì )瞬間死亡。這樣，人們就可以親眼目睹特斯拉和西屋公司的交流電的致命效果了。電椅就是在這樣一系列“展示”的“啟發(fā)”下發(fā)明出來(lái)的。同時(shí)，作為對愛(ài)迪生宣傳攻勢的反擊，特斯拉也在舞臺上進(jìn)行了很多真正的“電魔術(shù)”表演。除了使人們?yōu)橹@嘆，特斯拉的另一個(gè)目的就是向世人傳播他的交流電理念：當不被用在故意犯罪的目的時(shí)，交流電是非常安全的。
當這場(chǎng)“電流大戰”愈演愈烈之時(shí)，芝加哥正在籌備一個(gè)世界博覽會(huì )，主辦者希望尋找到一套可以照亮整個(gè)會(huì )場(chǎng)的照明設備。于是，威斯汀豪斯開(kāi)出了一份極具誘惑力的合同，他試圖以超低價(jià)格來(lái)從愛(ài)迪生手中搶到這筆生意。1893年1月，博覽會(huì )開(kāi)幕了，9萬(wàn)多盞由特斯拉的交流電點(diǎn)燃的電燈照亮了整個(gè)會(huì )場(chǎng)。這是一次偉大的成功，同時(shí)也是大獲全勝之前的一個(gè)前奏。
尼亞加拉大瀑布的交流發(fā)電站
不久以后，在尼亞加拉大瀑布將要建造世界上第一座水力發(fā)電站，交流電系統由于其經(jīng)濟實(shí)惠和便于制造而被選中了。威斯汀豪斯將設計制造任務(wù)交給了蘇格蘭工程師喬治·
福布斯。后者制造出的一套設備使用了3個(gè)特斯拉的交流發(fā)電機，每臺的功率為110千瓦。
1895年，發(fā)電站建成了，它可以將電流傳輸到距發(fā)電站35公里外的布法羅市。這一事件宣告交流電徹底戰勝了直流電，而愛(ài)迪生的直流電則瞬間就成了一種過(guò)時(shí)的技術(shù)。愛(ài)迪生本人不得不接受這個(gè)殘酷的現實(shí)。從那時(shí)起，交流電便成為了工業(yè)、商業(yè)和民用電的惟一選擇。
“電流大戰”是在兩位19世紀和20世紀的天才而多產(chǎn)的發(fā)明家之間展開(kāi)的，兩人也是截然不同的科學(xué)家。愛(ài)迪生具有驚人的創(chuàng )造性和工業(yè)策劃能力，是一位非常聰明的試驗者，但是卻缺乏數學(xué)知識和復雜的理論洞察力。相反地，特斯拉和其同時(shí)代的人相比是一個(gè)前衛式的
人物，通過(guò)對現象精確地數學(xué)解析，他完成了很多偉大的創(chuàng )造性工作。他不像愛(ài)迪生那樣，僅僅因為個(gè)人愿望而去做很多事情，而是在設計任何設備之前都從理論的角度去分析問(wèn)題，直到得出絕對有把握的結果，才會(huì )付諸實(shí)踐。
1915年，愛(ài)迪生獲得諾貝爾獎的提名，特斯拉則在1937 年獲得諾貝爾獎的提名，但他們倆都沒(méi)能獲得這一獎項。一些人認為，正是因為那場(chǎng)持續了數年的“電流大戰”，愛(ài)迪生和特斯拉都暴露出了他們人性中的弱點(diǎn)，這與人們長(cháng)期賦予他們的“天才”和“科學(xué)家”的稱(chēng)號是極不相稱(chēng)的。
附錄：
交流電最終能夠普及，是因為相對于競爭對手，它具有多面性和更經(jīng)濟的特點(diǎn)。
今天，我們所生活的社會(huì ) 每天都需要大量的電，這些電通過(guò)電線(xiàn)被傳輸到距離發(fā)電站 很遙遠的各個(gè)地區，有的地方甚至遠在成百上千公里以外。這樣，能量的一部分在傳送的 過(guò)程中就不可避免地損失掉，轉化成熱能。電流越大，距離 越遠，浪費也就越大。
為了減少這種能量的損失，就需要把電線(xiàn)做得非常粗，這樣一來(lái)，就造成了對原材料的極大浪費，成本也會(huì )相應提高。
解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是 提高電壓，舉個(gè)例子，這就好比一個(gè)瀑布，電流就相當于瀑 布從高處到達地面的水量，而電壓則是水從出發(fā)的高度下降時(shí)的勢能。增加電線(xiàn)中的電壓，就可以減少電線(xiàn)內的電流，從而保持被傳輸的功率總量不變：這樣做能夠降低損失，用較細的電線(xiàn)就行了。
變壓器可以將發(fā)電站產(chǎn)生 的電壓提高到幾萬(wàn)伏。另一些被安裝在使用地點(diǎn)的變壓器則 可以根據使用需要來(lái)適當降低電壓，比如說(shuō)平常我們在家里所用的220伏電器。
正是因為對變壓器的需要，使我們必須使用交流電。事實(shí)上，這些變壓器的原理就是利用了交變磁場(chǎng)，這種交變磁場(chǎng)是由交流電產(chǎn)生的，而非被愛(ài)迪生死死捍衛的直流電。
《青年文摘 (綠版) 》2003年第10期
