远古外星人:尼古拉·特斯拉之谜
尼古拉·特斯拉是一位极富争议的人物,有人认为他是二十世纪最伟大的科学家,是超越时代的工程师。也有人认为特斯拉是一个科学神棍,脑子里装满了不切实际的幻想。
今天我们一起走进特斯拉,看看这位传奇人物的一生
青少年时代
1856年在一个雷电交加的夜晚,尼古拉·特斯拉出生了。他的父亲是一个东正教的神职人员,希望他能够子承父业学习神学,但是特斯拉却对各种工程机械充满了好奇。
特斯拉自称,从小时候开始他就具有某种奇妙的幻觉,能够让想象中的事物投射到眼前,就像是全息投影一般。他甚至分不清眼前的东西到底是真实的还是虚幻的,他说这是大脑对视网膜的反射作用。利用这种本领,他能在大脑中设计和拆卸各种机械设备,甚至做实验,而且乐此不疲。他完全不需要模型和图纸,就能把所有的细节在脑子中看得一清二楚。
特斯拉还自称具有某种预感,比如说有一次消防表演,消防车在喷水的时候发现滴水不出,大家急得团团转。特斯拉立刻感觉到是河水中的橡皮管脱落了,他跳进河里连上了橡皮管儿,故障马上就排除了。特斯拉说那一刻自己好像是从浴缸中跑出来的阿基米德,大家把他扛在肩膀上兴高采烈的欢呼,似乎他是一名盖世英雄。
在他的自传中,特斯拉这样玄幻的记载数不胜数。他说自己能够听到几百英里之外的雷声;隔着三个房间也能听到钟表的滴答声;一只苍蝇落在桌面上,耳朵里就会产生闷雷般的轰鸣;几英里之外的马车驶过,也能够让他全身感觉到震颤。他甚至还说,凡是让他或者他在乎的人、难过的人,在短时间内都会遭遇意外。
这样的说法多了,也难怪有许多人把特斯拉归于神棍。
在特斯拉高中毕业的时候,走到了人生的十字路口。到底是按父亲的要求学习神学,还是学自己喜欢的工程学。实际上在那个时候,他已经对电学产生了浓厚的兴趣。不知道是幸运还是不幸,特斯拉就在这个节骨眼上感染了霍乱。
特斯拉在床上躺了足足九个月,几次陷入昏迷,所有的人都认为特斯拉必死无疑了。在他弥留之际,父亲冲入了特斯拉的房间。特斯拉和父亲说,如果你答应让我学习工程技术的话,我也许还能好起来。
父亲说,我答应你去世界上最好的工程学院。
结果特斯拉就神奇的康复了,父亲也信守诺言,让特斯拉进入了奥地利的一所理工学校。
上大学时,有一次一位老师在上课的时候,演示了一台直流电动机。它的原理和我们今天的直流电动机差不多,就是把电流通入线圈之中,形成一个电磁铁转子。转子在外侧磁铁,也就是定子的吸引和排斥作用下旋转。为了保证持续地旋转,直流电动机必须有一个换向器,也叫做电刷,每旋转半周,电刷和换向器就要更换接触点。这样的缺点就是换向器和电刷之间的摩擦,很容易产生磨损 碎屑,甚至是火花。
不幸的是特斯拉的老师在演示的时候,机器就冒出了大量的火花,出现了故障。特斯拉突然站起来和老师说也许对机器做一点改进,拆掉电刷也能够让电机旋转。老师听了特斯拉的发言轻蔑地笑了,他说特斯拉先生的想法根本不可能成功,因为他是想发明一款永动机,引得同学也哄堂大笑起来。
显然这位老师不知道,他是在和伟大的特斯拉说话。
后来的一天,特斯拉和他的朋友在城市公园散步,特斯拉突然感觉有一道闪电从脑子中闪过,那种熟悉的感觉又出现了。他立刻找了一根树枝在地面上画了起来,这就是交流电动机的草图。
现代的交流电动机,与特斯拉最初的构想原理完全一致。就是让三股彼此相位相差120度的交流电通入到三个不同的线圈中,这样就能产生一个旋转的磁场,用磁体作为转子就能在旋转磁场中转动,这样的电动机就再也不需要电刷了。
相应的这种电动机所需要的,不是大小和方向都不变的直流电,而是正弦规律变化的交流电。发电系统和传输电力的系统,也必须做相应的改变。
特斯拉着迷于自己的设想,可是他的几次实验都失败了。他相信,如果这个世界上有一个人能够帮助他,那个人一定在大洋彼岸,他的名字叫托马斯·爱迪生。
从偶像到敌人
1878年到1880年,爱迪生与助手一起研制电灯泡,并最终找到了可以点亮1000多个小时的灯丝材料。
1881年在巴黎世博会上,爱迪生展出了一台重27吨,可供1200只电灯照明的发电设备,从此名扬世界。
1882年爱迪生在纽约金融街旁,创办了自己的直流电力公司,负责向用户提供电灯泡等用电设备以及电力供应,并迅速积累了巨大的财富,成了名副其实的电力大亨。
1884年特斯拉乘船来到了美国,他把钱包丢了,还险些葬身于一场船员暴动。到达美国的时候,浑身上下只有4美分和一封信,这封信来自于爱迪生的合伙人查尔斯·巴彻。
信上说,亲爱的爱迪生先生,我认识两个伟大的人。您是其中一个,另一个就是这个年轻人。
特斯拉对爱迪生充满了好奇和敬意,他与爱迪生会面的时候几乎颤抖,因为这个男人用他的白炽灯改变了世界。
特斯拉迫不及待地向爱迪生阐述了自己的交流电动机的想法,但是并没有获得爱迪生的支持。不过爱迪生还是雇佣了特斯拉,并请特斯拉改进自己公司的直流电机,爱迪生许诺,直流电机改好了之后,特斯拉将获得5万美元的奖励。
当时的5万美元可不是个小数字,可以在纽约买一个房子。年轻的特斯拉夜以继日地工作着,每天从早上10点工作到第二天凌晨5点。但是当他工作完成,并向爱迪生索要报酬的时候,爱迪生只是大笑,并且对他说,特斯拉先生看来是不懂美国式的幽默。
年轻的特斯拉一怒之下,离开了爱迪生的公司,紧跟着经历了一生之中最黑暗的一段日子。他干各种体力活维持生计,早餐和晚餐各需要4美分,晚上睡在旅馆的地板上要花5美分。后来他稍微有了一点钱就租了一个床位,每天晚上10美分,他觉得这已经相当奢侈了。
每一天,当他饿着肚子睡在残破的小旅馆里时,他都要默默地念几遍,这一切都是该死的爱迪生造成的。
电流大战
是金子总会发光的。
在干了一年多体力活之后,特斯拉总算遇到了他的伯乐,那就是西屋电气公司的老板乔治·威斯汀豪斯。
当时的爱迪生虽然统治着用电市场,但是他售卖的都是直流电。直流电有一个致命的缺点,无法远距离传输。因为输电的时候,导线上的电阻会损耗一部分能量。如果电流特别大,导线特别长,损耗的能量就会远远超过用户获得的能量。
要想降低损耗只有两种办法,减小输电线的电流或者是降低导线的电阻。
初中我们就学过,电功率等于电压乘以电流。既要保证输电功率,又要减小电流,唯一的方法就是提高电压。但是高压输电到用户端,又会让用户的灯泡全部爆炸,这么干是行不通的。
那怎么办呢?
爱迪生的回答是,那好吧,我们就每隔一英里建一个发电站,这样导线的电阻就小了。
虽然现在看来爱迪生的做法有点可笑,但是当时却是符合商业逻辑的,因为爱迪生最初的用户都是工厂,需要集中供电。
爱迪生谈下一家工厂,就在旁边建立一个发电站。再谈下一个工厂,再建立一个发电站。每次都赚钱,可是工厂被布局完成之后,爱迪生转而开始向普通居民兜售电力,这种逻辑就已经跑不通了,因为居民并不像工厂那么集中。
针对这个问题,特斯拉提出了一套完整的解决方案,那就是交流电系统。交流电就是方向周期性改变的电流,相比于直流电,它最大的特点就是可以通过变压器改变电压,既可以升高电压 降低电流,也可以降低电压增加电流。
特斯拉申请了二十二项专利,提出了一套完整的交流电解决方案,那就是利用交流发电机来发电,然后通过升压变压器变成高压电、小电流,再通过高压输电线传输,到用户端时再通过降压变压器,恢复成低电压、大电流,再输送给千家万户。
这样用户获得了足够的电能,导线上的损耗还很小,现代电网的基本逻辑也是这样的。
伯乐威斯汀豪斯一眼看中了特斯拉,出价一百万美元购买的特斯拉全部的专利,并且豪爽的答应,额外付给特斯拉交流电的专利使用费,据说是每千瓦时三点五美元。
由于交流电对直流电的先天优势,越来越多的人开始接受交流电,这让爱迪生十分恼火,爱迪生决定通过各种方法诋毁交流电。
爱迪生向公众强调,交流电是危险的,必须禁止。爱迪生使用交流电公开处决大象,并把处决的过程拍摄成电影给公众播放。他甚至通过自己的关系来游说国会,将死刑犯的行刑方式从绞刑改为了电椅。
1890年,世界上第一例电椅实验在纽约的监狱展开。由于经验不足,火苗从罪犯的脊柱蹿出,但是罪犯却还活着。估计那个罪犯心里也一定在默念着,该死的爱迪生。
这场交流电和直流电的战斗,在1893年芝加哥世博会上,进入了白热化。
芝加哥世博会是人类历史上,第一次使用电灯照明的世博会。此时爱迪生公司已经改组为通用电气公司,他们的首要任务就是要揽到这个活。他们对政府的开价大约是一百万美元,但是特斯拉的公司开价只有他们的一半。显然爱迪生没有拿到这个工程,而特斯拉得到了一个创造历史的机会。
1893年5月1日,十万观众涌入世博园区。夜幕降临,克利夫兰总统按下按钮,整个世博园区的数万盏灯泡被特斯拉的交流电点亮。人类从未见过如此的情景,对那个时代的人来说,这就是未来。
在世博会上,特斯拉为了消除公众对交流电的恐惧,向人们展示了奇妙的实验。他身着礼服,脚穿木鞋,双手接通电路,用身体做导线,通过交流电,全身闪着电火花。
而且在那之后他似乎就迷恋上了闪电,他经常在放着闪电的实验室里看书,这种让人看着都害怕的东西,仿佛是特斯拉的宠物一样温顺。
世博会给人们留下了深刻的印象,特斯拉也一度成为当时的风云人物。在特斯拉小的时候有一个梦想,把尼亚加拉水瀑奔腾的水流变为电能,现在就是他实现梦想的时候了。
1896年,特斯拉主持建造了尼亚加拉水电站,尼亚加拉瀑布强大的水流推动了巨大的发电机,提供了4000千瓦的电能。
通过变压器升压到22000伏特,再通过高压电线,输送到360英里之外的纽约。通过降压变压器降压之后,再给交流电动机、电灯泡和电车等用电设备供电。
在特斯拉的带领下,电能真正走进了千家万户。在这段日子里爱迪生几乎没有任何生意,电流大战以特斯拉的全面胜利而告终。
超越时代
电流大战胜利之后,特斯拉有了更加宏伟的构想。他发现闪电就是一种能量传输,而闪电是没有导线的。既然如此,我们能否人造出闪电,并以此来传输电能呢?
具体来说,可以建造一个巨大的透镜或者反光镜,将阳光收集起来,让水变成水蒸气,水蒸气可以推动涡轮机发电。然后制造一个巨大的特斯拉线圈,把电能以极高的电压和频率发射出去,这样全世界任何地方的任何人,都能够无需电线的使用电能了。到那个时候汽车和飞机都不再需要燃油,电能将会变得非常方便而廉价。
1895年特斯拉开始产生这个构想,紧跟着他位于纽约第五大道的实验室,就发生了火灾。这场火灾最后也没有查明原因,但是特斯拉心里认为,这一定是该死的爱迪生做的,因为只有他能够从火灾中获益。
1901年,特斯拉找到著名的金融大亨J.P.摩根,说服他投资的十五万美元,代价是以后所生产的产品,51%的股权归摩根所有。
利用这笔钱,特斯拉在纽约的长岛,建立了一座巨型发射塔。高187英尺,顶部有一个68英尺的半球形圆顶,这就是沃登克里弗塔。
特斯拉对摩根隐瞒了他的真实目的,他说自己是在研究无线电报,而实际上他心中的梦想一直都是无线输电。
可是就在这段时间,意大利人古列尔莫·马可尼发明出了无线电报,并且把一个字母S从英国传输到了北美,而特斯拉的无线输电技术却没有什么进展。越来越多的人指责特斯拉是个骗子,不得已,他只好向摩根坦白了自己的真实意图。摩根愤怒了,决定停止所有的资助。
1912年因为资不抵债,沃登克里弗塔被拆除了。
特斯拉其实还有很多项发明,例如他是世界上第一个使用遥控器的人。
1898年,特斯拉向公众展示了自己发明的遥控船。有公众向遥控船提问,64的立方根是多少,这艘船居然亮了四下灯予以回答。
特斯拉本想把这项发明卖给美国军方,制作遥控鱼雷,但是军方似乎没有太大的兴趣。
特斯拉还发明了一种真空管,产生X射线,成为最早拍摄X光片的人之一。
特斯拉虽然是一个卓越的科学家和工程师,但是却不是一个成功的商人,他把所有的钱都投入到了科学研究当中。为了支持西屋电气公司,他还撕毁了自己关于无线电的专利权,无数人因为特斯拉的发明积累了巨额的财富,但是特斯拉本人却一贫如洗。
晚年的特斯拉思想越来越古怪,他醉心于无线输电技术,还宣布自己已经和外星人建立了联系,这让他越来越被资本家们所抛弃。
世界没有认识到这位天才的价值,晚年的特斯拉孤独的住在纽约的小旅馆里,日常喜欢去广场上喂鸽子。有一次特斯拉被出租车撞断了几根肋骨却无钱医治,还是以前的东家,西屋电气公司帮他支付了医药费。
在第二次世界大战时,特斯拉曾经向美国政府提议研究死光武器,也就是利用特斯拉线圈产生的电磁爆炸,打击敌人的飞机和舰船。
1943年1月8日,总统安排特斯拉在白宫会面。但是在前一天夜里,特斯拉就在他所住的小旅馆里去世了。
纽约市长在电台中发布了一则讣告:昨晚一位八十七岁的老人去世了,他去世时一贫如洗,但是却是对这个世界贡献最多的人。如果把他的发明从生活中抽走,工厂车间将停止运转,电车将停止运动,我们的城市将陷入黑暗。特斯拉并没有死,他的生命已经融入到了我们的时代。
特斯拉两次和诺贝尔奖失之交臂。第一次是无线电的发明,他最早进行了无线电通信的演示并且获得专利,但是美国专利局却随后撤销了他的专利,转而授予马可尼,并且使马可尼获得了1909年的诺贝尔奖。
第二次是1915年,《纽约时报》头版刊文,瑞典政府已经决定将本年度的诺贝尔物理学奖颁发给托马斯·爱迪生和尼古拉·特斯拉。但是一周之后,诺贝尔奖却授予给了牛津大学的布拉格。传说这是因为特斯拉拒绝与爱迪生分享诺贝尔奖,而这个谜团至今也没有得到解释。
为了奖励特斯拉的贡献,美国电气工程师协会,也就是现在的电气电子工程师协会IEEE的前身,决定授予特斯拉他们协会的最高奖章:爱迪生奖章。显而易见 特斯拉没有去领奖。
特斯拉一生有一千多项发明,但是比发明更重要的,是特斯拉对未来有深刻的洞察力。在一百多年前,特斯拉就设想所有的铁路都将实现电气化。如果有足够的博物馆保存,蒸汽机头将会成为荒唐的老古董,而在那个时候正是蒸汽机车的鼎盛时代,内燃机车也才刚刚发明出来而已。
如今,全电气化的高铁动车,越来越成为我们生活必不可少的出行工具。
特斯拉领先了世界两个时代。
特斯拉还说 未来会有一种小巧的仪器,你可以把它放在口袋里。利用它,你可以听来自世界任何地方的音乐、歌声、科学家的演说。你能利用它亲眼见证任何重大的事件,比如世界大赛或者是恐怖的战争和地震。在纽约的商人利用这种仪器,就能直接对他在伦敦或者其他地方的办公室的人员发号施令。我们只需要一个工厂,就能制造出成千上万这样的仪器。
这不就是现在的移动互联网和手机吗?
要知道,在那个时候无线电报才刚刚发明,电子计算机和互联网根本没有出现,更别提手机和移动互联网了。
特斯拉甚至还构想出了无线输电系统,他预想未来的电能,会像现在的网络一样方便而价格低廉,而这个构想直到今天人类还没有实现。
拥有这些伟大幻想并把它们付诸实践的人,算不算一个超越时代的人呢?
有一种说法,科学界有两个被严重低估的天才。一个是莱昂纳多·达·芬奇,另一个就是尼古拉·特斯拉。
马斯克从小把特斯拉当成偶像,如今马斯克在互联网、金融、通信、交通、航天、人工智能 脑机接口等诸多领域取得的突破,也有着特斯拉当年的风采。所不同的是特斯拉最终死于贫困,而马斯克却成为了世界首富。
相比于一百年前,现在更是一个伟大的时代,因为它能给梦想家更大的舞台。