高中歷史之歷史百科十九世紀(jì)末的科技戰(zhàn)爭(zhēng)-交流電與直流電大戰(zhàn)素材

PAGEPAGE4十九世紀(jì)末的科技斗爭(zhēng)——溝通電與直流電大戰(zhàn)"我相識(shí)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)早晨，就是帶著這樣一封舉薦信，尼古拉·特斯拉跨入了位于紐約聞名的第五大道上一座美麗大廈的門檻。特斯拉是一名優(yōu)秀的塞爾維亞工程師，當(dāng)時(shí)28歲的他剛剛打算和世界上最聞名的獨(dú)創(chuàng)家一起工作，而這位獨(dú)創(chuàng)家僅僅用了幾年的時(shí)間就起先了他的電燈照明時(shí)代。托馬斯·愛迪生在他公司總部的辦公室熱忱接待了這位躊躇滿志的年輕人。看過了特斯拉的簡(jiǎn)歷以后，愛迪生立刻委派給他一份工作。為特斯拉寫舉薦信的人是查爾斯·巴特切羅，歐洲大陸愛迪生公司的負(fù)責(zé)人，這家公司是愛迪生電燈公司在巴黎的分公司，特斯拉在來(lái)美國(guó)以前曾在那里工作。特斯拉欣然接受了愛迪生交給他的工作，并且耐不住性子大膽地向愛迪生提出了自己的設(shè)想，他認(rèn)為有可能利用溝通電流來(lái)產(chǎn)生電能。然而愛迪生的看法是冷淡的，他表示對(duì)這種理論毫無(wú)愛好，而且在愛迪生看來(lái)，由他制造的直流電照明系統(tǒng)已經(jīng)足夠運(yùn)用了。此后，愛迪生只是在直流電系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。然而，他的新合作者特斯拉所期盼的卻絕不止于此。19世紀(jì)下半葉，幾乎全部人都認(rèn)為在實(shí)踐中是不行能運(yùn)用溝通電的。因?yàn)橹绷麟娛冀K朝著相同的方向流淌，而溝通電則反復(fù)使電流的大小和方向發(fā)生變更。最早的電動(dòng)機(jī)運(yùn)用的都是直流電，那些試圖讓溝通電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的人發(fā)覺，這種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的磁場(chǎng)并不能使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。事實(shí)上，當(dāng)電流變更方向的時(shí)候，磁場(chǎng)隨后也變更了強(qiáng)度和方向，因此，電動(dòng)機(jī)自然就不行避開地停止轉(zhuǎn)動(dòng)。事情發(fā)生轉(zhuǎn)機(jī)是在1882年，特斯拉在經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)分析之后，擬訂了一個(gè)新的試驗(yàn)方案，他利用兩個(gè)異相溝通電換相器，以保證有充分而強(qiáng)大的電流使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。依據(jù)這位塞爾維亞科學(xué)家設(shè)計(jì)的方案，在電動(dòng)機(jī)固定部分中的線圈里，對(duì)流淌電流的一個(gè)適當(dāng)聯(lián)結(jié)（定子）能夠產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)度不變的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的活動(dòng)部件也跟著它一起轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)子）。事實(shí)上，磁場(chǎng)會(huì)在轉(zhuǎn)子的線圈里產(chǎn)生一個(gè)流淌的感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流能夠引發(fā)一個(gè)加快線圈自身轉(zhuǎn)動(dòng)的力，而且這都不須要任何電線去連接運(yùn)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)小型溝通電電動(dòng)機(jī)，但是他很須要有財(cái)政上的支持來(lái)進(jìn)一步試驗(yàn)和推動(dòng)自己的獨(dú)創(chuàng)。無(wú)法超越1公里的范圍和特斯拉第一次見面時(shí)，愛迪生正在投入大量的資金去研發(fā)直流電設(shè)備。1879年，愛迪生獨(dú)創(chuàng)了白熾燈，這種燈在現(xiàn)實(shí)生活中的快速普及使愛迪生本人也成為了一名勝利的大企業(yè)家和世界知名的獨(dú)創(chuàng)家，但是他當(dāng)時(shí)所面臨的問題也不少。首先，一個(gè)住宅區(qū)里的照明燈假如和發(fā)電站的距離超過1公里，就無(wú)法得到足夠的電流發(fā)出強(qiáng)光，這是因?yàn)橹绷麟姛o(wú)法在遠(yuǎn)距離的狀況下傳輸能量。愛迪生為了使他設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，只好在每隔１公里的地方建立1座發(fā)電站，要不然就要增加發(fā)電機(jī)的功效，或者將若干個(gè)發(fā)電機(jī)連接在一起，以便產(chǎn)生更多的電流。愛迪生交給特斯拉的工作任務(wù)就是完善這些直流電系統(tǒng)的性能。不過特斯拉始終堅(jiān)信能夠勸服愛迪生去接受在很多方面明顯占優(yōu)勢(shì)的溝通電。愛迪生很清晰特斯拉在技術(shù)方面的實(shí)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(jī)。特斯拉探討制訂出了20多個(gè)新直流電發(fā)電機(jī)的安排，這些發(fā)電機(jī)具有調(diào)整簡(jiǎn)潔并能產(chǎn)出強(qiáng)大電流的特點(diǎn)。愛迪生對(duì)這些新型發(fā)電機(jī)進(jìn)行了多次試驗(yàn)，取得了很好的效果，并為這些發(fā)電機(jī)申請(qǐng)注冊(cè)了專利權(quán)，用它們代替了那些老式機(jī)器。然而當(dāng)特斯拉向愛迪生索取自己應(yīng)得的那部分酬勞時(shí)，愛迪生卻拒絕了他。他說(shuō)："特斯拉，您并不懂得美國(guó)式的幽默。"這件事對(duì)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。特斯拉感到極度的悲觀和厭倦，于是他辭職了。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，特斯拉給愛迪生帶來(lái)了很多利益，然而愛迪生始終對(duì)他的溝通電持一種質(zhì)疑和敵視的看法。不過，除了暴露出愛迪生對(duì)科學(xué)缺乏遠(yuǎn)見以外，特斯拉還清晰地看到，愛迪生已經(jīng)將太多的金錢投入到他的直流電上而不能自拔了。信任特斯拉的西屋公司1888年，一位希望能向愛迪生發(fā)起挑戰(zhàn)的美國(guó)獨(dú)創(chuàng)家和企業(yè)家喬治·威斯汀豪斯將賭注押在了溝通電上，他邀請(qǐng)?zhí)厮估剿墓救スぷ?。其?shí)，早在1883年的時(shí)候，威斯汀豪斯就對(duì)溝通電產(chǎn)生了極大的愛好。當(dāng)時(shí)，法國(guó)人呂西安·戈拉爾和英國(guó)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(yuǎn)距離傳輸?shù)臏贤娫O(shè)備。這個(gè)設(shè)備運(yùn)用了"二次發(fā)電機(jī)"：一種他們已經(jīng)注冊(cè)了專利權(quán)的特別變壓器。就是利用戈拉爾—吉布斯的變壓器和由恩斯特·沃納·馮·西門子校準(zhǔn)的發(fā)電機(jī)，1886年3月，西屋公司在美國(guó)馬薩諸塞州的大巴靈頓小鎮(zhèn)中首次運(yùn)用了溝通電照明設(shè)備。然而，為了能夠真正和愛迪生進(jìn)行較量，西屋公司必須要考慮給工業(yè)企業(yè)供應(yīng)溝通電動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)工業(yè)用電動(dòng)機(jī)用的都是直流電，這種電動(dòng)機(jī)存在著明顯的不足，例如功率不足等等。于是，特斯拉起先為西屋公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)大型的、高功率和高頻率的溝通電電動(dòng)機(jī)，彌補(bǔ)了老式發(fā)電機(jī)功率不足的缺陷。1888年3月，意大利物理學(xué)家伽利略·費(fèi)拉利斯向都靈科學(xué)院展示了他的溝通電"異步電動(dòng)機(jī)"（這個(gè)機(jī)器實(shí)際是在1885年設(shè)計(jì)完成的）。它的原理是建立在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁場(chǎng)上，和特斯拉5年前的設(shè)計(jì)理念很相像，只是技術(shù)更加完善，功率更大。與此同時(shí)，圍圍著溝通電動(dòng)機(jī)的"斗爭(zhēng)"也日趨激烈：特斯拉要求擁有其發(fā)覺轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)的優(yōu)先權(quán)，并且針對(duì)費(fèi)拉利斯制造的溝通電動(dòng)機(jī)，在同年5月對(duì)自己獨(dú)創(chuàng)的一款與其特別相像的電動(dòng)機(jī)申請(qǐng)了專利。經(jīng)過一系列冗長(zhǎng)的、令人厭煩的訴訟過程，德國(guó)和美國(guó)法庭最終判定：轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)的原始發(fā)覺人屬于意大利科學(xué)家伽利略·費(fèi)拉利斯。然而令人缺憾的是，費(fèi)拉利斯并沒能把握住這個(gè)契機(jī)，他沒有像特斯拉那樣將異步電動(dòng)機(jī)的巨大潛力運(yùn)用到日常生活中去。特斯拉始終堅(jiān)持著自己的探討工作。1890年，他發(fā)覺了共振現(xiàn)象，即在特定的環(huán)境下，一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)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(dāng)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，也就是今日的"特斯拉線圈"，它能夠承受極高的電壓，從幾百到幾千伏不等。到19世紀(jì)末期，經(jīng)過數(shù)月的試驗(yàn)之后，威斯汀豪斯和特斯拉獲得了極大的勝利，他們最終可以將已經(jīng)成熟的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，惟一令他們苦惱的就是上市以前那些過于繁瑣而官僚的手續(xù)。無(wú)休止地相互中傷獲悉特斯拉取得的勝利以后，愛迪生意識(shí)到了自己將要面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是何等強(qiáng)大，他起先了一場(chǎng)針對(duì)溝通電的中傷詆毀運(yùn)動(dòng)。為了向人們展示這種新型系統(tǒng)假定的危急性，愛迪生在眾多記者面前用高壓溝通電做了一系列可怕的試驗(yàn)。他先是將一塊白鐵皮板和一臺(tái)可達(dá)1000伏電壓的溝通電發(fā)電機(jī)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溝通電的致命效果了。電椅就是在這樣一系列"展示"的"啟發(fā)"下獨(dú)創(chuàng)出來(lái)的。同時(shí)，作為對(duì)愛迪生宣揚(yáng)攻勢(shì)的反擊，特斯拉也在舞臺(tái)上進(jìn)行了很多真正的"電魔術(shù)"表演。除了使人們?yōu)橹@羨，特斯拉的另一個(gè)目的就是向世人傳播他的溝通電理念：當(dāng)不被用在有意犯罪的目的時(shí)，溝通電是特別平安的。當(dāng)這場(chǎng)"電流大戰(zhàn)"愈演愈烈之時(shí)，芝加哥正在籌備一個(gè)世界博覽會(huì)，主辦者希望找尋到一套可以照亮整個(gè)會(huì)場(chǎng)的照明設(shè)備。于是，威斯汀豪斯開出了一份極具誘惑力的合同，他試圖以超低價(jià)格來(lái)從愛迪生手中搶到這筆生意。1893年1月，博覽會(huì)開幕了，9萬(wàn)多盞由特斯拉的溝通電點(diǎn)燃的電燈照亮了整個(gè)會(huì)場(chǎng)。這是一次宏大的勝利，同時(shí)也是大獲全勝之前的一個(gè)前奏。尼亞加拉大瀑布的溝通發(fā)電站不久以后，在尼亞加拉大瀑布將要建立世界上第一座水力發(fā)電站，溝通電系統(tǒng)由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和便于制造而被選中了。威斯汀豪斯將設(shè)計(jì)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(shè)備運(yùn)用了3個(gè)特斯拉的溝通發(fā)電機(jī)，每臺(tái)的功率為110千瓦。1895年，發(fā)電站建成了，它可以將電流傳輸?shù)骄喟l(fā)電站35公里外的布法羅市。這一事務(wù)宣告溝通電徹底戰(zhàn)勝了直流電，而愛迪生的直流電則瞬間就成了一種過時(shí)的技術(shù)。愛迪生本人不得不接受這個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)。從那時(shí)起，溝通電便成為了工業(yè)、商業(yè)和民用電的惟一選擇。"電流大戰(zhàn)"是在兩位19世紀(jì)和20世紀(jì)的天才而多產(chǎn)的獨(dú)創(chuàng)家之間綻開的，兩人也是迥然不同的科學(xué)家。愛迪生具有驚人的創(chuàng)建性和工業(yè)策劃實(shí)力，是一位特別聰慧的試驗(yàn)者，但是卻缺乏數(shù)學(xué)學(xué)問和困難的理論洞察力。相反地，特斯拉和其同時(shí)代的人相比是一個(gè)前衛(wèi)式的人物，通過對(duì)現(xiàn)象精確地?cái)?shù)學(xué)解析，他完成了很多宏大的創(chuàng)建性工作。他不像愛迪生那樣，僅僅因?yàn)閭€(gè)人愿望而去做很多事情，而是在設(shè)計(jì)任何設(shè)備之前都從理論的角度去分析問題，直到得出肯定有把握的結(jié)果，才會(huì)付諸實(shí)踐。1915年，愛迪生獲得諾貝爾獎(jiǎng)的提名，特斯拉則在1937年獲得諾貝爾獎(jiǎng)的提名，但他們倆都沒能獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)。一些人認(rèn)為，正是因?yàn)槟菆?chǎng)持續(xù)了數(shù)年的"電流大戰(zhàn)"，愛迪生和特斯拉都暴露出了他們?nèi)诵灾械娜觞c(diǎn)，這與人們長(zhǎng)期給予他們的"天才"和"科學(xué)家"的稱號(hào)是極不相稱的。淡泊名利的特斯拉依據(jù)特斯拉的傳記作者M(jìn)argaretCheney的觀點(diǎn)：他是一個(gè)落伍的人，有很多的緣由導(dǎo)致了這個(gè)獨(dú)創(chuàng)家人生比較暗淡。首先，特斯拉從不用參與任何組織。此外，他的探討太超前，特斯拉的同時(shí)代的人通常都無(wú)法理解他的工作。然而很多人從未聽說(shuō)過他的主要緣由是其他的科學(xué)家通常對(duì)特斯拉的成就不特別信任。通常會(huì)把特斯拉在溝通電方面的工作之歸功于Edison，而也不行避開的把Marconi當(dāng)成無(wú)線電的獨(dú)創(chuàng)家。事實(shí)上，Edison從來(lái)不從事溝通電方面的工作，這是因?yàn)樗谥绷麟姺矫娴墓ぷ饔懈?jìng)爭(zhēng)。此外，雖然Marconi在1904年得到了無(wú)線電的專利權(quán)，但是這一授權(quán)狀況多少有些黑暗，這是因?yàn)樘厮估?/p>