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尼古拉·特斯拉:一位“創造20世紀”的科學怪咖

印有特斯拉頭像的既有目前已不再流通的前南斯拉夫500萬面值的鈔票(上圖),也有目前仍在使用的100元面值的塞爾維亞第納爾(下圖)。鈔票上的特斯拉,面容瘦削、目光睿智而深邃。

在100元面值第納爾的頭像旁邊,同時印有磁感應強度(T=Wb/m2)。這是在1960年巴黎召開的國際計量大會上,為了紀念特斯拉在電磁學領域作出的重要貢獻,以他的名字命名的國際部門。鈔票的背面,還印有特斯拉設計的用來遠距離輸送電力的交流發電機模型。

少有天賦

1856年7月10日,這位日後對世界有曠世影響的特斯拉(圖1),誕生於克羅地亞的一個塞族家庭裡。他早年由於身體虛弱,加上生活的不安定,曾在一所工藝學校選修過3年的電機工程,其他受教育情況並不為人詳知。根據隻言片語的記載,他記憶力超人,做數學演算時很少使用紙筆,一切皆在腦子裡進行,直到有了結論,才把最後結果寫出來,以致老師常懷疑他在作弊。在日後的發明中,他也保持著這樣的習慣,經常在一個地方沉思,不寫也不算,到了動筆的時候,所發明的東西就像打開了閘門的水,傾瀉而出。

他讀過很多書,凡他喜歡的,都能記在腦子裡,認為重要的,複述起來幾乎一字不差。有人說他有“攝影機”般的影像記憶能力。他能用8國語言書寫和會話,除了塞爾維亞-克羅地亞語,還有捷克語、英語、法語、德語、匈牙利語、意大利語和拉丁語。

獨闖美利堅

1884年,特斯拉身無分文獨自闖蕩來到紐約,進入愛迪生機械公司工作。“信心”加“努力”雙管齊下,使他的天才潛質迅猛地迸發出來。僅一年的工夫,他不僅熟悉了這裡的技術,成為解決難題的高手,甚至主持了直流電機的設計。隨著經驗的積累,更由於思維敏捷與精力旺盛,特斯拉的專業能力不斷提升。

1886年,30歲的特斯拉離開了愛迪生,成立了特斯拉電氣公司,在經營諸多照明和電氣工程的同時,還發明了弧光照明,設計了發電機的電力系統整流器並取得了第一個專利。隨著事業的興旺,他的發明也迅速噴湧而出,僅列舉其中主要的項目就有:交流電、交流電的三相發電與三相星形傳輸與配電、特斯拉線圈、特斯拉渦輪發動機、旋轉磁場、異步電機、地面固定波、雙線線圈、無線電波發射與傳輸技術、粒子束武器等。僅在電氣和無線電工程領域,他就有著二百多項發明專利。特斯拉的影響力與日俱增。1892年,年僅36歲的特斯拉成為美國電氣和無線電工程界的最高學術團體——電力工程師協會的副主席。

電流大戰

值得一提的是,美國電氣工程學歷史上著名的“電流大戰”,其主要爭端是在發展電氣事業上對“直流電”和“交流電”的取捨。本來爭論的雙方是愛迪生和美國發明家和企業家喬治?威斯汀豪斯,但後來對立的主角卻演變為特斯拉與愛迪生。

愛迪生與特斯拉有很多共同點,他們都是絕世的天才,都是多產的發明家,也都是成功的企業經營者,創造性與工業策劃能力都是超群的。但相比之下,愛迪生的身上缺乏一些更為重要的東西,僅從專業角度上說,他所缺乏的是“數學頭腦”,由於理論基礎不足,使他失去了遠見和洞察力。與同時代人相比,特斯拉卻是思想超前的前衛式人物,他善於從大處著眼分析問題,更能從發展前景上作出決策。在關鍵點上的差異,使兩個人在直流電與交流電的取捨上發生了尖銳的矛盾,並在“電流大戰”中爆發了衝突。

在特斯拉所處的年代,人們還看不出交流電的優越性與發展前景。即使一般的專業人士,也只知道直流電是朝向一個方向“流動”,下意識地認為,這種電流一定更善於做功,更為可靠;而認為交流電來回流動,電流強弱和方向都不斷地改變,因而認為是“雜亂無序”,懷疑它做功的可靠性,甚至質疑它是否有存在和發展的必要。那時,愛迪生在發展直流電設備上投入了大量的資金,加上1897年電燈的發明,直流電在現實生活中得到了應用,使他和直流電都名聲大震。

在愛迪生手下工作時,特斯拉協助愛迪生發展了直流電供電系統,改進了直流發電站設備,提出了二十多項直流發電機的新設施,解決了強力發電的諸多技術問題,但這一切都成了愛迪生的個人專利,並以“這是美國式的幽默”搪塞,拒絕付給特斯拉應得的報酬。很快,愛迪生的直流照明系統暴露出明顯的不足,他的發電站只能為1千米範圍內的區域供電,超過1千米,不僅無法供電工作,就連照明也不能解決。特斯拉不止一次地試圖說服愛迪生接受交流電,儘管愛迪生深知特斯拉在技術方面的能力,但仍然拒不接受他的建議。

1890年特斯拉發明共振的特斯拉線圈後,證明在交流電的傳輸上能承受從幾百伏到上千伏的電壓,這一新技術終於以成熟的產品推向了市場。交流電的成功無疑是對愛迪生的一次挑戰,他意識到自己面臨的是一個強大的競爭對手,於是在人們對電流了解不多的情況下,采取了一些極端的手段蒙蔽公眾。他當眾用1000伏高壓交流電把貓、狗電死,以證明交流電的致命危險性。

就在這場愈演愈烈的“電流大戰”中,1893年1月,在芝加哥舉行的世界博覽會開幕式上,特斯拉傳輸過來的交流電一下子點燃了9萬多隻燈泡,在全場燈火通明之中,確定了“電流大戰”的勝局。緊接著在第二年,即1894年,特斯拉又完成了短波無線電測試,為無線電的發展奠定了基礎。

更為成功的則是一年之後,1895年,特斯拉與威斯汀豪斯的西屋公司合作,在尼亞加拉建成了世界上第一座水力發電站,成功地把交流電輸送到距發電站35千米以外的布法羅市,在馬薩諸塞州也首次使用了交流電的照明設備。這件事轟動了美國,也波及了全世界,特斯拉的交流電不再受到世人的懷疑。

特斯拉被公認為世界上最偉大的電機工程師之一,由於他的許多發明具有開創性,而被公認為電機工程學的先驅。圖2是特斯拉在他的尼亞加拉發電站實驗室的照片,他所發明的幾百萬伏高壓轉換器產生的電弧長達幾米,圖中坐著的就是特斯拉本人。

瘋狂科學家

特斯拉在電磁學和電機工程上的貢獻無人可以超越,在機械學方面,他也有許多發明,如機械泵、流速計、無葉渦輪等,加之他熟悉無線電技術,他的相關發明使他成為了自動控制學與機器人學研究的先驅。他還研究過X射線發射,並預言了用於人體透射的應用前景。在得知倫琴發現X射線後,他也用所研發的X射線設備拍攝出了他的手骨影像,他還對經常到他實驗室來訪的好友,美國著名作家馬克?吐溫說,要為他拍攝全身X光影像。

更為驚人的是,特斯拉超前100年預言了移動電話的普及,並設計過提取雷電能量的電能設施。此外,特斯拉提出的許多超時代的理論如,超時空傳輸、無線能量傳輸、真空能量提取、自由能源、反重力理論等。正是在他的超前思想的啟示下,通過後人的繼續研究,一些工作最終獲得了諾貝爾獎。

他的漫無邊際的發明在軍事武器上也有所建樹。他研究過飛彈導航、星球防禦系統、遠程控制武器、定向能量武器和死光等。1937年,他說(在什麽情況下不得而知):“我這(指軍事武器方面)並不是在做實驗,而是有了一些樣品,只需少許時間,我就可以把它們展示出來。”這樣的話肯定令美國當局非常敏感。

世界上很少有人不知道愛迪生和愛因斯坦,卻很少有人知道特斯拉,即便是學過物理專業的人,也僅僅知道特斯拉是國際部門製中磁感應強度的部門。殊不知,在改變人類生活和改變世界方面,特斯拉是愛因斯坦和愛迪生兩個人的總和。為此,特斯拉被後人譽為“創造20世紀的人”。

然而,因他的一些發明或發現過於超前,人們也常感到其理論的怪誕和漫無邊際,他被一些維護正統的人稱為“瘋狂科學家”。再加上他的一些原理和發明可能涉及未來的重要領域,有些被美國政府封存,使外界對他所知甚少。

1915年,在特斯拉將近60歲的時候,英國路透社倫敦分社報導,當年的諾貝爾物理學獎將由特斯拉和愛迪生分享,但他們兩人都拒絕領獎,既不接受與對方同時領獎,也不接受對方先於自己領獎。(編者注:根據諾貝爾獎官網的資料,愛迪生是在1915年獲得了“諾貝爾物理學獎提名”和“諾貝爾化學獎提名” ;而特斯拉是在1937年獲得“諾貝爾物理學獎提名”。)

孤寂晚年

20世紀30年代,當接近生命尾聲時,特斯拉除了每天隻外出散步到公園裡待上一會兒,與松鼠、鴿子為伴,平時深居簡出,終身未娶,獨居在紐約的一家旅館裡。 1943年1月7日,他因心力衰竭在孤獨中死去,享年87歲,他死後兩天才被發現。

他去世後,身邊成噸的資料被美國中央情報局接管,雖然參照他的發明原理,美國和蘇聯都開始了太空的研究,但這些資料作為機密一直沒有公開。因長期封存,有關特斯拉的個人資料也一直沒有公開披露,蒙塵多年後,特斯拉逐漸被人們遺忘。

進入21世紀,特斯拉在公眾中的名聲逐漸反轉。英國廣播公司(BBC)播出了《閃電的主人——尼古拉?特斯拉》的節目;在美國的“在線”和“探索”頻道共同組織的“最偉大的美國人”的公眾投票中,尼古拉?特斯拉被列在了前100位中;在他的家鄉,塞爾維亞首都貝爾格萊德機場以他的名字命名。特斯拉的骨灰盒擺放在貝爾格萊德的特斯拉博物館,如圖3所示,這是一個鍍金球,球形是特斯拉生前最喜歡的幾何形狀。

圖3. 特斯拉的骨灰盒(圖源:wikipedia.org)

2004年2月,伊隆·馬斯克用尼古拉·特斯拉的名字,命名“特斯拉電動汽車公司”,以此紀念他眼中偉大的物理學家尼古拉·特斯拉——“創造20世紀的人”。

撰文 | 魏鳳文 武軼

編輯 | 李研

本文經授權轉載自清華大學出版社出版的《科學史上的365天》

錢幣圖片來源:www-personal.umich.edu/~jbourj/money.htm

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