正文 288 電流之戰 文 / 月之輪迴

    「電流大戰」引是在兩位19世紀和20世紀的天才而多產的發明家之間展開的：愛迪生具有驚人的創造性和工業策劃能力，但是卻缺乏數學知識和複雜的理論洞察力。相反，特斯拉和其同時代的人相比是一個前衛式的人物，他不像愛迪生那樣，僅僅因為個人願望而去做很多事情，而是在設計任何設備之前都從理論的角度去分析問題，直到得出絕對有把握的結果，才會付諸實踐。

    正處於19世紀下半葉，幾乎所有人都認為在實踐中是不可能使用交流電的。因為直流電始終朝著相同的方向流動，而交流電則反覆使電流的大小和方向發生變化。最早的電動機使用的都是直流電。那些試圖讓交流電動機運轉起來的人發現，這種電動機產生的磁場並不能使電動機正常運行。事實上，當電流改變方向的時候，磁場隨後也改變了強度和方向，因此，電動機自然就不可避免地停止轉動。

    轉機

    事情發生轉機是在1882年，特斯拉在經過嚴謹的數學分析之後，擬訂了一個新的實驗方案，他利用兩個異相交流電換相器，以保證有充分而強大的電流使發動機運轉。根據這位塞爾維亞科學家設計的方案，在電動機固定部分中的線圈裡，對流動電流的一個適當聯結（定子）能夠產生一個強度不變的磁場，這個磁場在轉動的同時，會使電動機的活動部件也跟著它一起轉動（轉子）。實際上，磁場會在轉子的線圈裡產生一個流動的感應電流，而感應電流能夠引發一個加快線圈自身轉動的力，而且這都不需要任何電線去連接運動中的各個部分。1883年，特斯拉製造出了第一個小型交流電動機。但他很需要有財政上的支持。

    和特斯拉第一次見面時，愛迪生正在投入大量的資金去研發直流電設備。1879年，愛迪生發明了白熾燈。這種燈在現實生活中的迅速普及使愛迪生本人也成為了一名成功的大企業家和世界知名的發明家，但是他當時也面臨著不少的問題：一個住宅區裡的照明燈如果和發電站的距離超過1公里。就無法得到足夠的電流發出強光，這是因為直流電無法在遠距離的情況下傳輸能量。為了使照明系統能夠正常運行，只好在每隔1公里的地方建造1座發電站，要不然就要增加發電機的功效，或者將若干個發電機連接在一起，以便產生更多的電流。

    愛迪生交給特斯拉的工作任務就是完善這些直流電系統的性能。不過特斯拉始終堅信能夠說服愛迪生去接受在許多方面明顯佔優勢的交流電。愛迪生很清楚特斯拉在技術方面的能力，他還拿出5萬美元讓特斯拉去改進發電站中的發電機。特斯拉研究制訂出了20多個新直流電發電機的計劃，這些發電機具有調節簡單並能產出強大電流的特點。愛迪生對這些新型發電機進行了多次實驗。取得了很好的效果，並為這些發電機申請註冊了專利權，用它們代替了那些老式機器。然而當特斯拉向愛迪生索取自己應得的那部分報酬時，愛迪生卻說：『特斯拉，您並不懂得美國式的幽默。『這件事對於這位塞爾維亞年輕人的打擊很大，他的美夢被再次被打破了。

    西屋公司

    1888年，一位希望能向愛迪生發起挑戰的美國發明家和企業家喬治.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，早在1883年，威斯汀豪斯就對交流電產生了極大的興趣。當時。法國人呂西安.戈拉爾和英國人約翰.吉布斯在倫敦的一個博覽會上向人們展示了一款能夠進行遠距離傳輸的交流電設備。這個設備運用了『二次發電機『（一種已經註冊了專利權的特殊變壓器）。就是利用戈拉爾.吉布斯的變壓器和由恩斯特.沃納.馮.西門子校準的發電機，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。為了能夠真正和愛迪生進行較量，西屋公司必然要考慮給工業企業提供交流電動機。當時工業用電動機用的都是直流電，這種電動機存在著明顯的不足，例如功率不足等等。於是，特斯拉開始為西屋公司設計大型的、高功率和高頻率的交流電電動機，彌補了老式發電機功率不足的缺陷。

    1888年3月，意大利物理學家伽利略.費拉利斯向都靈科學院展示了他的交流電『異步電動機『（該機器是在1885年設計完成的）。它的原理是建立在一個轉動的磁場上，和特斯拉5年前的設計理念很相似，只是技術更加完善。功率更大。與此同時，圍繞著交流電動機的『鬥爭『也日趨激烈：特斯拉要求擁有其發現轉動磁場的優先權。並且針對費拉利斯製造的交流電動機。經過一系列冗長的、令人厭煩的訴訟過程，法庭最後判定：轉動磁場的原始發現人屬於意大利科學家費拉利斯。然而令人遺憾的是。費拉利斯並沒有將異步電動機的巨大潛力運用到日常生活中去。

    共振現象

    特斯拉始終堅持著自己的研究工作。1890年，他發現了共振現象，即在特定的環境下，一個機械系統振動的振幅，不論是聲學的還是電力的，都會有一個相當高的振幅。最值得一提的是，這位塞爾維亞科學家利用共振原理製造出了一個變壓器——『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世紀末期，經過數月的實驗之後，威斯汀豪斯和特斯拉獲得了極大的成功，他們終於可以將已經成熟的產品推向市場。世界上第一座火力發電站獲悉特斯拉取得的成功以後，愛迪生意識到了自己將要面對的競爭對手是何等強大，他開始了一場針對交流電的中傷詆毀運動。為了向人們展示這種新型系統假定的危險性，愛迪生在眾多記者面前用高壓交流電做了一系列可怕的實驗：將一塊白鐵皮板和一台可達1000伏電壓的交流電發電機相聯，然後再把一隻小貓或是小狗放在鐵板上，小貓或小狗會瞬間死亡。這樣，人們就可以親眼目睹特斯拉和westinghouse公司的交流電的致命效果了（電椅就是在這樣的『啟發『下發明的）。同時，作為對愛迪生宣傳攻勢的反擊，特斯拉也在舞台上進行了很多真正的『電魔術『表演。除了使人們為之驚歎，特斯拉的另一個目的就是向世人傳播的交流電理念：當不被用在故意犯罪的目的時，交流電是非常安全的。

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    當這場『電流大戰『愈演愈烈之時，芝加哥正在籌備一個世界博覽會，主辦者希望尋找到一套可以照亮整個會場的照明設備。於是，威斯汀豪斯開出了一份極具誘惑力的合同，他試圖以超低價格來從愛迪生手中搶到這筆生意。1893年1月，博覽會開幕了，9萬多盞由特斯拉的交流電點的電燈照亮了整個會場。這是一次偉大的成功，同時也是大獲全勝之前的一個前奏。

    不久後，在尼亞加拉大瀑布將要建造世界上第一座水力發電站，交流電系統由於其經濟實惠和便於製造而被選中了。威斯汀豪斯將設計製造任務交給了蘇格蘭工程師喬治.福布斯。後者製造出的一套設備使用了3個特斯拉的交流發電機，每台的功率為110千瓦。1895年，發電站建成了，它可以將電流傳輸到距發電站35公里外的布法羅市。

    後記

    這一事件宣告交流電徹底戰勝了直流電，而愛迪生的直流電則瞬間就成了一種過時的技術。從那時起，交流電便成為了工業、商業和民用電的惟一選擇。(未完待續)