特斯拉与交流电的传奇故事
一、特斯拉的早年经历
尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)是一位杰出的发明家、工程师和物理学家,他对交流电的发展和应用做出了重大贡献。他出生于1856年7月10日,是奥匈帝国克罗地亚的一个塞尔维亚家庭。他从小就表现出对科学和技术的浓厚兴趣,尤其是对电学和机械学。他在格拉茨理工大学(Graz University of Technology)学习了两年电气工程,但没有毕业,而是在1878年离开了学校,前往布达佩斯(Budapest)寻工作。
在布达佩斯,特斯拉遇到了一位名叫安东·斯派格尔(Anton Szigeti)的电气工程师,他给特斯拉提供了一个在当地电话公司的职位。特斯拉在那里设计了一种改进的电话交换机,并开始研究交流电的原理和优势。他发现了旋转磁场的概念,即利用交替变化的电流来产生一个固定空间中不断旋转的磁场。这个发现为后来的交流电机和变压器奠定了基础。
1882年,特斯拉受到了美国发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)的影响,决定前往巴黎(Paris),加入爱迪生在那里的分公司。他在那里工作了一年多,主要负责维修和改进爱迪生的直流发电机和电灯系统。他也开始制作自己的交流发电机和电动机的原型,但没有得到爱迪生的支持和认可。
1884年,特斯拉离开了巴黎,乘船前往美国,带着一封爱迪生给他写的推荐信,信中写道:“我知道两个伟大的人,你是其中之一。” 特斯拉抵达纽约后,很快就加入了爱迪生在那里的实验室,成为了他的助手。他帮助爱迪生解决了一些技术难题,并提出了许多改进直流系统的建议。然而,当他向爱迪生提出用交流电代替直流电时,遭到了拒绝。爱迪生坚持认为直流电是更安全、更可靠、更经济的选择,并且不愿意放弃他已经投入巨资建立起来的直流电力网络。二、特斯拉与交流电的突破
1885年,特斯拉与爱迪生发生了冲突,原因是爱迪生没有兑现他承诺给特斯拉5万美元的奖金,作为对特斯拉改进直流发电机效率的奖励。爱迪生声称这只是一个玩笑,并说:“特斯拉,你不懂美国人的幽默。”[3] 特斯拉感到受骗和失望,于是辞去了工作,开始了自己的事业。他在纽约成立了特斯拉电灯与电气制造公司(Tesla Electric Light and Manufacturing Company),并获得了一些投资者的支持。他在那里发明了一种改进的交流发电机,并申请了专利。1888年5月16日,特斯拉在美国电气电子工程师学会(American Institute of Electrical Engineers)上做了一场题为《交流电机和变压器的新系统》(A New System of Alternating Current Motors and Transformers)的报告。他在报告中展示了他的交流电机和变压器的原理和实验,引起了轰动和赞誉。他的报告吸引了一位名叫乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)的富有的工业家的注意,他是威斯汀豪斯电气公司(Westinghouse Electric Company)的创始人,也是爱迪生的竞争对手。威斯汀豪斯认识到特斯拉的发明对于交流电的推广和应用有着重大意义,于是决定与特斯拉合作,购买了他的专利,并雇用他作为顾问。
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颐达1889年,特斯拉搬到了匹兹堡(Pittsburgh),在威斯汀豪斯公司的实验室里继续研究和改进交流电系统。他设计了一种多相交流发电机,可以产生两相或三相的交流电,从而提高了交流电机的效率和稳定性。他还发明了一种用于调节交流电压和频率的装置,称为特斯拉调谐器(Tesla Tuner)。
1890年,特斯拉公布了高频交流电可以点亮无电极真空管,并提出了透热疗法(diathermy)。这是一种利用高频电流通过人体组织产生热量来疾病的方法,后来被广泛应用于医学领域。[3]
1891年7月31日,特斯拉申请成为美国公民的申请通过,成为了美国公民。[3] 同年,他在纽约成立了自己的实验室,并开始进行更多的创新和探索。他发明了一种无线遥控装置,并用它来控制一艘小型船只,在1898年在麦迪逊广场花园(Madison Square Garden)进行了公开演示。这被认为是无线遥控技术和机器人学的先驱之作。
三、特斯拉与“电流之战”
东莞违章1893年,特斯拉利用圆锥形线圈制造出了100万伏的高压电,并在芝加哥哥伦比亚博览会(Chicago World's Columbian Exposition)上展示了交流电照明,成为了“电流之战”的最终赢家。“电流之战”是指19世纪末20世纪初,在美国爆发的一场关于直流电和交流电优劣的争论和竞争。主要参与者是爱迪生、威斯汀豪斯和特斯拉。
“电流之战”的起因是美国政府决定在尼亚加拉大瀑布(Niagara Falls)建设一座水力发电站,并向各方征集提案,爱迪生和威斯汀豪斯都参与了竞标,分别代表直流电和交流电的利益。爱迪生声称直流电更安全、更有效,而威斯汀豪斯则
强调交流电可以在更远的距离上输送电力,而且可以通过变压器调节电压。
为了证明自己的观点,爱迪生采取了一些极端和残忍的手段,比如用交流电处死动物,甚至参与了美国第一次用电椅执行死刑的事件。他还雇用了一位名叫哈罗德·布朗(Harold Brown)的工程师,来制造一些假冒的实验,试图证明交流电对人体有致命的危险。
然而,这些手段并没有阻止交流电的发展和普及。1893年,威斯汀豪斯公司赢得了芝加哥哥伦比亚博览会的照明合同,利用特斯拉的交流发电机和变压器,为博览会提供了灿烂的照明效果,让数百万的观众惊叹不已。特斯拉还在博览会上展示了他的高频高压交流电实验,包括无线点亮真空管、产生人造闪电、用身体传导电流等。他向世人展示了交流电的奇妙和神奇。
同年,威斯汀豪斯公司又赢得了尼亚加拉大瀑布水力发电站的合同,打败了爱迪生和其他竞争者。这是一个具有历史意义的项目,它标志着交流电在美国乃至世界上的主导地位。威斯汀豪斯公司在尼亚加拉河上建造了一座水力发电站,利用特斯拉设计的多相交流发电机和变压器,将水能转化为电能,并通过输电线路将电力输送到22英里外的布法罗市(Buffalo)。这是当时世界上最长的输电线路,也
是第一个长距离输送交流电的工程。
1896年1月12日,尼亚加拉大瀑布水力发电站正式开始运行,并向布法罗市供应了第一批商业用电。这一事件被誉为“世界工业史上最伟大的事件之一”,它开启了水力发电和交流电时代的新篇章。特斯拉和威斯汀豪斯因此获得了巨大的声誉和荣誉,而爱迪生则不得不承认自己在“电流之战”中失败了。
四、特斯拉与无线通信
特斯拉在交流电领域取得了巨大成功后,并没有停止他对科学和技术的探索和创新。他开始转向无线通信和无线输电的研究,并提出了一些前卫和超前的想法。他认为无线通信不仅可以传递声音、图像、数据等信息,还可以传递能量、物质、思想等更高层次的内容。他梦想着建立一个全球无线通信和输电的网络,让人类可以自由地分享知识、资源和智慧。
汽车台球1893年,特斯拉在圣路易斯(St. Louis)的法兰克林研究所(Franklin Institute)上做了一场题为《光的自然和利用》(On Light and Other High Frequency Phenomena)的报告。他在报告中展示了他的无线通信的原理和实验,包括用无线电波点亮灯泡、控制小型船只、传递声音等。他还预言了无线电波在未来的广泛应用,比如无线电话、电视、遥控器、雷达等。他被认为是无线通信技术的先驱和创始人之一。
1895年,特斯拉在纽约的实验室发生了一场大火,导致他的许多研究成果和设备被毁。他不得不重新开始他的工作,并寻新的资金来源。他在1897年申请了无线电专利,并与美国专利局发生了一场长达十年的争议,因为另一位无线电发明家,意大利人吉列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)也在同一时期申请了类似的专利。马可尼是一位商业上很成功的无线电创业者,他在1896年成立了马可尼无线电公司(Marconi Wireless Company),并在1901年实现了跨大西洋的无线电报传输。马可尼因此获得了1909年的诺贝尔物理学奖,并被普遍认为是“无线电之父”。
特斯拉对马可尼的成就表示不屑和不满,他认为马可尼使用了他的专利和发明,并没有做出任何创新和贡献。他指出马可尼的无线电系统是基于赫兹(Heinrich Hertz)发现的电磁波,而这种波在空气中传播会受到阻碍和衰减,而且容易受到干扰和窃听。特斯拉则提出了一种不同的无线电系统,基于地球本身作为一个导体,利用地球表面波和大气层之间形成的谐振腔来传输信号。他认为这种系统可以实现更远距离、更高效率、更安全隐蔽的无线通信和输电。
为了验证他的理论,特斯拉在1899年搬到了科罗拉多州科罗拉多斯普林斯(Colorado Springs),在那里建立了一个大型的实验室,配备了一个高达200英尺的金属塔和一个能产生1200万伏特高压电流的特斯拉线圈。他在那里进行了一系列惊人和危险的实验,比如用无线电波点亮远处的灯泡、产生人造闪电、检测遥远星球的信号等。他声称他成功地实现了从科罗拉多到英格兰和澳大利亚之间的无线通信,并且还收到了来自火星或其他星球的信号。
1900年,特斯拉离开了科罗拉多,回到了纽约,并开始着手建造一个更大规模的无线通信和输电站,名为沃登克利夫塔(Wardenclyffe Tower),又称为特斯拉塔(Tesla Tower)。他在纽约州的沃登克利夫(Wardenclyffe)买了一块土地,打算在那里建造一个高约57米的金属塔,塔顶有一个55吨的金属球,塔下有一个深达36米的地下井,用来连接地球的电磁场。他的目标是利用这个塔来实现全球无线通信和输电,甚至向其他行星发送信号。
特斯拉最初得到了金融家摩根(J.P. Morgan)的资助,但后来摩根因为对特斯拉的计划失去了信心而撤回了资金。特斯拉也没有到其他的赞助者,他的项目陷入了困境。1903年,他在沃登克利夫塔上进行了一次大规模的实验,试图向法国发送无线电信号,但没有成功。1906年,他的实验室被关闭,他的员工被解雇。1917年,沃登克利夫塔被拆除,用来偿还特斯拉的债务。
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特斯拉对沃登克利夫塔的失败感到非常沮丧和失望,他认为这是他一生中最重要的工作。他曾经说过:“让未来的人们评判我的工作吧,我不在乎。我已经做出了我的贡献给人类。我知道我已经完成了一些伟大的事情。”
五、特斯拉与死亡射线
特斯拉在无线通信和输电领域遭遇挫折后,并没有放弃他对科学和技术的追求。他开始转向更加神秘和惊人的领域,比如无线能量武器、反重力装置、人造地震机等。其中最引人注目的是他所称的“死亡
射线”(Death Ray),也就是电磁远程武器(Teleforce)。
特斯拉声称他发明了一种可以发射出强大而集中的粒子束或电磁波的装置,可以摧毁数百英里外的任何目标,包括飞机、坦克、导弹等。他认为这种武器可以用来防御敌人的进攻,甚至可以用来维持世界和平。他曾经说过:“这种武器将使战争变得不可能。它将把任何国家变成一座玻璃房子。”
特斯拉从1930年代开始向各国政府推销他的死亡射线,但没有得到任何正式的回应或合同。有些人认为特斯拉只是在吹牛或炒作,有些人则认为特斯拉已经疯了或被间谍渗透了。特斯拉也没有公开展示过他的死亡射线的原理或实验,只是在一些杂志上发表过一些模糊和含糊的描述。
1943年1月7日,特斯拉在纽约一家酒店里去世,享年86岁。他留下了许多未完成或未公开的发明和研究,其中包括他的死亡射线。他的遗物被美国政府没收,由一位名叫约翰·G·特朗普(John G. Trump)的工程师进行了审查。特朗普是美国总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)的叔叔,也是一位著名的电气工程师和物理学家,曾参与过雷达和核武器的研发。特朗普在审查了特斯拉的资料后,得出了一个结论,即特斯拉的死亡射线只是一种“奇异的幻想”,没有任何可行性或实用性。
特斯拉的死亡射线是否真的存在,以及它是否真的具有他所宣称的威力,至今仍然是一个谜。有些人认为特斯拉是一个被误解和忽视的天才,他的死亡射线是一种超越时代的创新,可能被某些政府或组织秘密地利用或发展。有些人则认为特斯拉是一个患有妄想症和偏执狂的老人,他的死亡射线只是一
种空想和幻觉,没有任何科学依据或实际意义。六、结语
奔腾nat特斯拉是一个充满传奇和争议的人物,他在电气工程、无线通信、能源转换等领域做出了重大的贡献和创新,影响了现代文明的发展和进步。他也是一个充满梦想和幻想的人物,他在无线输电、死亡射线、反重力等领域提出了大胆和超前的想法和实验,引发了人们对科学和技术的想象和探索。他是一个充满荣誉和悲剧的人物,他在交流电领域获得了巨大的成功和声誉,但在无线通信和输电领域遭遇了失败和挫折。他是一个充满智慧和孤独的人物,他拥有着非凡的才华和知识,但也饱受着孤独和痛苦。
特斯拉曾经说过:“我不关心未来。我对现在感兴趣。”他用自己的生命来追求科学和技术的真理和美好,不畏困难和挑战,不顾名利和成败,不惧批评和误解。他是一个值得我们敬佩和学习的科学家,也是一个值得我们思考和反思的人。