尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

摘要

爱迪生和特斯拉都是奇才,可谓半斤八两、难分上下。如果爱迪生可以打50分,特斯拉差不多是49-53分。

爱迪生和特斯拉都是奇才,可谓半斤八两、难分上下。如果爱迪生可以打50分,特斯拉差不多是49-53分。爱迪生有很多发明都是团队的成果,这个不假,但他个人还是独立或者主导完成了很多重大的发明创造,比如留声机和电影放映机等等。而特斯拉也有一些出色的技术上的贡献,但没有一些地摊文学和伪“纪录片”里面描述的那样夸大。

对爱迪生,已经有大量的科学史的描述,我们已经了解的差不多了,下面重点谈谈特斯拉,纠正几个经典的误解。

并不是交流电机的发明者

有一个流传很久的谣言,说特斯拉“发明了交流电”。其实,这只是很低级的错误。学术界早就明确法拉第是“交流电之父”。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

法拉第的百科词条

“交流电”无需“发明”,只能被发现,即使是发现,也与特拉斯八竿子打不着边。

第一个发现交流电效应的是英国著名科学家迈克尔·法拉第。当法拉第发现了电磁感应后,随后则掌握了产生交流电流的方法。早期的交流电机的成品由麦可·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。1831年,法拉第圆盘发电机被发明。不久的1832年,波利特·皮克西基于法拉第的原理制造了第一台交流电机。

而三相交流发电机的发明者,是现代交流电之父多布罗沃利斯基。

特斯拉的主要成就是什么呢?据美国专利局的记载,特斯拉改进了新型高频率交流电动机中的一种,而在当时,做出高频率交流电动机的人有几十个。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

这个是皮克西发明的永久磁铁型旋转式交流发电机,于1832年基于法拉第的原理制造。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

多布罗沃利斯基,他是真正的三相交流电之父。

不懂高等数学,是理论物理学的门外汉

1875年,特斯拉进入了奥地利的格拉茨科技大学修读电机工程,然而他的学校却宣称他从来没有获得过学位,他在大学一年级只上了第一学期的课,并且在那期间已经不听课了。另一些人称他因交不起第一学期的学费而被迫退学了。据他大学室友所说,特斯拉没有毕业。

特斯拉明确承认自己不懂高等数学的知识。特斯拉是一位伟大的工程师,然而在理论物理学方面只是一位门外汉。在当时的国际物理学界,量子物理与相对论交相呼应,这两个理论都用到了极其复杂的数学语言,然而特斯拉的理论知识非常不扎实,太缺乏相应的理论功底,牛顿的积分、莱布尼茨的微分和麦克斯韦的场论在他的理论中都没有怎么涉及,他用的是古希腊力学的简单数学。

发明专利被证实的仅有30项

特斯拉确实是19世纪末期优秀的机电工程师之一,他在机电工程、无线电工程等方面有所贡献。但要说他发明专利达上千项就是神话中的神话了。据美国普林斯顿大学科学史专家的仔细调查,特斯拉先生的所有专利,包括所有未曾批准的专利,被确切证实的有30项。

特斯拉塔被证明没有理论依据

被特斯拉粉津津乐道的沃登克里弗塔(即特斯拉塔),不过是不切实际的构想,早在1个世纪之前,就被从理论上彻底否认。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

特斯拉意图把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他设计的放大发射机,企图利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同,而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似。

事实是,特斯拉有生之年没有实现这一主张。后人也并没有从理论上证实这种方案的可行性。

根本没有资格获得诺贝尔奖提名

有一个甚至被官方媒体都信以为真的谣言,是特斯拉和爱迪生共同获得1912年的诺贝尔奖的传说,其实这是荒诞不经、违背史实的传言。

实际上,在1912年,爱迪生和特斯拉根本连提名都没有。获得提名的人,包括爱因斯坦、洛伦兹、普朗克、马赫、庞加莱等人,他们比爱迪生、特斯拉都更有资格获奖(其中的好几位后来也的确获了奖)。但是,1912年物理奖最后被颁给了达伦。科学史家认为,一个可能的原因是达伦是瑞典人,而到那时候还没有一个瑞典人拿过物理奖,负责评奖的瑞典皇家学会想给本国弄点儿面子——但这些也都是臆测了。这位瑞典人获得诺贝尔奖的理由实在是让人不敢恭维,原因竟然是他“发明了自动调节器和聚气装置联合用于灯塔和浮标照明”。有了这个装置,能让灯塔和照明浮标在天黑时自动点亮,天亮时自动熄灭,可以无人看管运行一年以上且大大减少了燃料消耗量。这样的水平连媒体都看不下去了,说这个理论如果能获奖,那么开罐头的勺子也能获奖。更有甚者说“还不如颁发给爱迪生和特斯拉”,传来传去就变成了特斯拉获奖的谣传。

与爱因斯坦根本不是一个档次

所谓特斯拉的理论秒杀爱因斯坦、霍金等科学家(甚至变成了爱因斯坦打压特斯拉,特斯拉与爱因斯坦成为一生的敌人,甚至美国政府为了打压特斯拉,树立了爱因斯坦这样的科学家形象等多个版本)的说法,就更加的不靠谱了。在当时的那个年代,特斯拉的理论连一个受过高等教育的大学生都不如。而他与爱因斯坦之间的恩怨,更是子虚乌有。特斯拉与爱因斯坦基本是同时代的人,但他们之间几乎没有任何交集。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

传言有爱因斯坦获得诺贝尔奖后特斯拉写信祝贺,没有找到依据,如果是真的,这就是他们之间仅有的交集了。

通古斯大爆炸与卿何干?

所谓特斯拉制造通古斯大爆炸,是一个彻头彻尾的大笑话。所谓的“纪录片”《科学超人尼古拉·特斯拉》,其中许多的内容荒诞不经,播出后被科学界广泛批评为“主观捏造的典型”。为了说明特斯拉与通古斯大爆炸的关系,片中做了大量的联想和猜测,却没有能够提供可靠的事实和科学依据。该纪录片的编导是出名的阴谋论者,此人想象力天马行空,对特异功能、外星生命、历史之谜、阴谋论等话题特别感兴趣。

该谣言起源于特斯拉的沃登克里弗塔计划,在这个没有科学依据的幻想里面,他提出过粒子束发射器的概念,谣言由此发酵。依据百度上的资料,通古斯大爆炸的当量规模相当于1000个广岛原子弹,并且是特斯拉试验交流电引起。如果威力真有那么大,那么当时1908年,全世界的电力加起来也没有这么多。 特斯拉总不可能在实验室里创造出比全世界更多的电力吧。看看关于通古斯大爆炸的科学解释:

1997年,中国科学院高能物理研究所的侯泉林、马配学,通过对通古斯地区的沉积层样品分析发现样本中元素异常,以此推测是地外物质增加引起的,很可能是陨石撞击造成。(《1908年俄罗斯通古斯大爆炸的地球化学特征和爆炸物体的估计》 地质论评 Geological Review 1997年 02期)

制造“球形闪电”是粉丝们的“发明”

目前科学界可以认定球状闪电属于独立于固态、液态、气态之外的离子态。而离子态也是最近几十年才发现的。简直无法想象,出生于1856年的特斯拉在不知道离子态的情况下可以制造病控制离子态的东西。如果他可以做到,就等于中世纪的农民造出航空母舰。

尼古拉·特斯拉是“交流电之父”?

马克.吐温手拿灯泡的照片

那么,这个奇葩的谣言是怎么来的呢?据可靠的考证,特斯拉制造球形闪电的谣言来源于马克.吐温手拿电灯泡的照片,由于电灯的发明者是与特斯拉不合的爱迪生,心生不忿的粉丝们为了让特斯拉“超越”爱迪生,编造出特斯拉制造球形闪电的谣言。

实际上,关于特斯拉制造球形闪电的故事,最早见于在二十世纪八十年代的美国娱乐杂志《飞碟探索》上面,之前没有任何报道说明特斯拉与球形闪电有关。

发出1亿伏特的电压是天方夜谭

有一个江湖传说,特斯拉发明的发电机可以发出1亿伏特的电压,甚至可以达到1万亿伏特。

如果你是文科生,或许会觉得很伟大;如果你是学电气的,就会觉得这是天方夜谭。 国内目前的输电主干线路一般是110KV,也就是11万伏特,天气干燥的时候,走在电塔下面,可以很清楚的听到线路上的放电滋滋声音。 想一下,假如真有1亿伏,那还有谁敢接近? 闪电的电压也就几百万伏,声音是如此巨大,要是1亿伏的话,估计方圆几公里的都是聋子了。有些人自称在简陋的实验室制造出几百万伏甚至一千万伏的电压,但是如果让他们拿证据,就缄口不言,没有下文了。

用空气传送电能很牛吗?

在江湖传说里面,特斯拉的这个发明直接影响到了一些财团的利益,所以被封杀。 实际上,所谓的“空气传电”,就是无线电的谐波而已。

本人曾经住在苏南某地,我们这个地方以前有个电台,专门向日本广播,那时候没有卫星,全靠广播站的大功率发射器来工作。 而住在广播站附近的村民经常发现,自家的电灯即使没插电源,只要将火线和零线对接,灯就会亮。 实际上,这就是广播站的无线电信号在附近的线路上形成了谐波共振,当然,这样的话,广播站的发射功率就会大大降低,因为能量都用来点亮灯泡了。 这个也不是高科技,自从无线电发明的那天起,这个就立即被马可尼注意到了,并且做了详细的研究。

交流电未必就比直流电伟大

不可否认,交流电确实改变了世界。而特斯拉改进了高频交流电机的一种,全世界目前都是在大量使用交流电,但是,不能由此就说明交流电比直流电更有价值。 电气专业的人应该很清楚,交流电由于有负周期,导致交流电在输送过程中比直流电更容易损耗, 国内的西电东送用的就是直流线路。 并且,正由于交流电是正弦波,所以存在COSΦ,也就是功率因数。 导致交流电必然在使用时有无功功率存在。 而这个无功功率没有任何价值,只会使电能白白浪费,所以国家规定,在功率因数<0.8时,必须投入功率补偿电容来提高,不然供电局是要罚款的。而这个损失的电能,主要就是因为负载里有电感线圈的存在。而在直流电路里,波形是直线,所以不存在无功功率和功率因数,所有的电能都是被100%的使用。

为何直流电不大量使用,是因为直流负载(主要是指直流电机)生产比较麻烦,价钱比较高,(所有的负载分为:电阻负载、电容负载、电感负载)。 而我们大量使用的日光灯都是直流电的(里面的镇流器就相当于交-直流转换器)。 同时,交流变直流很简单,但直流变交流就比较麻烦,所以全世界都使用交流电。

其实,大家都应该知道,同样功率的话,直流电的能量比交流电大很多。 大家常见的电动车就是用的24V或者48V直流电,轻轻松松坐2个人,再开到30码没问题吧,这就是直流电机的能力。(48V交流电机是不能拖动的,只会烧毁电机)

总之,交流电和直流电各有优势,不能简单的说哪种伟大。 交流电使用广泛,很大程度上是因为交流负载比较便宜。

特斯拉发明了雷达?

地摊谣言:

特斯拉早在1917年就发明了雷达,将这个点子给了美国海军。不幸的是,爱迪生是当时海军研发中心的头,他说服了研发中心的人,这是不实用的技术。

真相:

特斯拉确实给海军出了一个点子,爱迪生当时确实在海军顾问委员会。不过公平地说,这个点子换了谁都得毙掉,爱迪生并没有排挤他。原来,特斯拉建议,用电磁波探测深海中的潜艇。如果用了特斯拉的方案,海军就炸了——电磁波在水中的损耗极大(所以海军多年来都是使用发射声波的声纳) 。至于用来打飞机的雷达,真的是特斯拉的贡献吗?一个主意和取得发明专利,两者从来不是一个概念。我也可以双手在空气中一比划:喜马拉雅山顶上建立一座塔,通到月球上去,哦,我是“太空通道之父”......

特斯拉和爱迪生的矛盾是怎么回事?

地摊谣言:

1886年,因为特斯拉的才能突出,受到爱迪生的排挤迫害,愤然辞职。1912年,特斯拉和爱迪生被同时授予诺贝尔物理学奖,但是两人都拒绝领奖,理由是无法忍受和对方一起分享荣誉。

真相:

特斯拉年轻时给爱迪生打工,后来特斯拉要求升职加薪,爱迪生大方的给他加了薪,每周薪水加10美元(要知道,当时一个中产阶级的家庭,一年也就200美金),相当于现在的月薪1万多美金。但是特斯拉还是嫌少,而当时爱迪生的公司才刚刚创立,于是特斯拉就说老子不干了,他要自己创业。 爱迪生和特斯拉境界格局都不低,会为了这区区工资结下血海深仇以致于几十年相爱相杀吗?

后来,到了1916年,特斯拉还高高兴兴的领了美国电气工程师协会(IEEE前身)颁发的最高奖——爱迪生奖。

那么,特斯拉和爱迪生最大的矛盾是什么呢?是交流电与直流电商业推广之争。其实爱迪生是知道交流电比直流电商业优势更大,但为什么爱迪生不和特斯拉合作,而要傻傻的非要玩直流电呢?真正原因是,特斯拉狮子大开口,他的专利费太贵!

 

爱迪生当时确实思考过要搞交流电系统,这样就需要特斯拉的交流电机专利。而特斯拉的报价是:除了一次性6万美元的专利费,每发1度电,还要再收2美元!19世纪的1美元在今天看来就是天文数字。这不是耍人吗?

如何对特斯拉做客观准确定位

有太多的虚构成分充斥在互联网上,比如臭名昭著的伪纪录片《科学超人尼古拉·特斯拉》,用了大量的篇幅暗示特斯拉就是“通古斯大爆炸”以及“死亡射线”等骇人听闻的传说的元凶,而这些几乎全部被证实是后人杜撰的。比如,有谣言说雷达、半导体、水力发电、X光、雷达、荧光灯、霓虹灯什么的,统统都是特斯拉搞的,这种低级谣言只要稍稍查一下教科书或者看看科普著作,就知道是多么的可笑。就说X光,凡有物理常识的都知道是伦琴的贡献(因此获得第一届诺贝尔物理奖),无论如何也与特斯拉没有关系。荧光灯、霓虹灯据说特斯拉改进过,但没有确凿的证据,即使有,他也不是发明者。

尼古拉特斯拉最伟大的成就,是改进了高频率交流发电机中的一种,此外在交流电技术的应用和推广上(比如量产交流发动机)也有所建树,这个是毋庸置疑的。特斯拉在1888~1891年改进的一种三相/240福特交流发动机,是当时比较高效的发电系统,已经接近于20世纪的标准。

但特拉斯也有很多的历史局限性,比如他一直坚信不疑的“以太”,就被证明是错误的。特斯拉塔、太阳系孤岛说也被世人推翻。

虽然,特斯拉并不算一个严格意义上的物理学家,而是一位优秀的技术工程师,但依然值得我们向他表示尊敬,虚构谣言也是对特斯拉本人的侮辱。

始发于微信公众号:算法与数学之美

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  • 文本由 发表于 2018年4月2日04:44:06
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