交流电之父到底是谁：是尼古拉·特斯拉吗（图）

　　交流电之父——特斯拉

　　【人物生平】

　　科学界有一个普遍共识：人类历史上曾经出现过两个公认的旷世天才——达·芬奇和尼古拉·特斯拉。美籍发明家尼古拉·特斯拉是电气化领域的先驱，是他发明和创造了交流电系统，发明了特斯拉线圈、电机和高压变压器，创造出了第一台无线电遥控的机器、X光设备、霓虹灯、电能仪表、电子治疗仪……他在科学和工程学领域取得了大约一千项发明。当今世界的电力科学发明体系仍然建立在特斯拉留下的遗产之上。特斯拉还是个有远见的预言家，他率先提出的概念有电子显微镜、激光、电视、移动电话、互联网和许多其他与我们日常生活紧密相关的事物。

　　最早的交流发电机

　　特斯拉线圈

　　特斯拉拍摄的第一张X光照片

　　1856年7月10日，尼古拉·特斯拉出生在克罗地亚。1875年，特斯拉在奥地利的格拉茨理工大学学习物理学、数学和机械学。1884年，他前往美国，在爱迪生实验室工作。

　　1886年特斯拉成立了自己的公司。1891年特斯拉取得了特斯拉线圈的专利。1893年，在芝加哥举行的哥伦比亚博览会上，特斯拉向美国民众展示了交流电的可靠性和安全性。

　　在赢得著名的19世纪80年代的“电流之战”及在1894年成功进行短波无线通信试验之后，特斯拉致力于商业化的洲际电力无线输送，但最终特斯拉的无线传输试验并没有成功。

　　更可悲的是，当特斯拉的交流电相关专利权到期时，没有任何收入来源的特斯拉只能靠社会救济金度日。

　　1943年1月7日，87岁的特斯拉在简陋的旅馆客房中去世。纽约市长在电台中播发了特斯拉的讣告：“他去世时一贫如洗，但他却是这个世界上为人类造福最多、最成功的人之一……如果将他的发明从我们的生活中抽走，工厂车间将停止运转，电车和汽车将停运，我们的城市将陷入黑暗。”

　　编者按 一百多年来，从人类第一次使用电开始，电力技术的进步一直在不断改变着我们的生活。但是你知道最初这些电力发明是如何而来，又是谁发明创造的吗？本期起，本报推出“电力科学家和他们的发明与发现”系列报道，带您了解特斯拉、爱迪生、法拉第等电气化先驱的发明成就，以及这些发明背后的故事。

　　交流电的胜利

　　关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。100多年前，“老实”的直流电是主流，当时主要的电能动力设备——电动机使用的都是直流电。大家都知道，爱迪生发明了电灯，但在发明了电灯之后，如何将电从发电厂送到街区、大楼乃至居民住宅，成为关键问题。如果采取直流输电方式，线路上的热损耗太高，不能实现远距离输电。

　　为了解决上述问题，特斯拉发明了以交流发电机供电的三相交流供电系统，使用变压器以高电压、低电流的方式输电，大大降低了输电线路上的热损耗，实现了远距离送电。但是多年来爱迪生的公司一直是投资开发直流供电系统的，他不甘心就此让位给交流供电系统，于是与特斯拉展开了一场激烈的竞争。爱迪生声称使用交流电比直流电危险得多。为了证明使用交流电的安全性，特斯拉专门举行了记者招待会，他让交流电从“特斯拉线圈”通过他的身体点亮了灯，使在场记者看得目瞪口呆,由此改变了公众对交流电的看法。从此交流供电系统广为社会采用。

　　无线传输能量的梦想

　　特斯拉制作出著名的装置——特斯拉线圈后，很快又发现，在两个频率相同的特斯拉线圈之间，可以发射和接收强烈的无线电信号。

　　1897年9月，特斯拉发明了完善的、可操作的无线电通信系统，成为世界上最早的无线电技术蓝本。但这并不是特斯拉想要的，“从自然界获取用之不竭的能量，并用无线传输的方式实现长距离输送”才是他的终极目标。特斯拉相信，能够进行无线传播的不只是电信号。

　　1900年，特斯拉提出了一个方案：通过无线通信将整个世界纳入到一个系统中，新闻、音乐、股市、邮件、军事通信，甚至是图片，都可以任意传输。事实上，特斯拉提出的正是互联网的原型。特斯拉说服了金融巨头摩根资助他建造了一座叫“沃登克里弗”的巨塔，他希望这座塔可以将低频高压电流转化为高频电流，以空气作为媒介传送，进行能量和信息的无线传输。然而，特斯拉的无线传输试验最终并没有成功。

　　【知识点】

　　特斯拉的主要发明

　　●交流电

　　尽管爱迪生曾经百般阻挠，但特斯拉还是成功地将交流电带给了我们。交流电比直流电更为廉价，也更为安全。特斯拉用自己的身躯证明了这一点。

　　●特斯拉线圈

　　特斯拉线圈是一种特殊的变压器，它可以把很低的电压升高很多倍，甚至变成上百万伏的高压电。它的原理是使用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈，从放电终端放电。简单来说，它是一个人工闪电制造器，也可用于远程输电。特斯拉线圈的重要性在于，它让工程师们意识到了电的本质以及如何运用电。

　　●无线电

　　特斯拉关于无线电基础技术的制定和完善，为他赢得了无线电之父的美誉。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。他还阐述了无线电通信的基本原理以及无线电台是如何工作的。

　　●X光射线

　　1895年，德国科学家威廉·康拉德·伦琴发现了X射线。伦琴的发现启发了特斯拉，他采用真空管来制造X射线，形成的图像被他称为阴影照相。特斯拉被称为美国拍摄X光照片的第一人。他还论述了X射线实验中对人体的伤害。

　　●霓虹灯

　　虽然荧光灯和霓虹灯并不是特斯拉发明的，但他对它们的改进贡献良多。特斯拉进行了一个实验，使霓虹灯产生了四类不同的光。现在霓虹灯点亮了世界各地的大城市。

　　●远程控制

　　1898年，特斯拉曾展示了可远程操控的船模，通过无线电波来操作螺旋桨和灯光。当时船模配有多块大号电池，以及无线电信号控制器。远程控制的理念至今仍被广为应用，如机器人、火箭、卫星都是无线远程控制技术的产品。

　　●亚当斯发电厂变电站

　　尼亚加拉瀑布委员会曾经为了能够长年利用瀑布的巨大能量，寻找一家公司来建造水力发电站。在见证了特斯拉和西屋电气公司的成果后，他们签下了合同。1896年，亚当斯发电厂变电站开始运转，向纽约水牛城供电。该发电厂被认为是具有革命性的，为现代水力发电厂设立了标准。

　　尼古拉·特斯拉是“交流电之父”？

　　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”。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。