科學之神(上)

科學界有一個共識——人類歷史上曾經(jīng)存在過兩個公認的曠世天才：達·芬奇和尼古拉·特斯拉。

尼古拉·特斯拉的成就幾乎是愛因斯坦、愛迪生的總和，他是“科技狂人”伊隆·馬斯克的精神偶像。2003年，馬斯克創(chuàng)辦了一家很酷的電動汽車企業(yè)，取名特斯拉。正是為了致敬他的偶像：尼古拉·特斯拉（1856～1943）。

特斯拉除了是一個高端電動汽車品牌、一個物理學單位（1特斯拉=10000高斯），還是一個值得被所有人記住的人的名字，一個單靠想象，完全不需要任何模型、圖紙和實驗，就可以在腦海中把所有細節(jié)完美地描繪出來，和實際做出的物件沒有絲毫差別的發(fā)明天才。他是愛迪生最嫉妒的對手，也是一個一生獨立開發(fā)并取得700種專利，合作開發(fā)達1000種以上專利的科學狂人。尼古拉·特斯拉的名字隨著特斯拉汽車逐漸被世人所知，但關(guān)于他的一生知道的人少之又少。

本文根據(jù)PBS紀錄片《尼古拉·特斯拉》以及BBC紀錄片《閃電的主人——尼古拉·特斯拉》整理。

成長之路

尼古拉·特斯拉在1856年7月10日出生于奧地利帝國境內(nèi)（現(xiàn)為克羅地亞）的一個塞爾維亞人家。他的父親是教堂的神父，母親是另一位神父的女兒。那時孩子們的出路主要是兩條：一是從軍，二是做神職人員。他的父親穆魯丁·特斯拉希望兒子能夠子承父業(yè)，但特斯拉對這兩樣都沒有興趣，這讓他的父親非常失望。

特斯拉從小就能夠?qū)碗s的數(shù)學題目進行快速心算，以致他時常被教師懷疑作弊。特斯拉非常喜歡閱讀各種各樣的科技書籍，據(jù)說他的眼睛能像照相機那樣一目十行地掃描，腦袋能像存儲器那樣記下看過的每一本書。

特斯拉在他的回憶錄里敘述了他所經(jīng)歷過的一些“靈感”的許多細節(jié)，頗為有趣。幼年時他經(jīng)歷過多次嚴重疾病，承受過奇苦異痛。他常常以為自己看到眩暈的閃光，隨即產(chǎn)生各種幻覺，令他在聽到一個單詞時就會想象出相應事物的許多細節(jié)。長大以后，他很相信自己的直覺，并且常常在試驗成功以前就能夠在腦子里詳細地視化出即將誕生的發(fā)明。在今天哲學和心理學研究中被稱為“視覺思維”的這種超常能力也許成就了他在后來創(chuàng)造出一系列無與倫比、重要而且驚人的成果。

17歲那年，在他入神學院的前夕，因為感染霍亂，他生命垂危。彌留之際他父親許諾，如果他的病能好就送他去世界上最好的理工學院。最終，特斯拉的人生在死神面前得以徹底改變。1875年，特斯拉在奧地利的格拉茨技術(shù)學院修讀電機工程。1877年，21歲的他離家到格拉茲開始大學生活。在那里，他很快被電學的魅力深深吸引。

英國的邁克爾·法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應效應，由此發(fā)電變?yōu)榭赡?。法拉第發(fā)現(xiàn)：若將一個線圈放在一個變化的磁場環(huán)境中，線圈中就會有電流產(chǎn)生所以我們可以從磁力中感應或者說產(chǎn)生振蕩的電能——這就是后來特斯拉用以驅(qū)動我們這個世界的交流電。

早期的電動機是靠直流電驅(qū)動的。它需要一個放電觸點連接系統(tǒng)來制造旋轉(zhuǎn)效果。特斯拉向?qū)熖岢觯含F(xiàn)在用的電以及電動機如果改用交流電的話，將會有極大的改進。但特斯拉的導師在他的課堂上當著同學們的面回應道，特斯拉先生永遠都無法實現(xiàn)這一夢想，這就像是造永動機一樣的癡人說夢。

1880年，特斯拉從捷克的布拉格大學畢業(yè)。移民美國后，他在1894年獲耶魯大學及哥倫比亞大學同時授予的名譽博士學位。

半個多世紀過去了，在今天的機電世界里，到處可以察覺到特斯拉的知識遺產(chǎn)。除了在電磁學和電力工程方面的多種成就之外，特斯拉也被認為在機器人、導彈設(shè)備、通訊儀器甚至核物理學多個領(lǐng)域都有不少卓絕的貢獻。特斯拉的其他人們耳熟能詳?shù)闹匾l(fā)明和貢獻包括收音機、電視機、雷達、無線電發(fā)射機、傳真機、真空管、霓虹燈、測謊儀、內(nèi)燃機火花塞，等等。1892～1894年，特斯拉組建了美國無線電工程師學會并擔任過美國電子工程師學會的副主席。1916年，60歲的特斯拉成為IEEE Fellow。1931年，《時代》周刊把特斯拉選為封面人物以慶祝他的75歲生日。

電氣時代的開創(chuàng)者

當你開著燈、吹著空調(diào)、躺在沙發(fā)上看電視，可曾想過，支撐這些生活電器的電是怎么來的嗎？

100多年前，在大部分人都還在使用蠟燭照明的時代，一種叫做交流電的電力系統(tǒng)被發(fā)明了出來，并且沿用至今。而它的發(fā)明者，就是尼古拉·特斯拉。他的交流電，將人類帶入了第二次工業(yè)革命。

1880年，特斯拉來到布達佩斯為一家電報公司工作。在那里，他關(guān)于交流電機的想法越來越深入。特斯拉想到了在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生能量的辦法，他意識到他可以通過分段繞線的方式來制造一個旋轉(zhuǎn)力場，就像汽缸中的活塞一樣，可以在一拉一推間，保持磁場里的導體周而復始地往返運動，使電力化為圓周運動，而這個設(shè)想必須依靠交流電來實現(xiàn)。

于是，特斯拉前往紐約，于1884年6月6日這一天抵達。他身上帶著自己的前雇主、愛迪生歐洲合伙人——查爾斯·巴切勒寫的推薦信，信上寫著：“親愛的愛迪生：我認識兩個偉人，一個是你，另外一個就是這位年輕人。”特斯拉相信，只有一個人可以幫助他完成這個實驗，那就是托馬斯·愛迪生。他希望愛迪生能幫助自己完成交流電系統(tǒng)的發(fā)明。

紐約自1870年代晚期就有了電力。1882年愛迪生就在金融區(qū)旁開了自己的直流電力能源公司。他能夠做到這一切是因為得到了金融巨頭J·P·摩根的資助，但他的系統(tǒng)當時還有相當多的麻煩。愛迪生的體系都是建立在直流電基礎(chǔ)上的，直流電能夠正常地帶動電機和電燈，但不能被高效地長距離輸送。通過變壓，交流電能夠解決長距離輸送問題，但當時還沒有供交流電驅(qū)動的電動機。

當時，愛迪生正在向全世界推銷自己的直流電系統(tǒng)，根本不看好交流電。但憑借這封信，特斯拉還是如愿進入了愛迪生的團隊。愛迪生承諾，如果他解決了“直流發(fā)電機與電動機問題”，就付給他5萬美金（相當于今天的一百萬美元）的獎金。

從簡單的電器設(shè)計開始，到解決棘手的難題，特斯拉的天賦讓愛迪生都感到驚訝。特斯拉回憶說，他艱苦工作了將近一年，最后幾乎將整套發(fā)電機都重新改造過了，其成果為愛迪生的公司獲取了巨大的利潤和新的專利。可是，當他索取事先答應的5萬美金報酬時，愛迪生卻拒絕了他，還說：“特斯拉，你不懂我們的美國式幽默?！碧厮估阋笮剿畯?8美元漲到25美元，愛迪生還是拒絕了他。

特斯拉氣憤地離開了愛迪生的公司，整整一年，他都在為愛迪生可笑的地下線纜挖溝渠。但即使是在工地上，特斯拉依然沒有放棄他交流電發(fā)電機的偉大設(shè)想。后來，在一伙投資人的資助下，特斯拉在距離愛迪生的公司不遠的街區(qū)Liberty Street開了自己的公司。在那里，特斯拉開始實踐他已揣摩了7年的原型機，并制作了以交流電為基礎(chǔ)的各種發(fā)電、變電設(shè)備，它們都一直沿用至今。

當時愛迪生極力推廣他發(fā)明的直流發(fā)電機和相關(guān)技術(shù)。但是，當特斯拉發(fā)明了兩相交流發(fā)電機和異步電動機，并使交流電遠距離高壓傳輸在技術(shù)上成為可行的時候，愛迪生和他的同事就感到自己的商機受到了極大威脅。據(jù)說那時候愛迪生到處宣傳，說特斯拉是科學界的一大“邪惡異端”，他所發(fā)明的交流電危及人類性命安全。愛迪生還屢次向人們示范貓狗會在交流電電擊下瞬間抽搐死亡。還有一說是，愛迪生甚至賄賂政府官員，讓紐約州監(jiān)獄將絞刑改成交流電電刑，讓電刑的慘狀在人們心理上引起極度恐懼，使得交流電成了殘酷死神的同義語。

然而特斯拉一再證明了交流電的無比優(yōu)越性和安全使用的可行性，并擁有了交流電的專利權(quán)?？墒?，當時的電力財團西屋電氣公司要挾特斯拉放棄此項專利，企圖取而代之。多番周折之后，特斯拉決定放棄專利權(quán)，但是宣布把交流電的自由使用饋贈全世界。從此，交流電不再是屬于任何企業(yè)或個人的專利品，而成為了一項利益巨大的公益發(fā)明。

要知道，那個時候，人們每使用一匹電力，特斯拉就能獲得2.5美元的專利使用費。有人統(tǒng)計過，這至少可以給特斯拉帶來3000億美元的收入，特斯拉早就可以富可敵國了。但萬萬沒想到，他撕毀了專利合同，把這項發(fā)明免費供全世界使用。（如果他沒這么做，我們現(xiàn)在還要給他交錢）

特斯拉是歷史上最重要的電器和電機發(fā)明家之一，他對電磁物理學的貢獻尤甚。他的發(fā)明專利和理論研究促進了現(xiàn)代交流電學、交流電力系統(tǒng)以及多種交流電機的創(chuàng)造和發(fā)展，令他實質(zhì)上參與并推動了轟轟烈烈的第二次工業(yè)革命。所以，稱特斯拉為“電氣時代之父”，當之無愧。

一個會讓你質(zhì)疑諾貝爾獎的人

X射線是誰發(fā)現(xiàn)的？威廉·康拉德·倫琴？不，是特斯拉。歷史記載，倫琴于1895年11月8日發(fā)現(xiàn)了X射線，為開創(chuàng)醫(yī)療影像技術(shù)鋪平了道路，1901年倫琴被授予首次諾貝爾物理學獎。但事實上，特斯拉先于倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，并警告說這個東西很危險，拒絕實施醫(yī)學實驗。他完成了一些先于倫琴的實驗并證實了這個發(fā)現(xiàn)。他用X射線穿透自己的手掌并拍攝了一些照片，然后寄給了倫琴。可惜他的大部分研究資料在1895年實驗室的一場大火中被焚毀。愛迪生卻大量地做X射線的醫(yī)學實驗。最后，因長期暴露在輻射環(huán)境中，愛迪生的助手不得不截肢保命，他自己也險些失明。

無線電是誰發(fā)明的？伽利爾摩·馬可尼？不，是特斯拉。至今還有很多人認為無線電的發(fā)明者是馬可尼，他還因此獲得了1909年的諾貝爾物理學獎，被稱作“無線電之父”。

但其實，特斯拉1897年就已經(jīng)獲得了無線電技術(shù)的專利。是在愛迪生的干預下，美國專利局才撤銷了特斯拉的專利權(quán)，轉(zhuǎn)而授予馬可尼。1943年，美國最高法院重新認定尼古拉·特斯拉的專利有效，宣布馬可尼的無線電專利無效。

雷達是誰發(fā)明的？羅伯特·沃特森·瓦特？這個英國人在1935年發(fā)明了第一臺實用雷達。事實是，早在1917年，特斯拉就向美國海軍提出了這個想法。不巧的是，愛迪生當時是海軍研發(fā)中心的頭兒，然后，就沒有然后了。

在特斯拉75歲壽辰時，他收到了八位諾貝爾物理學獎得主的感謝函。

1943年，特斯拉的葬禮，同樣是由三位諾貝爾物理學獎獲得者代表諾貝爾團隊致辭。歷年來，一直都有諾貝爾物理學獎獲得者對尼古拉·特斯拉表示感謝與敬意。

據(jù)說，研究特斯拉的發(fā)明，從而直接得到啟發(fā)并獲得諾貝爾物理學獎的占27%，間接得到啟發(fā)的更是超過65%。而特斯拉自己，11次被提名諾貝爾獎，9次讓賢，兩次拒領(lǐng)。（未完待續(xù)）