斷線不斷電

不需要電線，隨意將電能輸送到數萬千米之外，讓每個人都能用上便宜甚至免費的電能，這就是無線供電的未來。

至今仍然有人對此深信不疑：1943 年秋 ，7 個巨大的“特斯拉線圈”向停泊在費城的中型驅逐艦艾爾德里奇號（DE －173）定向發送了強大的電能，并且在10 分鐘之后使它得以瞬間消失。有人說，那7 個也被人稱為“磁暴線圈”的裝置所發出的能量足以支持所謂的“空間跳躍”，它們正是美國軍方按照愛因斯坦相對論的理論計算結果來設置的。

在傳說中，這場“費城試驗”以失敗告終。當驅逐艦在百慕大被人們重新發現時，它的船員們不是身首異處就是深深陷入船體結構被物化為船的一部分。于是，能爆發出恐怖而龐大能量的“特斯拉線圈”隨著“費城試驗”一起在科幻作家的腦海里揚帆啟航。作為一種高能量瞬間殺傷武器，它在電影、小說、漫畫和游戲中被大肆布設。這場面幾乎要使人們遺忘“交流電之父”尼古拉#8226; 特斯拉設計它的初衷——用作無線輸電部件。

750 萬千瓦級的定向輸能

1901 年，一座29 米的高塔構成了紐約長島的地標。這座被稱為華登克里夫塔的電力發射塔像一朵插入天空的鋼鐵大蘑菇，雖然高度不及艾菲爾鐵塔的十分之一，然而隱藏了設計者特斯拉巨大的野心。當時，他設想在7 年內完成方圓50 千米內的750 萬千瓦無線輸電工程，繼而實施一項面向全球的無線輸電計劃。特斯拉設想采用高頻、高壓、低電流的交流電，再經由空氣作為傳送媒介來實現遠距離的輸電。

如果特斯拉的計劃最終得以實現，那么今天的世界會是什么樣？遍布城市和鄉村的高壓電纜將不復存在；甚至，所有人家里都不再需要那些粗粗細細的電線；世界各地的大小家電都能隨時隨地享用無線電塔送來的電能；唯一麻煩的是收取電費，因為無線輸電讓偷電變得更無影無形。如果管控不力，也許就像今天的在線下載一樣，每個人都使用電力，但拒絕付費。在這樣的邏輯下，電器行業的制造商可能要為每個電器都預留一個電卡插槽，或者，有償供電的最終出路就是讓電費成為一項人頭稅；今后的戰爭將不再以爭奪各種“化石燃料”為主，各國政府將在電稅的收繳權方面展開殊死的競爭。核大國的地位將由掌握無線輸電技術的幾個國家所代替。那時的世界大戰恐怕根本不需要核彈——橫掃幾千萬平方千米的電弧足以瞬間殺滅各種生命體，比核彈更加高效地消滅人類，讓之后來地球考古的外星人以為這里曾經居住的是一種焦糊狀生命體。雖然實際上，特斯拉之所以研究無線輸電，原本只是希望每個人都能用上便宜甚至免費的電能。

特斯拉的全球輸電設想建立在充分利用電離層作為介質的基礎上。舉例來說，如果將低音炮開到太大聲，產生的共振會隔空振碎玻璃杯。只要聲音的頻率碰巧跟杯子振動的頻率一樣，就能定向傳播能量，杯子會碎是因為施加的能量超過了儲能限度。

然而，電離層沒有特斯拉想象的那么管用。事實上，無線傳輸至今難以輸送大量的能量。

從兩千萬米到兩米

2007 年，距離無線定向輸電的最初設想已經過去了一個多世紀。麻省理工的科學家們盡其所能地學習了特斯拉。在沒有任何電線連接的情況下，他們將電流定向傳送到兩米以外，并且成功點亮了一只60 瓦的燈泡。他們選擇了兩個直徑60 厘米的“特斯拉線圈”，一個接在電源上作為送電方，另一個連接一個燈泡作為受電方，置于兩米外。當電源接通送電方，兩個線圈都開始了以10 兆赫茲的高頻率電磁振動。瞬時產生的電磁場，足以使得送電方發出的電振傳送到受電方。雖未相連，兩個線圈完成隔空供電，最終點亮這只60 瓦的燈泡。這項成果很快出現在了美國的《科學》雜志上。電力工程學界甚至將其視為一項重大的突破。同樣在進行著無線電力傳輸的英特爾公司的首席技術官賈斯汀#8226; 賴特評論說：“麻省理工的試驗將能量傳輸了兩米，其中的損失只有10％，這已經是現在最有效率的無線電能傳輸了。”

與麻省理工區區兩米的成績相比，當年特斯拉對輸送距離的期望是2000 萬米。對此，中科院電工研究所所長孔力直接指出了實現無線輸電的障礙：“電磁波在自由空間傳輸，能量不太容易集中，所以它的定向性事實上很差，而且能量衰竭得很快。”

在實際運用中，目前的無線輸電只不過能稍稍給小型家電充電而已。真正推出過無線輸電設備的英國Splashpower 公司，至今僅僅發布過一個貌似鼠標墊的無線充電器。它可以給放置在上面的手機等小型家電補充電能，然而它雖然“無線”但是無法“隔空”。一旦把手機提起，電能就無法正常傳送。美國杜克大學的研究員曾嘗試用無線技術解決為機器人供電的問題，但結果是一個鉛筆盒大小的機器人必須被限定在一個很小的范圍里活動。一旦越界，機器人就變成“植物人”了。

上天入地的電能

誕生于電氣革命年代的特斯拉對世界的想象甚為美好。他所不斷宣揚的“無線輸電實現免費供電”最終激怒了擁有項目51％股份的贊助商摩根大通，并且最終把特斯拉從華登克里夫塔放逐，導致無線輸電計劃的流產。失去了特斯拉的華登克里夫塔不久即被找借口拆除，而特斯拉本人則直到1943年逝世才被恢復名譽。然而人們并沒有放棄對于無線傳輸的研究。有好事者傳言，他的研究資料在死后立刻被FBI 接管，并被設為“頂級機密”。20 世紀70 年代，NASA 和美國能源部曾考慮建設一個功率1000 萬千瓦的宇宙太陽能發電站，通過微波向地球輸電。該項目據說由于太不經濟而未曾實施。此外，NASA 還在嘗試從地球通過激光束給飛行器供電。“無線電力傳輸技術本身確實適用于比如衛星之間、人造飛行器之間的能量傳輸等特定場合。”孔力對此解釋說。

“電能可以經濟地無線傳輸到任何遙遠的地點，毫無疑問地，我已經對此進行過無數次的觀察、實驗與測量。這些實驗證明，實際上可以將無限量的電力從一個中央發電廠傳輸到即便最遠的距離，19000 千米甚至到地球的另一側，而且傳輸過程中的電力損失不超過1％。”100 多年前特斯拉這么說。雖然過了100 年也尚未實現，但也許再過幾十年后人類真能將電能用無線傳輸的手段覆蓋全球，甚至進入更深的地底或是廣袤的空間。

事實上，一旦傳輸效率的問題得到解決，或許建造在沙漠中的太陽能電站或者茫茫太平洋正中央的海浪發電站再也不需要鋪設繁密如蜘蛛網的電網系統。特斯拉留給我們的財富將能得到充分的利用。一些共振裝置將把這些能量安全地傳輸到人群密集的地方。人們甚至可以用無線輸電來支持探索神秘的地球內部。能源傳送可以說是阻礙我們開發地下空間的一個巨大障礙。龐大的電纜很難深入地底，但是如果能夠往洞穴內部輸入無線電能，向地下探索的空間無疑將會變大。