科學(xué)之神(上)

科學(xué)界有一個(gè)共識(shí)——人類歷史上曾經(jīng)存在過(guò)兩個(gè)公認(rèn)的曠世天才：達(dá)·芬奇和尼古拉·特斯拉。

尼古拉·特斯拉的成就幾乎是愛(ài)因斯坦、愛(ài)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(dòng)汽車(chē)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(gè)高端電動(dòng)汽車(chē)品牌、一個(gè)物理學(xué)單位（1特斯拉=10000高斯），還是一個(gè)值得被所有人記住的人的名字，一個(gè)單靠想象，完全不需要任何模型、圖紙和實(shí)驗(yàn)，就可以在腦海中把所有細(xì)節(jié)完美地描繪出來(lái)，和實(shí)際做出的物件沒(méi)有絲毫差別的發(fā)明天才。他是愛(ài)迪生最嫉妒的對(duì)手，也是一個(gè)一生獨(dú)立開(kāi)發(fā)并取得700種專利，合作開(kāi)發(fā)達(dá)1000種以上專利的科學(xué)狂人。尼古拉·特斯拉的名字隨著特斯拉汽車(chē)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(jì)錄片《尼古拉·特斯拉》以及BBC紀(jì)錄片《閃電的主人——尼古拉·特斯拉》整理。

成長(zhǎng)之路

尼古拉·特斯拉在1856年7月10日出生于奧地利帝國(guó)境內(nèi)（現(xiàn)為克羅地亞）的一個(gè)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(shí)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(duì)這兩樣都沒(méi)有興趣，這讓他的父親非常失望。

特斯拉從小就能夠?qū)?fù)雜的數(shù)學(xué)題目進(jìn)行快速心算，以致他時(shí)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(shū)籍，據(jù)說(shuō)他的眼睛能像照相機(jī)那樣一目十行地掃描，腦袋能像存儲(chǔ)器那樣記下看過(guò)的每一本書(shū)。

特斯拉在他的回憶錄里敘述了他所經(jīng)歷過(guò)的一些“靈感”的許多細(xì)節(jié)，頗為有趣。幼年時(shí)他經(jīng)歷過(guò)多次嚴(yán)重疾病，承受過(guò)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(jué)，令他在聽(tīng)到一個(gè)單詞時(shí)就會(huì)想象出相應(yīng)事物的許多細(xì)節(jié)。長(zhǎng)大以后，他很相信自己的直覺(jué)，并且常常在試驗(yàn)成功以前就能夠在腦子里詳細(xì)地視化出即將誕生的發(fā)明。在今天哲學(xué)和心理學(xué)研究中被稱為“視覺(jué)思維”的這種超常能力也許成就了他在后來(lái)創(chuàng)造出一系列無(wú)與倫比、重要而且驚人的成果。

17歲那年，在他入神學(xué)院的前夕，因?yàn)楦腥净魜y，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(xué)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(xué)院修讀電機(jī)工程。1877年，21歲的他離家到格拉茲開(kāi)始大學(xué)生活。在那里，他很快被電學(xué)的魅力深深吸引。

英國(guó)的邁克爾·法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)效應(yīng)，由此發(fā)電變?yōu)榭赡堋７ɡ诎l(fā)現(xiàn)：若將一個(gè)線圈放在一個(gè)變化的磁場(chǎng)環(huán)境中，線圈中就會(huì)有電流產(chǎn)生所以我們可以從磁力中感應(yīng)或者說(shuō)產(chǎn)生振蕩的電能——這就是后來(lái)特斯拉用以驅(qū)動(dòng)我們這個(gè)世界的交流電。

早期的電動(dòng)機(jī)是靠直流電驅(qū)動(dòng)的。它需要一個(gè)放電觸點(diǎn)連接系統(tǒng)來(lái)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(dòng)機(jī)如果改用交流電的話，將會(huì)有極大的改進(jìn)。但特斯拉的導(dǎo)師在他的課堂上當(dāng)著同學(xué)們的面回應(yīng)道，特斯拉先生永遠(yuǎn)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想，這就像是造永動(dòng)機(jī)一樣的癡人說(shuō)夢(mèng)。

1880年，特斯拉從捷克的布拉格大學(xué)畢業(yè)。移民美國(guó)后，他在1894年獲耶魯大學(xué)及哥倫比亞大學(xué)同時(shí)授予的名譽(yù)博士學(xué)位。

半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，在今天的機(jī)電世界里，到處可以察覺(jué)到特斯拉的知識(shí)遺產(chǎn)。除了在電磁學(xué)和電力工程方面的多種成就之外，特斯拉也被認(rèn)為在機(jī)器人、導(dǎo)彈設(shè)備、通訊儀器甚至核物理學(xué)多個(gè)領(lǐng)域都有不少卓絕的貢獻(xiàn)。特斯拉的其他人們耳熟能詳?shù)闹匾l(fā)明和貢獻(xiàn)包括收音機(jī)、電視機(jī)、雷達(dá)、無(wú)線電發(fā)射機(jī)、傳真機(jī)、真空管、霓虹燈、測(cè)謊儀、內(nèi)燃機(jī)火花塞，等等。1892～1894年，特斯拉組建了美國(guó)無(wú)線電工程師學(xué)會(huì)并擔(dān)任過(guò)美國(guó)電子工程師學(xué)會(huì)的副主席。1916年，60歲的特斯拉成為IEEE Fellow。1931年，《時(shí)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(shí)代的開(kāi)創(chuàng)者

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

100多年前，在大部分人都還在使用蠟燭照明的時(shí)代，一種叫做交流電的電力系統(tǒng)被發(fā)明了出來(lái)，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(lái)到布達(dá)佩斯為一家電報(bào)公司工作。在那里，他關(guān)于交流電機(jī)的想法越來(lái)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(shí)到他可以通過(guò)分段繞線的方式來(lái)制造一個(gè)旋轉(zhuǎn)力場(chǎng)，就像汽缸中的活塞一樣，可以在一拉一推間，保持磁場(chǎng)里的導(dǎo)體周而復(fù)始地往返運(yùn)動(dòng)，使電力化為圓周運(yùn)動(dòng)，而這個(gè)設(shè)想必須依靠交流電來(lái)實(shí)現(xiàn)。

于是，特斯拉前往紐約，于1884年6月6日這一天抵達(dá)。他身上帶著自己的前雇主、愛(ài)迪生歐洲合伙人——查爾斯·巴切勒寫(xiě)的推薦信，信上寫(xiě)著：“親愛(ài)的愛(ài)迪生：我認(rèn)識(shí)兩個(gè)偉人，一個(gè)是你，另外一個(gè)就是這位年輕人。”特斯拉相信，只有一個(gè)人可以幫助他完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，那就是托馬斯·愛(ài)迪生。他希望愛(ài)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(ài)迪生就在金融區(qū)旁開(kāi)了自己的直流電力能源公司。他能夠做到這一切是因?yàn)榈玫搅私鹑诰揞^J·P·摩根的資助，但他的系統(tǒng)當(dāng)時(shí)還有相當(dāng)多的麻煩。愛(ài)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(dòng)電機(jī)和電燈，但不能被高效地長(zhǎng)距離輸送。通過(guò)變壓，交流電能夠解決長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題，但當(dāng)時(shí)還沒(méi)有供交流電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

當(dāng)時(shí)，愛(ài)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(jìn)入了愛(ài)迪生的團(tuán)隊(duì)。愛(ài)迪生承諾，如果他解決了“直流發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)問(wèn)題”，就付給他5萬(wàn)美金（相當(dāng)于今天的一百萬(wàn)美元）的獎(jiǎng)金。

從簡(jiǎn)單的電器設(shè)計(jì)開(kāi)始，到解決棘手的難題，特斯拉的天賦讓愛(ài)迪生都感到驚訝。特斯拉回憶說(shuō)，他艱苦工作了將近一年，最后幾乎將整套發(fā)電機(jī)都重新改造過(guò)了，其成果為愛(ài)迪生的公司獲取了巨大的利潤(rùn)和新的專利。可是，當(dāng)他索取事先答應(yīng)的5萬(wàn)美金報(bào)酬時(shí)，愛(ài)迪生卻拒絕了他，還說(shuō)：“特斯拉，你不懂我們的美國(guó)式幽默。”特斯拉便要求薪水從18美元漲到25美元，愛(ài)迪生還是拒絕了他。

特斯拉氣憤地離開(kāi)了愛(ài)迪生的公司，整整一年，他都在為愛(ài)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(méi)有放棄他交流電發(fā)電機(jī)的偉大設(shè)想。后來(lái)，在一伙投資人的資助下，特斯拉在距離愛(ài)迪生的公司不遠(yuǎn)的街區(qū)Liberty Street開(kāi)了自己的公司。在那里，特斯拉開(kāi)始實(shí)踐他已揣摩了7年的原型機(jī)，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(dāng)時(shí)愛(ài)迪生極力推廣他發(fā)明的直流發(fā)電機(jī)和相關(guān)技術(shù)。但是，當(dāng)特斯拉發(fā)明了兩相交流發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，并使交流電遠(yuǎn)距離高壓傳輸在技術(shù)上成為可行的時(shí)候，愛(ài)迪生和他的同事就感到自己的商機(jī)受到了極大威脅。據(jù)說(shuō)那時(shí)候愛(ài)迪生到處宣傳，說(shuō)特斯拉是科學(xué)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(ài)迪生還屢次向人們示范貓狗會(huì)在交流電電擊下瞬間抽搐死亡。還有一說(shuō)是，愛(ài)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(yǔ)。

然而特斯拉一再證明了交流電的無(wú)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)。可是，當(dāng)時(shí)的電力財(cái)團(tuán)西屋電氣公司要挾特斯拉放棄此項(xiàng)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(zèng)全世界。從此，交流電不再是屬于任何企業(yè)或個(gè)人的專利品，而成為了一項(xiàng)利益巨大的公益發(fā)明。

要知道，那個(gè)時(shí)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(fèi)。有人統(tǒng)計(jì)過(guò)，這至少可以給特斯拉帶來(lái)3000億美元的收入，特斯拉早就可以富可敵國(guó)了。但萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，他撕毀了專利合同，把這項(xiàng)發(fā)明免費(fèi)供全世界使用。（如果他沒(méi)這么做，我們現(xiàn)在還要給他交錢(qián)）

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

一個(gè)會(huì)讓你質(zhì)疑諾貝爾獎(jiǎng)的人

X射線是誰(shuí)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(kāi)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(xué)獎(jiǎng)。但事實(shí)上，特斯拉先于倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，并警告說(shuō)這個(gè)東西很危險(xiǎn)，拒絕實(shí)施醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。他完成了一些先于倫琴的實(shí)驗(yàn)并證實(shí)了這個(gè)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(shí)驗(yàn)室的一場(chǎng)大火中被焚毀。愛(ài)迪生卻大量地做X射線的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。最后，因長(zhǎng)期暴露在輻射環(huán)境中，愛(ài)迪生的助手不得不截肢保命，他自己也險(xiǎn)些失明。

無(wú)線電是誰(shuí)發(fā)明的？伽利爾摩·馬可尼？不，是特斯拉。至今還有很多人認(rèn)為無(wú)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(xué)獎(jiǎng)，被稱作“無(wú)線電之父”。

但其實(shí)，特斯拉1897年就已經(jīng)獲得了無(wú)線電技術(shù)的專利。是在愛(ài)迪生的干預(yù)下，美國(guó)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(guó)最高法院重新認(rèn)定尼古拉·特斯拉的專利有效，宣布馬可尼的無(wú)線電專利無(wú)效。

雷達(dá)是誰(shuí)發(fā)明的？羅伯特·沃特森·瓦特？這個(gè)英國(guó)人在1935年發(fā)明了第一臺(tái)實(shí)用雷達(dá)。事實(shí)是，早在1917年，特斯拉就向美國(guó)海軍提出了這個(gè)想法。不巧的是，愛(ài)迪生當(dāng)時(shí)是海軍研發(fā)中心的頭兒，然后，就沒(méi)有然后了。

在特斯拉75歲壽辰時(shí)，他收到了八位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(xué)獎(jiǎng)獲得者代表諾貝爾團(tuán)隊(duì)致辭。歷年來(lái)，一直都有諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者對(duì)尼古拉·特斯拉表示感謝與敬意。

據(jù)說(shuō)，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(xué)獎(jiǎng)的占27%，間接得到啟發(fā)的更是超過(guò)65%。而特斯拉自己，11次被提名諾貝爾獎(jiǎng)，9次讓賢，兩次拒領(lǐng)。（未完待續(xù)）