人類馴電史

電力的原始覺醒

1803年1月18日，倫敦外科醫學院的解剖臺上躺著一具謀殺犯的尸體。此人曾溺斃妻兒，當天剛被處以絞刑。意大利物理學家喬凡尼·阿爾迪尼為尸體連接電極，通上電流。觀眾們屏息凝神，死者的臉頰開始抽搐，一只眼睛猛然睜開，手臂竟緩緩抬起。這具軀體，仿佛正在蘇醒。

這種神秘的力量深深震撼了當時的人們。英國作家瑪麗·雪萊從阿爾迪尼的實驗中獲得靈感，塑造了維克多·弗蘭肯斯坦及其怪物的形象。

電流能引發肌肉收縮，甚至在死后一段時間內依然有效。早在1791年，阿爾迪尼的叔父路易吉·伽伐尼就通過青蛙實驗發現了這一現象。當伽伐尼用由不同金屬制成的導線觸碰蛙腿時，肌肉會出現抽動。伽伐尼認為，這是動物體上本身就存在的“動物電”的作用，物理學家亞歷山德羅·伏特則指出，金屬才是電流之源，而體液只是傳導外部電流的介質。

伏特將銅片、浸鹽水的紙板與鋅片疊成“伏打電堆”。用濕潤的手指觸碰電堆兩端時，電流的刺痛感瞬間傳遍他的全身。這樣，大約在1800年，首個電化學儲能裝置誕生了：伏特發明了電池。這一創新的全部潛力直到200多年后的今天才得以展現：如今，它作為儲能裝置應用于汽車和供暖等領域。

然而，人類使用電流的歷史遠比我們想象中久遠。我們的祖先初次駕馭電力時，智人尚未誕生。非洲史前遺址的燃燒痕跡表明，大約150萬年前，一位原始人鼓足勇氣，借助電力為人類文明注入了決定性推動力。這位遠古先民靠近一處火源，拾起一根燒紅的樹枝。他在營地用火焰照亮黑夜、驅寒保暖，并嚇退猛獸。這簇改變他命運的火焰，其火種源自閃電——一種天然的放電現象。

隨著時間推移，人類不再依賴閃電取火。當我們的祖先學會自主掌控火焰后，文明進程驟然加速：燒制陶器，煮沸飲水，擴展食物譜系，為征服世界儲備生存資本?；鹧娲呱嗣姘姹号c金屬冶煉技術，蒸汽驅動了機器運轉，爆炸推動了車輛奔馳。燃料來源從森林轉向地層深處，煤炭、石油、天然氣開始熊熊燃燒，釋放出的二氧化碳最終使整個星球持續升溫。

如今，我們必須熄滅這些火焰，以遏制氣候危機。通過風力和太陽輻射等可持續方式產生的電力，將成為我們的救贖。

電動機與蒸汽機的世紀較量

“電”一詞源自古希臘語中的“琥珀”。據說在公元前6世紀，米利都的哲學家、幾何學家、天文學家泰勒斯通過用布料摩擦琥珀使其帶電。他著迷地觀察到，帶電后的琥珀能吸引羽毛或頭發。雖然電力此時僅能擾動發絲，但他已然窺見了電的力量——盡管尚未能真正理解它。在此后漫長的歲月里，人類始終未能參透這一現象的奧秘。

電力的真正應用始于電報。1844年，塞繆爾·莫爾斯開通了華盛頓與巴爾的摩之間的通信線路。他通過電線用“摩斯密碼”傳送了《圣經》中的第一句話：“神創造了何等奇跡！”而電力時代的到來，還要再等20余年——維爾納·馮·西門子發明發電機，這是電動機誕生的先決條件。在1881年巴黎國際電力博覽會上，西門子已展出了通過架空電纜供電的有軌電車。亞歷山大·貝爾推出了首部商用電話，托馬斯·愛迪生則演示了他的白熾燈。

法國發明家古斯塔夫·特魯夫也參加了展覽。他被認為是首輛實驗性電動汽車的發明者——一輛由改良版西門子電機驅動的三輪車。幾年后，科堡制造商安德烈亞斯·弗洛肯發明了首款四輪電動汽車“弗洛肯電動車”。

電動汽車在20世紀頭十年經歷了曇花一現的繁榮，其續航里程當時已達約100公里。早在1899年，比利時工程師就打造出了時速突破100公里的電動汽車。但從約1910年起，電動汽車開始衰落：續航不足固然是一大原因（至今仍是難題），但更關鍵的是廉價石油的供應讓內燃機搶占了先機。尤其是美國企業將汽油作為廉價燃料傾銷至全球市場，從汽車驅動技術來看，人類就此駛入了歧途。

電動機在與蒸汽機的長期競爭中舉步維艱。從理性角度看，這項創新本應所向披靡。這種發出輕柔嗡鳴聲的裝置本應在各方面碾壓那些嘶吼的鋼鐵巨獸。蒸汽機需要持續維護，停機重啟耗時費力。它們噴吐煤灰，更是造成無數事故的元兇——裸露在外的傳動軸、皮帶和齒輪如同噬人的陷阱，工人的衣服和肢體隨時可能被絞入其中。

電動機卻截然不同：體積可大可小，隨時啟停，清潔靈活又安全。電力通過導線傳輸，廠房地面不再需要承載笨重的機械結構。然而，長久以來，當工業家們面臨蒸汽機與發電機的抉擇時，依然會選擇守舊，因為電動機不僅要求改造整座工廠，更需要徹底革新思維模式。整個生產流程都需要重新設計，它需要一套專屬的基礎設施。直到上世紀20年代，隨著電動機的廣泛應用，美國工廠的生產力才迎來爆發式增長。這場系統變革歷時半個多世紀才最終完成。

愛迪生與特斯拉的“電流戰爭”

19世紀末的電氣化進程同樣面臨體系之爭，由此引發的“電流戰爭”余波至今未息。這場充滿戲劇性的商業博弈，還伴隨著一次令人毛骨悚然的實驗秀。

1891年，紐約某會場鴉雀無聲，觀眾們屏息凝神。隨著一記響指，一位身形高大的男子手中突然騰起赤色火球。他小心地引導火焰在他的燕尾服上躍動，繼而竄上發梢。隨后，他躍上與高壓發生器相連的平臺，逐步調高身體承受的電壓，直至200萬伏特。電光在他周身噼啪作響，閃電與火焰從他掌心迸射而出。

“電力魔術師”尼古拉·特斯拉用這場充滿張力的表演震懾了紐約上流社會。但他另有深意：通過演示，向公眾證明其開發的電力技術既強大又安全。早在學生時代，這位塞爾維亞裔天才就堅信，未來屬于當時尚未實用的交流電系統。他的對手是聲名赫赫的發明家愛迪生，后者力推自己的直流電技術。

電流的傳輸存在兩種形式：電子單向勻速運動形成直流電（愛迪生體系），而電子周期性變換方向則形成交流電（特斯拉體系）。特斯拉的交流電技術引起了實業家喬治·威斯汀豪斯的關注。由于能量損耗更低，威斯汀豪斯得以將發電廠建于城市外圍，且僅需相對纖細的銅纜輸電，成本遠低于愛迪生的直流電系統。

愛迪生發起反擊：他搜集交流電事故案例，當眾將貓狗綁在金屬板上，讓交流電穿透它們抽搐的軀體，隨后質問觀眾：“難道你們想讓夫人用這種危險的發明做飯嗎？”

然而，這番恐嚇終告失敗，愛迪生輸掉了“電流戰爭”。短短兩年內，威斯汀豪斯就建成了30余座發電站，為130座美國城市輸送特斯拉的交流電。特斯拉本該躋身世界上最富有的人之列，但投資者脅迫威斯汀豪斯修改合同。特斯拉放棄專利分成，換取了21.6萬美元（約合人民幣155.5萬元）的一次性買斷費。這使他不僅損失了已累積的約1200萬美元（約合人民幣8640萬元）收益，更失去了未來數十億美元的潛在收入。1943年，這位窮困潦倒的天才在紐約一家酒店的房間中離世。

如今，“特斯拉”之名代表著引領電動機戰勝內燃機的汽車品牌之一。約十年前，當世人尚不看好電動汽車時，好萊塢明星們就已經駕駛特斯拉電動汽車馳騁在日落大道了。和所有電動汽車相同，它們依靠直流電（特斯拉宿敵愛迪生的系統）驅動。

所有可充電電池（無論是手機或汽車）都輸出直流電，因為電子始終從負極勻速流向正極。但充電時，這些電池又需依賴特斯拉的交流電——這種20世紀初便主導電網的技術，其優勢在于：電壓可靈活調節且損耗極低，這對電網運行至關重要，能高效連接發電端與用電端。

兩大電流系統在另一未來領域達成協同：高壓直流輸電技術現被用于遠距離大容量輸電（其規模遠超愛迪生與特斯拉的想象）。通過這類“電力高速公路”，海上風電場的巨量電能被輸送至內陸低風速地區，最終經換流站轉為交流電。

電力是引領我們邁向未來的核心動力。電能將從根本上重塑我們的經濟形態和生活方式，就像當年電動機進駐工廠，洗衣機、電灶和電話走入千家萬戶那樣。只是這一次，我們需要以全新的維度來思考這場變革。

綠氫將成為能源轉型的關鍵引擎，但其制備過程能耗巨大，需要依賴海量的風電與光伏發電。不同的是，我們已無法像蒸汽時代終結時那樣，耗費漫長歲月來完成這場革命，思維轉型必須快如閃電。