这是两个发明天才之间的争端,也是两家电气公司间的对决,这场大战判定了直流电与交流电的命运,也决定了世界电气化的走向。
实际上,即使没有这次“大战”,直流电与交流电的命运也能最终确定,但是,决定命运的时间可能会延迟,世界电气化时代的格局也可能会因此改变。两大公司的支撑,两个天才亲自披挂上阵,使这场“大战”异常精彩,既造成了当时的轰动,也促使它很快地得出结果,精彩的“电流大战”已被录入了电气工程发展的史册。
19世纪下半叶,天才的发明家托马斯·爱迪生( 图1 )发明了直流电。直流电驱动了电机,点燃了白炽灯,带来了照明,使爱迪生名噪一时。踌躇满志的爱迪生投入了大量资金,准备发展直流电事业。这一时期,一般人对电的认识只限于直流电,而对电流方向往复改变、强弱不断变化的交流电,持以不信任的态度。
正在这个时候,一位奇迹人物出现了,他从各方面都远胜于爱迪生,这就是从塞尔维亚来到纽约谋生的尼古拉·特斯拉( 图2 )。在最初,只身闯荡的特斯拉进入了爱迪生机械公司。他很快地预感到直流电发展的局限性,不止一次试图劝说爱迪生发展交流电,爱迪生没有采纳,反而指示特斯拉完善直流电机的性能( 参见本书7月10日“1856年创造20世纪的人——特斯拉” )。
在输电工程中,直流电暴露的问题已经很明显,距离发电厂仅1千米,电灯不能正常发光,带动电机工作就更不可能了。为了解决直流电的难题,在爱迪生的指示下,特斯拉设计并发明了强力直流发电机。这是一组20台发电机并联运行,并配置了调节功能的装置。新的发电系统果然取得了良好效果,爱迪生为这套发电设备申请了个人专利。在爱迪生获得丰厚利润的时候,特斯拉向他提出自己那份报酬,却遭到了爱迪生的嘲笑,说他“不懂得美国式的幽默”,令特斯拉备受打击。
1888年,爱迪生为了给直流电事业造势,不断攻击交流电,掌控西屋电气公司的乔治·威斯汀豪斯( 图3 )正在准备发展交流电事业,爱迪生的挑衅正中威斯汀豪斯的下怀,他决心与爱迪生一决高低。正在这时,特斯拉加入了西屋电气公司,他的到来使西屋电气公司的交流电异步电机迅速发展起来。大型、高功率的交流电动机在电器市场上迅速走红,特别是“特斯拉线圈”发明之后,变压器也投入了使用,西屋电气公司把交流发电与输配电产品推向了市场,随之也建立了最大的火力交流发电站。
图1
图2
图3
在直流电与交流电、爱迪生的机械公司与威斯汀豪斯的西屋电气公司之间,对垒局势已经形成。就在擦枪走火、直面交锋不可避免之际,爱迪生心生一计,决心利用美国公众喜爱的轰动效应,先下手致“交流电”于死地,他残忍地用交流电对猫、狗,甚至马等大牲口做了电刑表演。
应对爱迪生的反击,特斯拉也在公众面前变起了“魔术”,如高压带电操作、高压电火花放电等,他一边表演,一边讲解交流电,说明如果不将交流电用于犯罪,还是很安全的, 图4 是特斯拉当众在高压电笼放电时端坐看书的表演。
图4
1890年,特斯拉所发明的特斯拉线圈证明交流电的传输能承受从几百伏到上千伏的高电压,这一新技术把成熟的发电和输电产品推向了市场,电流大战的胜利钟声即将敲响。1893年5月1日,电流大战进入关键性的一天。这一天,芝加哥哥伦比亚博览会开幕,总统格罗弗·克利夫兰按动电钮,数十万只白炽灯照亮博览会10座大厅,引起了全场的轰动。新闻报道称这是“城市之光”,是特斯拉、威斯汀豪斯和12台超强交流发电机共同的胜利,它向世人宣告了交流电的成功,如 图5 所示。
芝加哥博览会于1893年10月30日结束,为期半年,来自世界46个国家共2700万人参观了博览会。在所获得的订单中,80%都是购买美国交流电器。这场博览会的大获成功向世人宣告,1871年毁于全城大火的芝加哥已经从废墟中崛起,而威斯汀豪斯的西屋公司更成为当时世界电气工程的龙头。 图6 是1893年西屋电气公司经特斯拉主持设计建造的交流发电机组,正是这组电机为芝加哥博览会送电。
交流电的成功,使爱迪生意识到自己所面临的是一个更强大的竞争对手。他在直流电事业上投入了大量的资金和设备,拥有各种直流电机、电器的专利权,他不想失去继续积累财富的机会。在普通人对电流还了解不多的情况下,他决定铤而走险,采取一些极端手段,夺回胜局。
图5
图6
爱迪生终于等来了机会。科尼岛月神公园动物园豢养了一头大象,这只母象性情暴躁,在3年里,一连踩踏了3名饲养员,动物园决定清除她,有人建议对这只大象实行电击,这是从1890年开始在美国监狱里惩治犯人的办法。爱迪生获得天赐良机,他表示愿意帮这个忙。
1903年1月4日 这天,爱迪生正式向科尼岛月神公园动物园发函,决定用杀死这头大象的方式向美国公众证实交流电不适于家用。4天之后,这头大象被粗缆绳绑了起来,把铜电极装到了大象的腿上,为了更好地显出效果,在电击那一刻前,喂了她带有氰化物的胡萝卜,在给它加上6600伏的高压交流电的一瞬间,这只大象立刻倒下了。有1500人目击了大象之死,爱迪生还拍下了电影,到全国各地放映,借机宣扬交流电是“致死电流”。他甚至雇用了一个名叫哈罗尔德·布朗的人,发明了臭名昭著的电椅,目的是想证明交流电不仅能杀死大象,还能用于杀人。
爱迪生和特斯拉都是非常杰出的发明家,爱迪生具有惊人的创造性和工业策划能力。但是与特斯拉相比,由于缺乏数学知识与学科的理论基础,他的天才能力受到了限制,拘泥于眼前利益,对长远目标缺乏理性的认知,在这方面,特斯拉比他略胜一筹。电流大战从1888年开始,直到1918年宣告结束,历时30年。实际上1893年的芝加哥博览会上就已经敲定了胜局,更加上1895年在尼亚加拉大瀑布上成功建造了世界上第一座水力发电站,把交流电成功地输送到了35千米以外的布法罗市。从那时起,交流电开始成为工业、商业和民用的最佳选择。
关键词: 托马斯·爱迪生,尼古拉·特斯拉,乔治·威斯汀豪斯,电流大战,Thomas Edison,Nikola Tesla,George Westinghouse,Current war
图1: https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Edison
图2: http://thealternativemedia.com/Articles/tabid/827/ID/1683/Nikola-Tesla-and-Tunguska.aspx
图3: http://www.britannica.com/biography/George-Westinghouse
图4: http://funnyjunk.com/funny_pictures/2929741/Just/
图5: http://www.wbez.org/blog/clever-apes/2011-08-18/tesla-chicago-and-war-currents-90758
图6: http://www.embedded.com/print/4398453