特斯拉:我就是一個工程師,並沒有發明交流電

2021-01-16 懷疑探索者

段子:《特斯拉和特斯拉吹在聊天》特吹:特斯拉製造了通古斯大爆炸。特斯拉:我沒有。特吹:你幹過,你忘記了。特斯拉:怎麼可能?!這個真沒有!特吹:一切皆有可能。特斯拉:額...特吹:特斯拉發明了死光。特斯拉:死光(即雷射,小編注)還是理論階段。特吹:胡說!死光殺死過幾百萬人!特斯拉:我怎麼不知道?特吹:網上寫的。特斯拉:那是胡編亂造的地攤網站。特吹:你這個人怎麼啥都不相信?!真是坐井觀天!真是井底之蛙!特斯拉:科學是講究證據、實事求是,不是胡編亂造。特吹:你又迷信科學了!地球上的科學再厲害也是在地球上,不要妄圖用地球的有限科學解釋宇宙!特斯拉:額......

塞爾維亞裔美籍發明家特斯拉,他在歷史上是一個非常有爭議的人物,網絡上對他毀譽參半,甚至把他歸結為偽科學家。而主流科學界認為:特斯拉是傑出的發明家和工程師,有其積極的一面,但理論基礎太差,嚴格意義上還配不上物理學家的稱號。

特斯拉

並不是交流電機的發明者

有一個流傳很久的謠言,說特斯拉「發明了交流電」。其實,這只是很低級的知識錯誤。

「交流電」是自然現象,根本無需「發明」,只能被發現,即使是發現,也與特拉斯八竿子打不著邊。

第一個發現交流電效應的是英國著名科學家麥可·法拉第。法拉第也被科學界公認為「交流電之父」。

法拉第,曾任英國皇家科學院院長

當法拉第發現了電磁感應後,產生交流電流的方法則被隨之發現。最早期的交流電機的成品由麥可·法拉第與波利特·皮克西等人開發出來。1831年,法拉第圓盤發電機被發明。不久的1832年,波利特·皮克西基於法拉第的原理製造了第一臺交流電機。

而三相交流發電機的發明者,是現代交流電之父多布羅沃利斯基。

特斯拉的主要成就是什麼呢?據美國專利局的記載,特斯拉改進了新型高頻率交流電動機中的一種,而在當時,做出高頻率交流電動機的人有幾十個。

皮克西發明的交流發電機

如上圖,這個是皮克西發明的永久磁鐵型旋轉式交流發電機,於1832年基於法拉第的原理製造。

多布羅沃利斯基,他是真正的三相交流電之父。

不懂高等數學,是理論物理學的門外漢

1875年,作為獨立思考的無神論者,特斯拉不顧父母希望他成為牧師的心願,進入了奧地利的格拉茨科技大學修讀電機工程,然而他的學校卻宣稱他從來沒有獲得過學位,他在大學一年級只上了第一學期的課,並且在那期間已經不聽課了。另一些人稱他因交不起第一學期的學費而被迫退學了。據他大學室友所說,特斯拉沒有畢業。

1878年,他離開格拉茨,去了斯洛維尼亞的馬裡博爾,在那裡他首次被聘為助理工程師持續了一年。在這期間他患上了神經衰弱。他的父親一直勸他回到布拉格大學的查爾斯-費迪南德大學分校,於是他於1880年到那裡讀了夏季學期。然而當他父親死後,特斯拉僅僅只在那裡讀完了一個學期,就離開了大學。

1880年,他被布拉格的查理大學技術系錄取,但是由於經濟原因,一年後他就工作了。

值得一提的是,特斯拉明確承認自己不懂高等數學的知識。特斯拉是一位偉大的工程師,然而在理論物理學方面只是一位門外漢。在當時的國際物理學界,量子物理與相對論交相呼應,這兩個理論都用到了極其複雜的數學語言,然而特斯拉的理論知識非常不紮實,太缺乏相應的理論功底,牛頓的積分、萊布尼茨的微分和麥克斯韋的場論在他的理論中都沒有怎麼涉及,他用的是古希臘力學的簡單數學。

發明專利被證實的僅有30項

特斯拉確實是19世紀末期優秀的機電工程師之一,他在機電工程、無線電工程等方面有所貢獻。但要說他發明專利達上千項就是神話中的神話了。據美國普林斯頓大學的仔細調查,特斯拉先生的所有專利,包括所有未曾批准的專利,被確切證實的有30項。

特斯拉塔被證明沒有理論依據

被特斯拉粉津津樂道的沃登克裡弗塔(即特斯拉塔),不過是不切實際的構想,早在1個世紀之前,就被從理論上徹底否認。

特斯拉意圖把地球作為內導體,地球電離層作為外導體,通過他設計的放大發射機,使用這种放大發射機特有的徑向電磁波振蕩模式,在地球與電離層之間建立起大約8赫茲的低頻共振,利用環繞地球的表面電磁波來傳輸能量。這一系統與現代無線電廣播的能量發射機制不同,而與交流電力網中的交流發電機與輸電線的關係類似。

歷史事實是,特斯拉有生之年沒有實現這一主張。後人也並沒有從理論上證實這種方案的可行性。

根本沒有資格獲得諾貝爾獎提名

有一個甚至被官方媒體都信以為真的謠言,是特斯拉和愛迪生共同獲得1912年的諾貝爾獎的傳說,其實這是荒誕不經、違背史實的傳言。

實際上,在1912年,愛迪生和特斯拉根本連提名都沒有。獲得提名的人,包括愛因斯坦、洛倫茲、普朗克、馬赫、龐加萊等人,他們比愛迪生、特斯拉都更有資格獲獎(其中的好幾位後來也的確獲了獎)。但是,1912年物理獎最後被頒給了達倫。科學史家認為,一個可能的原因是達倫是瑞典人,而到那時候還沒有一個瑞典人拿過物理獎,負責評獎的瑞典皇家學會想給本國弄點兒面子——但這些也都是臆測了。這位瑞典人獲得諾貝爾獎的理由實在是讓人不敢恭維,原因竟然是他「發明了自動調節器和聚氣裝置聯合用於燈塔和浮標照明」。有了這個裝置,能讓燈塔和照明浮標在天黑時自動點亮,天亮時自動熄滅,可以無人看管運行一年以上且大大減少了燃料消耗量。這樣的水平連媒體都看不下去了,說這個理論如果能獲獎,那麼開罐頭的勺子也能獲獎。更有甚者說「還不如頒發給愛迪生和特斯拉」,傳來傳去就變成了特斯拉獲獎的謠傳。

與愛因斯坦根本不是一個檔次

所謂特斯拉的理論秒殺愛因斯坦、霍金等科學家(甚至變成了愛因斯坦打壓特斯拉,特斯拉與愛因斯坦成為一生的敵人,甚至美國政府為了打壓特斯拉,樹立了愛因斯坦這樣的科學家形象等多個版本)的說法,就更加的不靠譜了。在當時的那個年代,特斯拉的理論連一個受過高等教育的大學生都不如。而他與愛因斯坦之間的恩怨,更是子虛烏有。特斯拉與愛因斯坦基本是同時代的人,但他們之間幾乎沒有任何交集。

特斯拉與愛因斯坦唯一的一張合影

傳言有愛因斯坦獲得諾貝爾獎後特斯拉寫信祝賀,沒有找到依據,如果是真的,這就是他們之間僅有的交集了。

通古斯大爆炸與卿何幹?

所謂特斯拉製造通古斯大爆炸,是一個徹頭徹尾的大笑話。所謂的「紀錄片」《科學超人尼古拉·特斯拉》,其中許多的內容荒誕不經,播出後被科學界廣泛批評為「主觀捏造的典型」。為了說明特斯拉與通古斯大爆炸的關係,片中做了大量的聯想和猜測,卻沒有能夠提供可靠的事實和科學依據。該紀錄片的編導是出名的陰謀論者,此人想像力天馬行空,對特異功能、外星生命、歷史之謎、陰謀論等話題特別感興趣。

該謠言起源於特斯拉的沃登克裡弗塔計劃,在這個沒有科學依據的幻想裡面,他提出過粒子束髮射器的概念,謠言由此發酵。

依據百度上的資料,通古斯大爆炸的當量規模相當於1000個廣島原子彈,並且是特斯拉試驗交流電引起。如果威力真有那麼大,那麼當時1908年,全世界的電力加起來也沒有這麼多。 特斯拉總不可能在實驗室裡創造出比全世界更多的電力吧。看看關於通古斯大爆炸的科學解釋:

1997年,中國科學院高能物理研究所的侯泉林、馬配學,通過對通古斯地區的沉積層樣品分析發現樣本中元素異常,以此推測是地外物質增加引起的,很可能是隕石撞擊造成。(《1908年俄羅斯通古斯大爆炸的地球化學特徵和爆炸物體的估計》 地質論評 Geological Review 1997年 02期)

製造「球形閃電」,僅僅是特斯拉粉絲們的「發明」

目前科學界可以認定球狀閃電屬於獨立於固態、液態、氣態之外的離子態。而離子態也是最近幾十年才發現的。簡直無法想像,出生於1856年的特斯拉在不知道離子態的情況下可以製造病控制離子態的東西。如果他可以做到,就等於中世紀不識字的農民造出航空母艦。

那麼,這個奇葩的謠言是怎麼來的呢?據可靠的考證,特斯拉製造球形閃電的謠言來源於作家馬克.吐溫手拿電燈泡的照片,由於電燈的發明者是與特斯拉不合的愛迪生,心生不忿的粉絲們為了讓特斯拉「超越」愛迪生,硬生生編造出特斯拉製造球形閃電的神話。

實際上,關於特斯拉製造球形閃電的故事,最早見於在二十世紀八十年代的美國娛樂八卦雜誌《飛碟探索》,而之前沒有任何報導說明特斯拉與球形閃電有關。

發出1億伏特的電壓是天方夜譚

有一個江湖傳說,特斯拉發明的發電機可以發出1億伏特的電壓,甚至可以達到1萬億伏特。

如果你是文科生,或許會覺得很偉大;如果你是學電氣的,就會覺得這是天方夜譚。 國內目前的輸電主幹線路一般是110KV,也就是11萬伏特,天氣乾燥的時候,走在電塔下面,可以很清楚的聽到線路上的放電滋滋聲音。 想一下,假如真有1億伏,那還有誰敢接近? 閃電的電壓也就幾百萬伏,聲音是如此巨大,要是1億伏的話,估計方圓幾公裡的都是聾子了。有些人自稱在簡陋的實驗室製造出幾百萬伏甚至一千萬伏的電壓,但是如果讓他們拿證據,就緘口不言,沒有下文了。

用空氣傳送電能一定就很牛嗎?

在江湖傳說裡面,特斯拉的這個發明直接影響到了一些財團的利益,所以被封殺。 實際上,所謂的「空氣傳電」,就是無線電的諧波而已。

本人曾經住在蘇南某地,我們這個地方以前有個電臺,專門向日本廣播,那時候沒有衛星,全靠廣播站的大功率發射器來工作。 而住在廣播站附近的村民經常發現,自家的電燈即使沒插電源,只要將火線和零線對接,燈就會亮。 實際上,這就是廣播站的無線電信號在附近的線路上形成了諧波共振,當然,這樣的話,廣播站的發射功率就會大大降低,因為能量都用來點亮燈泡了。 這個也不是高科技,自從無線電發明的那天起,這個就立即被馬可尼注意到了,並且做了詳細的研究。

交流電未必就比直流電偉大

不可否認,交流電確實改變了世界。而特斯拉改進了高頻交流電機的一種,全世界目前都是在大量使用交流電,但是,不能由此就說明交流電比直流電更有價值。 電氣專業的人應該很清楚,交流電由於有負周期,導致交流電在輸送過程中比直流電更容易損耗, 國內的西電東送用的就是直流線路。 並且,正由於交流電是正弦波,所以存在COSΦ,也就是功率因數。 導致交流電必然在使用時有無功功率存在。 而這個無功功率沒有任何價值,只會使電能白白浪費,所以國家規定,在功率因數<0.8時,必須投入功率補償電容來提高,不然供電局是要罰款的。而這個損失的電能,主要就是因為負載裡有電感線圈的存在。而在直流電路裡,波形是直線,所以不存在無功功率和功率因數,所有的電能都是被100%的使用。

為何直流電不大量使用,是因為直流負載(主要是指直流電機)生產比較麻煩,價錢比較高,(所有的負載分為:電阻負載、電容負載、電感負載)。 而我們大量使用的日光燈都是直流電的(裡面的鎮流器就相當於交-直流轉換器)。 同時,交流變直流很簡單,但直流變交流就比較麻煩,所以全世界都使用交流電。

其實,大家都應該知道,同樣功率的話,直流電的能量比交流電大很多。 大家常見的電動車就是用的24V或者48V直流電,輕輕鬆鬆坐2個人,再開到30碼沒問題吧,這就是直流電機的能力。(48V交流電機是不能拖動的,只會燒毀電機)

總之,交流電和直流電各有優勢,不能簡單的說哪種偉大。 交流電使用廣泛,很大程度上是因為交流負載比較便宜。

如何對特斯拉做客觀準確定位

有太多的虛構成分充斥在網際網路上,比如比較普及的偽紀錄片《科學超人尼古拉·特斯拉》,用了大量的篇幅暗示特斯拉就是「通古斯大爆炸」以及「死亡射線」等駭人聽聞的傳說的元兇,而這些幾乎全部被證實是後人杜撰的。

特斯拉說到底也是人類,他曾說過:「我只是個平凡的人,沒有什麼特殊的能力。宇宙中的任何一小部分都包含整個宇宙的所有信息,在其中藏著的某個神秘資料庫又保存著宇宙的總體信息,我只是很幸運地可以進入這個資料庫去獲取信息而已。」

可以肯定的是,尼古拉特斯拉最偉大的成就,是改進了高頻率交流發電機中的一種,此外在交流電技術的應用和推廣上也有所建樹,這個是毋庸置疑的。但特拉斯也有很多的歷史局限性,比如他一直堅信不疑的「以太」,就被證明是錯誤的。特斯拉塔、太陽系孤島說也被世人推翻。

雖然,特斯拉並不算一個嚴格的物理學家,而是一位優秀的技術工程師,但依然值得我們向他表示尊敬。

作者:懷疑探索者

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