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尼古拉·特斯拉

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尼古拉·特斯拉
Nikola Tesla
Никола Тесла
N.Tesla.JPG
尼古拉·特斯拉,约1896年摄
出生 (1856-07-10)1856年7月10日
奥地利帝国斯米连英语Smiljan
(今克罗地亚利卡-塞尼县
逝世 1943年1月7日(1943-01-07)(86歲)
美国纽约州纽约
死因 冠状动脉血栓症
民族 塞尔维亚族
公民权 奥地利(1891年前)[1]
美国(1891年7月30日后)
教育程度 格拉茨技术大学英语Graz University of Technology(辍学)
工程簡歷
工程学科 电气工程
机械工程
重要工程 交流电
高压高频实验
重要设计 异步电动机
旋转磁场
特斯拉线圈
签名
Nikola Tesla signature 1900.svg

尼古拉·特斯拉英语:Nikola Tesla塞爾維亞語Никола Тесла;1856年7月10日-1943年1月7日),塞尔维亚裔美籍發明家物理學家機械工程師電機工程師和未来学家。他被认为是电力商业化的重要推动者,并因主要设计了现代交流电力系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上,特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关的专利以及电磁学的理论研究工作是现代的无线通信无线电的基石。

在赢得著名的19世纪80年代的“电流战争”及在1894年成功进行短波无线通信试验之后,特斯拉被认为是当时美国最伟大的电机工程师之一。他的许多发现被认为是具有开创性的,是电机工程学的先驱。1891年,特斯拉在成功试验了把电力以无线能量传输的形式送到了目标用电器之后,致力于商业化的洲际电力无线输送,并且以此设想建造了半成品——沃登克里弗塔

20世纪30年代,接近生命的尾声阶段,特斯拉一度变得深居简出,独居于纽约市的一个旅馆里,偶尔才会向新闻界发表一些不同寻常的声明。因举止怪异,特斯拉被普遍认为是“疯狂科学家”的原型。他對於金錢和法律事務之不在乎亦是其一生之致命傷。數家電子公司(今日美國電子業龍頭的前身)聯合派出一群能言善道的律師,奪走了他大部份的專利[2]。1943年1月7日,特斯拉在穷困潦倒中去世。去世之后,特斯拉的成就并不太为当时的人所知,但是在20世纪90年代,他的公众名望出人意料地上演了王者归来。在2005年,他被电视节目“最伟大的美国人”(美国在线探索频道共同开展)列为前100名,这张名单是由公众投票产生。

現代社会中处处可見特斯拉的遺產。撇開他在電磁學和工程上的成就,特斯拉也被認為對機器人彈道學資訊科學核子物理學理論物理學上等各種領域有貢獻[3][4]。許多他的成就已伴隨著一些爭議被應用,去支持著許多的非主流科學,如幽浮理論和新世紀神秘理論。特斯拉當代的欽佩者視他為「創造出二十世紀的人[5]。国际单位制中的,用来衡量磁感應强度(也作磁通量密度)的单位,是以特斯拉的名字命名,符号T(由国际度量衡大会在1960年确立)。在塞尔维亚首都贝尔格莱德有一座国际机场(即貝爾格勒尼古拉·特斯拉機場)以他的名字命名。塞尔维亚纸币上至今有他的头像。

早年[编辑]

尼古拉·特斯拉出生于斯米连(英文名Smiljan,现属于克罗地亚戈斯皮奇市)的一个村庄,父母都是塞尔维亚人。其出生地属于奧地利帝國(今克羅埃西亞共和國)的利卡區戈斯皮奇附近[6]。他的受洗紀錄证明他出生於1856年6月28日(格里历7月10日)。其父親名為米卢廷·特斯拉(Rev. Milutin Tesla),是一位在斯雷姆斯基卡爾洛夫奇教區的塞爾維亞东正教教堂裡的神父。其母親名為久卡(Đuka)就是一位塞爾維亞东正教神父的女兒,并且非常擅長於製作家庭手工工具。她能背誦許多塞爾維亞史詩,但從未學過認字[7]。他的教父,Jovan Drenovac,是保衛軍事邊疆的陸軍上尉。特斯拉為家中五個孩子之一,有一個兄弟(Dane,在尼古拉五歲時死於騎馬意外)和三個姊妹(Milka, Angelina和Marica)[8]。1862年時他的家庭移居到戈斯皮奇。特斯拉在克羅地亞卡爾洛瓦茨上學,並在1875年奧地利格拉茨科技大學修讀電机工程。在那裡,他學習交流電的應用。至少有两份資料说明他在格拉茨大学得到学士学位[9][10]。然而他的学校却宣称他从来没有获得过学位,他在大學一年級只上了第一學期的課,并且在那期间已经不听课了[11]。另一些人称他因交不起第一学期的学费而被迫退学了[12][13]。据他大学室友所说,特斯拉一直專精於發明,差一點就畢不了業了[14]。在1878年,他离开格拉茨并且与家里断绝了所有的联系。他去了斯洛文尼亚马里博尔,在那里他首次被聘为助理工程师,为期一年。在这期间他患上了神经衰弱。他的父亲一直劝他回到布拉格大学查尔斯-费迪南德大学分校,于是他于1880年到那裡读了夏季学期。然而当他父亲死后,又只读完了一个学期,他就离开了大学[15]

交流發電機原理說明

特斯拉热衷于阅读各种书籍。他能像照相机一般,记下整本书[16]。特斯拉在他的自传裡叙述了他所经历的灵感的每一个细节。在早年,他经历了一次又一次的病痛折磨。承受着奇怪的痛苦,眩目的闪光时常会出现在他眼前,并伴随着幻觉。大多数时候,这些幻像有关于一个词或者一个即将闪现的念头;仅仅听到一个词,他就能想像这个物体的具体细节。特斯拉能够详细地试验并制造曾经在他脑中闪过的那些灵感。这是一项如今被称为视觉思维的技巧。特斯拉也经常快速地回忆起发生在他早年生活的事,这种情况在他的孩提时代已经出现了。[17]

特斯拉的交流发电机用来远距离输送电力

法国与美国[编辑]

在1882年他去了法国巴黎,在爱迪生公司做一名工程师,设计改进电器。同年特斯拉发明了感应马达并开始开发各种用到旋轉磁場的设备(於1888年取得了專利)。

不久以后,特斯拉因得知母亲病危而急匆匆地离开巴黎,刚到达不久后的几个小时母亲就死了,當時是1882年4月。她临终前的最后一句话是:「你终于来了,尼古拉,我的骄傲。」当她死后,特斯拉就病了。他在母亲的出生地查茨和戈斯皮奇休养了两三个星期。

1884年,特斯拉第一次踏上美國國土,来到了纽约。除了前雇主查尔斯·巴奇勒所寫的推薦函外,他幾乎是一無所有。這封信是寫給托马斯·愛迪生的,信中提到:「我知道有兩個偉大的人,你是其中之一,另一個就是這個年輕人了。」愛迪生雇用了特斯拉,安排他在愛迪生機械公司工作。特斯拉开始为爱迪生进行简单的电器设计,他进步很快,不久以后就能解决公司一些非常难的问题。特斯拉完全负责了爱迪生公司直流电机的重新设计。

1919年,特斯拉写道:「如果他完成马达和发电机的改进工作,爱迪生將提供给他惊人的5万美元(如计入通货膨胀,相当于今天(2006年)的一百万美元)」。特斯拉说他的工作持续了将近一年,几乎将整個发电机重新设计了,使爱迪生公司从中获得巨大的利润和新的专利所有权。当特斯拉向爱迪生索取5万美元时,爱迪生回答他:“特斯拉,你不懂我们美国人的幽默”,就此违背了自己的诺言[18][19]。这笔奖金的金额相当于公司创始资本,而以特斯拉当时每周18美元的薪水,他需要工作53年才能赚到。当特斯拉要求加薪至每周25美元遭到拒绝后辞职。

特斯拉最后发现自己在爱迪生的公司仅仅是出卖体力,但在这段时间裡,他开始关注于交流电系统的设计。

中年[编辑]

在1886,特斯拉创建了自己的公司,特斯拉电灯与电气制造公司(Tesla Electric Light & Manufacturing)。投资商不同意特斯拉关于交流电发电机的计划,并且最终罢免了他的职务。在1886到1887期间,特斯拉在纽约做一个普通的劳动者,既是为了糊口,也是为他的下一个工程计划积累资金。在1887,他组装了最早的无电刷交流电感应马达(brushless alternating current induction motor),并在1888年为美国电气电子工程师学会作了演示。同年(1888年),他发展了特斯拉线圈的原理,并且开始在西屋电器与制造公司(Westinghouse Electric & Manufacturing Company)位于匹兹堡的实验室与乔治·威斯汀豪斯一起工作。威斯汀豪斯听取了他的关于利用多相系统远程传输交流电的想法。

在早期的研究中,特斯拉制造了许多实验设备来产生X射线。特斯拉认为用他的电路,“我的仪器可以产生的爱克斯光(即X射线)的能量比一般仪器可以产生的要大的多。”[20]

他还谈到用他的电路和单节点X射线产生设备在工作时的危害。在他许多调查这种现象的记录中,他归结了导致皮肤损伤的许多原因。他认为早期的皮肤损伤并不是X射线所引起的,而是臭氧的产生与皮肤接触,和一些亚硝酸接触所致。特斯拉错误地认为X射线是纵波

特斯拉完成了一些实验先于伦琴证实了他的发现(包括拍摄他的手的X射线照片,之后他将照片寄给了伦琴),但没有使他的发现众所周知,他的大部分研究资料在1895年三月的第五大道一次实验室大火中给烧毁了。

特斯拉的发电机于1895年被其改进,改进中考虑到了液态空气。特斯拉知道,根据开尔文的发现,液态空气重新液化时会吸收的并可以用来驱动东西的热量,要比理论上产生的要更多。

特斯拉早在1891年证实了无线能量传输特斯拉效应(以此纪念特斯拉)是用来阐述这种类型的电导应用的术语(即能量穿过空间和物体的运动并不只是像穿过导体的电流一样)。[來源請求]

美国公民[编辑]

在1891年7月30日,35岁的特斯拉加入美国国籍。同年在纽约第五大道建立了自己的实验室。(在此之后,他在纽约休斯顿街建立了实验室?)在那里他用机电振荡器进行了机械共振实验,他使周围的一些建筑物产生了共振,引来了警方的投诉。随着速度的增加,他用仪器测出了房子的共振频率,之后他发现了这个实验的危险,被迫强拆自己的房子来终止实验,此时警察也刚刚到了。[21]他在纽约一些地方用无线电点亮了那裡的电灯,为无线传输的可能性提供了证据。[22]

特斯拉的挚友中也有一些是艺术家。他结识了美国世纪杂志(The Century Magazine)的编辑罗伯特·安德伍德·约翰逊。与此同时,他也受吠陀哲学(即印度哲学)哲学家辨喜的影响,到后来他接触印度教吠陀思想,以至于特斯拉开始用梵文来命名他的有关物质与能量的基本概念。[23]

当特斯拉36岁时,第一次获得了多项电源系统的专利权。他继续研究了旋转磁场的定律。1892至1894年,特斯拉担任美国电气工程师学会副主席并成为美国无线电工程师学会,也就是后来的电气电子工程师学会的先驱人。1893年至1895年,他研究高频交流电。他用圆锥形的特斯拉线圈造出了百万伏的交流电,研究了导体中的“集肤效应”,设计了调谐电路,发明了无绳气体放电灯,并无线发射了电能,制造了第一台无线电发射机。1893年,在密苏里州的圣路易斯,特斯拉做了一个有关无线电通信的演示。他在宾夕法尼亚州费城弗兰克林学院发表演讲,详细阐述自己的想法。他说:

许多年以后,人类的机器可以在宇宙中任何一点获取能量从而驱动机器[24]

1893年的世博会(即芝加哥哥伦布纪念博览会),这个世界性的博览会第一次为电子展品开设展区。特斯拉与乔治·威斯汀豪斯有历史意义地用交流电照亮了整个博览会并藉此向参观者介绍交流电。在展覽会上,特斯拉展示了他的荧光灯和单节点灯泡。一位参观者记述道:

特斯拉使一个铜质的蛋(称为哥伦布蛋)站立在了他的仪器上,以此阐述异步电动机和旋转磁场的原理。

爱迪生[编辑]

在19世纪80年代末,爱迪生推广用直流电来提供电力分配,比特斯拉与威斯汀豪斯所推广的交流电来比,更有效果,因此特斯拉与爱迪生在一定程度上成为了竞争对手。直到特斯拉发明了异步电动机,交流电远距离高压传输的优点也就展现出来,同时也解决了机器不能使用交流电的问题。由于“电流大战”缘故,特斯拉和威斯汀豪斯几近破产,因此在1897年,特斯拉用自己的专利使用费替威斯汀豪斯缓解了一下危机。同年,特斯拉研究了粒子辐射,使他建立了宇宙射线基本方程式。[25]

当特斯拉41岁时,他申请了第一个无线电专利(美國專利 645,576)。一年后,他向美军演示了用无线电遥控船只,他认为美军会对像遥控鱼雷之类的东西感兴趣。特斯拉声称自己建造了“遥控力学的艺术”(Art of Teleautomatics),是一种机器人,同时也是一种遥控科技。[26]1898年,他在麦迪逊广场花园的一次电学博览会上向公众演示了无线电遥控船只。特斯拉称那船只叫“远程自动化”美国专利号:US613809。[27]20世纪60年代以前无线电遥控还是个新鲜事物。特斯拉发明了给汽油机(内燃机)的“电点火器”即火花塞,他获得了专利(美國專利 609,250)。

科罗拉多泉市[编辑]

1889年,特斯拉决定迁往可以让他有做高频高压实验的地方,科罗拉多州科罗拉泉(colorado spring),并开始在那儿进行研究。到达后不久他向记者说,他正在做将讯号从派克斯峰(附近的一座山)送到巴黎的无线传输实验。特斯拉的日记裡有他对关于电离层及地下纵波横波的实验的阐述。[28]

在實驗室中,特斯拉證明了泥土是導電體並製造出人造閃電[29]

特斯拉通过自己的接收器观察了闪电并研究了大气电。特斯拉的接收器与检波器的复制品到了非常复杂的程度(例如,分布式元模型Q因子空腔谐振器无线电频率反馈再生电路)。[30]

特斯拉研究如何无线传输能量与电力。他在自己的实验与发现的基础之上通过计算得出地球的共振频率接近8赫兹。20世纪50年代,研究人员证实电离层的空腔谐振频率在此范围之内(后来称之为舒曼共振)。

特斯拉於1900年1月7日離開了科羅拉多泉市(colorado spring)。實驗室被拆除,裡面的東西全都被賣掉來抵債。在科羅拉多的實驗為特斯拉下一個計劃做好了準備,建立一個無線能量發射設施,也就是後來的沃登克里弗塔。特斯拉因發明增加電子波動強度的儀器(行波管?)而被授與☃☃專利。

晚年[编辑]

马克·吐温在特斯拉的实验室,1894年
1931年7月20日时代杂志封面人物像特斯拉。

1900年,特斯拉拿著15万美元(51%來自於约翰·皮尔蓬·摩根)開始計畫建造沃登克里弗塔。於1902的七月,特斯拉的研究從休士頓街移到了沃登克里弗塔,此塔将被用于全球电力的无线传输。但此塔最終在第一次世界大戰期間被拆除而報廢。當時的報紙稱沃登克里弗塔為「特斯拉的百萬大建築」。於1904年,美国专利及商标局撤銷了原本的判決,給了古列爾莫·馬可尼無線電的專利權,之後特斯拉便開始他的無線電專利權之戰。1906年,在他的50歲生日之際,特斯拉示範了他的200匹馬力(150千瓦),每分鐘一千五百轉的無葉片渦輪。1900年-1911年之間,在紐約的“水力发电站”(Waterside Power Station),他的一些無葉渦輪引擎在100–5000匹馬力进行测试。

场论[编辑]

81歲的特斯拉聲稱他已經完成了《引力的動態理論》。他表示這個理論「在任何細節中都運作的完美無暇」而他希望趕快向全世界公布。這個理論從沒被正式出版過。

统一场理论至今仍是理论物理学的致力解决的难题。包括爱因斯坦在内的科学家尚未有一人接近这一目标。

逝世与遗产[编辑]

尼古拉·特斯拉孤独地于1943年1月7日在纽约酒店3327房间死于心衰竭[31]因为拒绝出售他的交流电专利,特斯拉非常穷困,并在死后留下了一大笔债务。在那一年的晚些时候,美国高等法院决定维持特斯拉的专利号。[32]

尽管是美国人,但在特斯拉的死被公开之后,隶属政府的外国人财产保管局仍取得了他的研究资料和专利。在他去世前,特斯拉仍然在继续他对Teleforce武器和死亡射线的研究。尽管他没有成功向美国战争部推销出这些武器。他提出的死亡射线被认为是一个粒子束武器。美国政府没有找到安全的原型装置。在战争部联系了FBI之后,他的研究被宣布为最高机密。据总统顾问的意见,他的所有个人物品都被查封;约翰·埃德加·胡佛宣布,由于特斯拉的发明及专利的性质,他的所有研究都为绝密。[33]有一份文件记载道:“(他)据报告有80个分布在不同地方的手提箱,那裡面有他的研究手稿以及试验计划……”。

由于他的研究的潜在重要性,特斯拉的家人和南斯拉夫大使馆一直努力从美国当局取回这些物品。最终,他的侄子萨瓦·科萨诺维奇(Sava Kosanoviċ)取得了他的一些私人物品的所有权,这些物品现在陈列于尼古拉·特斯拉博物馆[34]

特斯拉的葬礼于1943年1月12日在纽约曼哈顿圣约翰座堂举行。他的骨灰于1957年被安葬于塞爾維亞贝尔格莱德的尼古拉特斯拉博物馆。

大众文化中的尼古拉·特斯拉[编辑]

尼古拉·特斯拉曾于许多不同的大众文化中出现,例如书、电影、广播、电视、音乐、剧院演出、漫画以及电子游戏。由於人们對于他一生都缺乏了解,这让他成了一个很适合戏剧性的小说的悲剧又富有灵感的角色。特斯拉尤其适合有关他的研究的科幻故事。尼古拉·特斯拉所发明的技术的影响是许多种类科幻小说的主题。

  • 特斯拉瓦登克莱弗科学中心的牌匾(Tesla's Wardenclyffe Science Center Plaque)[35]
  • 《軍事派科學之父:尼古拉·特斯拉》[36]
  • 由於他的傑出成就,後人對他的評價是:“被世界遺忘的天才:特斯拉”。
  • 於科幻影集《異形庇護所》中,他被描述為擁有血族的天才科學家,由於注射了遠古血族的血液而覺醒為世界上最後一個血族(特裔)。

遊戲[编辑]

  • 游戏《红色警戒》中,有以他名字命名的武器“特斯拉线圈”。
  • 游戏《刺客教條2》中的“真相”指出,特斯拉拥有能给人类带来先进科技的4号金苹果,并计划让世界有用之不尽的能源,特斯拉因此成为了圣殿骑士们(爱迪生等人)攻击的对象。
  • 線上遊戲《王者之劍》中,副本「混沌之塔」有以他名字命名的怪物“特斯拉線圈”,以釋放強力電擊攻擊玩家。
  • 遊戲《Kingdom Rush英语Kingdom Rush》中,由矮人工程師所製造以釋放電擊來攻擊敵人的塔被命名為"特斯拉X104 (TESLA X104)"
  • 遊戲《MouseHunt》中,一款限量版的捕鼠陷阱被稱為“Chesla Revenge”。Chesla意指Cheese(乳酪)與Tesla(特斯拉)。它釋放強大的電力來攻擊老鼠。
  • 遊戲《絕地要塞2》的官方數位漫畫中提及,特斯拉為1850年代的藍組工程師,並使用一袋藍圖以建造輔助建築物。
  • 手機遊戲《部落冲突》中,有以他名字命名的防禦設備“特斯拉電磁塔”。
  • 遊戲《The Order: 1886》中,提供主角的團隊各種武器。
  • 手機遊戲[3]《勇者的盆栽》Heroes Flick中,有以他和摩根的故事作藍本的角色 - 科研之子達士拿。
  • 手機遊戲《Fate/Grand Order》中,以「Archer」的職階登場,寶具為「人類神話‧雷電降臨」。
  • 遊戲《守望先锋》中,猩猩科学家「Winston」所使用的武器电机枪被命名为「特斯拉电磁炮」
  • 遊戲《robocraft》中,創建機械人的裝備選項有「特斯拉刀」

電影[编辑]

  • 歷史上第一部科學怪人電影中的電流裝置是由尼古拉·特斯拉設計的。
  • 2006年電影《致命魔术》內也提到特斯拉,片中他發明的放大發射器能夠多次複製各種物體(包括生命體)。
  • 2008年電影《K20:怪人二十面相》中虚构了特斯拉的“特斯拉装置”。该装置可以使电器不借助电线便运行起来,比如在数米之外运行特斯拉装置,可以使一颗没有放入台灯中的台灯灯泡发光。
  • 2015年電影《明日世界》將特斯拉與愛迪生艾菲爾凡爾纳視為明日世界的創造者。

參見[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Carlson 2013, p. 138.
  2. ^ 加來道雄 《電影中不可能的物理學》,世茂出版社 (2009): P. 337.
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  25. ^ Waser, André, "Nikola Tesla’s Radiations and the Cosmic Rays".
  26. ^ Tesla, Nikola, "My Inventions", Electrical Experimenter magazine, Feb, June, and Oct, 1919. ISBN(also "The Strange Life of Nikola Tesla" at rastko.org)
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外部連結[编辑]