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天才发明家、电气工程师和科学家尼古拉·特斯拉传记
特斯拉其人:出生于克罗地亚的塞尔维亚人,成年后辗转布达佩斯、巴黎,最终来到纽约,分文不名;1884—1894年,发明交流电动机(当时的主流实践是使用直流电),促成在尼亚加拉瀑布开发中使用交流电,功成名就;1895—1905年,追逐无线电力传输的梦想,功亏一篑;遭遇精神崩溃,此后三十多年再无雄心,但屡有惊人之举
与其他特斯拉传记的不同之处:其他多以赞颂为主,本书则力求在褒贬之间取得某种平衡,用一个框架让他的成功和失败都说得通;其他多关注其个性,本书则试图解读特斯拉这个人以及他的创造性工作,为我们理解发明过程和颠覆性创新的内涵提供新的洞见
技术史家W. 伯纳德·卡尔森(美国弗吉尼亚大学工程与应用科学学院工程与社会系教授兼系主任)积十五年之力写就,引用必有出处,同时具有很强可读性
内容简介
尼古拉·特斯拉是19世纪末20世纪初那场改变了人们日常生活的电气革命的一位主要开创者。他的发明、专利和理论工作奠定了现代交流电的基础,并为无线电和电视的发展作出了贡献。就像他的竞争对手托马斯·爱迪生,特斯拉是美国最早一批明星科学家之一,频繁出入于纽约上层社会,用自己的电气演示令马克·吐温之辈叹为观止。作为一名精明的自我推销者和颇具天赋的表演家,他把自己的公共形象打造成了一位个性古怪的天才。甚至在他穷困潦倒的人生晚期,他仍吸引了不少记者参加自己的生日发布会,并通过声称发明了一种能把敌人飞机打下来的粒子束武器让他们兴奋不已。
之前的特斯拉传记多以赞颂为主。本书则力求在褒贬之间取得某种平衡,恰当拼凑出特斯拉的一生,让其惊人的崛起(1884—1894)与同样惊人的陨落(1895—1905)都说得通。之前的传记大多关注的是特斯拉的个性。本书则透过特斯拉私人和公共生活中的一手材料,试图解读特斯拉这个人以及他的创造性工作,深入了解他怎样做发明、他的发明怎样运作,以及他推出发明后外界怎么反应。此外,借助理念与幻象、主观理性与客观理性等框架,本书还将带领我们反思,关于发明的过程以及创新在经济中所扮演的角色,我们能从特斯拉身上学到什么。而这对于任何试图像特斯拉那样做出颠覆性创新的发明家、企业家和创业者来说无疑十分有启发。
作者简介
W. 伯纳德·卡尔森(W. Bernard Carlson),美国弗吉尼亚大学工程与应用科学学院工程与社会系教授兼系主任,历史系双聘教授,著有《作为社会过程的创新:伊莱休·汤姆孙与通用电气的崛起(1870—1900)》(Innovation as a Social Process: Elihu Thomson and the Rise of General Electric, 1870–1900),并编有七卷本的《世界史中的技术》(Technology in World History)。
内页插图
精彩书评
《特斯拉:电气时代的开创者》一书非常详尽且客观地描写了这位天才发明家的传奇一生……详述了这位梦想家为了实现自己科技梦所体现出来的那种百折不挠的精神。……相比之下,[今天在中国]最缺乏的还是有情怀、有理想的梦想家,中国创造力真正的希望,寄托在这样一些人身上。特斯拉的时代已经远离我们而去,但他的理想和情怀鼓舞着一代代年轻人利用自己的知识来改善人类的生活,为后世传递文明之光。
——吴军(《大学之路》《数学之美》《浪潮之巅》《文明之光》作者)
对中国读者而言,特斯拉常常与汽车或怪兽相关联,而很少与一位20世纪初期引领技术社会的发明家联系起来。本书以技术发明社会史的视角讲述了一位塞尔维亚裔美国发明家特斯拉的大起大落。它告诉我们最重要的道理是,发明家必须横跨自然与社会:探索自然,以找出哪些想法可行;与社会互动,以把发明换成金钱、名气或资源。挣扎于理念与幻象之间的特斯拉,一生获得专利发明无数,很多过于超前于社会,其成功与失败都与此相关。
——吴彤(清华大学科学技术与社会研究所教授)
当我们在网上搜索特斯拉时,首先出现的是一部汽车,而非一位科学家。但实际上,没有那位叫作“特斯拉”的科学家,就根本不会有后来叫作“特斯拉”的汽车。特斯拉深刻改变了这个世界,对于今天梦想改变世界的年轻人来说,很有必要深入了解这位伟大发明家与科学家的创造性工作。
——褚波(《环球科学》杂志执行主编)
目录
引言 德尔莫尼科晚餐之会
第一章 理想的早期人生(1856—1878)
第二章 电动机之梦(1878—1882)
第三章 在实践中学习(1882—1886)
第四章 精通交流电(1886—1888)
第五章 出售电动机专利(1888—1889)
第六章 探求新理念(1889—1891)
第七章 真正的魔法师(1891)
第八章 把表演带到欧洲去(1891—1892)
第九章 在美国推行交流电(1892—1893)
第十章 无线照明和振荡器(1893—1894)
第十一章 倾力推广(1894—1895)
第十二章 寻找无线传输新方案(1895—1898)
第十三章 驻波(1899—1900)
第十四章 沃登克里弗塔(1900—1901)
第十五章 塔之暗灭(1901—1905)
第十六章 梦想家的余生(1905—1943)
尾声
资料说明
缩写与资料
注释
致谢
前言/序言
这个世界需要特斯拉
今天很多人知道“特斯拉”这个词是作为一个公司或者该公司所生产的电动汽车的品牌,但这个品牌却来自于一个人——尼古拉·特斯拉,19世纪末期出生于奥匈帝国的美国发明家。
特斯拉扬名靠三件事情,首先是他发明了交流输电的方法,并且和西屋一起在美国实现了交流输电。与此同时,著名发明家爱迪生采用的是直流输电。交流输电的好处在于它很容易实现高压输电,从而使得电能在传输时的损失可以小到忽略不计的程度;而直流输电在当时是很难实现高压输电的,以至于发电量的很大一部分都在传输中损失掉了,因此无法做到长距离输电。靠着输电效率的优势,交流输电最终胜出其实没有多大的悬念。1893年在纪念哥伦布到达美国四百周年的芝加哥万国博览会上,采用特斯拉的交流供电技术的主会场万盏电灯将夜晚照得如同白昼一般,也就是在这一年,特斯拉达到了他人生的顶点。除了交流输电,特斯拉一生在电气工程上还有很多发明创造,这使他获得了崇高的声誉,并且成为了当时美国电气工程师学会(AIEE)的负责人。
特斯拉广为人知的第二件事是他有许多非常超前甚至荒诞的思想,他的很多论文和发明在当时没有多少人能够看得懂。特斯拉因为交流输电的专利获得了巨大的财富,他完全可以靠那些钱后半生过一个非常富足的生活,但他将那些钱都用于了研制新的技术和实现各种看似不着调的发明。特斯拉也利用他的影响力吸引了包括J. P. 摩根在内的投资人对他那些超前时代的项目进行投资,其中最有名的是从美国向欧洲远程无线输电的项目。特斯拉的想法是在美国大西洋海岸边上建一个高塔(沃登克里弗塔),通过无线电波向欧洲输电。这个想法今天看来既不现实,也没有意义,但却体现出特斯拉超前时代的思维方式和通过技术改变世界的情怀。特斯拉利用他的影响力说服了J. P. 摩根投资这个项目,当然其结果也是可想而知的,他从此被J. P. 摩根当作了不靠谱的人而被抛弃。不过这件事让特斯拉在后世留下了梦想家或者理想主义者的名声。
特斯拉常被人提起的第三件事是他颇为悲惨的晚年生活,这一点就不多说了,在《特斯拉:电气时代的开创者》一书中有很详细的介绍,总之特斯拉因此被人们作为了同情的对象。对他不是很了解的人甚至把他的令人叹息的命运归结于当时资本家强势的社会、他的对头爱迪生,以及冷酷无情的J. P. 摩根等人。但特斯拉有自己的缺陷,这些缺陷导致了他凄惨的命运。
《特斯拉:电气时代的开创者》一书非常详尽且客观地描写了这位天才发明家的传奇一生。但在特斯拉跌宕起伏的人生经历中,我最感兴趣的是开始的几章,介绍特斯拉幼年和少年时是怎样度过的以及他的父母怎样在无形中培养了他作为发明家的特质。具体的内容大家可以读这本书,不过我体会特斯拉在幼年时培养出来的想象力、理性和意志力是他日后成为大发明家的关键。
《特斯拉:电气时代的开创者》一书另一个吸引我的地方就是它详述了这位梦想家为了实现自己科技梦所体现出来的那种百折不挠的精神。特斯拉一辈子除了像疯子一样一头扎进发明中,还不得不花很多时间和精力去找投资——不是为了发财,而是为了实现他那些改变人类的梦想。事实上特斯拉的一生筹集到了很多资金,当然,由于他的想法过于超前,并且很多从理论上讲并不可行,这些投资最后都没有见到结果。最终所有的投资人都退却了,只剩下他一个人依然带着情怀和幻想,走完了87岁高龄的人生。
很难讲特斯拉的一生是成功还是失败,虽然他发明了交流输电和很多其他改变我们生活的东西,但他却没有像同时代的另一位发明家爱迪生那样名利双收。Google的创始人拉里·佩奇青年时在读完特斯拉和爱迪生的故事后,决定今后要做爱迪生而不是特斯拉,因为在他看来,没有财富是无法支持梦想的,这代表了今天很多有情怀的企业家的想法。然而,我们这个世界在需要爱迪生的同时,也需要特斯拉这样的人。我有时把硅谷的成功里面关于人的因素归结为同时具有了三种人——梦想家、工程师,以及连接他们的企业家和投资人。硅谷的成功首先需要有梦想家,因为人没有想到的事情是不可能做到的。在硅谷,伊隆·马斯克和谢尔盖·布林就属于这种人。当然,最后实现梦想家们的设想,一定需要很多脚踏实地的工程师长期不懈的努力。而企业家和投资人,则起到了调度和组织社会资源,将梦想家的想法赋予工程师们来实现这个桥梁的作用。这三种人完美的结合,创造出了硅谷的奇迹。今天,在中国几乎人人都想成为第二种人,即企业家和投资人。虽然不缺乏第三种工程师,但那些人大多做得不情不愿,更多想的是如何进入第二种人的行列。不过,相比之下,最缺乏的还是有情怀、有理想的梦想家,中国创造力真正的希望,寄托在这样一些人身上。
特斯拉的时代已经远离我们而去,但他的理想和情怀鼓舞着一代代年轻人利用自己的知识来改善人类的生活,为后世传递文明之光。
吴军
2015年11月于硅谷
《电光火石:改变世界的电气革命》 一、导言:文明的曙光,电力觉醒 在人类文明的长河中,每一次重大的技术飞跃都如同黎明前的曙光,点亮了前行的道路,深刻地重塑了社会的面貌。从钻木取火的远古时代,到蒸汽机轰鸣的工业革命,人类对能量的探索和利用从未停歇。然而,直到19世纪末20世纪初,一股更为强大、更为神奇的力量——电,以前所未有的姿态涌入人类生活,开启了一个全新的“电气时代”。它不仅驱动了城市的脉搏,点亮了黑暗的夜晚,更以前所未有的速度和广度,改变了生产方式、生活习惯、思维模式,甚至地理格局。 本书《电光火石:改变世界的电气革命》,将带领读者穿越那个激动人心的时代,深入探究电力从科学家的实验室走向大众的寻常巷陌,如何一步步征服世界,成为驱动现代文明不可或缺的血脉。我们将不止步于技术本身的介绍,更要揭示这场革命背后错综复杂的人性、商业竞争、国家战略以及那些被历史洪流推向时代前沿的伟大头脑。 二、科学的萌芽:电,从神秘到可知 在电气革命爆发之前,电一直被笼罩在神秘的面纱之下。古希腊人早已注意到琥珀摩擦生电的现象,而“电力”一词也源自希腊语的“琥珀”。然而,长达数千年的时间里,人类对电的认知仍然停留在好奇与迷思的层面。 直到18世纪,本杰明·富兰克林的风筝实验,首次将闪电与电力的概念联系起来,虽惊险万分,却为电的研究打开了突破口。18世纪末,意大利物理学家亚历桑德罗·伏打发明了“伏打电堆”,这是人类历史上第一个能够提供持续电流的电池,标志着对电的定量研究成为可能。此后,奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应定律,这些奠基性的发现,如同一颗颗璀璨的星辰,在黑暗的夜空中指引着方向。 电磁感应定律更是打开了通往动力能源的大门,它揭示了运动的磁场可以产生电流,而变化的电流也能产生磁场,这种相互转化是发电机和电动机工作的基本原理。这些抽象的科学理论,在当时可能显得遥远而晦涩,但它们如同埋藏在地下的火种,只待合适的时机被点燃,便能爆发出惊人的能量。 三、巨头的较量:直流与交流的战争 当电力的巨大潜力逐渐被认识到时,如何将其有效地传输和应用,成为了摆在科学家和工程师面前的严峻挑战。在这一时期,两位伟大的天才,爱迪生和特斯拉,成为了这场变革的中心人物。 托马斯·爱迪生,这位被誉为“门洛帕克的奇才”,是直流电(DC)的坚定拥护者。他致力于发展一套完整的直流电力系统,从发电机、电线、灯泡,到各种电器设备,他几乎包揽了从生产到消费的每一个环节。他最为人称道的成就无疑是发明了实用的白炽灯泡,这彻底改变了人们夜晚的生活,让黑夜不再是阻碍,为城市带来了不眠的活力。爱迪生的直流系统在短距离输电方面表现出色,并且相对安全,因此在早期得到了广泛的应用,尤其是在纽约这样的大城市。然而,直流电存在一个致命的弱点:难以实现远距离高效传输。电流在传输过程中损耗巨大,这极大地限制了发电站的布局和城市的扩张。 与爱迪生针锋相对的是尼古拉·特斯拉,一位拥有超凡想象力和卓越工程技术的塞尔维亚裔发明家。特斯拉是交流电(AC)的先驱和倡导者。他深刻理解交流电的优势,特别是其可以通过变压器轻松升压和降压的特性。这意味着交流电可以被升至极高电压进行长距离传输,大大降低损耗,然后再降压到安全、实用的电压供家庭和工业使用。特斯拉的发明,如多相交流发电机、交流电动机以及变压器,构成了完整的交流电力系统。 于是,一场声势浩大的“电流战争”(War of Currents)拉开了帷幕。爱迪生及其支持者,为了维护直流系统的市场地位,不惜采取各种手段攻击交流电的安全性,甚至不惜通过公开处决动物来制造恐慌。而特斯拉和他的合作伙伴,如乔治·威斯汀豪斯,则通过一系列公开演示和技术革新,不断证明交流电的优越性。这场竞争不仅仅是两种技术路线的博弈,更是商业利益、创新理念和未来发展方向的激烈碰撞。 四、变革的浪潮:点亮世界的电力网络 最终,交流电凭借其无可比拟的经济性和高效性,赢得了这场战争。1893年,芝加哥世界博览会上,由威斯汀豪斯和特斯拉共同打造的交流电系统,以其壮观的灯光秀征服了世界。不久之后,尼亚加拉瀑布水电站的建设,更是为交流电的胜利画上了浓墨重彩的一笔。这座利用巨大水力资源发电的庞大工程,首次实现了远距离、大功率的交流输电,为美国东北部带来了源源不断的电力,也预示着一个全新的时代已经到来。 电力的普及,如同涟漪般迅速扩散,深刻地改变了人类社会的每一个角落: 工业生产的飞跃: 电动机的出现,取代了笨重的蒸汽机,使得工厂的布局更加灵活,生产效率大幅提升。流水线生产得以实现,大批量、标准化的生产模式改变了制造业的面貌。电力驱动的设备,从冶金到纺织,从采矿到印刷,几乎渗透到所有工业领域。 城市生活的巨变: 电灯泡点亮了城市的街道和家庭,结束了人类依赖油灯和蜡烛的漫长历史,极大地提高了夜晚的活动能力和安全性。电车、地铁等电气化交通工具,让城市空间得以拓展,改变了人们的通勤方式。电话、电报等通信设备的出现,更是打破了时空的界限,加速了信息的传播。 家庭生活的革新: 电力进入家庭,带来了冰箱、洗衣机、收音机、电熨斗等一系列家用电器,极大地减轻了家务劳动,提高了生活品质,催生了“便利生活”的概念。 科学研究的加速: 电力为X射线、显微镜、高速摄影等科学研究提供了新的工具和手段,推动了物理学、化学、生物学等众多学科的进步。 五、电气时代的深远影响:不止于技术 电气革命的意义远不止于技术进步。它是一场社会、经济、文化乃至思维方式的全面变革: 全球化的催化剂: 高效的电力传输和通讯技术,为全球经济一体化奠定了基础。跨国贸易、信息交流变得更加便捷,世界仿佛变得越来越小。 城市化的加速器: 电力供应的稳定和便利,吸引了大量人口涌入城市,加速了城市化的进程,但也带来了新的社会问题,如人口过剩、环境污染等。 标准化与规模化的推动: 电力驱动的机械化生产,促进了产品和生产过程的标准化,为大规模生产和消费奠定了基础,也为后来的大众消费时代铺平了道路。 思想观念的解放: 电力所带来的便利和效率,解放了人们的时间和精力,为文化、艺术、娱乐等领域的发展提供了空间。同时,科学技术的巨大成就,也极大地提升了人类对自身能力的信心,加速了启蒙思想的传播。 六、结语:永恒的火花,未来的回响 《电光火石:改变世界的电气革命》不仅仅是一部技术史,更是一部关于人类智慧、勇气、创新与梦想的史诗。它讲述了科学如何从象牙塔走向现实,讲述了伟大头脑如何挑战传统,如何通过不懈的努力和艰辛的竞争,最终将一种看似神奇的力量,转化为驱动现代文明不可或缺的血脉。 电气时代并非终点,而是人类迈向更广阔未来的起点。电力所点亮的,不仅是物理空间,更是人类思想的边界。从最初的惊鸿一瞥,到如今无处不在的电力网络,这场革命的余波仍在继续,它激励着我们不断探索新的能源,不断创造新的技术,不断书写人类文明更加辉煌的篇章。当我们享受着现代生活的便利时,不妨回望那个电光火石的时代,致敬那些用智慧和汗水点亮世界的先驱者们。这场伟大的电气革命,其深远的回响,将伴随人类文明,永恒地闪耀下去。