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尼古拉·特斯拉
尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856年7月10日~1943年1月7日),塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者,并因主持设计了现代交流电系统而最为人知。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。他的多项相关专利以及电磁学的理论研究工作是现代的无线通信和无线电的基石。
1856年7月10日,尼古拉·特斯拉出生在克罗地亚斯米湾村一个塞族家庭,父母都是塞尔维亚人,他是五个孩子中的老四。这个村庄位于奥匈帝国(今克罗地亚共和国)的利卡省戈斯皮奇附近。1862年时他的家庭移居到戈斯皮奇。
特斯拉少年时在在克罗地亚的卡尔洛瓦茨上学,并在1875年于奥地利的格拉茨理工大学学习物理学、数学和机械学。他在大学只上了一年的课,第二年军事边境局撤销,他失去了助学金,因交不起学费被迫退学。特斯拉没有毕业。1877年,特斯拉到布拉格学习了两年,他一边去大学里旁听课程,一边在图书馆学习。1879年,他试图在马里博尔找一份工作但没有成功,之后返回布拉格继续学业,待到24岁。
1882年秋,特斯拉到爱迪生电话公司巴黎分公司当工程师,并成功设计出第一台感应电机模型。1884年,他前往美国,在爱迪生实验室工作,从此留在美国并加入美国国籍。
1884年,特斯拉第一次踏上美国国土,来到了纽约,开始在爱迪生实验室工作。除了前雇主查尔斯·巴切罗所写的推荐信外,他几乎是一无所有。这封信是写给托马斯·爱迪生的,信中提到:“我知道有两个伟大的人,一个是你,另一个就是这个年轻人。”
爱迪生雇用了特斯拉,安排他在爱迪生机械公司工作。特斯拉开始为爱迪生进行简单的电器设计,他进步很快,不久以后就可以解决公司一些非常难的问题了。特斯拉完全负责了爱迪生公司直流电机的重新设计。
1886年特斯拉成立了自己的公司,公司负责安装特斯拉设计的弧光照明系统,并且设计了发电机的电力系统整流器,该设计是特斯拉取得的第一个专利。1891年特斯拉取得了特斯拉线圈的专利。同年的7月31日,特斯拉成为美国公民。他告诉他的朋友们,他珍惜这个国籍胜过珍惜他的很多科学发明。1892年到1894年之间,特斯拉担任美国电力工程师协会(IEEE的前身)的副主席。1893年,西屋公司竞拍得在芝加哥举行的哥伦比亚博览会的用交流电照明的工程,这是在交流电发展史上的一件大事。西屋公司和特斯拉希望借此机会向美国民众展示交流电的可靠性和安全性。
在赢得著名的19世纪80年代的“电流之战”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气工程师之一。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, 并且以此为设想建造了沃登克里弗塔。
20世纪30年代,接近生命的尾声阶段,特斯拉变得深居简出,独居于纽约市的一个旅馆里,偶尔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。1943年1月7日,终生未娶的特斯拉在纽约人旅馆因心脏衰竭逝世,享年86岁。
特斯拉在国际上是一个非常有争议的人物,对他毁誉参半,甚至被归结为伪科学家。
特斯拉是上个世纪之初少有的实验通才,他机电工程,无线电工程,流体工程,低温工程,地球物理,真空技术,飞行器技术方面等等都有专利成就。特斯拉在各个国家的所有专利,包括他所有未曾批准的专利和所有具有专利价值的各种发明,总共加起来有700多项。特斯拉不仅是科学家,致力于探索和把握的未知自然现象,而且是能工巧将,他的某些实验成就,比如说火球闪电的人工制造,是用今天用最先进的设备,也模仿不出来。特斯拉最有价值的成就是发现了旋转磁场原理,发明了多相交流供电系统和交流感应电动机。他的最著名的发明是“特斯拉线圈”,这是一种分布参数高频共振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。他是最早制作成功荧光灯和发现和研究X射线的科学家之一,并首先发现了红宝石激光效应,以及点电子显微镜效应。特斯拉还是无线电遥控的鼻祖,他使用谐振电路最早实现了计算机“与门”的逻辑原理,还最早阐述了雷达的原理,还最先用他自制的高灵敏度接收机接收到了天外无线电脉冲信号,探测过宇宙射线,发明过一种**性的无叶片涡轮机等等。
特斯拉线圈的线路和原理都非常简单,但要将它调整到与环境完美的共振很不容易,特斯拉就是特别擅长这项技艺的人。特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”,现在称之为大功率高频传输线共振变压器,用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术,值得一题。特斯拉把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机,使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同,而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似,当没有电力接收端的时候,发射机只与天地谐振腔交换无功能量,整个系统只有很少的有功损耗,而如果是一般的无线电广播,发射的能量则全部在空间中损耗掉了。特斯拉有生之年没有财力实现这一主张。后人从理论上完全证实了这种方案的可行性,证明这种方案不仅可行,而且效率极高,对生态安全,并且不会干扰无线电通信。只不过涉及到世界范围内的能量广播和免费获取,在现有的政治和经济体制下,无人实际问津这种主张。
特斯拉一生坎坷,他的成就与他敢于冒险的勇气密不可分,他“敢为天下先”,并且一干到底,哪怕此路不通。他所从事的极高电压的研究充满生命危险,并且常常冒着生命危险进行各种示范表演。他最拿手的好戏是让上百万伏的高频电压通过自己的身体,展示出惊人的放电效应。在研究过程中,他受过电击,受过大剂量的X射线的照射,在研究磁暴线圈时,感受磁暴对生命意识的影响,而同样强度的磁暴能够让附近的金属箔挥发得无影无踪。在晚年还曾被出租车撞伤,尽量这样,他还是活到了八十六岁高龄,在旅馆中孤独逝世,终身未婚,将一身献给了科学事业。他逝世的时候,除了成吨的文件资料,没有留下任何财产和遗言,真可谓来去无牵无挂,十分令人感动。特斯拉逝世以后,他的文件资料随即被美国政丄府抄收了去,被定为绝密情报,出于国家安全的考虑,拒绝向公众公开。
特斯拉之所以在科学史中被“除名”,是因为他反对相对论,坚持传统的物理观,与当时蓬勃发展起来原子物理学格格不入,加之晚年遁世隐居,想入非非,不切实际,因而他不太受正统的科学团体所欢迎,甚至被斥为卖弄江湖妖术的骗子,他的实验室也被描绘成散发出妖气的阴森森的中世纪炼丹术士的场所。不过,最主要的原因是当年为了实现他那最远大的抱负,实现全球的无线输送电力**,筹建了沃登克里弗广播塔,后来马可尼先声夺人,抢先获得了无线电商业上的成功,因而特斯拉的这一计划胎死腹中,欠了投资人摩根一屁股债,摩根以他的经济和政治手腕,下令美国所有学校课本删除特斯拉的名字,从而一直影响到现在。后来,为了表彰他在交流电系统中的实际贡献,国际电工委员会将磁感应强度的国际单位制命名为特斯拉。