特斯拉 (1) ~ 從發跡到成名

特斯拉 (1) ~從發跡到成名

3/12/2017

 

提起特斯拉，今日許多人會連想到2003年, 科技企業家尹隆‧馬斯克 (Elon Musk) 創立的電動汽車公司。這是馬斯克為了紀念他心目中的偶像 ~ 尼古拉‧特斯拉(Nikola Tesla ), 一位超時代的瘋狂發明家。

 

特斯拉幼年期

1856年7月10日, 特斯拉出生在東歐匈奧帝國邊境, 今日克羅埃西亞 (Croatia), 一個叫斯米連(Smiljan) 的山區小鎮。 父親是東正教(Orthodox)的神職人員, 喜好讀書和寫作。 特斯拉自幼被父親書架上書本的知識所吸引, 天天躲在書房裡看書。 特斯拉自幼跟隨母親, 是位極有創意才華的人, 廚房裡有很多她的發明, 包括機械打蛋器。 特斯拉深受母親的創意啓發。

特斯拉青年期

在那環境裡長大的孩子們, 只有兩條路可以選擇, 不是繼承父業從事神職的工作, 便是去從軍。 然而他自幼年獨鍾數理科學, 十七歲那年感染了霍亂，病得淹淹一息, 那年頭醫藥不發達, 許多人死於疾病。 在病床上, 父親答應他如果他能戰勝病魔而生存，就讓他去外地讀書。 果真如願以償, 特斯拉病癒後就去奧地利格拉茨（Graz）的喬安內姆理工學院（Joanneum Polytechnic School）求學。 青年時期他就展現出過目不忘的超人記憶力, 精通8種語言。

 

特斯拉對電磁學特別感興趣, 他最崇拜的英雄人物是那位提出電磁感應定律的英國物理學家 ~ 麥可‧法拉第 (Michael Faraday，1791~1867)。

 

1877年, 在課堂上, 他曾大膽地和物理教授波希爾（Jacob Poeschl）討論當時直流馬達的諸多缺點, 並提出他認為可能的改進方法。 然而卻被教授撥了一頭冷水。 1883年, 特斯拉在布達佩斯工作, 一日散步時, 在夕陽餘暉之中, 他的腦袋裡突然閃出一個新馬達的概念, 他隨機抓了一根樹枝, 便在沙地上將它的結構畫了出來。 啊! 他想通了, 這馬達裡使用一個轉動的磁場! 定子(Stator) 的磁場旋轉時，會感應轉子(Roter)產生相反方向的電場，造成馬達轉動。但下一個關鍵問題又來了, 這必須使用交流電來操作。 那幾年, 他奔走在德、法等國, 與人討論合作, 研究這交流電, 但都沒有成功!

 

這孕育了數年之後特斯拉改變世界的一件盲大發明 ~ 交流電多相感應馬達 (AC Poly-phase Induction Motor)。 直到今日, 業界90% 都是使用這類型的馬達。

 

遠離家鄉移民美國

1884年, 特斯拉28歲, 為了要實現他交流電的夢想, 打算投靠心目中仰慕已久, 大名頂頂的愛迪生先生。 愛迪生的分公司（Societe Electrique Edison）己在歐洲各大城市裝設白熾燈照明系統。他手中拿了一封前老板查理 (Charles Vatchelor) 寫的推薦信, 便千里迢迢地來到了美國。 下了船, 遠渡重洋來到這新大陸的移民一樣, 身上只剩下幾分錢, 但懷有一個美麗的夢想。

特斯拉手中的推薦信如此寫著:「我知道在這世上有兩個偉大的人，一個是你，另一個就是這位年輕人。」查理曾多次和愛迪生合作過, 因此特斯拉馬上就被錄用。

 

美國佬的幽默

受聘後, 特斯拉展示出眾的天賦，從簡單的電器設計，到解決棘手的難題，都讓愛迪生驚訝不已。這時, 特斯拉忙到一直都沒機會和愛迪生討論交流電的構想。

愛迪生承諾他, 若能改善公司直流發電機現存的一些缺點, 事成之後就會付他六萬美元做為獎賞。 那是一筆天文數字! 窮小子特斯拉日以繼夜地專心工作, 憑著他的實力和毅力, 不久電弧照明系統的問題就迎刃而解。 短短的時間之內, 愛迪生因這改良申請了24項專利。

當他伸手向愛迪生要錢時, 沒想到愛迪生不但不給錢, 還笑他說: 「小子! 你難道連這美國人的幽默都不懂!!」面對這位說話沒有誠信的老板, 特斯拉只好忍氣吞聲。 後來要求加薪,也被苛薄地拒絕了。 特斯拉一怒之下, 便離開了這位狡詐的老板。

 

發明多相感應馬達

此後數年, 這位人生地不熟的異鄉人, 又被新澤西州拉威市的生意人維爾（Benjamin A。 Vail）與雷恩（Robert Lane）利用後, 被解雇, 窮愁潦倒，只好去挖水溝。

 

1886年, 他被工頭引見, 認識公司的律師查理佩克（Charles Peck）, 討論是否可以資助他申請熱磁馬達的專利。 皇天不負苦心人, 佩克本身雖是科技門外漢, 他介紹特斯拉認識西聯公司（Western Union）的一位主管布朗（Alfred S。 Brown）, 兩人決定支助特斯拉去研發這技術。

 

1887年, 特斯拉在紐約曼哈頓的第五街租了一層樓成實驗室, 開始進行熱磁馬達實驗, 但不幸失敗了。 他不灰心, 再回頭繼續改良他的交流馬達。  半年後, 交流電實驗終於宣告成力, 原來關鍵在這馬達必須要採用多相交流電, 才可以將電力傳送到很遠的地方。 同時, 他也發明了能調電壓的變壓器 (Transformer) 等組件。 這時他陸續地申請了7項相關專利。

 

遇見伯樂

佩克與布朗兩位金主, 打算把特斯拉的專利以最高價位賣出。 1888年5月，他們安排特斯拉到電機工程師學會公開發表他的交流馬達技術。這次演講受到期刊廣泛的報導，研究成果吸引了西屋公司的老板 ~ 喬治‧威斯汀豪斯(George Westinghouse) 的注意。

 

威斯汀豪斯原是靠著製造鐵路用的氣動煞車與信號系統而致富的, 他是位有名望, 有遠見的發明企業家。 他也認為交流電將成為最有效的遠距輸電方法。 威斯汀豪斯看到直流電每隔 1公里則要設一座發電站，否則電壓會不斷下降。 反之, 交流電可借變壓器, 加壓後長途輸送, 到達目的地後再降壓, 供用戶使用。因此直流電的效能遠不及交流電。

 

威斯汀豪斯的想法和特斯拉一拍即合。 1888年7月，西屋付給特斯拉7萬5000美元，以及每台馬達每匹馬力2。5美元的權利金。特斯拉將5/9的收入分給兩位資助人，感激他們在困難之時伸出援手。

 

世博會流電大戰

1893年, 在芝加哥舉辦的哥倫比亞世界博覽會(Worlds Columbian Exposition) 開幕之前, 特斯拉和西屋公司提出的「交流電」終於和摩根 (JP Morgan) 旗下愛迪生奇異(GE)公司的「直流電」來了一回歷史上有名的「電流大戰」。 在此之前, 愛迪生團隊早就開始不斷地在各報章雜誌上刊登污蔑交流電的消息, 說它是如何地危險, 又不可靠。 在競標時, 西屋公司的交流電因為在輸電上相對容易, 提出的費用比對方低許多, 就被採用了。

 

此時, 愛迪生的奇異公司, 開始耍詐, 拒賣燈泡給西屋, 在開展前數月急得西屋如熱鍋上螞蟻, 有電沒燈泡豈不尷尬?

 

俗云:「需要為發明之母」。 在這緊要關頭, 西屋團隊在持斯拉領導之下, 成功地製造出比奇異更好更耐久的燈泡。 原來交流電的燈泡沒那麼熱, 更容易做。 西屋的工程師也改良特斯拉的馬達，發展出三相位以及60赫茲電流的新交流系統，同時也解決了白熾燈閃爍問題。不但如此, 特斯拉又使用帶電粒子穿越氣體, 發明了四種色彩的霓虹燈。

 

1893年5月1日在博覽會開幕那夜, 當美國總統克里夫蘭(Grover Cleveland ), 按下開關那一剎那, 整個城市(White City) 有如天堂般光輝燦爛, 特斯拉也展出閃礫耀眼的霓虹燈招牌，上面有他的設計圖案和文字。讓全世界都看到這場光榮的勝利, 從此奠定了北美交流電的使用標準。

 

尼加拉瀑布水力發電廠

為了滿足大量供電的需求, 1893年西屋公司挾持博覽會的榮光, 排除所有其它競爭對手, 獲得尼加拉大瀑布(Niagara Falls) 委員會的許可, 設立一座水力發電廠。 特斯拉喜出望外, 因為這是實現他青年時幻想的大好機會。 但是他的發電機要從150馬力提升到5000馬力, 實在是很艱巨的挑戰。

 

接著他馬不停蹄地開始設計人類第一套水力發電 (Hydro-electric) 系統, 許多東西都是在當時發明的, 這包括: 大型發電機、水壩、水槽、水輪機、轉輪、渦輪機、殼體、電錶、變壓器、開關閥、傳輸電纜…等。

 

西屋團隊將這套水力發電系統, 包括三座5000馬力的發電機, 以鬼斧神功之力, 將其安裝在有如萬馬奔騰的瀑布懸崖之上。 1895年, 工程告一段落。 在漆黑的夜裡, 地表上出現了人類第一座水利發電點亮的城市 ~ 水牛城。 數年後, 發電機增加到了十座, 燈光一路蔓延, 亮到了360英哩之外世界大都會 ~ 紐約市。 1897年, 美國正式宣布進入電力時代。

 

據說此時西屋公司因為花費太多, 財務告急。  特斯拉主動同意取銷當初所簽的每一馬力分紅 2。5美元的合同。 有人估計特斯拉放棄了一年上兆美元的收入! 這件事讓人看到特斯拉是個不為利所動的人, 他心甘情願地將發明的成果免費地分享給社會大眾, 因為他自信還有更多更好的點子將要陸續地實現。 這段也是他人生中最輝煌的日子。