尼古拉特斯拉(尼古拉特斯拉和特斯拉汽车有什么关系)学到了

今天人类社会所用的电是通过他的发明产生、传输和转化为机械能！（1956年纪念Nikola Tesla诞辰100周年庆典发表在《Science》的

 

今天人类社会所用的电是通过他的发明产生、传输和转化为机械能！（1956年纪念Nikola Tesla诞辰100周年庆典发表在《Science》的纪念文章）1856年7月9日至10日，午夜钟声敲响的时候，米卢京和德尤卡·特斯拉牧师在烛光下生下了一个儿子尼古拉。

这个孩子的父亲是当地塞尔维亚东正教教堂的牧师他的母亲虽然是一位技艺高超的针线工和家用器具的发明者，却既不会读书也不会写字尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)在某种奇怪的、强迫性的天才的驱使下，从一个不起眼的、看似不太幸运的开始，成长为一个发现者和发明家，在他的一生中，他的贡献改变了整个世界的生活和工业。

提到当今电力的任何应用——甚至是一些尚未完全开发的应用——特斯拉都很有可能参与了它们的概念和早期开发从19世纪80年代初开始，在20多年的时间里，特斯拉取得了令人难以置信的成就，他在无线电、船只和鱼雷的无线控制、高频感应加热、电疗、气体管和荧光灯、电子钟、x射线设备和技术，甚至是基本的电子“大脑”方面取得了基本的发现和发明。

在马可尼在大西洋对岸发出第一个微弱的“S”信号之前，特斯拉就已经宣布了一项“World Wireless”系统的计划，该系统不仅包括点对点通信，还包括语音、音乐、时间和图片的广播特斯拉的感应电动机和相关的多相发电、输电和电力利用系统使第一次利用尼亚加拉大瀑布成为可能，为整个现代电力工业奠定了基础。

特斯拉百年庆典1956年7月10日，尼古拉·特斯拉诞辰100周年，来自世界各地的科学家和工程师聚集在南斯拉夫的贝尔格莱德，向这位伟大的开拓者致敬在南斯拉夫国家特斯拉委员会、科学技术促进和进步协会、“尼古拉·特斯拉”和贝尔格莱德尼古拉·特斯拉博物馆(图2)的主持下，这次庆祝活动标志着欧洲和美国纪念计划一年的开始。

丹麦的尼尔斯·玻尔、英国的亚瑟·弗莱明爵士、瑞典的弗雷德里克·达尔格伦和美国的卡尔·c·钱伯斯等一百多位贵宾出席了会议Richard C. Sogge，美国电气工程师协会的代表，从该协会向特斯拉委员会提交了一份引证。

国际电工委员会主席邓塞德带来消息说，该委员会在6月29日至7月7日于慕尼黑举行的会议上，认可了特斯拉在电学领域的基础性贡献，采用“T”作为m-kg-s或Giorgi 制中的磁通密度单位尽管特斯拉出生时是塞尔维亚人，但他在快30岁时来到美国，并很快成为我们最伟大的被收养的美国人之一。

在美国庆祝特斯拉百年诞辰的活动中，最重要的活动之一是美国电气工程师学会(American Institute of Electrical Engineers)于1956年10月1日至5日在芝加哥举行的秋季大会。

会议上展示了设备、照片和回忆，照明工程学会前主席塞缪尔·g·希本(Samuel G. Hibben)展示了特斯拉在19世纪90年代进行的气体管照明实验如何为当今照明领域的一些最新发展开辟了道路1957年5月15日，希本在费城富兰克林研究所主办的纪念活动上重复了这个演示，1893年特斯拉在费城富兰克林研究所做了他最著名的演讲之一。

其他纪念活动是由无线电工程师协会和美国电气工程师协会尼亚加拉瀑布国际分会组织的这些项目的主要目标之一是从传说中筛选真相，并记录、评估和宣传特斯拉对科学和工程做出的一些伟大的具体贡献特斯拉的最大贡献对于那些主要通过将他的名字与“特斯拉线圈”联系在一起而知道特斯拉的人来说，可能会惊讶地发现，他最大的贡献不是这个流行的高频高压演示装置，而是他发现了旋转磁场，并将其出色地应用于感应电动机和用于发电、输电、配电和使用电力的多相系统。

正是这种电机和系统，在改变地方电力照明和每个工厂都有蒸汽机的时代到现在的电灯和电力无处不在的时代起到了重要作用今天，世界上几乎所有的电力——1957年超过1.5万亿千瓦时——都是通过这些发明产生、传输并转化为机械动力的。

特斯拉制造汽车的马达和系统的故事始于1878年，当时他正在奥地利格拉茨的理工学校接受工程培训虽然他的父母希望他成为一名牧师，但特斯拉很早就开始倾向于数学和物理在斯米扬和戈斯皮维奇的小学，以及卡尔洛瓦茨的高等体育馆里，机械和电气设备的演示激起了他的兴趣。

在一场几乎致命的霍乱的恢复期，特斯拉终于说服了他的父亲把他送到格拉茨的学校，这是欧洲最古老的技术机构之一一天，特斯拉的理论和实验物理老师波施教授在他的课堂上演示一台刚从巴黎运来的格拉姆直流电发电机，并把它当作发动机运行。

特斯拉观察到换向器和电刷上的火花，大胆地评论说，不知怎么的，可能会发明一种不需要电刷的电机这样的异端邪说对波士赫尔来说太过分了他把这个想法比作永动机，然后继续娱乐全班，并详细解释为什么这样的发动机是不可能的，让特斯拉感到尴尬! 一开始，特斯拉被波施尔的观点所打动，但很快就依靠了自己的直觉。

在剩下的一个学期里，他一直在与这个问题作斗争，在他的想象中设计和重新设计各种各样的直流电和交流电机器1880年，他转到波希米亚的布拉格大学，第二年，他在匈牙利布达佩斯新成立的电话公司担任首席电工到这个时候，设计无刷无换向器电机的问题已经成为一个困扰。

回到内心深处，特斯拉觉得一个解决方案正在形成，但他无法把它表达出来1882年2月的一个傍晚，答案来了特斯拉正和朋友西吉提一起散步，穿过布达佩斯的城市公园，背诵着他熟记的歌德的《浮士德》中的几节突然间，他脑海中闪过了他一直在寻找的答案。

他清楚地看到一个铁转子在一个电漩涡中快速旋转—一个由两种不同步的交流电流相互作用产生的旋转磁场特斯拉拿着一根棍子在沙滩上画图，向西格蒂详细解释他六年后在美国申请专利的感应电机的原理!从童年早期开始，特斯拉就能清晰地想象，他经常难以区分真实的物体和想象中的对应物体。

这种能力在日常生活中常常令人烦恼甚至恐惧，但特斯拉在发明中却很好地利用了它通过这种方法，他可以，例如，组装和重新组装机械部件，完全在他的脑海中改变尺寸，重量和材料，并最终建立一个模型，它通常会完全像他想象的那样工作。

在公园里的发现让特斯拉非常兴奋，他开始在脑海中想象可以利用这一原理的实际机器在两个月内，他发明了几乎所有类型的马达，并对其运行系统进行了修改，这些后来都与他的名字联系在一起!完成电话公司的工作后，特斯拉加入了巴黎的大陆爱迪生公司，在那里他重新设计了发电机，开发了自动调节器，并在法国和德国的发电站担任一般故障排除员。

1883年夏天，在斯特拉斯堡，他体验到了建造第一台真正的感应电机并看到它运行的喜悦由于在欧洲没有人对推广这种激进的装置感兴趣，他最终接受了在美国为托马斯·爱迪生工作的机会1884年6月，特斯拉来到纽约，口袋里只有4美分，一本诗集，一个飞行器的设计图，还有满脑子的想法。

他的第一份工作是在爱迪生机器工厂，为爱迪生照明公司制造发电机，在那里他设计了24台具有短场极片的直流发电机，以取代原来的爱迪生长极式发电机特斯拉的基本工资是每周18美元，但经理承诺，如果完成任务，他会得到5万美元的奖金，这激励他从早上10点半工作到第二天早上5点，每周工作七天。

一年结束时，工作完成了，他要求发工资，却发现自己成了一个恶作剧的笑柄! 特斯拉迅速退出(3)特斯拉的下一批支持者——与爱迪生或欧洲专家相比，他们对他的新式发动机和复杂的交流电系统并没有更多的需求——说服他成立了一家公司，开发一种新的电弧照明系统，这种照明方式当时在大型公共建筑和城市街道上很流行。

但在又一年的年底，他的工作再次完成，他发现自己的财富只有一张价值可疑的股票然而，到1887年4月，特斯拉已经获得了资金，建立了一个实验室，在那里他可以制造出实际尺寸的发动机模型，这些模型是他之前在脑海中设计出来的。

一个接一个地，他把早期的设想变成了惊人的铜和铁机器——每一个模型都像他预期的那样在实践中运行第一个亲眼目睹特斯拉发动机运行的人出现在William a.Anthony写给Dugald C. Jackson的信中。

Anthony几年前在康奈尔大学开设了一门电子工程课程，作为康涅狄格州曼彻斯特市马瑟电气公司的咨询工程师，他对特斯拉发动机进行了一系列测试杰克逊后来成为麻省理工学院电气工程系的主任信中写道:“我亲爱的杰克逊:不久前我曾写信给你，说我在纽约看到了一种交流电发动机系统，它大有前途。

我以专家的身份被叫来，他们向我展示了这些机器，这些机器是保密的，因为申请还在专利局....我见过这样一个重达12磅的电枢运行在3000，当其中一个(交流)电路突然反转，反转它的旋转如此突然，我几乎看不出是什么做的。

在所有这些中，你明白没有换向子电枢与外界的任何东西都没有联系……“这对我来说是一个美妙的结果当然，这意味着电机和发电机之间有两个独立的电路，不适用于现有的系统但在我第一次描述的电机形式中，绝对没有什么像换向器一样，两个(ac)在磁场中相互追逐。

除了两个轴承外，没有什么可磨损的. ...” 正如安东尼在信中所言，特斯拉的构想不仅仅是一个可以在现有系统上运行的新发动机;这是一个独特的发电、传输和利用电力的系统，他的电动机只是其中的一部分该系统以一个交流发电机开始，该发电机的绕组在转子旋转时产生两个、三个或更多个不同的交流电，这些交流电彼此不同步或不相位地跟随。

通过将这些始终保持分离的“多相”或“多相”电流引入对称分布在电机定子周围的绕组，在定子中产生旋转磁场，该磁场精确地复制了发电机中的磁场条件1887年10月，特斯拉开始向美国专利局提交申请，内容涉及一个综合系统，包括电动机、发电机、变压器和各种方法——所有这些都以各种惊人的组合方式——通过联合使用两个或多个交流电来传输电力。

1888年5月1日，他获得了第一批具有历史意义的专利15天后，在Anthony和T. comcomford Martin的敦促下，特斯拉在一篇经典论文《a new system of alternating current motors and transformer》中公开介绍了他的电机和系统，这篇论文是他在美国电气工程师学会上发表的，后来发表在其Transactions(5)上。

特斯拉在这次演讲中展示的一个模型电机如图3所示为了更好地理解这些发明在电气工业革命中所起的作用，我们必须回顾一下它们被引入时的工业状况在整个美国，有几千个中心站，通过20多种不同的电路和设备“系统”组合运行，通常以一项或一组发明为中心，并以发明者或制造商的名字命名。

Charles Brush和其他人的高压直流系统为街道照明串联的弧光灯提供电流，但不能有效地运行灯具或电机爱迪生的慢电压直流电系统在大城市的人口稠密地区点亮了白炽灯，但由于输电成本随着距离的增加而急剧上升，因此只能到达距离发电站几个街区以外的地方。

西屋公司和汤姆逊-休斯顿公司的单相交流系统采用变压器，通过提高电压以实现经济传输，然后再降低电压以供使用，使远距离白炽灯照明成为可能，但没有令人满意的交流电动机换句话说，有许多小型发电站，每个都是为特定用途而设计的，但没有一个能够为所有用途提供大量电力。

此外，电力几乎完全用于照明，现有电机和传输系统的困难使得广泛使用电机不可行乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)在两年前创立了自己的电气公司，主要依靠吕西安·高拉尔(Lucien Gaulard)和约翰·吉布斯(John Gibbs)的单相交流电专利，他们是欧洲变压器和交流电配电的先驱发明家。

他立即在特斯拉的电机上看到了突破这一死路的手段特斯拉在美国电气工程师学会演讲后不到两个月，西屋公司就获得了特斯拉专利和特斯拉个人服务的权利，以帮助将这些专利开发成商业设备图31888年5月16日，特斯拉在哥伦比亚大学美国电气工程师协会的历史性演讲中演示了最初的感应电动机之一。

这台机器的功率约为2马力西屋电气最大的希望是特斯拉的电机可以适应现有的单相电路，而他的公司的大部分资金都被束缚在单相电路上当时，威斯汀豪斯既没有钱也没有兴趣尝试引进一种需要全新发电和传输设备的激进系统特斯拉通过设计几种“分相”电机帮助解决了这一问题，这种电机的绕组可以将单相电流分开，从而完成两相电流的工作。

但是，即使是这些电机—后来在商店和家庭中被普遍用于执行需要少量马力的家务——也拒绝在当时使用的133循环电流下有效工作经过几年的失败，试图使电机适应现有的频率，西屋工程师终于改变了中央站的频率，以适应电机!他们决定的频率——低到足以使马达有效运转，高到足以防止灯光闪烁——是60次循环，这个频率后来成为美国几乎所有照明和电力生产的标准。

多相系统利用尼亚加拉瀑布的电力真正的多相系统被广泛采用的挑战是第一次大规模利用尼亚加拉瀑布1886年，人们获得了一份特许，可以将尼亚加拉河的大约12万马力用于工业目的为了实现这一目标，最初的计划之一是建立一个几百码宽的工业社区，沿着尼亚加拉河延伸一英里半。

这一地区的磨坊和工厂将直接与238台500马力的水车相连;从这些瀑布流出的水会流入一条大约2.5英里长的隧道，在瀑布下面排空这样一个计划的不切实际很快就暴露出来了首先，修建必要的运河和水力发电设备将花费太多。

另一方面，一个拥有5000人口的城市怎么可能吸引足够多的工业来吸收比当时明尼阿波利斯、霍利奥克、洛厄尔、劳伦斯、科霍斯和刘易斯顿所有磨坊和工厂加起来还要多的电力呢?为了有效地利用这么多的电力，必须找到一种方法将电力传输到尼亚加拉以外——甚至可能到布法罗。

但是用什么方法呢?为了招募世界上最优秀的工程人才，1890年在伦敦成立了国际尼亚加拉委员会，由威廉·汤姆森爵士(后来成为洛尔·开尔文)领导，并授权为完成这项任务的最佳想法提供2.2万美元的奖金这个委员会的成员包括费城的科尔曼·塞勒斯、巴黎的e·马斯卡特、日内瓦的西奥多·图雷蒂尼和伦敦的w·c·昂温，他们可能是第一个为工业目的而组织起来的著名的国际科学家团体。

来自6个国家的20名代表提交了17个项目在这些项目中，计划通过马尼拉和钢丝绳将动力从水轮输送到磨坊，通过管道将水压输送到远处的涡轮机，以及通过压缩空气在那些主张用电传输的人当中，只有两人赞成使用交流电爱迪生和开尔文(他们没有参加比赛)提倡使用直流电，他们的计划是将一些直流电动机串联起来，形成一个高电压用于传输，然后通过同样串联的电动机将这个电压分配到接收端。

乔治·威斯汀豪斯认为，还没有一种电力传输方法可以完成这样一项伟大的任务，他私下建议用压缩空气来发电;然后将其输送到布法罗，以运行现有的蒸汽机由于发现这些项目都不值得获得一等奖，委员会于1891年2月解散。

同年8月，欧洲首次暗示，特斯拉多相系统可能是解决当时最大工程问题的答案瑞士oerlikonk机械制造厂的电气主管C. E. L. Brown和柏林Allgemeine Electrizitäts Gesellschaft的Michael von DolivoDobrowolsky几年来一直在研究多相发电机、电动机和输电系统的性能。

在法兰克福展览会上，这些工程师们展示了他们的劳动成果，他们点燃了1000盏16支蜡烛的白炽灯，并通过108英里外劳芬的发电机传输的三相交流电驱动了一台100马力的电动机为了做到这一点，他们在三根只有4毫米厚的裸铜线上发送了高达30,000的电压和近200马力的功率! 第二个暗示来自美国。

受LauffenFrankfort输电系统的成功，他自己的工程师制造的几个较小的多相装置的成功，以及得到尼亚加拉合同的希望的刺激，Westinghouse对多相电源产生了热情，并认为他将在1893年芝加哥世界博览会上介绍它的好机会。

通过出价低于爱迪生，西屋公司赢得了这个伟大的博览会的照明合同——这是第一个由电力照明的世界博览会——并通过特斯拉系统实现了这一目标由于当时还没有大型的多相发电机，他把24台500马力的单相发电机成对地连接在一起，使它们的电路相位差达到90度，从而临时制造了12台1000马力的两相发电机。

作为额外的功能，他还演示了第一个完整的多相系统组装在商业规模的单位在这种情况下，来自两相发电机的电流由变压器升压，通过短传输线发送，再由变压器降压，作为两相电流用于驱动感应电动机和同步电动机，作为单相电流用于照明灯具和驱动分相电动机。

为了展示该系统的完全适应性，他演示了旋转转换器如何将多相交流电转换为直流电，以驱动铁路电机劳芬-法兰克福输电向尼亚加拉工程的科学顾问证明，多相电力可以经济地传输到商业上需要的任何距离世界博览会的展览进一步证明了它可以用来满足所有的电力需求。

1893年10月，就在特斯拉的基本专利发布5年零5个月之后，特斯拉与西屋公司签订了一份合同，建造了两台尼亚加拉发电机，每台功率为5000马力1895年4月，第一台发电机开始转动(图4)8月，电力被输送给第一个客户——匹兹堡减量公司，即现在的美国铝业公司。

在1896年底之前，一条22英里长的输电线路将尼亚加拉的电力输送给布法罗的电灯和有轨电车几乎在一夜之间，尼亚加拉发电厂成为了世界电气奇迹很快，西屋又订购了七台发电机，以完成一号发电厂原计划用压缩空气从二号发电厂输送电力，但被放弃了，于是又从通用电气公司订购了11台发电机来补充这个发电站。

1896年，纽约爱迪生公司开始通过站间多相传输的方式扩大其直流电系统的范围和用途，几年后，所有新车站都采用了特斯拉系统到1903年尼亚加拉发电厂建成时，美国所有新的发电站都是围绕特斯拉的发明而建立的(图5)。

现代电力时代开始了除了为家庭和街道照明、推动有轨电车运行、取代磨坊和工厂的蒸汽机之外，来自尼亚加拉的新能源以前所未有的数量以低廉的价格提供，帮助了当地和电化学工业例如，每生产一磅铝需要10千瓦时的电力在尼亚加拉的电力可用之前，查尔斯·马丁·霍尔无法以足够便宜的价格获得足够的电力，从而使他的铝工艺在商业上取得成功。

艾奇逊用蒸汽发电机驱动的电炉生产碳化硅的尝试失败了作为尼亚加拉电力的第二个客户，他建立了一个巨大的人造磨料工业电石的发明者威尔逊曾在北卡罗来纳州的斯普雷(Spray)工作，拥有一台200马力的熔炉每台2万马力的熔炉后来在尼亚加拉建成。

不到一代人的时间，世界上最大的电化学社区就在尼亚加拉发电站周围建立起来了特斯拉专利被法院维持当特斯拉的感应电机和多相系统显示出成功迹象的那一刻，通常昂贵而痛苦的专利诉讼、其他人的期待呼声和试图逃避专利的企图就开始了。

这些过程持续了很长时间，而且涉及的内容非常多，以至于许多工程师都不知道结果是什么结果，有传言称特斯拉在这个重要领域输给了其他公司例如，意大利都灵的伽利略·法拉利(Galileo Ferraris)在1888年(特斯拉发行第一份保利汽车的两个月前)就已经发明了一种电动汽车。

但在他申请专利六个月后，他发表了一篇题为“通过交流电流产生的电动旋转”的论文这与他在1885年进行的实验室实验有关，但直到三年后才公开展示在这些实验中，法拉利使一个铜圆柱体在一个由两种不同相位的交流电产生的旋转磁场中旋转。

这两个电流是从单相电路中通过引出两个支路，在其中一个支路串联插入一个大电感，在另一个支路串联插入一个无感电阻而得到的虽然这个装置的原理与特斯拉的分相电动机相似，但法拉利认为他的发明只是一个科学玩具，效率太低，无法作为电动机实际应用。

他没有试图为这个想法申请专利，后来他大方地承认，特斯拉独立地构想了旋转磁场的想法，并以此为基础研制出了一种用处远远超过他个人认为可能的任何东西的发动机他进一步把多相系统的概念和发明完全归功于特斯拉——法拉利认为多相系统因为需要额外的布线而不切实际。

美国收到的关于劳芬到法兰克福输电的第一份报告把三相输电系统归功于设计了所用电机的多利沃·多布罗沃斯基C. E. L. Brown，这个项目的发起人和发电机的设计者，很快解释说，这个传输不是三相传输的测试，而是高压传输的测试;“在法兰克福应用的三相电流是由于特斯拉先生的努力，并将在他的专利中明确规定”(7)。

沃尔特·贝利(Walter Baily)、马塞尔·德普雷兹(Marcel Deprez)和查尔斯·s·布拉德利(Charles S. Bradley)等发明家被竞争对手的制造商声称是特斯拉的发明者为了逃避特斯拉的专利，斯坦梅茨帮助通用电气公司创建了所谓的“单环”系统。

对于电气照明，该系统通过两线供电单相交流电;当电动机起动时，第三根导线携带另一种交流电，这种交流电瞬间运转，使电动机起动西屋电气认为这是一种侵权行为，准备起诉其更大的竞争对手然而，在1896年，通用电气解决了将爱迪生、范德波尔和其他专利的使用权交给西屋公司的问题，以换取特斯拉专利的使用。

单环系统立刻被抛弃了，所以这个问题从来没有上过法庭然而，如果这个案子被审判，这种不平衡多相系统的倡导者无疑会输，就像所有其他竞争者一样，在漫长的一系列诉讼中持续了很多年不仅是多相感应电动机，还有分相感应电动机、多相同步电动机以及用于电力传输和分配的多相系统都被认为是特斯拉专利所涵盖的。

1900年，美国康涅狄格地区巡回法院的汤森法官做出了一项彻底的裁决，他说:“被告的展品在这门艺术的历史上所发出的探照光，只是为了照亮特斯拉的创造性概念....是他首先展示了如何把阿拉戈的玩具变成动力引擎;贝利的“实验室实验”变成了一台实际成功的马达;把指示器变成驱动器;他首先想到，方向逆转的障碍，交替的矛盾，可以转化为产生能量的旋转，一个旋转的力场。

其他人认为是不可战胜的障碍，不可逾越的潮流和矛盾的力量，他抓住了，并通过协调它们的方向，将其用于遥远城市的实际发动机中尼亚加拉的力量”多相电源的优点多相感应电动机，其基本原理是如此美丽，其机械结构是如此简单，很早就证明自己不仅是一种新型的电动机，而且在任何需要恒定速度和相当大的功率的用途上，它在各方面都优于直流电动机。

它的绝缘和绕组更简单;没有刷子和换向器;它可以被设计得更有效率因此，多相感应电动机的制造和操作成本更低，更坚固，可以设计成更大的尺寸和更高的电压它很快赢得了“工业主力”的称号起初，感应电动机被认为是特斯拉的伟大成就，而多相系统则被许多工程师认为仅仅是驱动电动机所必需的更复杂的发电装置。

然而，尼亚加拉工厂帮助证明了特斯拉多相系统本身比它运行的电机更重要它是第一个实用的方法，通过这种方法，一种单一的电可以在一个地方大量发电，经济地长距离输送，并在另一个地方用于任何目的到目前为止，它是实现这些结果的最后一种实用手段，因为在经济性和多功能性方面还没有发现任何替代品。

Charles F. Scott在1897年制作的一个图表(图6)显示了多相系统的多功能性的一些想法，该图表显示了尼亚加拉电力首次可用仅两年后的一些用途(9)电力以2200伏的两相交流电产生它以这种形式在当地分布，以运行感应电动机和转动旋转转换器，将两相交流电转变为直流电，为有轨电车和电化学过程供电。

单相电流的分支被取消用于白炽灯通过斯科特发明的变压器，将两相电流转换为11000伏的三相电流，以经济的方式传输到布法罗据1900年至1907年担任尼亚加拉瀑布电力公司首席电气工程师的哈罗德·w·巴克(Harold W. Buck)说，如果要用开尔文和爱迪生建议的直流电实现同样的最终结果，就需要“从尼亚加拉瀑布喷出一个辐射铜矿，这将在企业成立的第一年就把它毁了”(10)。

自从采用特斯拉的发明以来，电力发展的进步主要是技术的改进和巨大的扩张直到1902年，尼亚加拉的21.5万马力发电机发出的8万千瓦的电力相当于31个州以及亚利桑那州和俄克拉荷马州的总和今天，美国电力公司的发电量超过1.28亿千瓦，工业发电量超过1700万千瓦。

如今，大古力大坝上每台由水力驱动的巨型发电机的发电量都超过了整个尼亚加拉水电站(顺便说一句，它还在强劲运转!)，而额定功率为45万千瓦的蒸汽发电机正在规划中因为在给定的框架下，三相电机和发电机的输出可以比两相电机的输出大50%，而且三相电流可以通过三根电线传输，在给定的功率下可以节省大约25%的铜，所以这种类型的多相电流现在几乎被普遍使用。

多相感应和同步电机的尺寸已经从1888年特斯拉展示的2马力的模型扩大到83,000马力的猛象(图7)，用于在田纳西州Tullahoma附近的阿诺德工程开发中心的大风洞中加速空气，这是世界上最强大的风洞输电电压已经从最初尼亚加拉-布法罗线路的1.1万伏特上升到33万伏特，目前正在用50万伏特线路进行试验。

在引入多相系统之前，“电力服务”是指街道上的弧光灯和大城市人口稠密地区的家庭和商业场所的白炽灯，而现在则是指美国98%的建筑物中所有用途的电灯和电力除了照明，电力还驱动着9700万台收音机、3900万台电视机，以及1亿台从烤面包机、过滤机到洗衣机和空调等各种各样的电器。

在25年内，美国的电力需求预计将翻两番电力的一个新用途是分离和制造用于原子能和核能计划的材料，这在世纪之交时是完全没有预料到的原子能委员会在田纳西州橡树岭和肯塔基州帕迪尤卡的工厂现在需要的电力总量是纽约市的两倍(由田纳西河谷管理局的工厂以多相电流的形式产生和传输)。

我们原子能委员会的项目每年总共使用超过600亿千瓦时的电力，约占我国全部用电量的10%然而，特斯拉的感应电动机和他的多相位系统对电力的普遍分配的总贡献，包括远远超过这些发明使电力工业的巨大增长成为可能为了正确地评价它，我们必须考虑到工业、经济和日常生活的巨大革命，而这些革命是随处可见的充足的电力所带来的。

图7如今，单相、多相感应电机和多相同步电机(最初都属于特斯拉的专利)的制造尺寸从零匹马力到几年前为田纳西州图拉霍马市阿诺德工程开发中心的风洞提供动力的83,000马力的巨型发动机不等这里展示的是其中一台机器的72吨定子。

[由西屋电气公司提供]特斯拉的高频电探索特斯拉为自己成功地发明了感应电动机和第一个可以远距离传输大量电力的系统而欢欣鼓舞，尽管他得到了西屋电气公司(Westinghouse Electric Company)的巨额薪水，并获得了该公司的部分股权，但他发现自己很难安定下来，在这些发现的基础上进行技术改进。

在西屋电气(Westinghouse)东匹兹堡(East Pittsburgh)工厂工作一年的经历使他确信，当他不受约束地独自工作时，他的灵感最能发挥作用1889年，特斯拉回到他在纽约的实验室，开始研究电学和力学的几个全新领域。

其中最引人注目的是他对高频现象的研究;这些为他带来了世界声誉，并为无线电，透热，感应加热，气体管照明和无线电制导武器等领域做出了巨大贡献特斯拉最初对高频电流感兴趣是因为他想要开发一种比爱迪生、斯旺等人新开发的白炽灯更高效、适应性更强的电灯。

赫兹最近证明了电容放电可以产生高频振荡克鲁克斯通过在低压下将高压从火花线圈穿过充满各种气体的玻璃管，产生了迷人的发光效果特斯拉有一个想法，未来的光很可能是一个设计合适的充满气体的管，由高频电流供电(图8)。

图8所示尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)拿着一个充满气体、涂有磷的无线灯泡，这是他在19世纪90年代发明的，用来取代他认为效率低下的白炽灯这种灯泡，比荧光灯商业化早了近半个世纪，可能仍然会为那些未来设计照明方法的人提供一些想法。

图11所示特斯拉第一台自动机的模型，建于1897年，这一年马可尼获得了他的第一个美国无线电报专利照片中所示的船模型不使用电线，而是通过将一定距离的电振荡传输到船携带的电路中，并调整为只对这些振荡作出反应来控制。

这个和其他“远程自动”装置由特斯拉在1892年和20世纪初之间开发，提供了最终导致今天的制导武器发展的概念[插图来自N.特斯拉，“人类能源增长的问题”，世纪杂志(1900年6月)]因为赫兹的设备太弱，效率太低，而火花线圈对于日常照明来说太不切实际和危险，特斯拉首先必须设计出一种全新的方法来产生高频电。

他最早的尝试产生了一系列巧妙的高频交流发电机，其频率可达每秒33,000次除了为他自己的早期研究服务外，这些机器成为几十年后其他人为连续波无线电通信开发的高频率交流发电机的灵感来源特斯拉的下一个也是更著名的产生高压高频电流的装置是振荡变压器或“特斯拉线圈”，一种将初级和次级调谐为共振的空芯变压器。

有了这个装置，特斯拉能够将原始赫兹电路中微弱的、高度阻尼的振荡转换成几乎任意量级的持续电流1899年，特斯拉在科罗拉多斯普林斯建造了一个特斯拉线圈，它产生的火花只有几英寸长，在135英尺的缝隙中抛出了一道人造闪电(图9)。

他以其特有的彻底性，在10年的时间里设计了50多种振荡变压器——圆柱形、圆锥形和扁平绕组的线圈，油绝缘和空气绝缘的线圈，初级线圈环绕次级线圈的线圈，和一端有初级线圈的线圈，如“奥丁线圈”为了提高这些线圈的效率，特斯拉开发了旋转和串联火花隙、油绝缘变压器和电容器、扼流圈和真空下浸透蜡的云母电容器。

他意识到高频电流会在导体表面附近传播，于是他使用了将导线分开绝缘的绞合导体，从而降低了线圈中的电阻这种导体在几年后被称为Litzendraht，出现在商业上图9 1899年，特斯拉在科罗拉多斯普林斯建造了一个巨大的振荡器，试图通过改变地球的电荷来实现无电线输电。

这个振荡器是有史以来最大的特斯拉线圈它真正的次级，可以产生135英尺长的火花，可以在背景中看到，围绕着螺旋到世纪之交，用于演示高压和高频现象的特斯拉线圈已经成为美国和欧洲几乎每所大学科学实验室设备的一部分。

1929年，在劳伦斯发明回旋加速器之前，华盛顿卡内基研究所的格雷戈里·布雷特和他的同事们正在使用他们设计和制造的500万伏的特斯拉线圈，进行粉碎原子的先驱尝试特斯拉的实验和仪器的名声迅速而广泛地传播开来，这是由于特斯拉在主要科学团体面前所做的一系列引人注目的演讲演示;这些讲座在技术期刊上发表和讨论，并于1894年在托马斯·科默福德·马丁的书《尼古拉·特斯拉的发明、研究和著作》中转载。

1891年5月20日，在纽约哥伦比亚大学的美国电气工程师学会上，特斯拉在“高频交流电及其应用于人工照明方法的实验”中指出，早期的电学定律只有在电流稳定的情况下才成立;当电流的方向和强度迅速改变时，就会适用不同的规律;并且已经获得了足够的知识来将这些定律付诸实践。

通过他的高频交流发电机和特斯拉线圈，他展示了这些新的“特斯拉电流”产生的一些新效果其中一个影响涉及到铁芯和导体在高强度高频场中的快速加热，这是特斯拉和其他人将高频电流应用于熔化金属和加热人体组织的先驱观察。

在另一个演示中，他说明了电容在高频电路中的重要性，他展示了如何在一个端子连接到发电机，另一个连接到绝缘金属板的情况下运行电机和点亮灯在第三次演示中，他展示了如何在没有任何电线连接的情况下，仅仅通过将它们置于高频场中，就可以点燃充满气体的管，其中一些管上涂有荧光粉以增加其亮度(现代荧光灯的前身，直到近半个世纪后才出现)。

然而，引起最大惊奇和恐慌的演示是，特斯拉点燃了他手中的灯，“就像燃烧的剑一样”，数十万伏特的高频电流穿过他自己的身体!因此，特斯拉戏剧性地回答了当时流传的交流电比直流电更致命的指责:只要频率足够高，巨大电压的交流电可能完全无害。

1892年，特斯拉在伦敦的电气工程师学会和英国皇家学会，以及巴黎的法国国际电气学会和法国电气学会，发表了他的第二次演讲，1893年，他在费城的富兰克林学会和圣路易斯的全国电灯协会发表了第三次演讲，在后来的演讲中，特斯拉不仅讨论了照明，加热，以及高频电流的共振效应，但建议利用它们进行通信;他(在1893年的演讲中)演示了实际的电路和设备，这些电路和设备与后来被其他发明家采用的非常相似，并成为所有无线传输的标准，直到几十年后引入传输电子管(见图10)。

图10所示 产生高频电振荡的电路示意图，特斯拉于1893年在富兰克林研究所和电灯协会的讲座中描述电路IIIa和IIb包含了马可尼等人多年后引入的火花无线电发射机的所有基本国家元素;这些都是几十年来的标准。

(TC.马丁:《尼古拉·特斯拉的发明、研究和著作》(1894)第一个无线电控制武器在开始研究高频电流后不久，特斯拉对一个新的科学领域产生了兴趣，他将其命名为“远程自动化”，也就是我们现在所说的“自动化”——设计和操作可以“独立思考”的机电设备，以及从远处控制这些设备，而不需要中间的电线。

在研究了自己对外界影响的反应之后，他突然产生了这个想法，他开始把自己看作是一种有血有肉的机器为什么他不能制造一个拥有感觉器官、神经、反射和肌肉的自动机，像他一样对外界的刺激做出反应呢?特斯拉利用他自己发明的换向器、齿轮、棘轮、电磁铁、调谐装置和相干器的复杂组合，开始实现这一目标。

到1895年，他已经展示了在无线控制下进行简单运动的装置，并完善了建造几个完整的远程自动机的计划1897年，他建造并操作了两艘模型船，可以启动、停止、操纵，并通过远处的无线电脉冲发出闪光和点燃炸药(图11)。

次年，特斯拉获得了这项发明的专利根据该专利的详细说明，特斯拉的设备可以用来控制“船、气球或马车”;它可以通过土壤和水的直接传导或通过空气的任何形式的电磁辐射来运行;它可以用于“捕杀鲸鱼和其他科学、工程或商业目的”。

但它最大的价值在于它对战争和军备的影响，因为它具有一定的和无限的破坏性，它将倾向于在国家之间实现和维持永久和平”在1898年11月21日《纽约太阳报》的一篇文章中，“鱼雷革命战争”，特斯拉进一步解释说:“我们将能够利用这一进步，将抛射物发射到更远的地方;不以任何方式受炸药重量或数量的限制;我们将能够在命令下把它淹没，在它逃跑的时候抓住它，把它叫回来，再把它送出去，随心所欲地把它炸开;更重要的是，它永远不会错过....”

当报纸把特斯拉的激进发明作为海军的末日和所有战争的结束的大标题时，更保守的技术人员却皱起了眉头《电气工程师》的编辑写道:“当我们被要求沉默地接受上面引用的言论时……我们断然拒绝，我们愿意面对后果”在同一杂志的另一期中，普林斯顿大学的c·f·布兰克特详细阐述了他对无线电控制鱼雷无法工作的原因的看法:“特斯拉所做的仅仅是对已经发现的发明进行理论应用……理论是完美的，但应用是荒谬的....你认为在战争的喧嚣中有可能进行这些细微的、精心调整的机械实验吗?这些实验都是这个理论的前提条件，它们需要实验室里不间断的安静才能成功地进行?”。

特斯拉不仅构想出了第一种不可干扰的无线电控制制导武器的想法并建立了工作模型，而且在半个多世纪以前，他就清楚地预见到今天的神奇导弹所必需的发展类型，这在他1900年6月发表在《世纪杂志》上的一篇文章《人类能量增长的问题》中得到了强烈的暗示:“到目前为止，制造出来的机器人可以说是‘借来的头脑’，因为每个机器人都只是远方的操作员的一部分，操作员向它们传达智能命令;但这门艺术仅仅是个开始。

我想说明的是，不管现在看来多么不可能，我们还是可以设计出一种拥有“自己的思想”的自动机，我的意思是，它将能够独立于任何操作员，完全由它自己来执行，以响应影响其敏感器官的外部影响，做出各种各样的行为和操作，就好像它有智能一样。

它将能够遵循既定的路线或服从事先下达的命令;它将能够区分它应该做什么和不应该做什么，并且能够产生经验，或者换句话说，能够记录肯定会影响其后续行动的印象事实上，我已经有了这样一个计划”特斯拉接着说，这个原理适用于“任何在陆地、水中或空气中移动的机器”，他所发展的技术不会“仅仅改变移动船只的方向;它提供了一种绝对控制的手段。

所有无数的翻译动作，以及所有内部器官的运作，不管有多少，都是一个个性化的自动机”特斯拉最初的模型船之一确实使用了比他的专利号613,809所显示的复杂得多的控制装置为了保护他还没有准备好公开的发明，他在说明书中只概述了基本的想法;此外，在他提出申请的时候，美国海军正在认真考虑利用这项发明来帮助我们与西班牙的战争。

其中一个没有透露的特征是一个通过协调调谐装置来防止干扰的系统，该装置只对完全不同频率的几个无线电波的组合作出反应另一种是环形天线，它可以完全被铜制船体包裹起来;因此，天线是不可见的，船只可以完全在水下操作。

Turbines and World Wireless涡轮机和世界无线在其他成就中，特斯拉发明了一种具有光滑平行叶片和无桶的涡轮机这个原理涉及到空气、蒸汽或气体的表面阻力，它被用在一个装置上，把沃尔瑟姆公司多年来制造的速度计的元件耦合在一起，这个速度计被用在我们的许多最好的汽车上。

特斯拉展示了同步电子钟，并希望有一天能通过无线电给它们供电并使它们同步尽管当时还没有产生足够能量的方法，但特斯拉在1917年写下了探测船只和其他遥远物体的计划，方法是向船只和其他物体发射一束强大的短波电脉冲，然后在荧光屏上捕捉到该射线的反射——这是对即将出现的雷达的明确预言。

在世纪之交，特斯拉的伟大梦想是把整个地球变成一个巨大的振荡器，在没有电线的情况下传输电力1899年和1900年，他在科罗拉多斯普林斯的实验结果使他确信这是可能的，几年后，他开始在长岛的肖勒姆建造他的第一个示范工厂。

虽然特斯拉在完成这个工厂之前就用光了资金，但他概述了一个“世界无线”计划，这是一个附属项目;这不仅预示着20年后的无线电广播，而且还预示着此后增加的许多特殊服务，甚至还有一些仍在未来除了提出用无线电来运行和同步世界上的时钟外，特斯拉在这个计划中还包括“地球上所有电话交换机的互连和操作;打字或手写的文字、信件、支票等在世界范围内的传送;世界印刷体系的建立;世界各地复制的摄影图片和各种图纸或记录。

”特斯拉概述了他的广播想法，他继续说道:“我毫不怀疑，它将被证明在启蒙大众方面非常有效，特别是在尚未开化的国家和交通不便的地区，它将极大地增加总体安全、舒适和便利，并维持和平关系”它涉及到许多植物的使用，所有这些植物都能够将个性化的信号传输到地球的最远边界。

他们中的每一个都会被传送到地球上的每一个地方一个便宜而简单的装置，可以放在口袋里，然后可以在海上或陆地上的某个地方安装起来，它将记录世界新闻或可能为它准备的特殊信息他的工作对别人是一种鼓舞除了展示他自己作为发现者和发明家的成就外，特斯拉在19世纪90年代的演讲和著作引起了同时代老年人的广泛钦佩，并激励了无数年轻人进入无线电和电气科学的新领域。

在某些情况下，这种影响已经在印刷品中得到承认在1931年特斯拉75岁生日时，我收集了70多位科学和工程先驱的私人信件，在这些信件中，这一点更加明显这些照片被装裱起来，以纪念卷的形式赠送给特斯拉，现在在贝尔格莱德的尼古拉·特斯拉博物馆永久展出。

在那些表达感激和感激的人中，有罗伯特·a·密立根、李·德福里斯特、威廉·h·布拉格、e·n·daC安德拉德、e.v.阿普尔顿、阿瑟·h·康普顿、j·b·怀特黑德、b·a·贝伦德、安德烈·布朗德尔、乔治·冯·阿科伯爵、乔纳森·泽内克、l·w·奥斯汀、亚当斯·s·麦卡利斯特和w·f·g·斯万。

在他漫长的一生中，特斯拉接受了许多传统的荣誉，并拒绝了其他荣誉1894年，他被哥伦比亚大学和耶鲁大学授予荣誉博士学位，并被富兰克林研究所授予艾略特·克雷森奖章1917年，美国电气工程师协会授予特斯拉爱迪生奖章，1934年，费城授予他约翰·斯科特奖章，以表彰他的多相电力系统。

他加入了许多工程和科学社团，是美国电灯协会的荣誉会员和美国科学促进会的会员1938年5月，作为一名“在国内和国际范围内具有影响力、性格具有建设性、目标明确”的外国出生公民，特斯拉与乔瓦尼·马蒂内利(Giovanni Martinelli)和法官菲利克斯·法兰克福(Felix Frankfurter)一起，被美国国家移民福利研究所授予荣誉卷轴。

特斯拉极度敏感，远离同时代的其他科学家，受内在力量的驱使，纯粹的创造是他生命中最重要的事情(图12)，他对学位、卷轴和装饰几乎没有印象他声称，虽然他把他的美国公民身份文件放在保险箱里，但他把他的荣誉和装饰品存放在梳妆台的抽屉里。

有一次，他拒绝了德皇威廉二世(Kaiser Wilhelm II)邀请他来德国展示他的实验并接受高级勋章的邀请，还有一次，他错过了从美国西部一所大学获得荣誉学位的机会，因为他不愿意从工作中抽出时间参加典礼。

像许多其他敬业的艺术家和科学家一样，特斯拉不把钱放在心上，只把它当作一种促进他的发明工作的手段他还天真地认为，钱会按照他的需求自动流向他为了帮助他的朋友乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)摆脱财政困境——顺便说一下，为了给自己提供新的雄心勃勃的实验所需的即时现金——特斯拉放弃了多相发明的一份利润丰厚的版税合同，以全额支付的方式让数百万美元从他手中溜走。

根据传说，这笔款项是100万美元，由个人支付给特斯拉;然而，冰冷的商业报告显示，这笔钱接近20万美元，支付给了特斯拉电力公司，而特斯拉只拥有该公司三分之一的权益尽管特斯拉在1891-1893年的演讲中的实验、设备和预言无疑启发了后来许多杰出的无线电通信先驱，并为特斯拉赢得了“无线电之父”的称号，如“德国的马可尼”阿道夫·斯拉比(Adolph Slaby)和我们国家标准局无线电研究的长期负责人l·w·奥斯汀(L. W. Austin)，但特斯拉从他的无线发明中几乎没有得到钱。

特斯拉认为，仅仅通过赫兹波进行点对点通信显然是赫兹自己在1887年的实验的应用，因此特斯拉没有试图为此目的申请他的早期设备的专利相反，他把自己的想象力投入到设计一种新的、更有效的无线电波传输系统中，这种系统不仅可以传递信息，还可以为电灯和马达提供动力。

他从来没有完全成功过，但在他的努力下，特斯拉偶然地——具有讽刺意味的是——生产出了当时最先进的赫兹仪器，这些仪器被其他人急切地采用，用于不那么雄心勃勃，但更有利可图、更能立即生产的目的特斯拉很了解赫兹波的性质，并不断地利用它们。

他固执地拒绝承认这些电波在他的无线电力设备的运行中发挥了重要作用—毫无疑问，这些电波在他的一生中只是帮助混淆了法官和输掉了官司直到特斯拉死后几个月，美国最高法院在继续一场一战遗留下来的诉讼中，宣布马可尼的四回路无线专利—他最重要的专利—无效，因为四回路无线技术是特斯拉、约翰·斯通·斯通和奥利弗·洛奇所期望的。

顺便说一句，斯通和洛奇在特斯拉早期的讲座中发现了本案中所提到的发明的灵感特斯拉在科罗拉多斯普林斯的无线电源实验主要由他的朋友约翰·雅各布·阿斯特资助;他的涡轮机是由约翰·海斯·哈蒙德资助的，他在长岛肖勒姆的实验性无线发电站是由j·p·摩根资助的。

由于特斯拉无法获得足够的额外资金来完成后者，它最终不得不放弃，未经尝试由于性格的原因，特斯拉不愿意，实际上也没有能力与商业实验机构合作，这些机构已经逐渐取代了独立自主的发明家晚年，特斯拉孤身一人，没有资金，在他的脑海中狂热地研究着那些他再也无法将其转化为现实的梦想。

没人能真正帮助他特斯拉哲学地接受了痛苦和困难，认为这是所有伟大的创造性工作所必需的如果有人给他一笔不多的钱，他要么会生气，要么会一时冲动把钱给他认为更需要的人有一次，当他一无所有时，他笑着向我吐露:“我永远不会有钱，除非我得到一大笔钱，除非我把它扔出窗外，否则我无法摆脱它!”。

1937年，特斯拉每天在纽约散步时，被一辆出租车撞了他像往常一样固执，拒绝接受治疗，继续走路，他认为这样可以防止血液凝固特斯拉从未完全从这次事故中恢复过来在接下来的几年里，他越来越多地把自己关在纽约客旅馆的房间里。

他很少愿意见到老朋友，他在电话里的声音变得越来越微弱，他的思想也越来越不连贯1943年1月8日早上，一个女仆敲他房间的门，没有回应尼古拉·特斯拉死了闪烁的霓虹灯、轰隆隆的地铁、轰鸣的收音机，以及这座城市数百万户家庭的灯光和电力，特斯拉已经成为世界上现代电力时代的象征，而他在很大程度上帮助创造了现代电力时代，特斯拉在夜里去世了，就像他出生时一样安静。