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光电帝国：爱迪生、特斯拉、威斯汀豪斯三大巨头的世界电力之争 [:1703963567]
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光电帝国：爱迪生、特斯拉、威斯汀豪斯三大巨头的世界电力之争
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光电帝国：爱迪生、特斯拉、威斯汀豪斯三大巨头的世界电力之争 在古希腊鼎盛阶段的早期，那难以分辨又转瞬即逝的神秘之电，成了一种被记载的特殊研究对象。公元前600年，杰出的哲学家和天文学家塞勒斯（Thales）在米利都繁荣的伊奥尼亚港观察到一种罕见的、在硬度和透明度上如宝石一样的橘黄色琥珀。塞勒斯发现，当他用一块布快速地摩擦琥珀时，它似乎变活了，同时有那些轻微的物体，如羽毛、稻草或叶子向它飞来、粘住，然后又轻轻地离开、飘走。琥珀的性质类似磁铁，但它又不是磁石。来自米利都的塞勒斯，年轻时就读于古埃及的孟菲斯（Memphis）和底比斯（Thebes）。也许就是在那里，在灼热的阳光下，这位希腊最早的哲学家，从教士那里了解到珍贵的琥珀，和它身上似乎拥有的灵感。
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在有关法厄同（Phaeton）——太阳神阿波罗那个英俊的、注定要死的儿子——的神话里，希腊人讲述了琥珀的魔法。法厄同渴望驾驭着他父亲金光闪闪的战车，独自穿过闪烁的天空，而他的父亲为了证明对他的爱，竟一时冲动地同意了。法厄同抓起缰绳不久，阿波罗的那些马匹就感觉到了这个年轻人的恐慌，并反抗着改变了方向：先是朝着最黑暗的天空跑去，接着又紧贴着地球，将田地烤焦，使整个城市和国家都燃烧起来，将果实累累的利比亚烧成了干枯的荒漠，搅动海潮，撕裂大地。主神朱庇特（Jupiter）被如此骄横与肆虐的破坏激怒了，他向法厄同猛地掷出了一道致命的雷电，法厄同从天空中坠落下来，悲惨地死去。他那燃烧着的头发猛烈地、像流星般地划过漆黑的夜空。他的姐妹们围在死去的兄弟旁，泣不成声，以至于朱庇特最终软下心来，把这些轻柔优雅的姑娘们变成了永远悲泣的白杨树，而她们的眼泪则变成了半透明的琥珀，落进了一条潺潺流过的小溪中。这个悲喜交加的神话，把琥珀解释为上天的神灵赐物。但现在我们知道，那闪光的琥珀只不过是成为化石的树脂，并没有灵感。但是琥珀那罕见的、能产生静电的特性，的确足以激起人们的好奇心，去揭开神秘之电的、哪怕是最微小的线索。
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从塞勒斯观察到琥珀的原始特征起，大约过了2 000年，直到1600年，伦敦出现了一位备受尊敬的医生兼哲学家威廉·吉尔伯特（William Gilbert），他是伊丽莎白一世女王的主治医生。吉尔伯特不仅重复了塞勒斯的琥珀实验，而且远远超过了他。虽然他是一名广受称赞的、保守的皇家医学院的成员，但吉尔伯特也同时积极地从事着科学研究。然而，直到他达到事业的顶峰——成为皇家医学院的院长，并最终成为德高望重的英国女王的私人医生后，才发表了他那篇引起争议的论文——《关于磁》（De Magnete）。文章完整的题目是“磁、磁体本身、地球这个最大的磁球，新的哲学将从众多的争论和实验中诞生”。吉尔伯特赞美他自己有“新的哲学思维模式”、自信、勇敢和“不同寻常的学说”，并特意指出：他一生伟大的工作绝不为那些“一知半解之人、白痴、语法学家、诡辩家、辩论者及刚愎自用的小人”所用。吉尔伯特推论道：“地球的内部，是一个纯净的、不断转动的磁核，它给我们的地球在天空中导向，就像罗盘针指向北方一样。”这就解释了磁体的许多功能，包括它引人注目的“磁力线”。
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吉尔伯特学术研究的目的不单单为此，而是因为所面临的巨大商机。英国海域辽阔，是海上强国，十分渴望掠夺其他富裕国家的财富，而伊丽莎白女王也一直在致力于改进航海技术。因此，任何能够阐明磁性本质和指南针导向的理论都是重要的。一张画描写的内容正是吉尔伯特身着白色羽毛和深色天鹅绒装饰的长袍，在他位于伦敦温菲尔德的漂亮住宅里，向至高无上的女王及其一行做着电与磁的现象的展示。一贯喜欢名贵宝石和皮毛礼服的女王，坐在那里全神贯注地注视着；两位王室最有名的探险家和航海家沃尔特·罗利（Walter Raleigh）和弗朗西斯·德雷克（Francis Drake）爵士，也同样十分专注。吉尔伯特站在他们面前，展示了琥珀、磁石和各种物质的奇异吸引力。电力（electric）这个词正是吉尔伯特创造出来的，他套用希腊语中琥珀这个词“elektron”，来描述琥珀对某些物质有吸引力的特性。
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任何真正的哲学家和实验家，都致力于准确地观察和解释自然界发生的事物，吉尔伯特也一样，他没有止步于对琥珀的观察，而是用各种材料进行实验，他试了玻璃、水晶石、硫黄、蜂蜡和一些矿石，经过摩擦后它们也带电了。这是吉尔伯特在电学领域的重要突破和贡献：大量坚硬的材料——不只是琥珀——经过摩擦后都能够带电（当然，吉尔伯特还不知道的是：正是摩擦产生了电荷——正的或负的——同性的能相吸，而异性则相斥。当这些电荷沿着导电材料流过时，它们就成了电流）。他用了一根可旋转的（不带磁性）轻巧的镀金小针作为他的测电仪，去研究哪一种材料具有静电吸引力（这根针转向或是离开该材料取决于电荷是正的还是负的）。而且他进一步深入对电的研究，描述了气候、水、橄榄油等是怎样影响那些电的。这位优秀的医生推断，引起大多数相吸或相斥运动的，是一种隐形含水物质，他称之为“电磁素”。1603年，吉尔伯特的庇护人伊丽莎白一世去世了，而这位《关于磁》的作者不久也随之而去。他做出的贡献就是发现了电是能够产生的，而他的忠告是——“哲学家不仅仅是从书本中，更重要是从事物本身寻找知识。”
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半个多世纪以来，人们对电的认识和理解进展缓慢。然而所有欧洲的哲学家们，却始终被电弄得神魂颠倒，《关于磁》这本书被仔细研究过，书中所示的实验也被重复做过。而接下来电学研究的重要进展，几乎是不知不觉地（这在科学界是常有的事），被来自马格德堡（Magdeburg）的路德教市长奥托·冯·格里克（Otto Von Guericke）所发现。马格德堡是神圣罗马帝国（今日的德国）的一个自由贸易小城市，1631年被瑞典人夷为平地。冯·格里克受过良好的家庭教育，他用了几十年的时间，致力于重建这一被蹂躏了的城市，并通过缔结条约使之重获自由地位。身肩重任的冯·格里克通过天文学——这扇“安宁之门”找到了缓解压力的慰藉。他决定试着复制一个地球仪，以研究围绕在周围的复杂“功效”体系。他制作了一个婴儿头大小的固体琉磺球，把它放在一个坚固的木制框架上，用一个附带的把柄使其旋转。当这旋转着的黄色球（后来一些球要大得多且含有更多的矿物质）受到摩擦时，就成了一个带电体并能先吸引，然后又排斥许多轻微物体，典型的是羽毛。
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这位好交际的市长喜欢和他的客人逗乐，他边走边拿着一个小球，用它来稳稳地推着他前面的一片漂浮的羽毛，直到最后把这羽毛引向客人，粘到他的鼻子上。当这球完全旋转起来并被摩擦时，它还开始发光并喷射出火花。冯·格里克用他的球，无意间证明了人类能够创造相当数量的电，虽然那时他没有提出实际理论依据。在17世纪后期的德国，冯·格里克高兴地将他制作的球分送给别人，但是英国（或其他）的哲学家对这类电实验并不感兴趣。直到1709年，人们才知道，英国皇家学会实验室的主任英国人弗朗西斯·霍克斯比（Francis Hawksbee），那时也制造了一个类似的物体，也具有产生电的功能。他做的是一个中空的玻璃球，能用曲柄转动，达到高速后经摩擦而产生电，并且中间还有隐现的神秘之光，这是一件广受称赞的作品。霍克斯比又加了一块“橡皮”，一段可调节的圆棒，里面塞上紧紧压在玻璃上的碎皮片以产生摩擦。像这样的发电器能够产生相当大的电火花，成为18世纪早期人们用来做实验或消遣的基本电源。
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另一个电的真正飞跃来自斯蒂芬·格雷（Stephen Gray），——个住在斯陶尔河边的朴实的坎特伯雷（Canterbury）人，那里现在是英国圣公会大教堂所在地。格雷出生于一个染匠之家，但是他受过充分的拉丁文教育，并与一个格林尼治皇家天文学家成为朋友。虽然他只是一个每日靠当染匠维持生活的人，但是内心却向往着科学和实验。他的天文学报告给剑桥大学的教授们留下了深刻的印象，以至在他41岁时，他被三一学院新的天文台雇用。在学院里，格雷发现了电的神秘乐趣，也发现了他雇主身上“唯利是图”的缺点。他返回到坎特伯雷住了几年，然后迁居到伦敦的卡尔特修道院，那儿是专收贫困儿童的全日制学校，并为穷人提供住所。格雷了解到，英国仍在继续寻求掌握先进航海技术，他向受托人保证，如果允许的话，他要全身心投入“有关天文学和航海术的探索，并有可能找到一些有用的东西”。从1729年起，他开始研究能将“电流”送出多远的问题。他用一根带电的玻璃导管测试了多种物质，发现用做普通包装绳的金属丝导电是最好的。不久，他已经能成功地将电传送出52英尺远。1729年的6月间，他经常去一个富有朋友的乡下庄园。那儿场地空旷，他很快就将电传送到765英尺远。他的工作有条不紊，通过各种各样空心或实心的物质，来测定其导电性能。格雷也注意到，如果你悬挂起一根由丝线两端穿过的铁棒，并让它与一根带电玻璃管接触，它会短暂地释放出圆锥形的光，这可是一个令人吃惊和难忘的结果。格雷进一步评论到，强烈的电火花所发出的声音，与雷产生的声音没有什么不同。
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在格雷的实验中，最令人难忘、独特新奇、也是人们津津乐道了很多年的，是那个悬挂着的带电男孩。1730年的4月8日，格雷制作了一个牢固的木架，用结实的丝绳悬挂上一个47磅重的男孩，就像挂了一只大鸟。这个男孩大概是一个卡尔特修道院资助的学生，他的全身被不导电的布料厚厚地包裹着，只露出头、手和脚趾。男孩伸出的一只手里握住一根短棍，上面悬挂着一个象牙球。当格雷从后面用一个带电的玻璃管或小瓶，去触及男孩裸露的脚趾和他伸出的双手时，电就传递到了男孩的头部，头发便从根部竖了起来。与此同时，在男孩身子下面，有3堆如羽毛一样轻的铜片，先是升了起来，又降落下去，就像3团美丽的云。有一堆只能上升到象牙球所在之处，这说明电经过传送已越过了手；有一堆则升高到了脸部；而第3堆升高到那只空着的手，它举得要比头部低一些。一遇磁力的变化，这悬挂着的男孩就会伸出手指触及别人。由此证明，如果一个人以这种姿势站在一块导电材料上的话，就会发出明显的电火花并产生电击的感觉。格雷发现，从这个男孩的鼻尖处也能发出火花。“电流”的存在和属性就这样戏剧性地、真实地被展示在人们面前。退休了的格雷，令人震惊地向世界证明了电的可传导性。由于是真人展示，那些哲学家们无法否认带电男孩身上出现的奇妙现象。男人们很快就开始向女人们送上带电的吻（可真是带电击的）。一位爱开玩笑的法国主人将金属丝缚绕在他的餐椅上，于是，他的客人们就会惊讶地发现，在他们的叉子上会出现火花。
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为了谈谈电的下一个重要的历史飞跃，我们还是从英吉利海峡跨越到欧洲大陆。
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整个英国和欧洲正处于他们自称的启蒙时代，当时的哲人们都开始专心致志地观察着他们周围的自然世界，提出了一个又一个理论，来解释那些过去一直被认为是想当然的、未引起重视的或只用神力和魔力去解释的现象。在自然界大量令人困惑的现象中，电是最使人着迷和感兴趣的。直到这时，哲学家们才从皇家内科医生威廉·吉尔伯特那里知道了电的存在，那种被他称为“电磁素”的东西。人们从冯·格里克和霍克斯比那儿，学会了制造和操作更有效产生电的发电机器。退休的格雷告诉了人们，哪些物质是导电的，电能可以传送多远。在那个年代，即使是最富献身精神和最严肃的科学家，也认为自己的任务是要做那些既让人敬畏、又让人开心的电实验。
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在该阶段，对电能知识的探索被那有限的、能产生电的实验严格束缚住了。最先解决电的储存问题，是在荷兰的莱登（Leyden）偶然发现的。教授彼得·范·马森布勒克（Pieter van Musschenbrock）的一位律师朋友安德烈亚斯·库尼斯（Andreas Cuneus）路过实验室，被那里各种各样电的实验所吸引，从而改变了自己的兴趣。有一个实验是在一个装满水的瓶子里放一根导线，通过将导线与一个有电的玻璃瓶接触来使瓶子充电。库尼斯当时碰到了那根伸出来的导线，受到了严重电击。几天之后，他写信向巴黎的一个学会解释说，这是“一个全新的、但是可怕的实验，我提醒你们千万不要自己去试，我也不会，好在上帝保佑我活了下来。不过为了法兰西王国，再试一次吧！”马森布勒克警告说，当碰到那个从瓶中伸出来的金属导线时，他自己受到了“如此强烈的电击，整个身子就像被闪电击中一样震颤起来……手臂和全身受到如此可怕的影响，简直无法形容。我以为自己被毁掉了。”这个轰动一时的关于莱登电瓶的新闻，像野火一样迅速传播开来，引得其他每个认真研究电的学者，都要去创建一个实验，亲身去体验它那可怕的震击。不久人们就发现，在这瓶子的内外衬上一半的金属薄片保持带电，当几个瓶子被连接起来时，所产生的电击强度足以杀死一只麻雀。这是科学家们第一次能够储存这些令人惊叹的电量。
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莱登电瓶（放电）
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标准的莱登电瓶包括一个矮胖的薄玻璃容器，从它的瓶高2/3处往下，里外壁上都用金属箔包裹起来，一根顶部装有一个黄铜小球的黄铜丝，从那塞紧了的（不导电的）软木塞瓶盖中伸进去，然后下垂到注满水的罐子中。由静电发生器产生的电，经过小球和金属丝直接被引入玻璃瓶，再向下通过金属丝，后来用的是一根长长的金属链，这样就使金属覆层和水充上电了。当某个哲学家需要电时，他只要接触一下那个球，电就会像一股很大的震击流似地流出来。莱登电瓶最多可以储存几天的电，当然也取决于绝缘和储藏条件。
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皇家学会和大学里的哲学家们把对电的观察、测量和思考的结果，发表在声望很高的学术刊物上，同时继续用电来进行魔术般的表演和消遣。随着莱登电瓶的出现，许多街头小贩拿着充了电的钱币，卖给路边有胆量的人以体验一下从电瓶释放出来的火花。在路易十五的凡尔赛宫里，出于对新奇刺激的追求，一个学电能艺术的学生阿贝·诺勒特（Abbé Nollet）安排了一场引人注目的电表演。最使人难忘的，是在格兰德美术馆前，180名宪兵手拉着手围成了一个大圆圈；穿着礼服的诺勒特，脸上抹了粉，头发束了起来，身穿一件带有时髦大袖口的束腰长袍，他希望看到电击火花能到多远。静电发生器被展示出来，它向莱登电瓶充着电。站在最前面的那个宪兵，举着莱登电瓶，当他触到那个铜球时，其他179名宪兵竟几乎同时向空中跳起。阿贝写道：“看到一大群人在受到电击后以不同姿势跳起来，又立刻发出了相同的惊叫声，这是绝对令人耳目一新的。”当国王和他那些疲劳过度的大臣们，看到这些宪兵跳起的情景时，既惊奇又兴奋。这也明显地论证了，电是以光的速度在传播（虽然他们还不知道这点）。由于使朝廷高兴了，诺勒特对他的科学气魄很满意，因为能被要求重复做这个实验，就说明他的实验不只是侥幸。第一次是在巴黎修道院，有200名穿长袍的卡尔特会僧侣参加；接着是在纳瓦尔学院，有600人参加组成了一个巨大的圆圈。
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电的神秘和新奇，使18世纪早期欧洲许多才华横溢的学者沉浸其中。但电学研究领域的下一个进展，却是来自北美英国殖民地，一个看起来完全不可能的地方。在费城迷人的魁克（Quaker）港，有一位受人尊敬的编辑本杰明·富兰克林，他写的那本《穷理查德的年鉴》（Poor Richard’ s Almanack）让他收益甚丰，以至于他能够把自己的大部分精力贡献于哲学研究。在波士顿，富兰克林观看了由一个苏格兰人展示的那时流行的带电男孩。第二年的秋天，住在伦敦的一个魁克商人朋友彼得·科利森（Peter Collinson），给他寄来了各种各样的电力器具和文字说明书，富兰克林立刻着迷了。几个月后，正当欧洲的哲学家们痴迷于莱登电瓶的新潜能，并激烈地辩论着怎么样和为什么能够储存电荷的时候，富兰克林和他的实验室同事得到了一个莱登电瓶。天才的富兰克林这时40岁，留着棕色的披肩长发，穿着平常的马裤和长外衣，把他那所小房子变成了电的展示厅，同时又成了他的印刷厂、图书馆和实验室。
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在1747年的春季，富兰克林写信给科利森：“我从未对任何研究如此投入过，最近，我却把全部精力和时间都倾注于正在做的研究中。我可以自己潜心独试，然后向那些为此专程结伴而来的朋友和熟人们，展示我所做的实验。好几个月我都没有空闲时间去干别的事。”好奇的邻居和过路人，挤在人群中观看富兰克林用快速旋转的玻璃圆筒来产生电，捕捉着从莱登电瓶里出现的那些闪烁的电火花，以及接下来演示的好多令人无法理解的电的工作方式。富兰克林给他伦敦的朋友这样写道：“即使电的发现没有其他用途（而这正是许多人所认为的），它也起码可以使自负的人变得自卑。”当然这是无稽之谈。
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事实上，富兰克林是凭着他的好奇心和聪明才智来了解电，并进行无数次实验以弄清电的特殊性质的，他将对电的研究大大推进了一步。他还发明出许多“消遣之物”，包括那个“仿蜘蛛”——一只黑色的蜘蛛，把它放在电场里时就会转圈跳起舞来，像“活”的一样；还有一本看起来像着了火的书；一条最有趣的电鱼，由一片薄薄的锥形的金叶片做成。“如果你从尾部拿着它，在距离原导体一英尺或更远些的水平处举着，当你松手时，它就会轻快飘摇地飞向那个导体，像一条鳝鱼在水中游过。”也许最能代表未来的，是一幅“魔”画，画中显示的英国国王戴着王冠。如果谁想试图拿走皇冠，都会受到重重的电击。这些创意既十分有趣，又颇有教益。富兰克林第一个宣称：不同类型的电并不存在——如众多的人所相信的那样——只有一种基本的、带有正负极的电流。还是富兰克林，由于他怀着很实用的思维意识，所以“懊恼的是，迄今为止我们还没有在这方面创造出什么对人类有用的东西。”
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富兰克林是矛盾的，徘徊于两种感觉之间：既对所揭示的大自然的秘密感到谦卑和敬畏，又为他新发现的技艺高兴得发晕。已经熟练掌握了产生与储存电的富兰克林，和他实验室的同伴们计划在潮湿闷热的夏季来临之前，在斯库尔基尔河边安排一个盛大宴会。富兰克林高兴地描述了他们的计划，“一只火鸡将被电死，再用电烤叉烧烤来做我们的美餐，在此之前火用电瓶点燃，所有来自英国的、荷兰的、法国的以及德国的著名电学家们，都举起从电池枪里放出来的带电的美酒，为健康干杯。”
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像以前的哲学家一样，富兰克林推测，闪电就是大量电的震击。到1750年时，他相信自己已经找到了一个具体的、对生命安全有保障的物体，它也同时可以被用来检测他那“闪电是电”的理论。富兰克林建议在高楼上竖起又高又尖的金属电极，通过它将闪电传送到地下，并消失于土壤之中，由此而避免建筑物起火。因为在实际的实验中，从电极传来的闪电可以被收集到莱登电瓶里。他阐述道：“这些电极的作用真是美妙极了！据我在实验中的观察，我认为，借助这些电极，房屋、船只，甚至高塔和教堂都可以受到有效的保护，避免遭受闪电的袭击。”当然，人们是不愿意去冒犯闪电的，因为他们认为，闪电会引起火灾、烧毁他们的财产。这一年的圣诞节前后，富兰克林由于只想着要用电去杀一只火鸡，结果自己却被电击倒，失去了知觉。富兰克林这样描述道：“电击是全方位的，从里到外，从头到脚，贯穿全身——我的胳膊、膝盖和后背全都麻木了，一直到第二天早晨才见好。”
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