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尼古拉.特斯拉:如交流電般起伏的人生──《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》

商周出版_96
・2018/01/23 ・5384字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

為何我們挑選了這本書:
在十九世紀末,美國三位傳奇人物與「電能」的發展息息相關:最著名的夢想者與發明家湯瑪斯‧愛迪生、對發電和電力輸送有革命貢獻的電力奇才尼古拉‧特斯拉、創建多家公司的發明家和企業家喬治‧西屋,《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》主要介紹了這三位人物成功、失敗以及彼此的宿怨,美國企業史上最獨特的惡鬥「電流之戰」於此展開。

充滿溢美之詞的特斯拉專訪

一八九四年二月,科默伏給《世紀》寫的特斯拉文章刊登出來,並附有知名攝影家薩羅尼拍攝的相片。

這篇文章辭藻華麗,洋洋灑灑地說道,「特斯拉先生一直有個夢想,受到流星瞬間閃光所引發的啟示;他的同行對他的敬佩日益增長,乃因為他看得更遠,最早看見在科學新大陸上微微閃現的光芒」。這篇讚美文章刊登在國家主要雜誌上,自然而然引起了轟動,也立刻引起紐約報界的注意。

特斯拉的發明生涯起伏不斷,但不可否認的是他相當有魅力!圖/Unknown@wikipedia

幾個月後的一個星期日,七月二十二日,約瑟夫.普立茲的《紐約世界報》,曼哈頓銷量最大的日報,登出一個醒目的長篇報導,出自知名專欄作家亞瑟.布里斯班(Arthur Brisbane)之手,題為「我們最傑出的電學家」,還有「比愛迪生更偉大」、「電力的未來」等小標題。

布里斯班和科默伏不同,他對電一無所知,也不想不懂裝懂。「每個科學家都是自己專業的行家,」布里斯班這樣描寫特斯拉,「每個紐約社交界的人,即使是笨蛋也認識他那張臉。他每天在德莫尼科飯店用餐。他每晚都坐在靠窗的那張桌子……埋首看晚報。」

布里斯班的文章帶有一張全版尼古拉.特斯拉的畫像,他穿著正式的燕尾服。

「與電融為一體的發明家襯托在光輝燦爛的電火中」。

這當然指的是特斯拉那次最著名的即席表演,讓幾千伏特電流通過他的身體,直至火焰吞沒他全身。他向布里斯班承認,「我讓電流通過全身的主意,只為了扭轉大家長期以來對交流電的愚蠢看法。這實驗對科學家來說沒有任何價值。關於交流電的『伏特』存在著一大堆胡說八道理論,現在你看到伏特和電流能量毫無關係」。與大多數遇到特斯拉的人一樣,布里斯班也發現他很有魅力。結果在那個炎熱寂靜的夜晚,他們兩人坐在德莫尼科飯店裡一直聊到破曉,直到清潔女工來打掃飯店的大理石地板。

圖/Dickenson V. Alley [CC BY 4.0 ], via Wikimedia Commons

布里斯班告訴《紐約世界報》的二十八萬讀者,「每當談到正在研究的電力問題時,特斯拉就變得神魂顛倒。他說的沒有一個字可以讓人聽懂。他把一秒鐘分成幾千萬份,達到的能量顯然是任何其他東西都無法提供的。他堅信電力可以解決勞動力問題。這應該是(尤金)德布斯先生在地牢受苦時思考的事。根據特斯拉的理論,未來的艱苦工作肯定會成為啟動電力開關的推動力」。

特斯拉也曾在1931年登上時代雜誌的封面。圖/Time magazine, Volume 18 Issue 3, July 20, 1931 The cover shows Nikola Tesla @ wikipedia

那年秋天,一八九四年的九月三十日,《紐約時報》用了幾個整版登出文章〈尼古拉.特斯拉與他的發明〉,副標題為「確信無疑走向偉大勝利」。不同於布里斯班輕鬆愉快的敘述,《紐約時報》竭盡全力闡釋特斯拉的高頻研究和在他無線電燈背後的科學。令人奇怪的是,文章隻字未提尼加拉。

事實是,不管西屋發電機的工作進展是否順利,特斯拉已全心將自己投入一個嶄新且更深奧的電學尖端領域。每天他都在實驗室裡埋首工作,完全不顧樓下商業街道的雜訊。特斯拉沉浸在他嶄新的電力夢中,他與布里斯班長談時承認,「我絕對自信地期待著,地球上將會用無線傳輸資訊。我也對用同樣方式高效傳輸電力充滿希望」。

特斯拉的夢想:無線電波通訊與尼加拉大瀑布發電

當特斯拉公開談到他的工作時,他對自己正在研究的細節(也就是現在眾所皆知的無線電收音機)守口如瓶。到了一八九四年,特斯拉已經組裝出一個小型手提式收音機轉播站,整年都在不斷地檢測並改進。許多下午和晚上,他都和一位製圖員一起爬上實驗室的寬闊屋頂,豎立起無線接收器,再拿上他的接收機,再到更高更遠的地方,去檢測他的無線電收音機訊號。

特斯拉所發明的無線電被廣泛應用於廣播,此為廣播原理1.播音室 2.混音裝置 3.音訊轉換器 4.無線電轉換器 5.無線電塔(發射塔) 6.用戶收音機。圖/Jjw@wikipedia

冬天的時候,特斯拉已經在他住的格拉克飯店(這家飯店距離曼哈頓上城區三十條街,在他的實驗室北方一英里半遠)的房頂安好裝置。在這個比下面百老匯時髦的精品商店高出十層樓的地方,特斯拉小心翼翼地放飛用繩縛的氦氣、熱氣或氫氣球,接著氣球和繩子一直升高,直上空中。一條電線連接到飯店的總水管。

特斯拉將他的接收器調節至與收音機頻率,就能成功聽到製圖員從市中心實驗室屋頂上發出的廣播訊號。整個冬天他都在微調那處於雛形階段的收音機,等到春天來臨,冰雪消融,就要乘坐汽船沿哈德遜河北上,去看看如果繼續向阿爾巴尼航行,是否還能收到傳送訊號,所以到那年年底,特斯拉的身體和精神狀態都非常好,可謂勝券在握。

一八九五年對特斯拉是更好的一年,他已將新收音機調到最佳狀態,而且期待著尼加拉大瀑布開始送電。

在他將專利賣給西屋七年後(也是為了拯救公司而放棄他的權利金四年後),特斯拉的西屋發電機終於要安裝在懷特的電力大教堂!偉大的時刻即將來臨,大瀑布入口的閘門一旦打開,尼加拉碧綠的河水將奔騰流入三個巨大水管,冰涼的湖水咆哮著直落向渦輪機。隨著渦輪機開始旋轉,水花飛濺,水霧濛濛,每根鋼軸也越轉越急。在飛旋鋼軸上方的電力發電機房裡,特斯拉的三台黑黝黝巨大發電機組也在旋轉,製造著電力磁場。

西屋公司根據特斯拉專利所生產的交流電發電機。

從這些熱氣騰騰的發電機組將流出無形的電河,靜悄悄地穿過電橋流入變壓器,在那裡轉換成高伏特的巨大電流湧向世界,之後再由許多獨立變壓器將其降壓成無形無聲的電流,點亮十幾萬戶的燈泡,為巨大的工業提供能源、讓水牛城的電車運行、驅趕夜晚的黑暗,並減輕人類的重負。人們稱他為夢想家,但這一切夢想都將成為現實。

尼古拉.特斯拉公司成立

由於交流馬達和多相發電機的難題一直懸而未決,許多研究者都望而卻步,但是特斯拉成為占據這歷史地位的第一人!不光是他所追求的榮譽,也更出自財務上的原因,因為這樣一來他將有充足的資金更自如地工作。他認為,與他正在研究的更尖端且又簡單得多的動力系統無線傳輸相比,交流電只是剛起步。

對人、金錢和機遇都頗有眼光的亞當斯希望立刻成為特斯拉的贊助人(後來才知道,亞當斯其實已經追蹤特斯拉許久,這個聰明人比任何華爾街財閥都瞭解特斯拉交流電專利的價值),特斯拉也直率地宣稱,這只是他革命性發明創造進行開發與商業化的開端。

特斯拉(曾經叫做特斯拉汽車),主要產銷電動車,太陽能板及儲能設備,其公司名稱則是為了紀念特斯拉。圖/Windell Oskay @ wikipedia

一八九五年二月,《電力工程師》上出現一篇短文,宣告成立尼古拉.特斯拉公司,經營範圍為「生產和銷售機械、發電機、馬達、電力設備等等」。該公司有一大批一流董事:亞當斯和他的兒子恩斯特、勤勉工作又雄心勃勃的蘭金、特斯拉很久以前的資助者艾菲德.布朗、紐澤西的查爾斯.科尼(Charles Coaney)以及特斯拉本人。

據傳,該公司的資本為五千美元,數字聽起來實在可笑。不過特斯拉後來提到,其實僅亞當斯一人就投資了十萬美元,所以到一八九五年春天時,特斯拉身為一個發明家過著十分令人嫉妒的生活。

災難突降,實驗室被大火燒毀

一八九五年三月十三日清晨兩點三十分,特斯拉的實驗室被一場大火焚燒殆盡。整個建築從內部爆炸,實驗室那一層變成燃燒的地獄,所有電力實驗設備毀於一旦。

《紐約太陽報》報導,當東方天邊出現了第一道黎明光芒時,在南五街可以看見「兩道搖搖欲塌的牆和像打哈欠般敞開的大洞,向外流著黑水和油」。當時非常受尊敬的報界編輯查爾斯.達納這樣寫道,「尼古拉.特斯拉的工作室和其中寶貴設備都被破壞,這絕不僅僅是他個人的災難,而是整個世界的巨大損失。如果用手指頭來比喻這個年輕人對人類社會的重要性,那麼說他是大拇指絕對不為過」。幸運的是,特斯拉那天晚上沒有辛苦工作,否則他很有可能葬身火海。

第二天上午十點,特斯拉像往常一樣去工作,完全被眼前的情景嚇呆了。「這不可能是真的,」他盯著燒焦的廢墟不斷這樣喃喃自語。

他的十五個雇員比他來得稍早一些,都悶悶不樂地站在那裡,不忍心將特斯拉從格拉克飯店喊來面對如此悲慘情景。《紐約太陽報》記者想採訪他,特斯拉拒絕了,他說:

「我太悲傷了,讓我說什麼呢?這差不多是我半生的心血,所有的機械設備和科學研究用具都經過多年調試,卻在一個小時內被大火吞沒。這筆損失根本不能用錢來估算。什麼都沒有了,我必須從頭開始。」

他雙眼噙滿了淚水,精心設計的發電機、振盪器、馬達和真空燈泡,珍貴的記錄、檔案和往來信件,還有他在世界博覽會的展品、最近研製的無線電收音機的發射器與接收器,所有這些年來的工作成果,全都付之一炬。甚至,人們開始懷疑他實驗室裡的火災源於那些被稱為電力奇蹟的東西。

1893年芝加哥世博會所展示的特斯拉交流電馬達與其他發明。

大樓看守報告說,大火從一樓燃起,另一家租戶是個蒸汽裝配廠,加班時曾經在樓面上撒許多油,它「燃燒時像個引火盒」。看守的水桶簡直是杯水車薪。消防員與大火奮戰了三個小時,他們只能防止火勢蔓延到相鄰的工廠以及附近的高架鐵路。

沮喪的特斯拉悄悄地走出去,徘徊在大街上。同時,詹森夫婦到處找他,希望在他遭受「無可挽回的損失」的時候可以給他一些安慰。即使他的設備在別的地方有備用,如發電機、振盪器和馬達,但是他的收音機是獨一無二的,必須重新組裝。他的實驗室全都沒有保險,經濟損失慘重且徹底。特斯拉最近幾年掙了不少錢,但他全部的收入幾乎都投入實驗室裡,被這場大火燒毀。

除了東山再起別無出路

在科默伏、詹森夫婦,以及許多曼哈頓的朋友與熟人的鼓勵下,特斯拉重整旗鼓,又在東休斯頓街四十六號找到一間新實驗室。後來他告訴記者:

「我灰心喪氣到了極點,如果我沒有定期為自己做電療,我簡直不相信還能振作起來。你看,電流進入疲憊不堪的身體,成為身體正需要的生命力、控制力。電是個偉大的醫生,依我看,它是最好的醫生」。

到了三月二十二日,康復的特斯拉寫信給西屋一位高級工程師,要求訂購新設備。他寫道,「我敢肯定,您一定從報紙上知道了,那場不幸事故幾乎奪去我全部的設備,進而影響了我目前的工作。我現在必須重建實驗室」於是,他的新設備在一個月內陸續運到。此外,特斯拉也寫信給曾監理特柳賴德金王礦交流電工程的斯科特,請求他協助促成他的訂購,並解釋:「這種工作對我的健康來說必不可少。」

在此期間,特斯拉在最不可能的地方找到了應急之所:湯瑪斯.愛迪生在西奧蘭治的巨大實驗室。哈洛德.布朗曾經在那裡電死過狗、小牛和馬。新聞界長期以來都將愛迪生和特斯拉,這一對美國最偉大的奇才,形容為勢不兩立,但是在這危難關頭,愛迪生非常大度地放棄了競爭,為悲痛的特斯拉提供了臨時工作場所。

 

 

 

本文摘自泛科學 2018 年 1 月選書《光之帝國——愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》,商周出版

 

 

 

 

文章難易度
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唱片之父:貝利納與他的唱盤留聲機——《資訊大歷史》
azothbooks_96
・2022/07/02 ・3145字 ・閱讀時間約 6 分鐘

埃米爾.貝利納

埃米爾.貝利納(Emil Berliner),1851 年 5 月 20 日至 1929 年 8 月 3 日。

如果你是一位古典音樂發燒友,那麼一定聽過德意志唱片公司的鼎鼎大名。這家公司成立於 1898 年,是世界上最早的古典音樂廠商,它的創始人正是唱盤留聲機的發明者——埃米爾.貝利納。貝利納是出色的發明家兼企業家,是當之無愧的「唱片之父」。到目前為止,世界最知名的幾大唱片商標幾乎都與他有關聯。

愛迪生是個具有商業頭腦的發明家,他很在意一項發明的商業前景,因此根本不會花精力去推廣那個音質不太好、用幾次就壞的留聲機。這和他大力推廣照明系統形成了鮮明的對比。

不過,在研究錄音和揚聲裝置的過程中,愛迪生不斷改進揚聲器的語音品質,並將很多的專利授權給了做電話的貝爾。雖然貝爾對留聲機比較感興趣,也改進過愛迪生發明的留聲機,但效果也不是十分理想。

延伸閱讀:愛迪生誕辰|科學史上的今天:2/11

要製造出一種實用的、大家真正願意購買的留聲機,就需要搞清楚聲音中到底包含了哪些資訊,然後將它們不失真地記錄下來;同時,還需要把記錄下來的聲音資訊大量複製,賣給大眾。

早在十七世紀,伽利略就發現聲音和振動相關,這種機械振動在空氣中以波的形式傳播,傳入我們的耳朵,就是聲音。振動的頻率越高,我們聽到的聲音就越高,人們甚至可以通過調整琴弦振動的頻率,發出不同的音高。但是人們並不知道為什麼每個語音聽起來都不一樣,為什麼 a 聽起來是 a,不會是 o。到了十九世紀初,法國數學家和流體力學家傅立葉(Jean Baptiste Joseph Fourier)發明了傅立葉轉換,它可以將任何波動信號變成很多單一頻率的波動信號(正弦波)的組合。

延伸閱讀:無所不能的傅立葉轉換:傅立葉誕辰|科學史上的今天:3/21

這其實揭示了各種複雜聲音的本質,就是各種單一頻率聲音的組合。a 的聲音和 o 的聲音裡面都包含了很多相同頻率的波動信號,但是它們的組合方式不同。a 在某個頻率上音量特別大,而在另外一些頻率音量特別小;相反的,o 在另外一些頻率上音量比較大,因此它們聽起來並不相同。

要想清晰完整記錄聲音的資訊,記錄聲音振動的儀器就需要足夠精確地把不同頻率聲音的變化都記錄下來。同樣的,要想讓揚聲器播放的聲音十分逼真,就需要它振動的頻率範圍和人發音的頻率範圍一致。愛迪生其實僅解決了第二個問題,但是沒能很好地解決第一個問題,即他不能準確地把這種頻率的聲音都記錄下來。

解決第一個問題的,是美籍德裔發明家貝利納(Emile Berliner)。一八七○年,十九歲的貝利納為了躲避普法戰爭,隨著父母全家移民到了美國。貝利納剛到美國時做的是收入最低的工作,包括洗碗和送報。但是出於對發明的興趣,他很快就在電話和留聲設備研發方面嶄露頭角。他改進了電話話筒,並因此獲得專利。這個專利被貝爾買走,隨後他也就順理成章成為貝爾電話公司的一名工程師。

一八八六年,貝利納開始研究留聲機。他把一個圓盤均勻塗上石蠟,然後用一根針在石蠟上記錄聲音的振動。由於圓盤的旋轉比圓筒要穩定許多,而且堅硬的細針在石蠟上劃過時,可以準確記錄下各種頻率聲音振動時的細節,因此從一開始,貝利納研製的留聲機的聲音品質就比愛迪生的好很多。更重要的是,圓盤很容易生產,這種留聲機記錄聲音的材料成本要比愛迪生的低得多。

愛迪生是一個在發明權方面從不讓步的人。他和貝利納打了一場曠日持久的官司,最終獲勝。然而,他的那種圓筒式留聲機雖然後來也改進了聲音品質,但實在不便於普及,很快就在市場上消失了。

在和愛迪生打官司期間,貝利納在柏林開辦了一家唱片公司,這就是著名的「德意志留聲機公司」(Deutsche Gramophone)。直到今天這家公司的黃色商標,依然被音樂發燒友視為唱片高品質的象徵。

德意志留聲機公司(Deutsche Gramophone)的商標。 圖/wikimedia

貝利納還發明了一種大量複製唱片的方法。他在圓形鋅片上塗上石蠟,在錄音時,聲音振動控制的錄音針就會劃去鋅片上的石蠟,然後將鋅片用酸腐蝕,被劃掉石蠟的部分就會被腐蝕出聲道。這樣就得到了唱片的母盤,之後就能大量地複製唱片了,唱片的成本低到工薪階層的家庭完全能夠支付得起。

進入二十世紀,馬可尼在無線電報上的成功讓一些發明家開始嘗試使用無線電傳輸語音和音樂信號。人們將聲音的頻率和振幅載入到固定頻率的無線電波上,並隨著無線電波一同被發送到遠方。在接收端,接收機再將聲音信號從無線電波中分離出來。

一九○六年十二月,美國發明家和企業家費森登(Reginald Fessenden)開始了無線電廣播業務,播放音樂和一些音訊節目。但是由於沒有很好的接收機,這種廣播失真嚴重,而且一台接收機只能接收很低頻率的信號,因此也無法普及。

貝利納研製的留聲機。圖/Wikipedia

人們在進行無線電廣播時認識到,在資訊傳輸中存在一個必須解決的大問題,那就是信號的失真和被干擾。雖然在進行有線傳輸或者無線電報發送時,資訊失真的問題也普遍存在,但是大家對它的認識只局限於信號「足夠好」或者「不太好」。如果是前一種情況,大家就認為此時能夠進行通信;如果是後一種情況,大家就認為此時通信中斷了。

但是到了無線電廣播時,人們發現,儘管收到的語音能夠辨識,但是和說話人的語音聽起來完全不同。至於干擾,有線通信是不容易被干擾的,因為每個設備之間都有自己專用的線路;但是無線通訊則不同,電磁波在經過大氣時,會被自然界本身的電磁波干擾,接收到的信號中混有大量雜訊,有時雜訊甚至比信號還強,以至無法準確辨識信號。

那時還沒有關於資訊失真和雜訊的理論,我們今天常說的失真率、信噪比,都是在資訊理論出來之後才被普遍接受的概念。當時的工程師只能靠摸索來消除失真和雜訊的影響,但是效果並不理想。

這種情況在兩個發明出現之後才得到有效的改善:一是一九○七年美國科學家德福里斯特(Lee de Forest)發明了電子三極管;二是一九一七年法國發明家萊維(Lucien Lévy)提出了超外差式接收原理。之後,馬可尼及時將業務轉移到無線電廣播上來,他在英美等國迅速建立起無線電臺,並在全世界銷售收音機。

一九二○年六月,英國馬可尼公司利用廣播轉播了音樂會的盛況。同年,美國西屋電氣公司的廣播站利用廣播報導了總統選舉的情況。

留聲機和無線電廣播的出現大幅度豐富了人們的生活,大眾可以藉由它們欣賞高水準的音樂和文藝節目,同時,人們獲取資訊的方式也從閱讀報刊書籍逐漸變為聽廣播。當然,人類也從此開始記錄文字以外的資訊。

今天,我們能夠聽到邱吉爾在二戰時的精彩演說,以及馬丁.路德在半個世紀前呼籲人權平等的聲音。那些聲音所傳達給人們的資訊,不僅包括演說的內容,還有他們豐富的情感,這是在留聲機出現前人們完全無法想像的。

當然,對人類來說,更豐富的資訊是在圖片中。

——本文摘自《資訊大歷史:人類如何消除對未知的不確定》,2022 年 6 月,漫遊者文化,未經同意請勿轉載。

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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邊看落日邊朗誦浮士德,竟靈光一閃發明旋轉磁場原理——《被消失的科學神人‧特斯拉親筆自傳》
PanSci_96
・2020/12/13 ・2641字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 475 ・五年級

編按:特斯拉於一八七○年代先後就讀奧地利的格拉茲 (Graz) 理工學院和布拉格大學,大學學業結束後,他罹患了嚴重的神經衰弱,期間,他看到了許多不可思議的奇異現象。

一八八○年,我帶著父親的期望前往波希米亞的布拉格市,在那裡繼續我的大學教育,並且做了一個果斷決定,繼續未竟的實驗,其中包含拆除發電機的整流器,觀察接下來會發生什麼現象,結果依舊徒勞無功。

在接下來的一年裡,我對人生的看法出現了急遽變化。我知道父母親為了供應我在經濟上的需要做出了重大犧牲,因而決定要卸下他們的重擔。當時美國裝設電話的風潮剛傳到歐洲,匈牙利決定要在布達佩斯裝設電話系統。

神經衰弱的折磨,從未奢望完全康復

一個大好機會出現了,尤其與我們家族熟識的一個友人,恰巧就是匈牙利一家電話公司的負責人。我在前文曾提及,我在布拉格期間罹患了嚴重的神經衰弱。

我在病中的經歷簡直令人匪夷所思!我一直有異於常人的超凡視力與聽力,我可以在其他人都已經看不到、聽不見的距離外,依舊能清楚聽辨。我記得,我小時候有好幾次聽到從鄰居家中傳來微弱的爆裂聲響,屋主卻依舊呼呼大睡,我只好大聲呼救,救了鄰居免遭祝融之災。

特斯拉當時深受神經衰弱的折磨。圖/Pexels

一八九九年,我四十多歲,在美國科羅拉多州繼續我的實驗,我可以清楚聽到五百五十英里外打雷的聲音,我的年輕助理頂多聽到一百五十英里,換言之,我的聽力比他靈敏三倍有餘──然而,比起我神經衰弱期間的敏銳聽力,此時的聽力簡直是小巫見大巫,可以說是耳聾級的程度。

我在布達佩斯的那段期間,可以聽見三個房間距離外的手錶滴答聲;一隻蒼蠅飛落在房中桌上,在我聽來就像是砰砰的重擊悶響。幾英里外馬車經過的聲音,會使我全身顫動;二、三十英里外的火車汽笛聲,會讓我坐的板凳或椅子劇烈晃動,使我承擔難以忍受的痛苦。我腳下的地面會震個不停;我必須把床放在緩衝橡皮墊上,才能獲得休息。

我如果無法分辨這些來自四面八方的嘈雜聲究竟是什麼,我就會產生幻聽心生恐懼。時亮時暗的陽光會嚴重衝擊我的腦部,使我暈厥過去。當我行經橋下或其他建物下方,會覺得有股巨大壓力壟罩在頭上,必須用最大的意志力才能通過。在黑暗中,我的感官敏銳如蝙蝠,我的前額有一種獨特的感知力,當它發癢時,我就知道十二英尺外有東西出沒。

特斯拉的感官變得十分敏感,使他分不清幻聽與真實世界的聲音。圖/Pexels

我的脈博變化可以從每分鐘只有跳幾下飆高到兩百六十下,造成體內器官與組織的抽搐和震顫,這恐怕是最難忍受的身體折磨。我曾求診一位內科名醫,他開立大量溴化鉀鎮靜劑讓我每天服用,但仍宣告我得的是無藥可醫的罕見疾病。

我這輩子最大的遺憾,就是當時沒有求診生理及心理學專家。我拚了命想要活下來,卻從未奢望自己能完全康復。誰會相信一個身體如此孱弱的絕症病人,可以蛻變成一個具有驚人體魄和頑強意志的人,能夠工作三十八年不輟,幾乎沒有一天休息,身體和心智卻依舊強健、生氣勃發?

意志力的奇蹟,發明旋轉磁場原理

我就是活生生的例子。我有強大的求生意志,我渴望繼續自己的研究工作,在一個運動家摯友的全力幫助下,奇妙的事發生了,我的身體恢復健康,心智依然敏捷。

當我重新投身於中斷的研究,卻發現自己的奮戰竟然這麼快就結束了,反而感到有些悵然──我還有許多精力無處可用。我當初接下這個不可能的挑戰,不是抱著平常的決心,對我來說,這是一個神聖的誓言,是一場攸關生與死的求索。

我深知,一旦我失敗了,我的生命活力也會隨之枯竭凋萎。如今,我打贏了這場戰役。答案其實早就在我大腦深處的某個隱蔽角落,已經呼之欲出,只差臨門一腳。

特斯拉與友人在公園散步欣賞落日時,有了新的靈感。圖/Pexels

我永遠記得那天下午,我和一位朋友正在城市公園享受散步詠詩的愜意,我那時候可以把整本書一字不漏地熟記在心,其中一本就是歌德的小說《浮士德》 (Faust) ,夕陽才剛西沉,我不禁聯想起書中一節絕美詩句:

太陽西沉,退隱,白晝就此完結,

它匆匆離去,去催促新的生命。

哦,竟沒有翅膀把我從地面升起,

永遠永遠去把她追隨!

正值她將逝未逝之際,我做了一個美夢。

唉,怎奈任何肉體的翅膀都不容易同精神的翅膀結伴而飛。

譯文摘自:《世界經典文學名著:浮士德》,歌德著,綠原譯,臺北:光復書局,一九九八年 

當我朗讀這些振奮人心的詩句,靈感如電光石火般湧現,真理瞬間揭露。我立刻拿起一根枝條在沙地上畫出心中浮現的設計圖──六年後,我在美國電機工程師學會發表演講時公開了這張圖──身旁的友人完全理解我在畫什麼。

特斯拉的第一台感應發電機。圖/柿子文化

我看到的影像是如此銳利清晰、堅實如金石,我告訴友人:「你看,這裡是馬達;注意看,我要將它反轉。」

我按捺不住心中的激動,滔滔不絕說了起來。皮格馬利翁 (Pygmalion) 看到親手雕刻的美麗少女「葛拉蒂亞」 (Galatea) 竟然有了生命時的驚喜,也難與我此時的激動難抑相比。

我或許無意間發現了一千個大自然奧祕,但是我願意用它們換取我的這項發明,它是我排除萬難用生命換來的嘔心瀝血之作。

——本文摘自泛科學2020年12月選書《被消失的科學神人:特斯拉親筆自傳》,柿子文化,2019年01月。
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交流電發電機的勾勒起點,發明鬼才與他的大學生活——《被消失的科學神人‧特斯拉親筆自傳》
PanSci_96
・2020/12/12 ・2484字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

編按:尼古拉・特斯拉(Nikola Tesla)的父母原本一直希望他繼承衣缽、成為一位牧師,然而在他少年時期有次感染了霍亂,被醫生宣判可能回天乏術,特斯拉對父親說:「如果你同意讓我去唸工程科系,我也許會好起來。」於是後來特斯拉的父親為他安排進入奧地利史泰利亞邦 (Styria) 的格拉茲 (Graz) 理工學院就讀,這裡也是特斯拉構想交流電發電機的起點。

為不讓父親失望,一天只睡四小時

一年的身體調養期結束之後,我被父親送到奧地利史泰利亞邦 (Styria) 的格拉茲 (Graz) 理工學院就讀,他為我精挑細選了這所歷史悠久、聲譽卓著的大學。這是我期待已久的時刻,在充裕獎學金的資助下,開始我的大學學業,我下定決心一定要在課業上有傑出表現。拜父親的教導和諸多機會所賜,我的學習底子優於一般學生。

進入大學之前,我已經學會多國語言,也啃讀了不同圖書館的藏書,多多少少汲取了有用的資訊。另外,這是我第一次可以選擇喜歡的科系就讀,所以畫圖再也不會成為我的困擾。

我立志要給父母親一個驚喜,所以第一學年我每天從清晨三點一直讀到深夜十一點不間斷,連星期假日都不放鬆片刻。由於同學們抱著學而不思的鬆散學習態度,我的學業成績自然技壓群雄。第一年結束,我通過九科考試,教授們認為我的表現值得給予超越滿級分的嘉獎。

特斯拉在大學第一學年為了給父母親一張榮譽的成績單,拼命讀書。圖/Pexels

我帶著這張獲得褒揚的成績單回家,在短暫休息過後,我滿心期待著能贏得父親的稱讚,但是看到父親對於我拚了命博得的榮譽一點都不在意的時候,我深感受傷,這件事幾乎扼殺了我的鬥志和雄心。

但是父親死後,我發現了一疊信件,全是學校教授寄來的,信上說除非父親把我帶離學校,否則我會因為用功過度而沒命,看完後,我悲痛難抑。

大量閱讀與討論,發明構想與科學原理的加成

此後,我全神貫注在物理學、力學和數學上,閒暇時間都泡在圖書館裡。我的習慣是只要開始做一件事情,一定會有始有終,因此常常給自己招來難題。

有一次,我開始閱讀伏爾泰 (Voltaire) 的著作,看到有將近一百卷用小字印刷的皇皇巨著正等待著我去讀,令我驚慌——這個怪物每天喝七十二杯黑咖啡支撐自己寫作!我下定決心一定要全部讀完,但當我放下最後一本伏爾泰的作品時,感到無比暢快,說:「結束了!」

特斯拉開始閱讀伏爾泰的著作後,便下定決心要讀完。圖/柿子文化

我第一年的表現贏得了教授們對我的欣賞,也與他們建立起情誼。包括了:羅格納教授,教授算術和幾何學;包施爾教授,教授理論及實驗物理學;奧勒博士,教授積分,專長在積分方程式,這位科學家的講課是我聽過最精彩的一位。奧勒博士特別關心我在學業上的進展,經常會在下課後留一、二個小時給我,出題讓我解答,我很樂意接受這樣的安排。

我跟他解釋我的飛行器構想,這項發明是建立在合理的科學原理上,不是天馬行空的幻想,我設計的渦輪機已經讓這部飛行器成真,很快就會展現在世人眼前。

羅格納和包施爾兩位教授都是求知欲旺盛的學者:羅格納教授的自我表達方式很奇特,每次都會引起一陣騷動,然後是一段長長的沉默和尷尬;包施爾教授是一位有條不紊、絕對理智的德國人,他有和熊掌一樣巨大的雙手雙腳,但他的實驗都被精準無誤的執行,展現如鎖芯般精密的高超精準技巧,沒有一點閃失。

發現真理需要敏銳直覺與細心觀察

在校第二年,學校收到一部來自法國巴黎的格拉姆發電機 (Gramoe Dyname) ,它有一個馬蹄鐵狀的層壓式場磁鐵,以及一個裝有整流器的繞線電樞。通電之後,這部機器展現了各種不同的電流效應。

包施爾教授在示範時,把它當作馬達在操作,結果電刷出現故障,火花亂竄,我在一旁觀察發現:沒有這些裝置,馬達仍有可能運轉。

包施爾教授宣稱不可能,並且請我就這個主題上臺報告,他最後在做總結時如此說道:「特斯拉先生也許會有了不起的成就,但可以肯定的是他永遠不會去實踐這個構想。這麼做無異是改變一個穩定的拉力,猶如把重力轉變成旋轉力,這是一個永動機的概念,不可能成功。」

但是,直覺超越知識,當邏輯推論或是其他想出來的方法都沒有用的時候,無疑的,我們大腦裡某些奇妙的神經纖維會驅策我們去發現真理。

有一段時間,我迫於教授的權威而猶疑不定,但是我很快就相信自己是對的,然後傾注所有熱情和年輕人的無窮信心,擁抱這個不可能的任務。

23 歲的尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla),1879年。圖/STORE NORSKE LEKSIKON

首先,我在心中勾勒出一部直流電發電機,使之啟動運轉後,緊盯觀察電樞電流的變化。然後,我會另外想像一部交流電發電機,觀察在相同情況下其運作過程。接下來,我則勾畫想像馬達與發電機兩種系統,並用各種方式測試其運作情況。

我心眼所見的圖像對我而言是如此全然真實,具體可觸。我在格拉茲的理工學院的剩餘時光都在全心鑽研這個問題,直到離校前依舊毫無斬獲,我差一點就要舉白旗投降,宣判這個問題無解。

——本文摘自泛科學2020年12月選書《被消失的科學神人:特斯拉親筆自傳》,柿子文化,2019年01月。
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