誰才是《電流大戰》的最終贏家?那些電影也沒說的幕後秘辛

《電流大戰 (The Current War) 》這部電影,講的是交流電與直流電這兩種電力系統的攻防戰。如果你對特斯拉與愛迪生之間的恩怨情仇略有所知,一定有興趣看看《電流大戰》如何講述這段歷史。而如果你還是班奈狄克·康柏拜區(Benedict Cumberbatch)的粉絲,更會對他主演的這部新作充滿期待。

但如果你兩者皆是,那麼可能會和我一樣在內心哀號:「為什麼BC飾演的竟然是愛迪生,而不是特斯拉!」尤其《電流大戰》的試映會恰恰就在七月十日,特斯拉冥誕這一天(編按:《電流大戰》於台灣正式的上映時間為七月十九日)。

「為什麼BC飾演的竟然是愛迪生,而不是特斯拉!」(內心哀號)source: IMDb

———- 編按:以下有雷,介意的話看完電影再進來喔(雖然談的都是歷史,說有雷感覺哪裡怪怪的XD)———-

為什麼會如此哀號?愛迪生不是發明電燈,造福世界的偉人嗎?沒錯,從小課本告訴我們愛迪生如何努力不懈,才成為「發明大王」。

但課本沒說的是,真正點亮世界,並讓人類進入電氣世界的關鍵人物其實是特斯拉,而不是愛迪生。而且,愛迪生還為了商業利益打壓特斯拉、用盡手段阻撓交流電系統的推展。所以,我們當然希望康柏拜區飾演悲劇英雄特斯拉,而不是唯利是圖的愛迪生,對吧?

不過看完電影才發現,其實特斯拉在這部片子裡的戲份並不多。因為就像片中一位角色所說的,在這場直流電與交流電之戰中,背後真正的推動力量不是電流(current),而是金錢(currency)。

因此這部電影的主軸在於西屋電氣老闆威斯汀豪斯(George Westinghouse)與愛迪生的企業鬥爭,而不是特斯拉與愛迪生的個人恩怨。這雖然不免令人有些遺憾,不過相對而言,我們卻能循著這個脈絡來理解這場電流大戰,並進而釐清許多錯誤的迷思。

特斯拉在這部片子裡的戲份並不多,就連預告片也是在最後一秒才出現。圖/imdb

迷思一:電燈是愛迪生發明的?

很多人到現在都還以為是愛迪生發明了電燈,人類才開始用電力產生燈光,其實不然。首先,早在1802年,英國的戴維爵士(Sir Humphry Davy)就在英國皇家學會展示,鉑絲通電後會發出微微的亮光。當然這微弱的亮度不足以照明,但七年之後,戴維再次登台展示,他這次用兩千張鋅片與銅片所組成的伏打堆電池,接上兩根碳棒,在兩根碳棒之間製造出約十公分長的耀眼弧光。

這亮度遠勝當時的煤氣燈,因而激勵許多科學家陸續投入弧光燈的研究。因此如果電燈的定義是指由電力產生的人工照明,那麼在愛迪生發明電燈的七十年以前,就已經有電燈了(註一)。

戴維爵士拉開研究弧光燈的序幕。圖/wikimedia

即使不算弧光燈,只考慮適合居家照明的白熾燈泡,愛迪生也不是最先發明的人。從一八三零年代起,包括英國、比利時、法國、美國等地,就都有科學家相繼研發白熾燈泡,基本上都不脫在真空的玻璃燈泡內安裝燈絲,通電後讓燈絲發亮。

愛迪生雖然於1880年取得燈泡專利,但他的燈泡也是同樣這種架構;這也是為什麼後來愛迪生發現西屋電氣逐漸壯大,而於1885年提出侵犯燈泡專利的告訴,並在七年後贏得勝訴後,西屋只要避開愛迪生的螺紋燈座設計,改採按壓式的彈簧夾燈座就沒事了。

由愛迪生繪製的燈泡草圖。圖/wikipedia

當然,愛迪生的貢獻也不容抹滅。畢竟他也是試驗了無數種材料,最後才終於發現碳化的竹絲最耐久;而如何改善抽真空的技術與大量生產的製程,也是有他的獨到之處。不過,就像其它科學發明,電燈的發明也是許多前人累積的成果,決不是愛迪生一人的功勞。

迷思二:特斯拉發明交流電?

對於這場電流大戰的描述,我們看到的大多是以特斯拉為交流電的代表人物,因此可能在腦中埋下特斯拉發明交流電的印象。但其實交流電早就有了。

1820年,丹麥的大學教授奧斯特(Hans C. Ørsted)在授課時,偶然發現電線接上電池時,竟然造成一旁羅盤的指針轉動,因而發現電流會產生磁場,首度揭露電場與磁場有關。那麼反過來,磁場也會產生電流嗎?

許多科學家拼命做實驗就是試不出來,直到1831年,戴維過世兩年後,原本擔任他助手的法拉第(Michael Faraday)才發現原來磁場變動才會產生電流。法拉第運用這電磁感應的原理,做出世上第一台發電機(雖然要用手搖),而它所發的電就是交流電。這是因為當磁場的南北極反轉時,導線上的感應電流方向也會反轉,而既然磁場必須不斷變換才能一直產生感應電流,那麼電流方向當然也就不斷來回變換。

法拉第承繼戴維爵士的研究,做出世上第一台手搖式交流發電機。圖/wikipedia

後來的發明家不斷改善發電機,但都基於同樣的原理,因此所產生的電一開始都是交流電。交流電用來點亮電燈沒有問題,事實上,在愛迪生開展他的照明事業之前,某些城市就已經有採用交流電系統的弧光燈做為路燈了。然而電不只可以用來照明,在許多人(包括愛迪生)的夢想中,電力還能驅動馬達,取代笨重的蒸汽機,將機械化與自動化提升到全然不同的境界。問題是交流電會使得馬達也不斷改變旋轉方向,這樣根本派不上用場,因此需要將交流電轉換成直流電。

率先令這夢想得以成真的是比利時的發明家格蘭瑪(Zénobe Théophile Gramme)。他於1873年發明直流發電機,方法是在發電機內加入整流器。基本原理是這樣的:原本環狀導線兩端的電不斷一進一出改變方向,現在在導線兩端的位置各加裝一個電刷,使得環狀導線每轉半圈,兩端就會碰觸到左右不同電刷,那麼如果原本左邊的導線電流向前,轉了半圈到右邊時,電流變成向後(↑左、↓右、↑左、↓右、……),如此一來左右電刷每次收到的都是同方向的電流,所輸出的就一直是左出右進的直流電了。格蘭瑪同時也發明了直流馬達;有了發電機與馬達,人類才終於能跨入全面性的電力時代。

格蘭瑪成功地將交流電轉換成直流電。圖/wikipedia

那麼到底特斯拉對交流電做出什麼貢獻?

這還是得回到愛迪生與西屋的電流大戰說起。雖然直流電可以直接驅動馬達,但因為長距離傳輸容易耗損,不適合用於電網,因此必須到處佈建發電機,成本高昂。相對地,交流電發電機產生的交流電可以先用感應線圈提高電壓,便能長距離傳輸,直到靠近用戶端時,再用感應線圈降至符合電氣設備的電壓,因此只需幾個中央發電站,就能透過電網供電給廣大用戶,效益更高。

湯瑪斯·愛迪生(左)與喬治·威斯汀豪斯(右)。source:Wikimedia

問題是,交流電到了用戶端後怎麼驅動馬達?一個方式是在馬達裡放進整流器,先將電網傳來的交流電轉成直流電(類似直流發電機的原理,只是剛好反方向),再驅動馬達。但是電刷容易產生火花,又會耗損,因此不利交流馬達的推廣。特斯拉的最大貢獻便在於發明出「多相感應交流馬達」(註二),不但不用電刷,轉換動力的效率還更高。

馬達的應用甚廣,從一般家庭到大廈、工廠、礦場等不同場域,都有各種使用馬達的機械設備,因此特斯拉的發明更有助於西屋擴展交流電市場。而除了用戶端,發電廠本身也需要用到馬達,西屋的電網也因而更有競爭力,得以標到像芝加哥世界博覽會,以及尼加拉瀑布發電廠這樣的重大建設。 

迷思三:特斯拉被愛迪生打壓才窮困潦倒?

是的,特斯拉受雇於愛迪生時並未獲得合理對待,愛迪生還食言而肥,不發給他原本答應的五萬美元獎金。不過特斯拉後來窮困潦倒卻與愛迪生無關。

西屋既然贏得電流大戰,但特斯拉卻沒有因此名利雙收。圖/修改自maxpixel

威斯汀豪斯於1888年時,為了取得特斯拉的多相感應馬達,曾經答應除了預付兩萬美元,並分三期支付五萬美元外,馬達所產生的每匹馬力還要再付2.5美元的權利金給特斯拉。照理說,西屋既然贏得電流大戰,提供更多電力,特斯拉應該有源源不絕的權利金收入,為什麼晚年還會如此落魄?

原來1890年底,英國霸菱兄弟銀行(The Baring Brothers)傳出財務危機,在骨牌效應下,第二年西屋也面臨資金缺口。威斯汀豪斯一方面設法籌措資金,一方面不得不跟特斯拉攤牌,希望他放棄權利金。擁有浪漫情懷的特斯拉,除了感念威斯汀豪斯對自己的賞識,也一心想看到電力的全面普及,遂爽快答應了。有人曾經估算,就算截至1905年,特斯拉的馬達專利到期為止,他的馬達光在美國就已經產出七百萬匹馬力,這意謂著特斯拉至少放棄了一千七百五十萬美元的權利金,相當於今日的四億八千萬美元。若有這筆錢,特斯拉再怎麼將錢浪擲在他的偉大夢想上,仍應該可以過著相當優渥的晚年生活。

迷思四:誰是電流大戰的贏家?

特斯拉後來為了追求一個不切實際的夢想——提供全世界源源不絕的免費電力,而將所有積蓄都浪擲在這個計畫上,最終也賠上自己的信譽,再也得不到投資者的青睞。1934年起,特斯拉搬到紐約客旅館(Hotel New Yorker),他已無力負擔每月125美元的旅館房費,是由西屋電氣幫他墊付,一直到1943年特斯拉孤獨死於房中。

1943年特斯拉孤獨死於房中。source: Wikimedia Commons

威斯汀豪斯帶領西屋電氣平安度過1891年的危機,並以芝加哥世界博覽會與尼加拉瀑布發電廠的成功經驗,讓交流電打敗直流電,成為電網的輸送方式。不料1907年的經濟大恐慌再次帶給西屋財務危機,這次西屋雖然仍挺了過來,但威斯汀豪斯卻失去公司的控制權。七年後,威斯汀豪斯病逝,享年67歲。

愛迪生雖然因為背後金主摩根(J. P. Morgan)的強力介入,於1892年要求愛迪生的公司與另一家公司合併為通用電氣(General Electric Company,又稱「奇異公司」),而失去他的電力事業,但他在電影事業卻一帆風順,也一直受到美國人愛戴,稱得上名利雙收。

愛迪生的死對頭,威斯汀豪斯與特斯拉,分別於1912年與1917年獲美國電氣工程師協會頒發獎章,以表揚他們兩人的貢獻。不過獎章名稱卻是「愛迪生勳章」。你說,誰是贏家呢?

你說,誰是電流大戰的贏家呢?source: IMDb

  • 註一:其實俄國的物理學家佩卓夫(Vasily Vladimirovich Petrov)於1802年就用四千兩百個個鋅片與銅片組成前所未有的巨型伏打堆電池,展示更明亮穩定的弧光。可惜他在國內發表的論文並未傳到歐洲,直到十九世紀末才被發現。
  • 註二:當然特斯拉還有許多重要發明,包括廣播、無線電、遙控器,以及可以無線充電的特斯拉線圈。

參考資料:

  • 一、《光之帝國》,吉兒·瓊斯(Jill Jonnes)著,商周出版社
  • 二、”Generators
  • 三、en.wikipedia.org

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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