交流和直流的冲突

爱迪生的电灯只点亮了纽约城中一个不大的实验区域，当全城的人都要求安上电灯时，却使爱迪生有些为难了。因为，当时输电距离不能超过 3 公里，电流沿着电线走得太远以后，电压下降，就不能把电灯点得雪亮，只能发出黄晕的光，甚至不如煤气灯亮。

如果提高输电电压，靠近发电机的电灯就会被烧毁，为了解决这个难题，发电站必需建在附近，纽约的第一个电站设在珍珠街，那里原来是一个贫民窟，出价便宜，而且离华乐街等繁华的地方很近，但是这样的地方不是很多，居民常常抱怨发电机发出的噪音、震动和烟尘，但是，为了解决越来越多的需要，爱迪生还是决定在纽约建立许多发电厂，大约方圆三公里就会有一个冒着浓烟、隆隆作响的发电机在工作。

正当爱迪生计划大量建立发电站的时候，爱迪生研究所里的一位叫特斯拉的专家想出了一个新的办法。特斯拉 1856 年出生于克罗地亚，在匈牙利格拉茨大学学习工程学，后来移居美国。

爱迪生虽然建立了一个研究所，但是，这个实验室仅仅是爱迪生个人头脑的延伸，一切工作都是在他的直接领导下，爱迪生的研究成员不多，都是经过认真挑选的出类拔萃的人物，大家都十分钦佩爱迪生的干劲，仿效他，在门罗公园实验室里形成了一种带有部族土人色彩的崇尚英雄的风气，人们也习惯于他那友好善意的粗鲁，他们习惯于一切服从这位 30 岁“老头子”的指挥，这无疑也在一定的程度上限制了他们独立的创造性。

爱迪生手下的人员虽然分成许多工作队，但能向爱迪生提出新鲜设想的却寥寥无几。

特斯拉是科学家式的人物，他重视理论的思考，他发现了一种能任意提高和降低电压的办法，这就是变压器。不过这得使用交流电，而爱迪生使用的是直流电。

特斯拉对自己的新发现十分满意，因为这样，发电厂就可以建在离城市很远的效区，用高电压送电，因为送电电压较高，在输电电路上的损失就很少。等送到城市里以后，再用变压器变成电灯所需的低电压。这可以省去分散建设许多发电站的麻烦和污染。

为了使用变压器，特斯拉还发明了交流发电机和交流电动机。但是，当特斯拉向爱迪生提出这些建议时，遭到爱迪生的拒绝，因为爱迪生的工作作风是风驰电掣般的突击，他已经在纽约城市建设了许多直流发电站，供电工作已经开始了，怎么拆除它们再建一个交流发电站呢？那会浪费好多钱啊！爱迪生有些专横粗鲁地否定了特斯拉的建议，这使特斯拉心中非常不

快。

从欧洲来的特斯拉还不适应门罗公园的环境，这导致他最后与爱迪生决裂。

有一次爱迪生和特斯拉谈论发电机的几种潜在的改革的可能，爱迪生无意中说出：“如果你能搞出来，付你 5 万美元。”

不出几个月，特斯拉把新设计的部件装入电机，试车成功，他向爱迪生索取 5 万元资金，但爱迪生回答的却是：

“特斯拉，你不知道我们美国人爱开玩笑吗！”

特斯拉是一个脾气有些古怪的人，他认为爱迪生戏弄了他，当场提出辞

职，爱迪生从此失去了一个天才。

特斯拉终止了与爱迪生的合作，决定自己进行研究。他争取到商人威斯汀豪斯的帮助。当时许多公司看到爱迪生的成功，正想插足于经营电灯事业，这正是一个好机会。

威斯汀豪斯也是一个出名的发明家，他在 1869 年发明了气动制动器，就是汽车和火车上普遍使用的气闸。威斯汀豪斯因为气闸的发明名扬四海，并开设工厂发了大财，成为第一流的富商，因此他有足够的财力来制造新的产品。只用短短的三个星期，特斯拉就研制出了变压器。威斯汀豪斯是一个很有眼光的发明家，也有丰富的电学知识，他立即看出来变压器的应用前景。为了对付电在输送过程中的消耗，可以先用变压器把发电机发出的交流

电的电压升高，现在我们输送的电压，有的高达 50 万伏，电压越高，输送的

电能越多而损失就越少。等到了需要低压电的地方，例如点灯只需要 220 伏电压，那就再用变压器把电压变低。而在没有变压器的时候，爱迪生为了解决不同用户的电压需求，使用不同的发电机来供电，发动机的转速越快，发出的电压越高。例如，电灯用电不需要高电压，而电车之类作为动力用的电，就需要高电压，这就需要配备电压不同的发电机。更麻烦的是，高电压和低电压又不能用同一条电线输送，这样又要铺设数条线路，现在看来，这种做法笨得近乎可笑。但是，科学技术的发展正如婴儿学习走路一样，开始学步时，是蹒跚的行走，然后才能自在地走，以至行走如飞。

使人感到遗憾的是，大发明家爱迪生没有立即看出交流电和变压器的无比优越性，从而一意孤行坚持自己的直流供电方案。忽视理论的研究，使爱迪生吃了亏，甚至丢了人。这就是下面要说的直流电和交流电的冲突。

本来爱迪生是一个善于多路思考的发明家，但是，这一次恰好相反。其原因是多方面的。爱迪生习惯于“系统研究法”，他为了推广电灯的应用，发明了一系列的东西：发电机、稳压器、仪表、开关、熔断器、地下导线、接线盒直到绝缘带。这种发明方法使爱迪生举世闻名，也获得了财富。但系统研究法并不是唯一的思考方法。它不利于思路的转换。在解决不同问题时，又会显得凝固僵化，甚至用不合“常规”来扼杀新生事物。

另一个原因是爱迪生不仅是一个发明家而且是个商人，已经投入的大量资金使他不能后退，他无论如何也不肯承认自己的错误，而且不择手段地反对使用交流电。当时有一种新发明的刑具电椅，用来处死犯人，电椅应该是一个不光彩的发明，发明家也许不愿意留下自己的名字。爱迪生派人购下了一台交流电机，又买通纽约州政府，让他们在行刑时，使用交流电，然后惊恐地宣称，交流电更容易使人死亡，电椅就是一个明证。他们还利用人们对电的无知，在大街上不惜用 1000 伏高压交流电去电死一条狗，以增加人们对于交流电的恐惧。

随着科学技术的发展，交流供电系统不断地改善，1891 年在德国法兰克福国际电气展览会上，展示出能把电力输送 110 公里，效率 77％的设备，令人对交流供电刮目相看。1893 年，卡塔拉克建筑公司在尼亚加拉瀑布建了一个水电站，采用交流供电，充分说明交流供电的优越性。

在交流和直流的竞赛中，爱迪生遭到惨败。在国际电气会议上，与会者一致通过在世界范围内采用交流供电。

但是有些机器、设备，只能用直流不能使用交流电：像电报机、电话机、电车以及现在的电视机，收音机等，这是交流电的缺点。在当时，对待需要

直流的地方，是采用单独供电的方法，但是不久，人们就发现了把交流电变成直流电的方法，说来也巧，这种方法的原理是由反对使用交流电的爱迪生发现的，然而爱迪生并不了解这个现象的本质。只是记载了下来，后人称为“爱迪生效应”。

那是 1883 年的事，爱迪生在研究电灯的时候、常常为灯泡对着灯丝的地方容易发黑而苦恼，因此在灯丝附近封装了一小块金属片，试图阻挡这种使玻璃泡发黑的物质，没想到点亮电灯时，这块金属片竟带上了电，这说明，灯丝上的电流越过空间跑到附近的金属片上来了。当时，人们只知道电流可以沿着电线流动，而电流可以越过真空却是不可想象的。因为那时人们根本不知道电流的本质，这要等到后面我们讲到汤姆逊发现电子以后，人们才知道，这种被称为“爱迪生效应”的现象，是从炽势的灯丝上发射出的电子流，电子流射在金属片上，使它带电。弗莱明利用了爱迪生效应做成了可以把交流变成直流的整流电子管。当我们需要直流时，可以用这种整流管把交流变成直流。爱迪生反对交流，而又无意中为交流电的使用开辟了道路。

直流输电最明显的优点是可以省下一根输电线。交流电输电一般需要 3 根线，而直流则只要两根输电线。这对于全国、全世界来说可不是一个小数字。另外，由于交流电是大小和方向不断变化的电流。输送这种电流比稳定的直流要产生许多额外的损失。有人估计对于一条 200 千伏的输电线，每公

里每年要多消耗 280 万度电，这够 25000 多台家用电冰箱一年的用电。

直流输电的优点还有许多。从 1954 年瑞典首次实现直流高压输电以来，

全世界已经有 40 多个大型直流高压输电工程投入运行。我国由葛洲坝至上海

就有一条 500 千伏的直流输电电路。

因此，交流直流的“冲突”，正是人类头脑中习惯性思维方式的冲突，当我们摆脱了这种习惯思维后，这种冲突也就解决了。

爱迪生和特斯拉都得到了人们的尊重。但是他们之间的矛盾越来越深。1912 年的诺贝尔物理学奖，本打算授给特斯拉和爱迪生两个人。但是脾气古怪的特斯拉拒绝把自己的名字和爱迪生联系在一起，结果资金授予了另一位贡献稍差的瑞典发明家。

特斯拉在开发新产品上不如爱迪生，但是他在科学的贡献上却是十分出色的。他创立了旋转磁场的观念，把它用于交流发电机和交流电动机。他一生有 122 项发明，发明了感应电动机、同步电动机、变压器等，实际上构成了一个完整的交流供电系统。

1890 年他致力于高频电的研究，创制了著名的特斯拉线圈，能把振动频率较小的电流变成迅速振动的高频电流，为无线电的研究做了准备。1893 年他设计了运用无线电报传送信息的方案。1898 年发展了船舶的无线电导航系统。他不仅是一个富有成果的发明家，又是一个幻想家，他打算利用无线电和外星人通讯，还提出了对太阳能的利用方案。

和爱迪生比，他是一位贫困的发明家，他生命的最后 20 年精神陷入极端的反常，最后穷困潦倒地死在一个小旅店里。

特斯拉的成就是巨大的。为了纪念他，国际单位制中的磁感应强度单位以特斯拉的名字命名。

爱迪生虽然在交流直流的斗争中受挫，但是暇不掩瑜，爱迪生一生获得了近 1300 项发明专利。如果从他 16 岁的第一项发明——自动定时发报机算

起，平均每 12 天半就有一项新发明。尤其是在 1882 年，爱迪生为纽约居民

装电灯的日子里，平均不到 3 天就有一项发明。从文具盒到打字机，从裙子上的别针到战舰的稳定器，真是无所不包，无所不有。据估计，爱迪生一生中的发明为人类创造的财富在 25 亿美元以上。但是他本人从中得到的好处，远远比不上人类普遍从他那得到的好处。