物理学史课程论文 被遗忘的天才-尼古拉·特斯拉

齐齐哈尔大学物理学史课程（论文）PAGE1PAGE1齐齐哈尔大学物理学史课程（论文）题目被遗忘的天才——尼古拉·特斯拉学院理学院专业班级E学生姓名E指导教师E2008年6月15日2008年6月15日齐齐哈尔大学物理学史课程（论文）PAGE1被遗忘的天才——尼古拉·特斯拉摘要：在中国，几乎没有人不知道爱因斯坦、爱迪生。但是，有一位科学家的成就却几乎是以上两位的总和，并且他的成就在过去的100年里早已悄悄地改变了人类的历史进程，并可能在不就的将来继续改变人类的认知，甚至颠覆我们所知道的物理理论……他的名字就是尼古拉·特斯拉，尽管对多数人来说，他是如此的陌生。关键字：尼古拉·特斯拉，天才，发明家

1、才如江海

看过电影《致命魔术》的人一定不会忘记里面的那位神奇的科学家特斯拉，他的风头甚至超过了两位主角。更神奇的是，除了那台克隆机器，电影里关于特斯拉的一切描述竟然都是真的，包括用大地点亮灯泡以及制造闪电。

尼古拉·特斯拉(Niko1aTesla)，1856年7月10日出生于克罗地亚(后并入奥地利帝国)一个塞尔维亚家庭，是世界上最伟大的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师之一。19世纪末和20世纪初，他因对电和磁性的贡献而闻名于世。

在美国，特斯拉在历史上或通俗文化上的名声可以媲美任何其他发明家或科学家。1893年，他展示了无线通讯技术并成为了电流之战的赢家之后，便成了美国历史上最伟大的电子工程师之一而备受尊敬。许多他早期的成果都变成了现代屯子工程的先驱，而且他的许多发现都具有开创性的重要意义。1943年，美国最高法院正式承认他为无线电的发明者。总之，在使用电的现代世界上到处都可以看见特斯拉的遗产。撇开他在电磁学和工程学上的成就，特斯拉对机器人、弹道学，资讯科学，核子物理学和理论物理学等各种领域均有卓越贡献。特斯拉晚年被视为一个疯狂科学家并由于宣称可以创造怪异的科学发明而被注意。如今，他的许多成就已伴随着争议被广泛应用，甚至支持着某些伪科学，如幽浮理论和新世纪神秘理论。但无论如何，特斯拉被他的当代钦佩者们视为“创造出二十世纪的人”。就是这样一位“创造出二十世纪的人”，却同时也是一位被世界遗忘的人。他发明了交流发电机，却被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用(每马力$2.53)。否则，他将会是世界上最富有的人。

特斯拉的父亲是一位牧师，母亲竟是打蛋器的发明者。也许是继承了母亲的敏锐和智慧，特斯拉一生发明无数。1882年，他继爱迪生发明直流电(DC)后不久，发明了交流电(Ac)，并制造出世界上第一台交流发电机，还创立了多相电力传输技术。1895年，他替美国尼亚加拉发电站制造发电机组，致使该发电站至今仍是世界著名水电站之一。1897年，他使马可尼的无线电通信理论成为现实。1898年，他制造出世界上第一艘无线电遥控船，并取得了无线电遥控技术专利。1899年，他发明了X光(X-Ray)摄影技术……特斯拉的其他发明还包括收音机、雷达、传真机、真空管、霓虹灯管、飞弹导航、星球防御系统等等。而以他的名字命名的磁密度单位(1Tesla=10,000Gause)则更表明了他在磁学上的贡献。

年轻时的特斯拉非常聪明，经常可以在脑子中飞快完成许多复杂计算，以致老师总认为他在作弊。他还能流利地讲多种语言。除了克罗地亚语外，他还会说捷克语、英语、法语、德语、匈牙利语、意大利语、拉丁语七种语言。

中年时，特斯拉与马克吐温成为了亲密朋友，他们在实验室和其他地方共度了许多美好时光。

2、命如流沙

天才出于勤奋，为了献身科学研究事业，特斯拉终身未娶。他说：“电给我疲乏衰弱的身躯注入了最宝贵的东西——生命的活力、精神的活力”。他为了把构思转变成现实发明，甚至舍不得睡觉，每天只休息两个多小时，并最终独自获得1000多项发明专利。特斯拉最多产的创造时期是在美国度过的，其中很大部分直到今天仍无法复制。例如：辐射能量接收器。人们除了知道这是一个关于宇宙线能量的转换器外，对它的工作原理却一无所知。特斯拉曾经在著名发明家爱迪生的手下工作。并为他设计发明了24项新技术，但这些技术后来都被作为老板的爱迪生拿去注册了专利并大量生产，从此变得与特斯拉毫无关系。特斯拉心感忿怒并从此脱离了爱迪生和他的公司。这就是历史上电流之战的序幕。

1912年，由于特斯拉和爱迪生在电力方面的贡献，两人被同时授予诺贝尔物理学奖，但是两人都拒绝领奖，理由是无法忍受和对方一起分享这一荣誉。

往事已矣，谁是谁非的细节已并不重要，总之人们看到的结果是，爱迪生因发明而腰缠万贯，但特斯拉却始终穷困潦倒、长年经济拮据。特斯拉的梦想就是给世界提供用之不竭的能源，却从不在意自己的财务状况。1943年1月5日晚到8日早的某个时间，特斯拉在纽约某旅馆孤独地死于心脏衰竭，享年86岁。因为拒绝出售他的交流电专利，特斯拉临终时已经债台高筑。绝世天才就此彻底淡出世人视线。

为何这样非凡的发明家竟会被历史淡忘而少有人传颂呢?因为他的许多另类发明虽然对人类有着重大贡献，但与此同时却也促使很多原本赚钱的企业瞬间倒闭。打压他的人有爱迪生，支持过他又抛弃了他的人有J，PierpontMorgan(约翰-皮尔庞特‘摩根)等。在他死后，还有人刻意删除了有关他的历史记载和报道，他的研究成果大部分也被收缴并列入高级机密，所以他的名字被抹去了……

3、惊世发明

1888年，当时众多报章皆大肆报道：著名发明家爱迪生宣称尼古拉特斯拉是科学界一大“异端”，他所发明的交流电(AC)直接影响人类的性命安全，并屡次展示狗和猫如何通过交流电后瞬间死亡(“电椅”死刑亦因此被启发出来)的例证。

但事实上，今天我们都知道，世界是何等需要交流电的存在。交流电的发明改善了人们的生活，增进了工业的发展并加促科学的进步。但为什么爱迪生要三番五次攻击交流电和它的发明家——特斯拉呢?答案就是交流电的出现直接威胁了爱迪生所经营的直流电生意。因为使用直流电实在有太多的缺点和限制。如直流电不利长途传输，每隔l公里则要增设发电站，但交流电却可通过变压器变压进而长途输电；同时，使用直流电价钱较为昂贵，并且效能也远远不及交流电。基于利益上的；中突，爱迪生便极力打压特斯拉的发明。1888年，特斯拉得到西屋公司(WestingHouse)的企业家乔治·威斯汀·豪斯支持研发已构思了6年的交流电体系。半年后，他研制的交流电发电机取得专利，并应美国电机工程师学会邀请讲解和示范交流电体系的研究成果。因为交流电的效能远比直流电优胜，因此交流电开始广泛采用，并慢慢取替传统直流电的位置。在利益的驱动下，爱迪生大力抨击特斯拉，并将其冠以“科学异端”之名，一场科学迫害应运而起。虽然今天交流电成为工业和社会供电的主流，是我们日常生活的必需品，但尼古拉-特斯拉的名字却一直被人遗忘，甚至一直未受到应有的平反。

到过尼亚加拉大瀑布的人，相信都会为那幅壮丽的奇观发出由衷赞叹——数以万吨的河水从四方八面汇流，以山崩地裂之势倾泻下来，发出震耳欲聋的冲击声，令人生畏。就在这条川流不息的河流里，蕴藏着意想不到的丰富资源。

1897年，举世闻名的尼亚加拉水电站第一座10万匹马力的发电站建成，成为35公里外的纽约州水牛城(TheCityOfBuffalo)的主要供电来源

。其后十多座大大小小的发电站相继建成，每日所生产的电力足以供应美国纽约州和加拿大安大略省总需求的四分之一。至今，这项建成足足超过100年的电力建设仍然运作如常，从未间断地产出着天然能源，实谓人类近百年科学史上的一大奇迹。

这项科学史上的百年奇迹，正是天才科学家特斯拉在三十多岁时的一项设计。其实在当时，工商业、公共设置和家用电器等都是使用费用高昂的直流电。因为在电路上的损耗，使用直流电时必须每隔一公里便建设一套发电机组。所以在建造尼亚加拉水电站时，如将电力以直流电方式传送，则输电至35公里以外的纽约州水牛城是不可能的。所以美国人采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电。这项划时代的发明，不仅解决了尼亚加拉水电站作远距离供电的难题，并且带给了人们一个既方便又便宜的用电环境。

后来，人们在尼亚加拉瀑布的公园中树立了特斯拉的铜像，以纪念他在尼亚加拉水电站上的贡献。

4、无私奉献

特斯拉一生的发明见证着他对社会的无私贡献。他倾尽毕生精力，取得了约1000个专利发明。虽然有不少企业家利用了他的爱心和才华。骗取了他的研究成果和荣誉，可这依然未能改变他痴迷发明的状态。

在特斯拉众多的发明里，最惠及大众的莫过于交流电(AC)及交流电发电机了。在世界每一角落，经贸的发展、科学的进步和生活的享受都离不开交流电的帮助。2003年年末的美国大停电和欧洲大停电已经证明，没有交流电，社会和经济必然大瘫痪。早于1882年，特斯拉已经发明了世界第一台交流电发电机，更于1885年发明了多相电流和多相传电技术，这就是现在全世界广泛应用的50-60Hz(赫兹)传送电力的方法。

爱迪生发明直流电后，电器得到广泛应用，但与此同时电费却十分高昂，所以经营输出直流电成了当时最赚钱的生意。1893年1月，在芝加哥的一次世界博览会开幕礼中，特斯拉展示了交流电同时点亮了90000盏灯泡的供电能力，全场震惊，因为直流电根本达不到这种效果。

从此交流电成鱼翻身，取代了直流电成为供电的主流。而特斯拉拥有着交流电的专利权，按说在当时每生产一匹交流电就必须向特斯拉缴纳1美元。在强大的利益驱动下，当时多股财团势力都胁特斯拉放弃此项专利权，并意图独占牟利。经过多番交涉后，特斯拉决定放弃交流电的专利权，条件是交流电的专利将永久公开。从此他撕掉了交流电的专利，损失了获取巨额财富的机会。交流电再无利，成为了样免费的发明。

5、神秘传闻

天才可以分为两种，一种是上帝派来的，比如牛顿、爱因斯坦，另一种是魔鬼派来的，比如特斯拉。这并不是说特斯拉是个恶魔，而是说他的故事太诡异，太匪夷所思了，以至于在1959年出版的一本特斯拉传记里，作者从始到终坚持认为特斯拉是从金星飞来的超级生物的化身。

传说，特斯拉出生在一个电闪雷鸣的午夜，他的母亲名是一位塞尔维亚东正教神父的女儿，并且非常擅长于制作家庭手工工具。她能背许多塞尔维亚史诗，但从未学过认字。特斯拉在克罗地亚的卡尔洛瓦茨上学，并在1875年奥地利的格拉兹科技大学修读电子工程。在那里，他学习了流电的应用。至少有两份材料说明他在格拉茨大学获得了学士学位。然而他的母校却宣称他从来没有获得过学位，说他在大学一年级只上了第一学期的课，并且在那期间已经不听课了。但据他的大学室友说，特斯拉没有毕业。1878年，他离开格拉茨并且与家里断绝了所有联系，他的朋友以为他在Mura淹死了。事实上他去了斯洛文尼亚的马尔博里，在那里他首次被聘为助理工程师一年。这期间他患上了神经衰弱，他父亲因此劝他回到布拉格大学的Charles-Ferdinand分校，于是他于1880年到那里读了夏季学期。然而当他父亲去世后，他离开了大学，只完成了一学期的学业。

特斯拉热衷于阅读各种书籍，甚至可以记下整本书。特斯拉在他的自传里叙述了他所经历的灵感的每一细节部分。在早年，他经历了一次又一次的病痛折磨。承受着许多奇怪的痛苦，比如眩目的闪光时常会出现在他眼前，并伴随着幻觉。大多数时候，这些幻像有关于一个词或者一个即将闪现的念头，仅仅听到一个词，他就能想象到这个物体的实际细节。现代的通感者也报告了相同的症状。特斯拉能够在试验制造以前就在脑中详细地视觉化他的发明。这是一项如今被称为视觉思维的技巧。特斯拉还能经常快速地回忆起发生在他早年生活的事，这种情况在他的孩提时代已经出现过。

1908年6月30日，在俄罗斯帝国西伯利亚森林的通古斯河畔，突然爆发出一声巨响，巨大的蘑菇云腾空而起，天空出现了强烈的白光，气温瞬间灼热烤人，爆炸中心区草木烧焦，七十公里外的人也被严重灼伤，还有人被巨大的声响震聋了耳朵。不仅附近居民惊恐万状，而且还涉及到其它国家。英国伦敦的许多电灯骤然熄灭，一片黑暗；欧洲许多国家的人们在夜空中看到了白昼般的闪光；甚至远在大洋彼岸的美国，人们也感觉到大地在抖动……

具体的发生的时间是早上7:17，位置在北纬60度53分09秒，东经101度53分40秒，靠近通古斯河附近。其破坏力后来估计相当于1500～2000万吨TNTde-tona-tor，并且让超过2150平方公里内的6千万棵树由树根至树梢全部被碳化。

大约当地时间早上7:15左右，在贝加尔湖西北方的当地人观察到一个巨大的火球划过天空，其亮度和太阳相若。数分钟后，一道强光照亮了整个天空，稍后的冲击波将附近650公里内的窗户玻璃震碎，并且观察到了莗状云的现象。这个爆炸被横跨欧亚大陆的地震站所记录，其所造成的气压不稳定甚至被当时英国刚发明的气压自动记录仪所侦测。接下来几个星期，欧洲和俄国西部的夜空有如白昼，亮到晚上不必开灯读书。在美国，史密松天文物理台和威尔逊山天文台观察到大气的透明度有降低的现象至少数个月。

如果这个物体撞击地球再迟几小时，那么这个爆炸应该发生在欧洲，而不是人口稀少的通古斯地区，那将造成更大的人员伤亡。

当时俄国的沙皇统治正处在风雨飘摇之中，无力对此组织调查。人们笼统地把这次爆炸称为“通古斯大爆炸”。十月革命后，苏维埃政权于1921年派物理学家库利克率领考察队前往通古斯地区考察。他们宣称，爆炸是一次巨大的陨星造成的，但却始终没有找到陨星坠落的深坑，也没有找到陨石，而只是发现了几十个平底浅坑。因此，“陨星说”只是当时的一种推测，缺乏证据。库利克后来又两次率队前往通古斯考察，并进行了空中勘测，发现爆炸所造成的破坏面积高达20000多平方公里。同时人们还发现了许多奇怪的现象，如爆炸中心的树木并未全部倒下，只是树叶被烧焦，爆炸地区的树木生长速度加快；其年轮宽度由0.4～2毫米增加到5毫米以上；爆炸地区的驯鹿都得了一种奇怪的皮肤病——枣癞皮病等等。不久二战爆发，库利克投笔从戒，在反法西斯战争中献出了宝贵的生命。前苏联对通古斯大爆炸的考察，也被迫中止了。二战以后，前苏联物理学家卡萨耶夫访问日本，1945年12月，他到达广岛，四个月前美国在这里投下了原子弹。看着广岛的废墟，卡萨耶夫顿然想起了通古斯，两者显然有着众多的相似之处

爆炸中心受破坏，树木直立而没有倒下。

爆炸中人畜死亡，是核辐射烧伤造成的。

爆炸产生的蘑菇云形相同，只是通古斯的要大得多。

特别是在通古斯拍到的那些枯树林立、枝干烧焦的照片，看上去与广岛上的情形十分相似。因此，卡萨耶夫产生了一个大胆的想法，他认为通古斯大爆炸是一艘外星人驾驶的核动力宇宙飞船，在降落过程中发生故障而引起的一场核爆炸。

此论一出，立即在前苏联科学界引起了强烈反应。支持者和反对者不乏其人。索罗托夫等人进一步推测，该飞船来到这一地区是为了前往贝加尔湖取得淡水。还有人指出，通古斯地区驯鹿所得的癞皮病与美国1945年在新墨西哥进行核测验后当地牛群因受到辐射引起的皮肤病十分近似，而通古斯地区树木生长加快，植物和昆虫出现遗传性变异等情况，也与美国在太平洋岛屿进行核试验后的情况相同。

上世纪五六十年代，曾有多支考察队前往通古斯地区考察，认为是核爆炸的人和坚持“陨星说”的人都声称考察找到了对自己有利的证据，双方谁也说服不了谁。对于没有找到中心陨星坑的情况，有人认为坠落的是一颗彗星，因此只能产生尘爆，而无法造成中心陨星坑。

1973年，一些美国科学家对此提出了新见解，他们认为爆炸是宇宙黑洞造成的。某个小型黑洞运行在冰岛和纽芬兰之间的太平洋上空时，引发了这场爆炸。但是关于黑洞的性质、特点，人们所知甚少。“小型黑洞”是否存在尚是疑问。因此，这种见解也还缺少足够的证据。直到今天，通古斯大爆炸之谜仍未解开。

令人惊讶的是，当时只有很少的科学家对这个冲击感到兴趣，大概是因为通古斯地区过于偏远。就算当时有任何对这地区的调查，那些记录也应该会在接下来的混乱年代遗失——第一次世界大战、俄国革命和俄国内战。

现存第一个对此地区最早的调查已经是几乎20年后了。1921年，俄罗斯科学院的矿物学家LeonidKulik到达了通古斯河地区，并在这里开始调查当时陨石撞击的确切地点。他用陨石上的铁可能解救国家工业的理由，说服政府对科学调查队给予资金援助。

Kulik的调查队在1927年终于找到了爆炸地点。让他们惊讶的是，没有发生任何陨石坑。烧焦枯死的树横跨了大约50公里。少数靠近爆炸中心的树没有倾倒，它们的树枝和树皮则被脱去。倾倒的树则是向爆炸中心相反的方向倾倒。

接下来10年，有另外3支队伍被派到这一地区。Kulik发现一个小沼泽可能是陨石坑，但在排光其中的水后，他在底部仅发现一些树木残支，所以确定那不是陨石坑。1938年，Kulik又找人来空照整个区域，结果显示树是以一个像蝴蝶的巨大形状倾倒，然而他仍然没有发现任何陨石坑。

上世纪五六十年代的调查队在这个地区发现了极小的玻璃球洒在土地上。化学分析显示球内含有大量的镍和铱——陨石中常见的金属，而且也确定它们是来自地球以外的。另外由GennadyPlekhanov所领导的研究队发现并没有辐射异常的迹象，这表示这并不是自然的核自爆现象。

另一种可能，那就是由于尼古拉-特斯拉的实验造成的——他的电塔在美国，纬度几乎与通古斯相同。他一直致力于研究开发自然界的电能，并且不借助其他物质，只是在空气中将电能传送到任何一个地方。地球是一个不断旋转的磁体，特斯拉始终认为地球本身蕴涵着丰富的电能。而通古斯大爆炸据说就是他的一个试验结果。据说在爆炸之前他一直在查找有关通古斯的资料，在了解那里确实荒芜人烟后才开始了自己的实验。他的目标是5个电塔，足以毁灭世界。但他的目的并不是如此，恰恰相反，他想造福世界。后来他把报告毁了就是怕人们滥用他的研究成果。

作为科学巨匠，特斯拉本人并未获得与之相称的荣耀。但特斯拉是开启电与磁之门的人，是现代电子工程的先驱，并带起了第二次工业革命。包括我们当前使用的互联网，也是其贡献之一。抛开这些伟大的贡献，我们来谈谈现在仍未被应用的另一个伟大发明。

1889年特斯拉发明了“无线传电方法”。即是将现时的低频(5060Hz)高压电流转化为“高频电流”，然后再经由空气作为传送媒介来输电。此项“无线传电”技术不单省却了输电电缆的成本，更可以免去输电时因电阻所致的损耗。经过八个月的研究后，特斯拉便决定在长岛(LongIsland)试建首座名为“特斯拉线圈”(TeslaCoil)的电力发射塔。

该“线圈”特性之一是，能够生产出既高频又低电流的“高压交流电”。这种“高频电流”可经由空气作远距离的“无线传电”送达至另一个“接收器”处，并且对人体绝无不良影响。特斯拉发现了“高压电流”原来转化为“高频的高压电流”后，则可以无限地将电力输送。“特斯拉线圈”(TeslaCoil)正是运用了这种“无线传电”技术的发明，甚至它就是一种人类一直梦寐以求的“免费能源”了。

特斯拉主持的一个命名为“沃登克里弗计划”的构思就是在美国长岛建设一座足可输出100万匹“交流电流”的“特斯拉线圈”。

“斯拉线圈”的结构基本上是由一个感应圈、两个特大电容器和一个线圈互感器所组成。在一次记者招待会上，特斯拉更展示了经由“特斯拉线圈”输出的“高频电流”流经自己的身体，而使一颗“无线灯泡”发亮。

据说在通古斯大爆炸发生前期的夜晚，莫斯科等城市上空均出现过极亮的闪电，那很可能就是特斯拉