Category Archives: 電的旅程

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜愛廸生、特斯拉與西門子 ( 5 )＞…… 續上

        赫茲在1888年發現了電磁波。特斯拉知道後就開始研究，對電磁波著了迷。可是他的興趣不在用電磁波來通訊，而在用來傳播電能。他夢想用紫外光在空氣中開拓一條導電的通道（離子化的空氣柱），然後把電能由這些通道傳送出去，根本不需電線。

        他首先用自己的錢（西屋電氣當時還在付專利費）在科羅拉多州建立了實驗室，探討在空氣中大規模通導電能的可能性。1900年他從摩根那裡籌集了15萬美金，在紐約的瓦登克里（Wardencly）蓋了一座巨大的電塔，他誇下海口，要用這座塔來示範把電能從紐約一直輸送到巴黎。三年下來錢用光了，沒有取得什麼成就。摩根對特斯拉失去了信心，不再投資。

        1903年特斯拉已四十七歲，他一直活到八十七歲。在人生最後漫長的四十年中，特斯拉如蜻蜓點水般的涉足於各種飽受爭議的技術，包括「無線電死光」、「與外星人通訊技術」、「海洋熱能採集」、「地心引力動能」等各種相當玄虛的理論。憑著他在交流電上的名聲和他像魔術師般的魅力，公眾對他總是充滿了莫名的崇拜。他批評愛迪生「只不過是一個發明者」，更批評愛因斯坦的相對論是「用數學來訛弄世人」。晚年他患了極端的潔癖，精神狀態也不穩定，常居於紐約一間酒店的房間內，與窗外白鴿為友。他一生獨身，雖有800多項專利權，但死時身無分文。特斯拉在交流電技術上的貢獻無可爭議，但只能算得上是個技術怪傑，和愛迪生、西門子等人比，差了一大截。…… (待續)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜愛廸生、特斯拉與西門子 ( 4 )＞…… 續上

        當時，韋斯汀豪斯正用交流電技術和愛迪生競爭。他留意到特斯拉的發明，有了特斯拉的高效能交流電馬達技術，直流電最後的優勢也消失了。為了確保勝利，韋斯汀豪斯用高價獲得了特斯拉的專利權，包括每賣出一部特斯拉專利的馬達，西屋電氣必須付出每匹馬力兩塊半美元的專利費，所以10匹馬力的馬達就要付25美元，相當可觀！最後韋斯汀豪斯終於在電流戰中贏了愛迪生。特斯拉自己也算是出了一口怨氣。

        在1893年芝加哥的哥倫布博覽會中，西屋電氣示範了特斯拉的多相位交流電電網技術。在這大展上，特斯拉作了多次演講，還做了很多精采的示範，出足風頭。特斯拉從此在美國社會上聲名大振。

        1897年，西屋電氣陷入資金週轉困境。韋斯汀豪斯誠懇的親自去見特斯拉，希望可以減少馬達專利費。特斯拉當著韋斯汀豪斯的面撕毀了合同，以表義氣，救了西屋電氣。不過，從此他的收入大不如前，但他認為，還有更多重要的發明及財富在等著他。…… (待續)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜愛廸生、特斯拉與西門子 ( 3 )＞…… 續上

        談到愛迪生時，人們總會想到他的對手特斯拉。如果愛迪生是陽剛之氣，那麼特斯拉是屬於陰柔之姿。特斯拉 (Nikola Tesla) 生於東歐的塞爾維亞，在匈牙利及奧地利讀了兩年大學便在布達佩斯工作。1882年，特斯拉加入了愛迪生在巴黎的分公司。他的聰敏很快為上司 (曾是愛迪生門羅公園實驗室的主將) 所賞識，把他直接介紹給愛迪生。1884年，二十八歲的特斯拉遠渡重洋，到紐約向愛迪生報到。

        愛迪生在公司裡十分權威。特斯拉一向自負，誰也沒放在眼裡，兩人的作風也絕然相異，發生衝突是必然的事。針對愛迪生「百分之九十是流汗」的名言，特斯拉曾說：「愛迪生如果能多想一想，那麼百分九十的功夫都是不必要的」。所以這兩人放在一起水火不相容。

        歷史上傳說，愛迪生曾半開玩笑的答應特斯拉，如果他能改善愛迪生公司的直流發電機，會獎賞特斯拉5萬美元，當時特斯拉的薪水是每星期18元美金。後來特斯拉認為他成功了，但愛迪生說他不過是說笑而已，何必當真？並把他薪水增加到每星期25美元。特斯拉覺得受了極大的侮辱，一怒之下離開了愛迪生。有一段時期，他只能在紐約街邊挖地修電線為生。但特斯拉絕頂聰敏，他心中有了一套交流電發電及分佈的概念，更重要的是，他想到了一個用旋轉磁場做基礎的多相位交流電馬達概念，這是一個突破性的發明。在朋友投資下，他成功示範了技術，並申請到了專利。……(待續)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜愛廸生、特斯拉與西門子 ( 2 )＞…… 續上

當時愛迪生是世界上知名度最高的人，但不到五年光景，交流電的出現給愛迪生帶來了挑戰，更令他遭遇到了人生最大的挫敗。不單直流電輸給韋斯汀豪斯及特斯拉的交流電，他的自尊也給摩根破壞殆盡，一手創立的「愛迪生通用」公司，自己竟遭除名。愛迪生當時發誓一生不再從事電的研究，他一氣之下把GE的股票低價賣光，改去投資發展用電磁技術提升低劣鐵砂中的鐵含量，結果失敗，錢也用光。後來GE的股票漲了幾十倍，有人問他有無後悔，他的答案是：「這些錢花得真過癮！」有些自我安慰。

愛迪生後來發展電影技術，雖略有成就，但無法和他在電磁技術上的貢獻相比。晚年半退休在佛羅里達州，經濟情況並不好。他有兩位好朋友希望在經濟上幫到他，為了顧惜他面子決定請他做了高薪顧問，一位是汽車大王亨利‧福特（Henry Ford），另一位是橡膠大王法亞斯東（Harvey Firestone，泛世通輪胎的創辦人）。愛迪生為福特做了出色的研究，發展了用鹼土金屬做成的蓄電池，用於電動車。他又為法亞斯東發展了替代自然橡膠的材料。愛迪生還應聘成了美國海軍的技術顧問，幫助成立了海軍研究所，影響至為深遠。

愛迪生在1931年去世，享年八十四歲。他的遺物都陳列在底特律的福特博物館中，由此可見他和福特的交情之深。

愛迪生一生充滿了創新的幹勁，共得到1093個專利權，歷史上排名第一。他的聽力極差，幾乎耳聾，卻沒有影響他對音響的研究，反而聽覺上的缺陷，令他做事更能專注。愛迪生的名言是「創新過程中百分之九十是流汗，只有百分之十是靈感」。他的銅像至今還豎立在GE實驗室、美國海軍研究所及日本松下電器研究所門前。他是個徹底的實踐者，一生光明磊落，在人類主宰電子的路程中，是個卓越的貢獻者。……(待續)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜愛廸生、特斯拉與西門子 ( 1 )＞

愛迪生（Thomas Alva Edison）在1847年出生於美國俄亥俄州，家中清貧，自小機靈好學。十二歲已開始在火車上賣報紙、販水果，人情世故一早就懂，更有經商的才華。後來經朋友父親的教導，學會了摩斯密碼，十六歲離鄉別井做起電報員來，從此他與電結了緣。雖然他沒有受多少正規教育，但他不停自修，對電及化學所知相當廣博，而且他很會動手，善於應用，還喜歡創新，早年就發明了很多和電報有關的技術，如「四重式電報機」、「自動電報機」、「股票報價機」等，年紀輕輕就為他帶來了財富。

1876年，愛迪生用自己的積蓄開創了門羅公園實驗室，專門從事產品研發工作。這是世界上第一個綜合性的工業研究所。他的僱員中有電機專家、化學專家、機械設計專家，甚至應用數學家。當時很多大公司常委託愛迪生實驗室發展新技術。在1877年，西聯的總裁奧頓特別委託愛迪生，設計一個從聲音變電流的轉換器，用來和貝爾電話競爭。很快地愛迪生就發展出了遠比貝爾技術優越的「碳紐」麥克風，在電話上沿用了一百年。有了聲波和電流轉換的經驗，愛迪生在1878年發明了留聲機，使人類第一次可把聲音記錄下來，再重新播放，媒體因此給了他「門羅公園巫師」（Wizard of Menlo Park）的稱號。愛迪生把自己兩個孩子取名為Dot（點）及Dash（畫），他對電與電報技術的痴情可想而知。

1878年，愛迪生全心投入了白熾燈及供電系統的發展，在1879的除夕夜，更向全世界展示了他的照明系統。當愛迪生的珍珠街發電站在1882年照明了曼哈頓59戶人家時，電能第一次進入了人們的家中，創始了新的電氣時代。…… (待續)

「第五章：愛廸生、特斯拉與西門子」

        在電氣化過程中，無數人做出了巨大的貢獻，如格拉美、西門子、愛迪生、韋斯汀豪斯和特斯拉。他們的技術發明與創業精神，直接催生了西門子、GE與西屋等超級企業，直到二十一世紀的今天仍主宰著電氣工業，也成為世界各地無數後起企業的楷模。在這裡，我們再仔細看一看愛迪生、特斯拉和西門子三人的事蹟。

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜電氣化新氣象 ( 2 )＞……續上

        在陸上運輸車輛中，早期的機動車是以電動為主，但電動車受電池技術的限制，性能及車程都不理想，這個難題直到今天還沒有很好的解決之道。當內燃機技術漸趨成熟之際，電動車很快被淘汰。在二十一世紀，這個現象可能會顛倒過來嗎？

        水上航行方面，情形和陸上的車子相似，電池與馬達的結合很難與內燃機或渦輪機相比。但在一些特殊應用上有例外，譬如潛艇。西班牙人潘拉 (Isaac Peral) 在1888年建造了第一艘潛艇。當潛艇在水面下航行時，因為沒有氧氣，根本不能用內燃機，只好在水面航行時先用內燃機推動船上的發電機，再把電儲存在大容量的蓄電池中。潛水時，再由電池驅動馬達來作動力。現代潛艇可用核能發電，根本不需燃氧，更可用電將海水變淡水以及提煉出氧氣，故可在水底持續潛航數月之久。

        在製造業上，自工業革命以來，工廠的原動力都來自蒸汽機；機械的能量由複雜的轉軸、齒輪及傳送帶，由蒸汽機輸送到各種機器去。這種系統設計複雜，體積龐大，可靠性低，噪音大，損耗率高。有了發電機及馬達，電能可經輕巧的電線，直接輸送到各架配有馬達的機器上，使得製造業效率增加，成本降低。

        有了馬達，很多新的應用出現了。美國人奧提斯 (Elisha Otis) 和德國西門子公司都發明了實用電梯，間接促成了摩天大廈的出現。以馬達為核心的「電泵」 (electric pump) 是農業及採礦業在抽水和排水工程上，不可缺少的工具；在今天全世界耗電量中，有24%用在抽水，其重要性可見一斑。就算日常生活中的用水，也需用電泵來產生足夠的水壓。

        到了二十世紀初期，電泵更被大規模應用到「熱交換器」(heat exchanger) 上，催生了實用的電冰箱及冷氣機，這些電器跟隨電燈（全世界耗電量20%用在照明）進入了家中。從此人在家中，天熱可以開冷氣，買菜放在冰箱裡可以長期保持新鮮，扭開水龍頭就有源源不絕的乾淨水，更不用說用手一按就可把黑夜變為白晝。必要時還可以用留聲機播放心愛的音樂，增加情趣。電氣化不斷的普及，徹底改善了人類生活的品質。……(完)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜電氣化新氣象 ( 1 )＞

        自從有了實用的發電機及馬達後，電能開始滲透進各種日常應用。除了電燈照明外，電在交通運輸、工業製造、開礦、農業灌溉、家居生活等各方面，都發生了巨大的作用，快速的進展絲毫沒有因電流戰而減慢。

        在交通運輸方面，西門子於1876年建立了第一個電車系統。電源是由蒸汽機推動發電機產生，再由路面上空的電線接到車上的馬達。電車乾淨可靠，沒有污染，深受城市居民喜愛。直至今天，這些古老的電車仍在很多歷史悠久的城市中服務。西門子在1879年又首創電氣火車，在1892年時曾創下最高時速每小時200公里的紀錄。

        到十九世紀後期，擁擠的大城市中，公共交通成為一個巨大的社會問題 (跟現在一樣)，西門子提出建造高架電車，但倫敦在1863年選擇了建造地下鐵，建造者的魄力令人驚訝。倫敦地鐵起初用的是蒸汽機列車，因地下空氣流通不暢，隧道中需建大量通氣口，效果不理想。在1876年之後，大家意識到電動推進技術最適宜應用於地鐵，倫敦地鐵開始用電動車替換蒸汽列車。到了1890年，地鐵已完全電氣化，捷運網也大規模擴張，廣大倫敦市民喜歡地鐵帶來的方便，世界上其他大城市也開始規劃地鐵。1896年，西門子公司在匈牙利的布達佩斯建造了第二個地鐵系統。在一百多年後的今天，中國各大城市建造地鐵的風潮還方興未艾。……(待續)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜電流之戰 ( 3 )＞……續上

        在1891年摩根去了歐洲，參觀德國的電氣業龍頭西門子公司。大家還記得西門子公司是維納‧西門子領隊，在歐洲發展電報業時興起的，到1891年時已是世界上最大的電氣企業，生意遍佈全球。摩根深信電氣業的前途在交流電上，而「愛迪生通用」的規模及產品種類太小，垂直整合的深度也不夠，令公司的利潤率不理想。他回美國後，就著手進行「愛迪生通用」和另一家「湯生－休士頓電氣公司」(Thompson-Houston)合併的事。湯生－休士頓有相當規模的交流電產品及專利，專供電弧燈照明。這些產品可彌補「愛迪生通用」的不足。

        愛迪生對此事一直蒙在鼓裡。最後摩根在1892宣佈兩家公司合併，改名為「通用電氣公司」(General Electric，簡稱GE)，而公司的總裁也由湯生－休士頓的卡菲 (Charles Caffin) 繼承。這項宣佈，愛迪生是經友人告知，再從報紙上看到的，摩根沒有通知他一聲。電流戰還沒有結束，愛迪生已被逼離開了舞台。這個充滿自信的人，在眾目睽睽下所受的侮辱不可謂不大。

        愛迪生雖離開了舞台，但電流戰還沒有結束。在1893年，芝加哥舉辦了「哥倫布博覽會」，會展上要用92,000個燈泡。結果西屋電氣擊敗GE，贏得了合同。西屋電氣為了博覽會，特別發展了巨型的交流發電機，單是發電機內旋轉的電樞，每一個就重25噸。整個供電系統都採用了特斯拉的設計，從發電機、變壓器到高壓傳送都用了「多相位」概念。由變壓器降壓後，電壓是110伏特，頻率是60赫茲，降壓後的電源可供給十二萬只白熾燈及幾百座特斯拉交流電馬達的運作。整個電網的結構完美無瑕，這個設計在美國一直沿用到今日。

        1895年，西屋電氣承建了空前巨大的尼加拉瀑布水力發電廠，十座渦輪機推動的發電機可發出五萬匹馬力，用變壓器將電壓增加到22,000伏特，一直運送到43公里外的水牛城。到這一刻，交流電才取得了決定性勝利，直流電系統至此已成歷史。(有趣的是，超高壓直流電長途輸電技術近年又受到重視。) ……(完)

「第五章：電燈與電氣化」

        ＜電流之戰 ( 2 )＞……續上

        愛迪生在1887認識到了交流電的威脅，他全力反擊，打響了歷史上有名的「直流電和交流電之戰」。愛迪生認為高壓交流電非常危險，尤其是用電線桿架空的高壓線，更是危機四伏。他開記者招待會時，指出高壓交流電對人類生命的威脅。他利用高壓交流電做了幾個試驗，他觸死街頭的野狗，又觸死了馬，甚至觸死了動物園中一隻發了狂的象。愛廸生還設計了世界上第一張用高壓交流電的電椅來處決犯人，並惡意的稱呼這是「韋斯汀豪斯式」處死，極力醜化韋斯汀豪斯在社會上的聲譽。在生意上愛迪生也利用電燈專利權，向西屋電氣及其客戶施壓。

        韋斯汀豪斯沉著應戰，藉機反擊。他在高壓交流電的傳送技術上盡量增加安全性，令愛迪生找不到攻擊藉口，同時在1889年高價取得了電機奇才特斯拉 (Nikola Tesla) 發明的多相位(multi-phase) 交流電馬達的專利權。從此韋斯汀豪斯在交流電技術和市場上，擁有了完整的產業鏈及無可撼動的地位。

        愛迪生雖然聲嘶力竭的詆毀交流電，但交流電的優越性愈來愈明顯。「愛迪生通用」的生意開始受到影響，摩根等大股東對愛迪生愈來愈不滿。…… (待續)