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經典書摘.科學界奇才

特斯拉64歲自傳

尼古拉·特斯拉,拍攝於19世紀90年代。(公有領域)
尼古拉·特斯拉,拍攝於19世紀90年代。(公有領域)
文/尼古拉.特斯拉 譯者:劉恩麗

《被消失的科學神人特斯拉親筆自傳》

特斯拉出生的重建房屋,位於克羅埃西亞利卡地區。在南斯拉夫內戰期間,有幾座建築被大火嚴重損壞,2006年修復後重新開放。(公有領域)特斯拉出生的重建房屋,位於克羅埃西亞利卡地區。在南斯拉夫內戰期間,有幾座建築被大火嚴重損壞,2006年修復後重新開放。(公有領域)

作者簡介:
尼古拉‧特斯拉(Nikola Tesla,1856/07/10~1943/01/07)是二十世紀少有的實驗通才,在機電工程、無線電工程等方面都有專利成就。他在一百多年前所達到的科學成就,許多至今依然無人能敵。據傳,他逝世後,所有設計圖、實驗品都被美國政府列入最高機密。

特斯拉是一個能源免費使用的提倡者,也許正因為如此,他被排擠和打壓。然而,隨著時間的證明,他現在被科學界普遍認為,是人類史上唯二的曠世奇才,另一位是達文西,甚至有人稱譽他是超越愛因斯坦的偉大科學家,就連愛因斯坦本人都稱他是「高頻電流領域的傑出先鋒」。

1915年4月23日,無線電工程師協會的第二次宴會會議。特斯拉站在中間。(公有領域)1915年4月23日,無線電工程師協會的第二次宴會會議。特斯拉站在中間。(公有領域)

重要獎項:
──1917年 榮獲「愛迪生金質獎章」
──1931年 75歲生日登上《時代》雜誌封面,收到8位諾貝爾物理學獎得主來信致敬
──1943年 特斯拉的葬禮上,3位諾貝爾物理學獎得主到場致詞
──1960年 國際度量衡大會將磁感應單位的法定度量衡命名為「特斯拉」
──1975年 正式名列「美國發明家名人堂」

推薦序——李嗣涔
臺大前校長、臺大電機系退休教授

我在二十年前,偶然在網路上看到特斯拉的英文自傳。特斯拉這本自傳,於2019年翻譯為中文出版,如今再版,讓我有機會重新閱讀一遍。

十九世紀末,特斯拉知道德國的海音里希‧赫茲發現電磁波以後,也對電磁波著了迷,開始做起了研究。不過,他走的方向與古列爾莫‧馬可尼不一樣,不是用在通訊,而是想用來傳播電能,也就是無線傳導電力。

美國專利第381,968號,說明特斯拉的交流感應電機原理。(公有領域)美國專利第381,968號,說明特斯拉的交流感應電機原理。(公有領域)

當時電力產業剛剛萌芽,一般家庭開始使用電器(如電燈、電話),若能成功,就不需要大量投資建置有形的電網基礎建設,進而讓使用電的各種新興產業,得以降低成本,更容易推展。

即使在今天一百多年後的二十一世紀,擁有更新科技來講,這個概念依然是極具前瞻性的創意構想。試想,現代科技中,行動裝置最大的瓶頸為何?就是電池不夠力。當隨身所攜帶的手機或電腦內電池沒有電時,這些裝置如同廢物,呼天不應,叫地不靈,所有資訊都被封鎖在裝置內,無法對外通訊。這時最需要的,就是無線傳播電力的需求,可以直接替電池充電以解決困擾。

可惜的是,這問題一百多年來仍然不能解決,這其實也表示特斯拉在沒有理論支持下,過早跳入一個需要百年以上才有希望解決的問題,自然會導致失敗的命運。

本書第五章,特斯拉描述了放大發射機發展的歷史過程,包括特斯拉線圈、放大發射機、無線系統及個別化系統來做無線能量傳輸的工具,很有參考的價值。

美國專利第390,721號,特斯拉在1888發明的交流發電機,用來遠距離輸送電力。(公有領域)美國專利第390,721號,特斯拉在1888發明的交流發電機,用來遠距離輸送電力。(公有領域)

一般電力的傳送需要兩條導線,電壓一高一低,讓電流從高壓流往低壓,為了安全起見,現代的導線還加了一條接地的線,與電壓較低的導線連在一起,所以插座會有三隻腳,其中粗圓的一隻腳就是接地。

特斯拉應該很早就知道地球可以導電,因此地面可以當作電的接地那一極,但是另外那一極該怎麼辦,是用電磁波送出嗎?他也知道電力要轉換為電磁波的效率並不高,很難做到大電力的輸送,因此,在不建造基礎電網設施之下,會需要以空氣作為通道。

他的構想是,利用紫外光游離空氣分子,在空氣中打開一條離子導電通道,用高壓放電把電能利用離子通道送出去,而不需要用到一般的電線,並利用地面作為接地回流。他設想用的是低頻交流電──可以傳遞很長的距離。不過,由於要到他中老年以後,二十世紀兩個最偉大的理論──包括1915年的廣義相對論及1920年代的量子力學──才相繼建立,他已經時不我予,無法理解這些新的理論並應用到他所發現的現象。

特斯拉坐在「特斯拉線圈」旁邊,產生數百萬伏電壓的多重曝光照片。7公尺長的電弧並不是正常操作的一部分,只是為了達到快速旋轉電源開關的效果而產生。(公有領域)特斯拉坐在「特斯拉線圈」旁邊,產生數百萬伏電壓的多重曝光照片。7公尺長的電弧並不是正常操作的一部分,只是為了達到快速旋轉電源開關的效果而產生。(公有領域)

然而,現在已經是二十一世紀了,距離特斯拉當年的發現已經超過一百餘年,科學上已經有很大的進步,有些當時感覺神祕的現象,現在已經可以用科學來解釋了,因此,我嘗試在我的《撓場的科學》中,用近百年的科學──尤其是廣義相對論中撓場的發現與物理性質──來解釋特斯拉當年沒有說也無法說的理論。

至於本書,是特斯拉描述自己發明的第一手資料,應該能彌補特斯拉迷過去對特斯拉生平不大清楚的遺憾。

節選內容

兩次鬼門關
發明家本質上是一項救人的志業。不論是利用自然力、改良機器等裝置,或是提供全新的舒適和便利性,都是在增進生活的安全性。比起一般人,發明家的敏銳觀察力和應變能力,使他們更有能力保護自己的性命。

第一個例子發生在我十四歲那年:

我想要惡作劇,嚇嚇一起游泳的朋友,我的計畫是潛到一座頗長的漂浮建物下方,再悄悄現身於另一側。

游泳和潛水之於我,就像鴨子划水般輕鬆自在,於是我按照計畫潛到水中,確定不會被人看見後,調頭轉身朝另一側快速游去。

在我認為已經安全游過漂浮物時,開始浮上水面,但頭卻撞到一個橫梁,我感到有些驚慌。當然,我快速掉頭潛進水中,再努力往前推進,我的心臟跳得很快,到了快要無法繼續憋氣時,我嘗試第二次浮上水面,但是頭又再一次碰到橫梁。眼看著就快要沒命了,我集中所有剩餘的力氣第三次奮力一搏,依舊無功而返。

特斯拉坐在東休斯頓街實驗室進行的無線電力實驗中,使用的螺旋線圈前。(公有領域)特斯拉坐在東休斯頓街實驗室進行的無線電力實驗中,使用的螺旋線圈前。(公有領域)

我因為快要憋不了氣,卻又無法呼吸,而極度難受,我開始暈眩,感覺自己正在往下沉。就在絕望的邊緣,千鈞一髮之際,我看到了閃光,上方的漂浮物出現在眼前。我看到,也或許是用猜的,在水面與橫梁上方的木板間有道狹縫,我靠著僅存的最後一點意識向上浮起,努力把嘴湊近木板,設法呼吸到一點點空氣,很不巧,一道水花打來,嗆得我差點窒息。

我像是作夢般重複了幾次這樣的過程,直到急速跳動的心臟慢慢緩和下來,我也漸漸恢復鎮定為止。之後,在嘗試幾次潛水不成功後,我完全失去了方向感,就在我的朋友已經完全放棄救援的希望,準備打撈我的屍體之際,我終於從鬼門關前成功逃脫。

因為我的輕率,那年的泳季被我搞砸了,但我很快就忘了那次的教訓,僅僅相隔兩年,我又故態復萌,結果落入更危急的險境中。

在我念書的城市附近,有間大型磨坊攔河興建了一座水壩。河水的高度通常只比水壩高出約二、三英寸,在裡面游泳就像是平常運動那樣,沒有什麼危險性,我常常在這裡盡情享受游水之樂。一天,我像平日一樣獨自前往,享受快樂時光。當我游到磨坊附近時,眼前的河水突然暴漲,迅速把我沖走,我嚇壞了,想辦法要逃離,但太遲了。幸好,我雙手抓住了牆壁,保住自己不被急流沖走。

河水的強大壓力壓迫著我的胸部,我只能勉強讓頭保持在河面上。放眼望去,看不到一個人影,我的聲音淹沒在瀑布的咆哮嘶吼聲當中。漸漸的,眼看著氣力即將耗盡,快要撐不下去了,就在準備放手朝河底岩石撞去的那一刻,我的眼前出現一道閃光伴隨著一張熟悉的圖示,上面顯示液壓原理:運動中流體的壓力與受力面積成正比。

於是我自然而然的轉過身,用左側身體去抵擋水流的衝擊。

就像是變魔術般,水流的壓力變小了,我還發現保持這種姿勢抵擋河水的衝擊力要容易多了。

危險依舊在,我知道我遲早會被沖走,因為即使有人注意到我,我也等不到及時的救援。我現在雙手都很靈巧,不過我那時候是左撇子,右手臂的力量自然相對較弱。所以,我不敢換邊稍事休息,唯恐屍骨無存,只能貼著牆面沿著水壩緩慢推進。

眼看水流越來越湍急,越來越深,我一定要離開眼前的磨坊才行。那是一段漫長而痛苦的嚴峻考驗,眼看終點在望,橫亙在前的卻是水壩的深水區域,我差點就要功敗垂成。我拚了命設法用最後一絲力氣游過去,卻在抵達岸邊時昏厥過去,最後在那裡被人發現。這場意外造成我的左側身體刮掉一層皮,高燒不退達數星期之久,幸好最後得以痊癒康復。這些只是我諸多事例中的兩個,卻已充分說明若不是發明家的本能,我活不到現在可以講述這個故事。

天才少年的第一次發明
對我感興趣的人經常問我一個問題,我是如何以及何時開始走向發明之路的。

我只能就現有的記憶回答這個問題,還記得我的第一次發明野心勃勃,我發明了一個工具和方法,這個工具已經有其他人發明在先,但方法是我的獨創。

我的一個玩伴獲得了一個釣鉤和釣具,讓全村孩童為之興奮不已。隔日,一夥人全都捉青蛙去了,我因為和這個男孩吵架,獨自一人被拋下留在村中。我從未看過真正的釣鉤,所以自己想像了一個獨特的精緻釣鉤,也為了不能跟大家一起捕蛙而心情低落。

在強烈渴望的驅策之下,我想辦法拿到了一條軟鐵絲,然後放在兩顆石頭中敲打,直到鐵絲尾端被打磨成又尖又細,接著把鐵絲彎曲成形,最後再把它固定在一條牢固的繩子上。我砍了一根樹枝,再收集了一些餌後,來到附近一條盛產青蛙的溪流釣蛙。但是,一直沒有青蛙上鉤,看著一隻青蛙端坐在倒下的樹幹上,我的釣鉤卻是紋風不動、空空如也,我幾乎是萬念俱灰。

一開始,這隻青蛙看起來意興闌珊,但慢慢的,牠的眼睛向外突起,變得通紅,身體鼓脹為正常的兩倍大,最後向上一躍,狠狠咬住釣鉤。我立刻拉起釣竿。接著,我用這招來釣蛙屢試不爽,證明了這個方法萬無一失。雖然我的玩伴們裝備比我精良,卻毫無斬獲,當他們看到我滿載而歸時,忌妒得臉都綠了。

有好長一段時間,我自己一人獨享釣蛙祕方,不過我終究難敵聖誕節的分享精神,最後每個男孩都可以依樣畫葫蘆,導致隔年夏季青蛙的大災難。

我接下來的發明,純粹出於原始本能的刺激,運用自然界的力量來服務人類。

我利用在美國稱為五月或六月金龜子的昆蟲為媒介,牠們在美國是貨真價實的害蟲,有時候牠們只靠體重就能壓斷樹枝,牠們爬滿灌木叢時,看上去就是黑壓壓一片。我把四隻金龜子黏在一個短橫木上,再把它套在細木軸上利用金龜子來旋轉,進而帶動另一端的大型圓盤轉動,由此獲得可觀動力。金龜子是一種效率超高的生物,一旦發動牠們工作,牠們就會停不下來,連續幾小時旋轉不停,天氣越熱,牠們就越賣力工作。

原本一切順利,直到有個奇怪男孩闖入,他的父親是一名奧地利退伍軍官。這個淘氣男孩竟然生吃金龜子,而且吃得津津有味,彷彿正大啖最美味的藍點牡蠣。目睹如此噁心的景象,我中止了繼續在這個前景看好的領域探索,從此再也不碰金龜子或其他昆蟲。

後來,我開始動手拆解、組裝祖父的掛鐘,但每拆必裝不回去。一天,祖父冷不防下達禁令,不准我再繼續這樣做,他蠻橫的態度,造成我有三十年時間,不再動手拆裝時鐘。

沒有多久,我開始製作空氣槍,零件包含一支空心管、一個活塞,還有兩顆麻製彈丸。射擊時,兩隻手分別迅速把活塞推進槍體,以及把槍管往後推,兩顆彈丸間的空氣一受到壓縮,溫度升高,其中一顆就會被擊發出去發出巨響。我的空氣槍製作技巧之一,是選擇一個錐度適合的植物空心稈做為槍管。我的空氣槍製作精巧,但我們家的窗戶就遭殃了,所以我被禁止不准再用空氣槍。

我接下來開始迷上製作木劍,我直接拿家裡的傢俱做為材料,因為最容易取得。我那時候受到塞爾維亞愛國詩的影響,對於詩中國家英雄的英勇事蹟充滿仰慕之情。我常常在菜園裡揮舞著玉米稈大開殺戒、痛宰敵人好幾小時,造成農作物毀損,結果遭到母親的懲罰──被打屁股,母親可不是做做樣子,而是真真實實的讓我吃足了排頭和懲戒。

這些全是發生在我六歲之前的事。

——摘編自《被消失的科學神人‧特斯拉親筆自傳》,(柿子文化提供)◇