發明天才特斯拉
Nikola Tesla(1856-1943)
特斯拉被稱為交流電之父 (或AC馬達之父)。
1956年，「特斯拉」(tesla)成為測量磁場通量密度的國際單位。
每年的7月10日訂為Tesla Day。
交流電對人類的貢獻是什麼？
為什麼電力公司送來的是『交流電』而不是『直流電』？
『交流電系統』比『直流電系統』好在哪裡？
愛迪生(Thomas Alva Edison,1847~1931)發明了電燈泡之後，組了一個愛迪生電器公司， 1882年開始利用直流電的發展電力，僅僅三年就賣出了200000個電燈泡。現在我們都是使用交流電的輸送系統，這是特斯拉(Tesla,1856~1943)所發明的。交流電系統比直流電系統好在哪裡？
邱韻如(2019)：課本裡沒教的天才科學家～我認識特斯拉的回憶錄，《被消失的科學神人～特斯拉自傳》導讀
邱韻如(2016)：特斯拉以詩會友，《科學月刊》，47卷第9期，p646~647，2016年9月(NO.561)。
(Above) Tesla sits below the Tesla Coil in his Colorado Spring Laboratory.The coil creates millions of volts of electricity with a frequency rate of 100,000 alterations per second.
這張照片是1899 年左右，43歲的特斯拉在位於科羅拉多斯普林斯(Colorado Springs)的實驗室中的著名照片，由攝影師 Dickenson V. Alley 拍攝。
照片是雙重曝光，先是在昏暗的房間裡拍機器巨大的火花，然後關閉機器，拍特斯拉坐在椅子上再拍一次。
特斯拉根本沒有時間和別人討論目前的工作，因為他孜孜不倦地為威斯汀豪斯效命。他在威斯汀豪斯的營運中心匹茲堡待了一年，試圖調整自己的構想，以適應匹茲堡設計師和科學家的想法。但是，這一向不是特斯拉的作風，他獨立工作時的效果最好。最後，威斯汀豪斯終於明白，把特斯拉放在匹茲堡是一大錯誤，於是他安排將特斯拉調回紐約，在自己的實驗室中工作。
回到曼哈頓後，特斯拉終於比較能享受到生活的樂趣。他一向孤僻，但現在他荷包豐滿，經濟獨立，並且熱愛工作。他開始踏入上流社會的社交圈子，經常應邀到高級餐廳參加晚宴，他所描述的古怪實驗，以及電的種種神祕力量，總是能在煩悶無聊的餐會上令社交名流興奮不已。
突然吸引到眾多目光，在特斯拉身上產生了奇怪的影響。由於不習慣受到讚賞，他開始陶醉於成功的滋味。在這段期間，他最愛做的事情就是在實驗室中工作一整天後，換上晚禮服，招輛計程車到豪華飯店中參加晚宴，或到紐約的時髦餐廳參加有錢朋友的聚會。吃過飯後，他會邀請同伴參觀實驗室，展示自己的發明，用許多把戲和驚人的視覺效果，為來賓製造一場震撼教育。
特斯拉了解電，他生活在電的世界裡，也懂得如何控制電，讓電屈於他的意志力。當賓客看得目瞪口呆，敬畏有加時，特斯拉會將自己絕緣，然後讓電流通過全身，若是換做別人，這樣的電量早就足以致人於死地。特斯拉會關掉電燈，在一片漆黑中，讓手指間迸發閃光，並且利用感應線圈和發電機的原型，只是用手指著實驗室另一端好像聖誕燈飾般的燈泡串，就能不透過電線而點亮電燈。一位目擊者指出:「他用看不見的手，另物體旋轉，讓不同形狀的球和管子發出五彩光亮，彷彿遙遠的太陽突然有一部分竄入了黑暗的房間中，巨大的線圈冒出礔啪作響的火焰和嘶嘶的火舌，伴隨著通電散發出的硫磺氣味，令人覺得這位魔法師的實驗是彷彿直接與沸騰的地域相連。當特斯拉讓數萬伏特的電力通過他的身體，用以點亮一盞電燈，或熔化了他手中的電線時，更加深了這種幻覺。」
這是特斯拉一生中最美好的一段時光，也是他物質生活最豐富舒適的時期。但是就在特斯拉享受生活時，威斯汀豪斯聲稱特斯拉革命性的設計遠遠優於愛迪生的發明，開始在媒體上公開向愛迪生叫陣。
出處：Wichael White 著，《毒舌頭與夢想家》，第四章—電死方休，P.205~206，遠流出版社。
Tesla 一生發明不斷，共約取得1000個專利發明。
他一生的發明多不勝數，就如：
1882年，他繼「愛迪生」發明直流電(DC)後不久，即發明了交流電(AC)，並製造出世界上第一台交流電發電機，並始創多相傳電技術。
1889年，發明 Tesla Coil～他一生中最偉大的發明。
1895年，他替美國尼加拉瓜發電站製造發電機組，致使該發電站至今仍是世界著名水電站之一。
1897年，他使馬可尼的「無線傳訊」理論成為現實。
1898年，他又發明無線電搖控技術並取得專利（美國專利號碼#613.809）。
1899年，他發明了Ｘ光(Ｘ-Ray)攝影技術。
其他發明包括：收音機、雷達、傳真機、真空管、霓虹光管……等。
甚至以他名字而命名的磁力線密度單位 (1 Tesla = 10,000 Gauss)更表明他在磁力學上的貢獻。
事實上現今在我們能夠認知和採用的發明，皆只是他四十歲以前的發明。而他在四十歲以後的發明均一律被壓抑和封鎖。甚至在1943年，他離世以後，所有關乎他的資料，不論是在報紙、雜誌和書籍上的，皆被人有組織地刪除和修改，因為他那些另類「未知的發明」雖然對人類有重大的貢獻，但與此同時卻促使很多「賺錢」的企業瞬間結業，致使這位偉大的發明家彷彿從未存在於世上一般，無人傳頌他在科學上的貢獻，甚至人們更從不會追問過『交流電』究竟是誰發明的。
放棄『交流電』的專利，免費送給全世界。
早於 1882 年，特斯拉已經發明了世界第一台「交流電」發電機，更於 1885 年發明多相電流，和以多相傳電的技術。現今全世界每一個地方均以 50/60Hz( 赫茲 ) 傳送電力的，並經實驗為最有效之傳送電力的方法。
1893 年 1 月位於芝加哥的一次世界博覽會開幕禮中，特斯拉展示了「交流電」如何同時點亮了 90,000 盞燈泡，震懾全場。因為這是「直流電」根本不能達到。事後，特斯拉更因而取得了「尼加拉瓜水電站」電力設計的承辦權。
因「交流電」取代了「直流電」成為供電的主流，使特斯拉擁有著「交流電」的專利權，瞬間他變得富甲一方。可是，當時一股財團勢力正掀起要脅特斯拉放棄此項「交流電的專利權」，並意圖獨佔取利。結果，經過多番交涉後，他決定放棄「交流電的專利權」，但條件就是「交流電」將永久公開此項專利，好讓它成為特斯拉免費給予這世界的禮物。因此，他便撕掉了「交流電的專利」，並損失了收取「版稅」的權利。從此「交流電」亦再沒有專利，成為一樣免費的發明。
在尼加拉瓜瀑布旁的公園裡，矗立了一尊特斯拉的銅像，表揚他對尼加拉瓜水電站的貢獻。
1897年，舉世知名的「尼加拉瓜」水電站，第一座高達10萬匹馬力的發電站於此建成，兩年後更成為遠及35公里外的美國紐約州水牛城(The City of Buffalo)的主要供電來源。其後十多座大大小小的發電站相繼建成，致使水電站每日所生產的電力，足以供應美國紐約州和加拿大安大略省總需求的四分之一，其電力輸出量實是驚人。而這項足足超過100年以上的電力建設至今仍然運作如常，從未間斷地生產出無窮無盡的天然能源，這實是人類近百年科學上的一大標記。
發明和設計了這項偉大供電設施的正是天才科學家特斯拉(Tesla)在三十多歲時的一項建設，當中共運用了他9項專利發明。藉著特斯拉所發明的「交流電發電機」和「交流電輸電技術」，不但提供了更大量的電力輸出，以改善人類在生活上的需要，並且更將「電力科學」帶進另一個境界。
在當時的工商業、街燈和民居，皆使用著費用高昂的「直流電」。因為在電路上的損耗，使用「直流電」時必需每隔一公里便建設一套發電機組。所以在建造「尼加拉瓜」水電站時，如將電力以「直流電」方式傳送，輸電至35公里以外的紐約州水牛城，根本就是Mission Impossible。但是天才科學家特斯拉(Tesla)在建設「尼加拉瓜」水電站時，採用了他所發明的「交流電」供電及輸電技術，使電力藉著變壓方法傳達得更遠更廣。結果他這項劃時代的發明，實現了人們藉著「尼加拉瓜」水電站作遠距離供電的夢想，並且帶給人們一個既方便又便宜的用電生活。
Tesla Coil～特斯拉一生中最偉大的發明
特斯拉小傳
特斯拉(1856~1943)發明了轉動磁場，這是許多交流(AC)電器的基礎，包括發電機、變壓器以及馬達。他也發明了特斯拉線圈，這是一種廣泛用在廣播、電視以及其他電子設備的高壓感應線圈。
關於馬達的夢想
1856年7月10日，特斯拉誕生於塞爾維亞，在奧匈帝國邊境，現屬克羅埃西亞。
10幾歲時，他到奧地利的一所專科學校(Joanneum Polytechnic School)攻讀工程學。
1875~77年間，這位年輕的學者熱中於聆聽波希爾(Jacob Poeschl)所上的物理課。
在波希爾的演講裡，特斯拉開始思考一向他日後最重要的發明：改良的AC馬達。
有一天，他看到教授在使用直流(DC)馬達時，試著控制住馬達內電刷整流子所迸出的惱人火花。電刷整流子是一種銅線製造的電流接點，在線圈每轉一圈時，它會使電流反轉兩次造成方向相反的磁場，讓馬達不斷轉動。特斯拉當場便提議，或許可以設計出不需要整流子的馬達。
波希爾對這位說大話的學生十分不悅，開始大談要做出這種馬達有多麼不可能，並且在結論說：「特斯拉先生或許會很有成就，但他顯然永遠做不出這種馬達。」然而，這番訓斥卻激起這個年輕人的雄心。在格拉茨與後來在布拉格求學時，特斯拉便不停地思索要如何做出不會迸出火花的馬達。
在與席吉蒂的一次散步中，特士拉豁然對馬達有了靈感。正在欣賞夕陽之美時，特斯拉突然想到可以在馬達裡使用一個轉動的磁場；這是一個擺脫傳統的重要突破。這個塞爾維亞年輕人的洞見，是把標準的程序給倒過來:他不改變轉子(rotor)的磁極，而是變動定子(stator)的磁場。這種組合不需要用到會產生火花的整流子。特斯拉注意到，定子的磁場旋轉時，會在轉子產生相反方向的電場，造成馬達旋轉。他推測以交流電(而不是直流電)可以產生旋轉的磁場，不過當時他還不知道要怎麼實現這種技術。
從貧窮到富有
在接下來的五年裡，特斯拉為了實現他的馬達，便努力學習所需要的實際知識。他在布達佩斯位普斯卡兄弟建造電話交換機之後，便與堤瓦達搬到巴黎，一起為愛迪生電力會社(Societe Electrique Edison)裝設白熾燈照明系統。
1884年，特斯拉轉換到紐約市的愛迪生機械公司(Edison Machine Works)。不幸的是，他與這名著名的發明家幾乎沒有私下接觸。有一回，特斯拉差一點就要把他關於馬達的想法告訴愛迪生。「那時在科尼島，」他回憶道:「我正要向他解釋時，有個人跑來跟愛迪生握手。當天晚上回到家後我發高燒，病中我再度決定不隨便把我對馬達的構想透露給其他人知道。」
幾個月後，特斯拉完成了改良電弧照明系統(以跳過兩個電極空隙間的電弧作為照明)的設計，但是他的經理竟然對之前說好的獎金反悔。於是，這位胸懷大志的工程師便忿而辭去工作。
當時愛迪生正致力於DC技術，而西屋則押注在AC，認為將DC轉換成AC，可以傳遞較遠的距離，送達更多的客戶。所以佩克與布朗便說服他以高價買下特斯拉的專利。
1888年7月，西屋付給他們每人2萬5000美元的現金、5萬美元的支票，以及每台馬達每匹馬力 2.5美元的權利金。
西屋工程師改良特斯拉的馬達，發展出使用三種相位以及60赫茲電流的新AC系統，終於解決了這些問題。
1895年，西屋在尼加拉瀑布蓋了一座水力發電廠接著將電力傳送到40公里外紐約州水牛城的工廠，以戲劇性的方式展現這項新技術。因此，特士拉的AC馬達級多相AC系統，成了今日北美電力傳送系統的基礎。
1893年芝加哥的世界博覽會中，哥倫布展場裡「光的城市」。用來提供電力的12個1000馬力的AC發電機，是特斯拉設計的。2700萬名遊客再離開會場時，都已了解到AC電源將會是電力的未來。
與能量共鳴
在特斯拉想辦法讓電弧燈搭配AC電路使用時，發現了一個嶄新的基本想法並且專注其上，那便是高頻電流現象。他想，如果60赫茲的AC就可以使馬達運轉了，那麼一萬赫茲的電流有什麼用處？當時特斯拉已經在他的分相馬達裡結合了磁感應線圈、電阻及電容，現在他將感應線圈與電容以新的方式連結起來，產生高頻電流。
在隨後的15年間，這位發明家深究了這個重要的觀念。將電容比擬為儲存槽，感應線圈比擬為彈簧，使特斯拉理解到，適當的組裝電路可以將電流訊號放大，並增加他的頻率及電壓。
特斯拉運用他的洞察力，建造了一個巨大的「傳送放大器」(現在稱為特斯拉線圈)，可以產生超過長達41公尺的火花。此外，特士拉更進一步想到，可以用共振來調校無線電信號。在發送器上裝上特殊的電容與電感，則能對以原有頻率傳遞的訊號有所反應。
從電路共振的基本觀念出發，特斯拉同時研究照明、無線通訊，以及無限電力傳輸的方式。為了要發展高效率的電燈以取代愛迪生的白熾燈泡，這位一流的發明家不只創造出早期的日光燈，還發現真空管可以偵測到無線電波。
全球電力大放送
特斯拉把最新的夢想建立在共振電流上。跟其他早期研究無線電的人一樣，他認為發送器與接收器之千的關係是雙關的。首先，發送器透過空氣將訊號傳給接收器。然後，因為這兩個儀器都在地表上，所以電流會經由地面從接收器回流到發送器。
特斯拉在科羅拉多溫泉市(Colorada Spring)組裝了幾個大型的傳送放大器來測試這個理論，自己也相信這些機器已經成功地把電力傳到全世界。
Tesla 相關資料
Tesla Memorial Society of New York：http://www.teslasociety.com/index.html
Tesla－Master of Lightning：http://www.pbs.org/tesla/index.html
Nikola Tesla Museum：http://www.tesla-museum.org/meni_en.htm
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