穿越后，成为了农业之神 尼古拉·特斯拉不是物理学家（下）

制造球形闪电？原来是粉丝的“发明”

在科学探索的历程中，球状闪电作为一种神秘而罕见的自然现象，长期吸引着科学家们的目光。如今，科学界已基本认定球状闪电属于独立于固态、液态、气态之外的离子态（更准确说是等离子态），这一物质状态的确认，是科学发展的重要成果。等离子态的发现距今不过短短几十年，是科学家们在不断深入研究物质微观结构和物理特性的过程中取得的突破，依赖于先进的实验设备和理论研究方法。

然而，有人声称特斯拉在对离子态几乎一无所知的年代就能制造并控制离子态的球状闪电，这实在令人难以置信。特斯拉活跃于19世纪末至20世纪初，那时科学界对物质结构和物理规律的认知与现代相比存在很大局限，等离子态还远未被发现和了解。在当时的科学背景下，特斯拉缺乏研究和制造球状闪电所需的理论基础，没有对等离子态的正确认识，就无法理解球状闪电内部复杂的物理过程，更难以实现对它的制造和有效控制。

事实上，特斯拉制造球形闪电的说法源于一张马克·吐温手拿电灯泡的照片。

当时，爱迪生作为电灯的发明者，在社会上享有很高声誉，而特斯拉与爱迪生在直流电和交流电的竞争中产生过矛盾。一些特斯拉的粉丝出于让偶像“超越”爱迪生的心理，开始编造特斯拉制造球形闪电的谣言。在他们的想象中，这一神奇的成就能够彰显特斯拉远超常人的科学能力，从而在这场无形的“较量”中占据上风。

进一步考证，关于特斯拉制造球形闪电的故事，最早出现于二十世纪八十年代的美国娱乐杂志《飞碟探索》。在此之前，所有科学文献、历史资料都没有记载特斯拉与球形闪电之间存在任何联系。《飞碟探索》这类娱乐杂志往往更注重吸引眼球、制造话题，对内容真实性和科学性的审核并不严格，它所传播的这类未经证实的故事，更多是满足大众对神秘事物的好奇，而非基于真实可靠的科学研究。

特斯拉确实发明了特斯拉线圈，它被很多人称作“人造闪电制造器”。从原理上讲，特斯拉线圈运用变压器将普通电压升高，最高能达到50万伏 ，再经由两极线圈，从放电终端放电，从而产生令人眩目的放电现象。但严格意义来说，这种放电现象和真正的闪电有着本质区别。

真正的闪电是一种强大的自然大气放电现象，其产生机制极为复杂。当云层中的电荷分布不均匀，形成强大的电场，电场强度达到空气的击穿阈值时，空气就会被电离，形成导电通道，瞬间释放出巨大的能量。一次闪电释放的能量极其巨大，电压可达数百万伏，平均电流约2×10?A，地球每秒钟大约会被闪电击中45次，一次闪电的能量足以让一辆普通轿车行驶290到1450km，相当于30到144L汽油产生的能量。

而特斯拉线圈产生的放电，虽然看起来像是闪电，但能量级别远远无法和自然闪电相比。特斯拉线圈主要是在实验室环境下，利用电学原理产生高压放电，它的能量输出相对较小，更多是用于演示、科普或者一些电子艺术创作等领域。比如，在一些科普活动中，利用特斯拉线圈放电来展示电学现象，激发观众对科学的兴趣；在电子艺术领域，它能产生绚丽的电弧效果，为表演增添奇幻色彩。

从科学研究的角度，自然闪电的研究需要综合大气物理学、电学、光学等多学科知识，研究设备如气象雷达、电场仪等，用来监测闪电发生时的大气环境、电场变化等参数。而特斯拉线圈的研究主要集中在电路设计、电磁学理论应用等方面，目的是优化线圈的性能，提高放电的稳定性和效率等。

在科学研究中，任何理论和成果都需要经过严谨的实验验证、同行评议和时间检验。特斯拉是一位伟大的发明家，在交流电系统、无线电通信等领域有卓越贡献，但我们也应该尊重科学事实，避免用没有根据的谣言去“神化”他。对于球状闪电这类复杂的自然现象，现代科学家们仍在通过大量实验和理论研究，不断探索它的形成机制和物理特性，我们更应该相信建立在科学方法之上的研究结论 。

发出1亿伏特的电压是天方夜谭

传说，特斯拉发明的发电机可以发出1亿伏特的电压。

如果你是文科生，可能会因特斯拉的传奇故事和大胆设想，觉得他能制造出一亿伏电压很伟大。但对于学电气的人来说，这简直是天方夜谭。

从现实角度看，国内输电主干线路一般是110KV（11万伏特），在天气干燥时，人们走在电塔下能清楚听到线路放电的滋滋声。这是因为在这样的高压下，电流会使周围空气电离，产生放电现象。而1亿伏的电压远远超出了我们日常认知和技术所能达到的范围。

闪电是自然界中强大的放电现象，电压可达数百万伏，产生的声音极其巨大。如果真有1亿伏的人造闪电，其能量将无比巨大，产生的声响和电磁辐射会对周围环境造成毁灭性的影响。强大的电流会使空气剧烈电离和膨胀，引发强烈的冲击波，不仅会让方圆几十公里内的人听力受损，还可能破坏周围的建筑物和电子设备。此外，要产生1亿伏的电压，需要有庞大的能源供应和先进的电气设备。在特斯拉所处的时代，技术水平根本无法满足这样的要求。即使在现代，虽然我们拥有了更先进的技术，但要制造出稳定输出1亿伏电压的设备也是极具挑战性的，并且需要考虑设备的安全性、可靠性以及对环境的影响等诸多问题。所以，从电气专业的角度来看，特斯拉能制造出1亿伏电压的说法，是完全不切实际的。

尼亚加拉水电站，并非特斯拉设计

有观点称举世知名的尼亚加拉水电站是特斯拉在三十多岁时的设计，其中运用了他9项专利发明，包含交流电发电机和交流电输电技术，但这种说法存在诸多疑点，不少历史学家对此予以否认。

从历史研究角度来看，一个大型工程项目的建设是复杂的系统工程，涉及众多团队与人员的协作。尼亚加拉水电站的建成，是众多工程师、科学家集体智慧的结晶，并非一人之功。虽然特斯拉在交流电领域有杰出贡献，但将整个水电站的设计完全归功于他，缺乏全面的历史资料支撑。在当时的工程记录、往来信件以及相关的历史档案中，并没有明确表明特斯拉是该项目唯一的主导设计者。

从专利查证方面来说，美国专利局档案中，并没有确凿找到与尼亚加拉水电站直接相关的所谓9项特斯拉专利文件。若特斯拉真在其中起到如此关键作用，理应存在相关专利来保障技术应用与权益。专利作为技术应用和发明创造的法律凭证，在大型工程中至关重要。没有找到对应的专利文件，就难以有力证明他在水电站设计中运用了这9项专利发明。

此外，技术的发展是渐进的过程。在特斯拉活跃的时代，交流电技术虽取得重大突破，但也基于前人研究。尼亚加拉水电站采用的交流电技术，是在整个电气技术发展脉络中逐步形成的，不能简单归结为特斯拉个人的独立成果。

许多人对特斯拉的认知，很大程度上来自《尼古拉·特斯拉传》，其中关于他设计尼亚加拉水电站并运用9项专利发明的描述流传甚广。然而，这本书被不少历史学家和科技史专家质疑存在诸多夸大之处。

美国科技史专家亨利·史密斯在深入研究后指出，书中内容多有不实。从档案资料来看，美国专利局中并未发现与尼亚加拉水电站直接相关的9项特斯拉专利文件。专利在技术应用和权益保障中至关重要，若特斯拉在水电站设计中运用了这些专利，理应在专利局留下记录。缺乏相关专利文件，意味着难以证实他在水电站建设中使用了这9项专利发明 。

在研究尼亚加拉水电站的建设历程时，历史学家艾米·约翰逊发现，当时这是一个汇聚众多工程师、科学家的大型复杂项目，是集体智慧的结晶。工程记录、往来信件以及相关历史档案里，没有明确记载特斯拉是该项目唯一的主导设计者。建设水电站涉及到机械工程、土木工程、电气工程等多个领域，需要大量专业人员协作，把整个设计完全归功于特斯拉一人，显然与事实不符。

还有历史学家认为，《尼古拉·特斯拉传》里的部分内容是基于传闻和想象。传记作者或许为突出特斯拉的天才形象，进行了艺术加工，把一些未经证实的故事写入其中。比如特斯拉和爱迪生之间的“电流大战”，书中的描述就带有很强的个人情感和主观色彩，与真实的历史事件存在偏差。

虽然特斯拉在交流电领域有杰出贡献，他发明的交流电发电机和交流电输电技术对电力发展影响深远，但将尼亚加拉水电站的设计完全归属于他，并声称运用9项专利发明，这一说法缺乏有力证据，更多是对他个人成就的过度渲染。我们应基于客观事实，尊重所有为水电站建设付出努力的科研工作者和工程师，以科学严谨的态度看待历史和科学发展。因此，说尼亚加拉水电站是特斯拉一人设计并完全基于他的9项专利发明，这种观点缺乏足够依据，更多是对他个人成就的过度夸大。

用空气传送电能，一定很牛吗？

传说，特斯拉的这个发明直接影响到了一些财团的利益。 实际上，所谓的“空气传电”，就是无线电的谐波而已。

本人曾经住在江苏常州，上了年纪的人应该知道常州以前有个电台，专门向日本广播，那时候没有卫星，全靠广播站的大功率发射器来工作。 而住在广播站附近的村民经常发现，自家的电灯即使没插电源，只要将火线和零线对接，灯就会亮。 实际上，这就是广播站的无线电信号在附近的线路上形成了谐波共振，当然，这样的话，广播站的发射功率就会大大降低，因为能量都用来点亮灯泡了。 这个也不是高科技，自从无线电发明的那天起，这个就被马可尼注意到了。

交流电未必就比直流电伟大

不可否认，特斯拉的确改进了高频交流电机的一种，而且全世界目前都是在大量使用交流电，但，不能说明交流电比直流电更有价值。 电气专业的人应该很清楚，交流电由于有负周期，导致交流电在输送过程中比直流电更容易损耗， 国内的西电东送用的就是直流线路。并且，正由于交流电是正弦波，所以存在COSΦ，也就是功率因数。 导致交流电必然在使用时有无功功率存在。 而这个无功功率没有任何价值，只会使电能白白浪费，所以国家规定，在功率因数＜0.8时，必须投入功率补偿电容来提高，不然供电局是要罚款的。而这个损失的电能，主要就是因为负载里有电感线圈的存在。而在直流电路里，波形是直线，所以不存在无功功率和功率因数，所有的电能都是被100%的使用。

为何直流电不大量使用，是因为直流负载（主要是指直流电机）生产比较麻烦，价钱比较高，（所有的负载分为：电阻负载、电容负载、电感负载）。 而我们大量使用的日光灯都是直流电的（里面的镇流器就相当于交-直流转换器）。 同时，交流变直流很简单，但直流变交流就比较麻烦，所以全世界都使用交流电。

其实，大家都应该知道，同样功率的话，直流电的能量比交流电大很多。 大家常见的电动车就是用的24V或者48V直流电，轻轻松松坐2个人，再开到30码没问题吧，这就是直流电机的能力。（48V交流电机是不能拖动的，只会烧毁电机）

总之，交流电和直流电各有优势，不能简单的说哪种伟大。 交流电使用广泛，很大程度上是因为交流负载比较便宜。

对特斯拉的准确定位

有太多的虚构成分充斥在互联网上，比如比较普及的伪纪录片《科学超人尼古拉·特斯拉》同样提到过的“通古斯大爆炸”以及“死亡射线”等骇人听闻的传说，几乎可以证实是后人杜撰的。

特斯拉说到底也是人类，他曾说过：“我只是个平凡的人，没有什么特殊的能力。宇宙中的任何一小部分都包含整个宇宙的所有信息，在其中藏着的某个神秘数据库又保存着宇宙的总体信息，我只是很幸运地可以进入这个数据库去获取信息而已。”

可以肯定的是，尼古拉·特斯拉其最伟大的成就还是改进了高频率交流发电机，这个是毋庸置疑的，这或许也是埃隆·马斯克采用“特斯拉”来命名自己的汽车品牌的原因吧。

虽然，特斯拉在严格意义上并不算是物理学家，但他确实是伟大的工程师，依然值得我们向他表示尊敬。

（写于2015年。）