特斯拉于1875年秋到達(dá)格拉茨，開始了在約阿內(nèi)理工學(xué)校的學(xué)習(xí)。約阿內(nèi)成立于1811年，當(dāng)時是作為約翰大公送給施蒂利亞（奧地利的一個?。┑墓魝兊亩Y物，并于1864年成為一間理工院校。與在維也納、布拉格和布爾諾的院校一道，約阿內(nèi)是奧匈帝國提供工程學(xué)位的四間學(xué)校之一。

盡管學(xué)校提供學(xué)習(xí)土木工程的課程，特斯拉最初還是報讀了數(shù)學(xué)和物理學(xué)，目的是將來做教授。這樣做，他就能追隨約瑟夫叔叔的腳步，因此特斯拉選擇數(shù)學(xué)和物理學(xué)的原因也許是為了取悅父親。盡管很想支持這個剩下的兒子，米盧廷可能還是覺得很難想象特斯拉當(dāng)工程師能干些什么，然而做數(shù)學(xué)教授或教師看起來可能更像一個靠譜的職業(yè)。

電學(xué)入門

在約阿內(nèi)，特斯拉很擅長數(shù)學(xué)，然而他最喜歡的課程是雅各布·波西爾（Jacob P?schl）教授講授的物理學(xué)。特斯拉回憶說：“波西爾教授很特別；說到他，據(jù)說他同樣的外套穿了二十年。然而，他授課時的完美闡述足以彌補他在個人魅力方面的欠缺。我從未見過他用錯一個詞或一個手勢，并且他總能如同鐘表般精密地完成他的論證和實驗?！?sup>

在波西爾的課堂上，特斯拉獲得了一套進(jìn)入電學(xué)之門的系統(tǒng)化方法。假設(shè)波西爾也像其他典型的19世紀(jì)電學(xué)講師那樣，那么他就多半會提供一個電學(xué)的歷史概覽，從古希臘人講起，并逐步進(jìn)展到直流發(fā)電機和電氣照明的最新發(fā)展。為了能了解特斯拉后來在電方面的發(fā)明，讓我們按照波西爾在1876年左右為特斯拉所傳授的那樣，回顧一下電學(xué)入門的重要主題。

雖然早在古希臘時期，人們就知道琥珀摩擦絲綢能產(chǎn)生靜電，然而我們對電的現(xiàn)代理解始于17世紀(jì)后半葉和18世紀(jì)。一些研究者如亨利·卡文迪什和本杰明·富蘭克林系統(tǒng)化地研究了靜電。這些自然哲學(xué)家的研究集中在怎樣讓不同的物體帶電，以及其所發(fā)出的火花問題。19世紀(jì)初，電氣科學(xué)迅猛發(fā)展，從對靜電荷的研究擴展到對當(dāng)時被稱為動電（或電荷如何流經(jīng)導(dǎo)體）的研究。在路易吉·加爾瓦尼工作的基礎(chǔ)上，亞歷山德羅·伏打于1800年證明了把兩種金屬隔以在酸中浸泡過的紙交替放置就能產(chǎn)生電荷流動。伏打用金屬與浸過酸的紙所做的疊層，被稱為電堆，是世界上第一個電池。當(dāng)化學(xué)家和哲學(xué)家們還在熱烈爭論是什么導(dǎo)致伏打電堆中產(chǎn)生電的時候，其他科學(xué)家已經(jīng)在用它進(jìn)行新的實驗了。

在這些科學(xué)家當(dāng)中有漢斯·克里斯蒂安·奧斯特，他在1820年發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的關(guān)系。奧斯特把一根導(dǎo)線接到伏打電堆，然后在導(dǎo)線下放了一個磁羅盤。讓奧斯特驚奇的是，當(dāng)他把導(dǎo)線與電堆連接或斷開的瞬間，羅盤的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。安德烈-馬里·安培重復(fù)了奧斯特的實驗，并且確定了是電荷流動（即電流）在與指針的磁力相互作用并使之運動。但電流、磁力與運動之間的確切關(guān)系是什么呢？

1831年，邁克爾·法拉第回答了這個問題。通過采用一個環(huán)形導(dǎo)線線圈和一個條形磁鐵，法拉第證明了電磁感應(yīng)定律。法拉第發(fā)現(xiàn)，如果把磁鐵在環(huán)形線圈中移進(jìn)移出，就能在線圈中感應(yīng)或產(chǎn)生電流。反之，如果讓電流通過線圈，磁鐵也會相應(yīng)地運動（圖2.1）。然而，不管是為達(dá)到產(chǎn)生電流還是產(chǎn)生運動的效果，都需要把線圈與條形磁鐵配置成互相垂直。事實上，感應(yīng)出的電流方向是在與線圈和磁鐵都垂直的第三個方向上。今天的工程師稱之為右手定則（圖2.2）。

圖 2.1　法拉第電磁感應(yīng)原理

^{通過把條形磁鐵在線圈中移進(jìn)移出，法拉第就能感應(yīng)產(chǎn)生使電流計指針來回?fù)u擺的電流。}

^{圖片來源：Hawkins Electrical Guide (New York：Theo．Audel， 1917)， 1：131， fig.130.}

圖 2.2　右手定則圖解

^{電氣工程師用這個規(guī)則來記住導(dǎo)體通過磁場時如何感應(yīng)出電流。如果導(dǎo)體（例如圖示中的桿狀物）沿拇指方向運動，它就會切割磁場中食指方向的磁力線，所產(chǎn)生的電流將會在導(dǎo)體中沿中指方向流動。}

^{圖片來源：Cyclopedia of Applied Electricity (1905)， Part II， fig.5， p.9.}

法拉第進(jìn)一步認(rèn)識到奧斯特關(guān)于只有當(dāng)打開或關(guān)閉電流的瞬間羅盤針才會偏轉(zhuǎn)（而當(dāng)電流穩(wěn)定地通過導(dǎo)線時，羅盤針不會偏轉(zhuǎn)）這一觀測的意義。法拉第推測磁鐵和電線圈各自都被一個電磁場（通常被描述為一系列力線）包圍，并且當(dāng)其中一個場發(fā)生改變時就能產(chǎn)生電流或運動。當(dāng)打開或關(guān)閉奧斯特導(dǎo)線中的電流時，也就為導(dǎo)線周圍的場提供或切斷了能量，并且這個變化與羅盤針周圍的磁場交互作用，導(dǎo)致指針擺動。正如我們將看到的，變化的場能感應(yīng)出電流或產(chǎn)生運動這種認(rèn)識對特斯拉的電動機工作來說是必不可少的。

19世紀(jì)中葉幾十年的情況表明，很難讓科學(xué)家們完全領(lǐng)會法拉第理論的精妙之處。然而，通過著眼于法拉第用以證明其想法的小模型，實驗者和儀器制造者們迅速把握了其想法的精髓，并改裝出各種各樣的發(fā)電機和電動機。對于這些動手派的研究者來說，法拉第電磁感應(yīng)定律可歸結(jié)為：如果想建造發(fā)電機，就把導(dǎo)體穿過磁場，那么導(dǎo)體中就會感應(yīng)出電流；同樣地，如果想做個電動機，那么就用電流產(chǎn)生出可導(dǎo)致磁鐵或?qū)w運動的電磁場。

在運用法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)時，實驗者們很快為發(fā)電機和電動機增加了幾個新特性。首先，為了發(fā)電，他們想利用來自手動曲柄或蒸汽機的旋轉(zhuǎn)運動。反過來，他們也謀求能采用電流來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的電動機。其次，研究者們也開始渴望電機能產(chǎn)生或消耗像來自電池那樣的電流，他們希望能使用擁有穩(wěn)定電壓的電流，也就是所謂直流電流（DC）。19世紀(jì)四五十年代，通過中斷直流電流以發(fā)送信號的電報系統(tǒng)的快速發(fā)展可能助長了直流電的風(fēng)靡。

為了同時確保這兩種特性（旋轉(zhuǎn)運動和直流電流），電氣實驗者們采用了一個換向器。在發(fā)電機和電動機中通常都有兩組電磁線圈：固定的一組被稱為勵磁線圈或定子，而旋轉(zhuǎn)的一組被稱為轉(zhuǎn)子。而換向器是這樣一個設(shè)備，電流經(jīng)由它進(jìn)出轉(zhuǎn)子。換向器是由伊波利特·皮克西（Hippolyte Pixii）1832年在巴黎推出的，并進(jìn)而成為直流電動機和發(fā)電機中必不可少的部件（圖2.3）。

圖 2.3　伊波利特·皮克西的磁力發(fā)電機，帶有誕生于1832年的首個換向器

^{左圖顯示了磁力發(fā)電機，而右圖則詳細(xì)描繪了換向器。轉(zhuǎn)動機器底部的曲柄就能操作這臺磁力發(fā)電機。轉(zhuǎn)動曲柄導(dǎo)致機器頂部的電磁鐵下方的馬蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)。當(dāng)馬蹄形磁鐵運動時，其磁場在電磁鐵中感應(yīng)出電流。這個電流流經(jīng)機器垂直支架上的導(dǎo)線并到達(dá)位于曲柄與馬蹄形磁鐵之間的軸上的換向器。電流經(jīng)由兩根卷曲的導(dǎo)線離開磁力發(fā)電機。}

^{如右圖所示，換向器位于軸A上；軸A把磁力發(fā)電機底部的手動曲柄和齒輪組跟旋轉(zhuǎn)磁鐵連接起來。換向器由兩個空心圓柱形金屬件（M₁、M₂）和四個金屬彈簧或電刷（F₁、F₂、f₁和f₂）組成。觸片M₁和M₂彼此電絕緣，如圖中它們之間的深黑色線所示。S代表磁力發(fā)電機頂部兩個電磁鐵中的電流通路，而s代表磁力發(fā)電機外部的電路。}

^{當(dāng)軸A旋轉(zhuǎn)時，四個電刷沿觸片的表面滑動。當(dāng)馬蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時，在電路S中感應(yīng)出電流并通過F₁和F₂送到換向器。電流通過電刷f₁和f₂離開磁力發(fā)電機。如果觸片M₁和M₂被正確地定位在軸上，那么電刷f₁與f₂就會剛好在電路S中的電流方向發(fā)生反轉(zhuǎn)的時刻通過觸片之間的絕緣層。這樣，換向器就能把馬蹄形磁鐵在電磁鐵中感應(yīng)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。}

^{圖片來源：Alfred Ritter von Urbanitzky， Electricity in the Service of Man (London， 1886)， figures 213 and 214 on pp.228–229.}

要理解換向器是如何工作的，我們要依次看一下發(fā)電機和電動機的內(nèi)部運作（圖2.4）。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并切割穿越勵磁線圈所造成的磁場時，發(fā)電機中就會產(chǎn)生電流。如果我們只是追蹤由轉(zhuǎn)子線圈中的一條回路所造成的電流通路，我們可以看到，當(dāng)回路向下擺動穿過磁場的時候，就會感應(yīng)出向一個方向流動的電流（按照如圖2.2中的右手定則所示）。同樣地，當(dāng)回路繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后它會向上擺動穿過磁場并感應(yīng)出向相反方向流動的電流。如果希望使用這個交流電（AC），那么只需在轉(zhuǎn)子回路的兩端各自連接一個滑環(huán)，這樣就能引導(dǎo)電流離開發(fā)電機。然而，如果像許多19世紀(jì)的實驗者們那樣想得到直流電，那么就需要在發(fā)電機的一端收集所有流向一個方向的電流，而在另一端收集所有流向相反方向的電流。為了達(dá)到這一要求，需要在轉(zhuǎn)子軸上放置一個由金屬圓柱體組成的換向器，該金屬圓柱體被分割為幾個互相絕緣的扇形柱體（圖2.5）。兩個靜觸頭或電刷靠在圓柱體的兩側(cè)并被恰當(dāng)?shù)匕惭b定位，以確保當(dāng)轉(zhuǎn)子中的電流反轉(zhuǎn)方向時，觸片與電刷的連接也發(fā)生反轉(zhuǎn)，因此發(fā)電機送出的電流總保持同一方向。

圖 2.4　發(fā)電機的示意圖

^{N和S是定子的磁極。轉(zhuǎn)子顯示為附在軸和曲柄上的方形導(dǎo)線回路。換向器是兩個位于回路與曲柄之間的半圓柱體。如果轉(zhuǎn)動曲柄，轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)穿過定子的磁場并且轉(zhuǎn)子中會感應(yīng)出交流電。這個電流將會流向換向器并在那里被轉(zhuǎn)換成直流電。}

^{圖片來源：S．P．Thompson， Dynamo-Electric Machinery， 3rd ed．(1888)， fig.10 on p.36.}

圖 2.5　換向器在發(fā)電機中的示意圖

^{換向器由四個半圓形觸片和兩個水平電刷組成。通常，觸片之間包含絕緣體，不過沒有在這個圖中畫出來。在這個示意圖中，觸片連接到纏繞在鼓形轉(zhuǎn)子上的線圈。隨著轉(zhuǎn)子在磁場（未畫出）中旋轉(zhuǎn)，線圈中就會感應(yīng)出電流并流向觸片。電刷通過接觸觸片收集電流并攜帶到發(fā)電機外部。}

^{圖片來源：S．P．Thompson， Dynamo -Electric Machinery， 3rd ed．(1888)， fig.25 on p.42.}

在直流電動機中，換向器幾乎以同樣的方式工作，不過其作用是把電流發(fā)送到轉(zhuǎn)子。通過換向器，我們可以使電流流經(jīng)轉(zhuǎn)子線圈中的回路，并在回路周圍產(chǎn)生一個電磁場。同時，我們也可以使電流通過電動機的勵磁線圈或定子線圈從而設(shè)置另外一個電磁場?，F(xiàn)在，如果可以使圍繞轉(zhuǎn)子回路的電磁場與定子線圈產(chǎn)生的場保持同向，那么這兩個場就會互斥從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（回想一下在磁鐵中異極相吸，同極相斥。）然而，當(dāng)回路擺到另外一邊時，就需要一個向相反方向流動的電流以產(chǎn)生一個被定子場排斥的場。因此，為使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，就需要定期反轉(zhuǎn)電流以確保轉(zhuǎn)子線圈的不同部分始終具備適當(dāng)?shù)膱鰪亩欢ㄗ泳€圈所產(chǎn)生的場排斥。這個電流反轉(zhuǎn)是由換向器提供的，在這里換向器的功能是充當(dāng)一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，把電流以適當(dāng)?shù)姆较虬l(fā)送到轉(zhuǎn)子線圈的各個部分。

我們在這里稍為深入討論了換向器如何在直流電動機和發(fā)電機中工作的一些細(xì)節(jié)，這是因為換向器是旋轉(zhuǎn)電機的關(guān)鍵部件。然而，換向器也曾是（并且現(xiàn)在仍是）直流機的阿喀琉斯之踵：它們制造復(fù)雜并往往會迅速磨損。如果觸片之間電絕緣不夠充分或電刷因調(diào)整不當(dāng)而同時觸及太多觸片，換向器常常會發(fā)出火花。我們馬上將會看到，特斯拉一開始就斷定換向器是電機中的核心問題并著手消除之。

換向器火花之挑戰(zhàn)

那是在1876—1877年波西爾的一次授課中，開發(fā)交流電動機的挑戰(zhàn)首次呈現(xiàn)在特斯拉面前。學(xué)校最近從巴黎購得了一臺格拉姆直流發(fā)電機（圖2.6）。這臺機器由比利時儀器制造者澤諾布·T．格拉姆（Zenobe T．Gramme）開發(fā)，電氣實驗者們興奮于它能產(chǎn)生更強大更穩(wěn)定的直流電。到19世紀(jì)70年代末，有好幾個歐洲發(fā)明者利用格拉姆直流發(fā)電機為最早的一批商用弧光燈照明系統(tǒng)供電。

圖 2.6　課堂演示用的格拉姆直流發(fā)電機

^{圖片來源：Alfred Ritter von Urbanitzky， Electricity in the Service of Man (London：Cassell， 1886)， Fig.232 on p.251.}

波西爾教授使用這臺新的格拉姆直流發(fā)電機向?qū)W生講解電流。直流發(fā)電機的一個普遍用法是用來演示電如何把能量傳輸一段距離。這個特性是由格拉姆公司的伊波利特·方丹（Hippolyte Fontaine）1873年在維也納的萬國博覽會上首次揭示的。方丹用一臺格拉姆直流發(fā)電機產(chǎn)生一個電流，然后通過導(dǎo)線送到另一臺直流發(fā)電機，這第二臺發(fā)電機充當(dāng)電動機。電氣技師們振奮于這個演示，因為它揭示了在工廠和交通運輸中使用電動機的潛在可能。在此之前，人們認(rèn)為電動機只能由昂貴的電池提供能量，因此只有有限的應(yīng)用，而現(xiàn)在方丹展示了電動機可由直流發(fā)電機帶動。此外，方丹首次演示了在機器上即使沒有通過低效的軸、傳送帶或傳動繩連接的蒸汽發(fā)動機，也能把能量從一處傳到另一處?，F(xiàn)在可以有這樣一個電力傳輸系統(tǒng)，使得人們能在方便的時候發(fā)電然后在需要的時候用電。

為了演示以電的形式傳輸能量，波西爾在他的格拉姆直流發(fā)電機上接了一個電池，以便把發(fā)電機當(dāng)電動機來用。盡管可以把直流發(fā)電機當(dāng)電動機用，然而需要仔細(xì)調(diào)節(jié)換向器電刷以防止出現(xiàn)火花。波西爾難以調(diào)節(jié)格拉姆直流發(fā)電機的電刷，特斯拉回憶道：“當(dāng)波西爾教授演示把這臺機器當(dāng)電動機來用的時候，電刷出了麻煩，產(chǎn)生了嚴(yán)重的火花。我提出不用這些配件也可能可以操作電動機。但他宣稱不可能做到，并讓我有幸就這一主題做了一個演講。而他對這一演講的評論是：‘特斯拉先生可能會大有可為，但這件事他肯定做不到。這件事當(dāng)中的情形就好比是把一個像重力那樣的穩(wěn)定的拉力轉(zhuǎn)換成一個旋轉(zhuǎn)的力。而特斯拉的想法可是一個永動機方案，是不可能實現(xiàn)的。’”

盡管這位好教授波西爾的意圖可能是為了防止特斯拉的意見干擾其他學(xué)生理解電動機如何工作，但他就著特斯拉的插話提出了一個更一般的觀點。19世紀(jì)的科學(xué)家和工程師們清楚地知道工業(yè)革命中用以驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)運動不是天然現(xiàn)成的。許多力（例如重力、磁力或電流）通常表現(xiàn)為線性力，這意味著它們是單一方向的推力或拉力。為確保從這些線性力中獲得想要的旋轉(zhuǎn)運動，需要某種轉(zhuǎn)換設(shè)備。如果想了解這些轉(zhuǎn)換設(shè)備的例子，只需看一下水車如何轉(zhuǎn)化河流的線性流動，或蒸汽機的曲柄和飛輪如何把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。對波西爾來說，換向器是個轉(zhuǎn)換裝置，它把線性電流轉(zhuǎn)換成導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的一系列交替脈沖。由于這些轉(zhuǎn)換設(shè)備總是在從線性運動到旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換中吸收了一些能量，因此特斯拉的想法（無換向器的電動機）在波西爾看來違背自然規(guī)律，所以嘲弄地稱之為永動機方案。

波西爾本想他的評論能抑止特斯拉的奇思怪想，沒想到卻激起了特斯拉的胸中猛虎。面對冒火花的電刷和波西爾的責(zé)難，特斯拉明顯感受到了挑戰(zhàn)。特斯拉后來回憶道：“本能在某種意義上超越了知識。毫無疑問，當(dāng)邏輯演繹或大腦的任何其他有意的努力徒勞無功的時候，我們擁有能使我們感知真理的某些更細(xì)的神經(jīng)纖維。有一段時間懾于教授的權(quán)威我動搖過，不過我很快相信我是對的，并懷著初生牛犢的滿腔熱血與無限信心承擔(dān)了這個任務(wù)。”

在頭腦中設(shè)計交流電動機

為了能承擔(dān)起建造無火花電動機的挑戰(zhàn)，特斯拉放棄了成為教師的計劃，并于在約阿內(nèi)的第二年改學(xué)工程課程。就像19世紀(jì)70年代后期歐洲和美國工程學(xué)校的典型情況那樣，這個課程體系專注于土木工程而不是電氣工程。所以當(dāng)特斯拉在19世紀(jì)80年代后期首次向記者描述他的教育背景時，他聲稱自己在約阿內(nèi)是被培養(yǎng)為土木工程師。

盡管特斯拉的工程學(xué)習(xí)可能會促使他建造電動機測試模型并進(jìn)行實驗，但是他仍舊選擇在想象中研究這個問題：“我開始先在頭腦中想象一個直流機，開動它并跟隨轉(zhuǎn)子中電流的流動變化。然后我就想象一個交流發(fā)電機并以類似的方式研究其所發(fā)生的過程。接下來我就形象化地設(shè)想多個包含電動機和發(fā)電機的系統(tǒng)并以各種方式操作它們。我看到的圖像對我來說是完全真實和切實存在的?！?sup>

我們在這里看到，特斯拉分兩步概念化了他的電動機。首先，盡管他是從思考類似于格拉姆發(fā)電機的直流機入手的，然而他已決定其解決方案將涉及交流電。鑒于19世紀(jì)70年代后期多數(shù)用電所做的工作都使用直流電，我們可能會好奇，他為什么能做出從直流電到交流電的轉(zhuǎn)變。那時在巴黎，有兩個電氣技師，保羅·亞布洛奇科夫（Paul Jablochkoff）和迪厄多內(nèi)·弗朗索瓦·蘭?。―ieudonné Fran?ois Lontin），正在用交流電為同一個電路上的幾個弧光燈供電。不過，不太可能特斯拉作為格拉茨的一個學(xué)生曾聽說過他們的工作。

相反，不是受到已有交流電動機的啟發(fā)，特斯拉是在仔細(xì)檢查了直流電動機是如何運作的之后才選擇使用交流電。正如我們前面所討論的，直流電動機中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，是因為在任意給定時刻，轉(zhuǎn)子線圈中流動的電流會產(chǎn)生一個反抗定子線圈所確立的電磁場的電磁場。為保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，換向器周期性地反轉(zhuǎn)流經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組的電流；當(dāng)轉(zhuǎn)子的一部分剛好從定子磁場的一邊旋轉(zhuǎn)到另一邊時，換向器自動地反轉(zhuǎn)電流，因而在轉(zhuǎn)子的那一部分的電磁場就被定子場排斥。特斯拉想，既然電動機中的轉(zhuǎn)子場有規(guī)律地交替變化，那么何不用發(fā)電機提供的交流電來產(chǎn)生這個場？特斯拉可能認(rèn)為，通過使用交流電，由于換向器不再需要反轉(zhuǎn)送到轉(zhuǎn)子的電流，因此換向器冒火花問題會減輕。

其次，除了選擇在電動機中使用交流電，特斯拉還決定不是只專注于一臺電動機，而是“形象化地設(shè)想多個包含電動機和發(fā)電機的系統(tǒng)”。一個1878年的二年級工科學(xué)生是如何具備做這件事的足夠知識，這又是一個未解之謎。當(dāng)時，電氣發(fā)明者們在構(gòu)建直流發(fā)電機和弧光燈組合的系統(tǒng)，不過他們并沒有把他們所做的事當(dāng)成有意設(shè)計的系統(tǒng)加以描述。然而，波西爾可能告訴過特斯拉關(guān)于方丹在維也納的演示，我們可以推測特斯拉可能從中抽象出把電動機和發(fā)電機當(dāng)成一個系統(tǒng)的想法。方丹曾經(jīng)通過把直流發(fā)電機和電動機連接在一起傳輸電力，而可能是連接這兩個設(shè)備的挑戰(zhàn)吸引了特斯拉。特斯拉對構(gòu)建通過電池運行的電動機不感興趣，他想創(chuàng)建的是能與發(fā)電機一起有效工作的電動機。我們將看到，特斯拉的這個從系統(tǒng)角度思考的決定意味著，由于他將會操控電動機所在系統(tǒng)中的所有部件而不只是電動機的一些部分，因此他沒有落入以任何特定方法思考電動機的窠臼。把電動機當(dāng)作系統(tǒng)的一部分來思考被證明實為他最終成功的關(guān)鍵。

然而在做了所有的腦力操控之后，特斯拉還是沒能想出一個可行的系統(tǒng)?！拔议_始思考并打算依據(jù)我頭腦中產(chǎn)生的想法去制造一臺機器，”特斯拉回憶說，“日復(fù)一日，年復(fù)一年，我不停地工作?！?sup>

成長之痛

在約阿內(nèi)的第一年，特斯拉是個勤奮的學(xué)生?！拔蚁露Q心給父母一個驚喜，”特斯拉寫道，“第一年整整一年我都有規(guī)律地在凌晨三點開始工作，并且持續(xù)到夜里十一點，連星期天和假日也不例外。由于我的多數(shù)同學(xué)做事圖輕松，我自然足以超越所有的記錄。在那一年中我通過了九門考試并且教授們認(rèn)為即使給我最高資格也不為夠?！?/p>

特斯拉帶著這些討人歡喜的考試證明回到家里，興奮地向父親展示他的所成所就。然而，米盧廷指責(zé)了這些成就?！斑@讓我的雄心壯志幾乎蕩然無存，”特斯拉說，不過后來，在他父親死了以后，“我痛苦地發(fā)現(xiàn)了教授們寫給他的一沓信，其效果是讓他以為除非把我?guī)щx學(xué)校，否則我會過勞死?！斌@嚇于過勞將會使他失去第二個兒子，這位父親試圖抑制一下這位年輕人的學(xué)習(xí)熱情。

米盧廷的責(zé)罰令特斯拉心生疑慮：如此努力學(xué)習(xí)是否會有任何情感上的獎勵？除了學(xué)業(yè)之外，人生中是否可能還有更多可為之事？根據(jù)前室友科斯塔·庫利日奇（Kosta Kuli?i?）的說法，到了在格拉茨第二年結(jié)束的時候，特斯拉的態(tài)度經(jīng)受了一個劇烈的變化。有一天，特斯拉遇到了一個德國文化俱樂部的會員，后者顯然是嫉妒一個塞爾維亞人能學(xué)習(xí)這樣好。這個講德語的學(xué)生一邊用手杖輕輕敲打特斯拉的肩膀，一邊說：“為什么要在這里浪費時間；最好回家去‘坐冷板凳’，這樣教授們就會贊你更多。”為回應(yīng)這一挑釁，特斯拉沒有回房間去學(xué)習(xí)，而是決定要向同學(xué)們展示一下他也能像他們一樣尋歡作樂。特斯拉開始與其他學(xué)生在格拉茨植物園游蕩，在那里待到很晚，并過量地吸煙和喝咖啡。他學(xué)會了玩多米諾骨牌和象棋，并成為一名熟練的臺球玩家。不過，最嚴(yán)重的是，他迷上了玩撲克牌和賭博?！白聛硗婕埮?，”特斯拉后來說，“對我來說是快樂的精髓之所在。”

特斯拉于1877年秋天返回格拉茨，這是他的第三學(xué)年，然而他對狂歡和賭博益發(fā)感興趣而不再上課，并且大學(xué)記錄表明1878年春天他沒有報到。這無疑導(dǎo)致了他的軍事獎學(xué)金被取消。1878年9月，特斯拉給位于諾維薩德的親塞爾維亞報紙《蜂王》（Queen Bee）寫信，請求幫助確保另一份獎學(xué)金以便他能在維也納或布爾諾繼續(xù)工程學(xué)習(xí)。特斯拉告訴報社，他因為生病才不得不放棄軍事獎學(xué)金，而他現(xiàn)在也解除了“那沉重的義務(wù)”。關(guān)于資格，特斯拉宣稱他現(xiàn)在能講意大利語、法語和英語，并在信中署名為“尼古拉·特斯拉，技師”。

但是出版《蜂王》的親塞爾維亞團(tuán)體拒絕了特斯拉的獎學(xué)金申請。在沒有告知家人的情況下，特斯拉于1878年晚些時候離開了格拉茨并搬到位于奧地利施蒂利亞?。ń裉斓乃孤逦哪醽啠┑鸟R里博爾（Maribor）。馬里博爾距離格拉茨72公里，距離他在戈斯皮奇的家人298公里。在馬里博爾，特斯拉在一個由名叫德魯什科的師傅經(jīng)營的模具作坊找到了一份繪圖員的工作。到了晚上，特斯拉在火車站附件的一家叫作快樂農(nóng)民的酒吧打發(fā)時間。一個偶然的機會，他的老室友庫利日奇于1879年1月剛好經(jīng)過馬里博爾，并驚奇地發(fā)現(xiàn)特斯拉坐在快樂農(nóng)民酒吧打牌耍錢。庫利日奇很欣慰地看到他的朋友還活力十足，因為特斯拉從格拉茨失蹤以前非常沮喪。當(dāng)庫利日奇問他是否想回格拉茨完成學(xué)業(yè)時，特斯拉冷靜地回應(yīng)道：“我喜歡這里；我為一個工程師工作，每月收入六十福林，每個項目完成時還能賺多一點?！?sup>

庫利日奇任由特斯拉玩牌和做工程工作，不過給特斯拉在戈斯皮奇的家人送了個口信說特斯拉住在馬里博爾。1879年3月，米盧廷去馬里博爾懇求他的兒子回來，并提議說他可以在布拉格恢復(fù)學(xué)業(yè)。米盧廷尤為憤怒的是，他的兒子已經(jīng)開始賭博，他認(rèn)為那是一項毫無意義的浪費時間和金錢的活動。關(guān)于賭博的問題，特斯拉回答道：“只要我愿意我隨時都能收手，但放棄那我愿以身處天堂的快樂換取的活動，又是否值得呢？”特斯拉沒有服從父親并拒絕回家。沮喪絕望的米盧廷回到家里，一病不起。

在父親來訪的幾周之后，特斯拉在馬里博爾被警察當(dāng)作“流浪漢”逮捕，并被遣送回戈斯皮奇。看到兒子被警察帶回來，米盧廷心碎欲絕，于1879年4月17日（舊歷）去世，享年60歲。第二天，司祭們從該地區(qū)的各處趕來并為米盧廷舉行了一場“圣徒規(guī)格的葬禮儀式”。

特斯拉在父親死后不知道該做什么，留在戈斯皮奇繼續(xù)賭博。母親久卡就像父親一樣擔(dān)心，不過她“知道一個人只有通過自己的努力才能獲得救贖”，因此她采用了不同的方法。一天下午，特斯拉輸了所有的錢還想再來一場，她給了他一卷鈔票說：“去吧，玩得開心點。你越快輸完我們擁有的一切越好。我知道你能過得了這道坎?！弊鳛閷δ赣H的回應(yīng)，特斯拉直面賭癮：“我當(dāng)場就征服了我的嗜好……我不只是克服了，而且是從心里連根拔起，沒有留下一絲欲望?！?sup>

特斯拉最終決定他將尊重父親的遺愿并前往布拉格的學(xué)校。為此，他找了舅舅佩塔爾·曼迪克（Petar Mandic）和帕夫萊·曼迪克（Pavle Mandic），他們同意資助他。由于特斯拉現(xiàn)在已決定在奧地利定居，因此去布拉格是合理的安排，并且在布拉格的大學(xué)里他可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)使他能在奧匈帝國立足發(fā)展所需要的語言。1880年1月，特斯拉搬到布拉格，入讀了卡爾-費迪南德大學(xué)。盡管他到得太晚沒能趕上注冊春季學(xué)期，他還是在夏季登記參加了數(shù)學(xué)、實驗物理和哲學(xué)課程。

特斯拉還選了卡爾·施通普夫（Carl Stumpf）的題為《大衛(wèi)·休謨與人類智力研究》的特別課程。施通普夫向特斯拉介紹了把心智當(dāng)作白板的概念：人類生而具有一個空白的心智，并在生活中通過感官的感知逐步成形。這與他已經(jīng)開始形成的關(guān)于其想象力如何運作的觀念是一致的，并且他后來于19世紀(jì)90年代將吸取施通普夫的想法以開發(fā)他的自動機或無線遙控船（參見第十二章）。

在布拉格，特斯拉繼續(xù)苦苦思考制作電動機的問題?！霸谀枪爬隙腥さ某鞘兄校錃夥沼欣诎l(fā)明，”特斯拉記得，“那里充斥著求知若渴的藝術(shù)家，并且到處都能找到靠頭腦吃飯的公司?！?sup>特斯拉在這種環(huán)境中感到亢奮，他回憶說：“我取得了決定性的進(jìn)展，包括把換向器從機器中分離并研究在這種新情況下的現(xiàn)象，不過還是沒有結(jié)果。”他這里的想法是，把換向器放在獨立的支架或柄軸上，使之離開電動機的框架。他可能認(rèn)為他能通過增加轉(zhuǎn)子與換向器之間的距離來消除火花。盡管這種思路尚未產(chǎn)生任何突破性的結(jié)果，然而想象這些機器的過程還是幫助特斯拉了解了電動機是如何工作的。“每天我都在想象這個計劃的具體安排，雖然思而無果，”他提到，“但感覺到解決方案越來越近了?！?sup>

在布達(dá)佩斯的洞見

在布拉格的時候是舅舅們資助了特斯拉，但是他們不能永遠(yuǎn)把他當(dāng)學(xué)生資助。正如一篇早期的傳記文章所說的，在布拉格時特斯拉“開始感到壓力，并且越來越陌生于弗朗西斯·約瑟夫一世的形象”，也就是展現(xiàn)在貨幣上的當(dāng)政奧匈帝國皇帝的肖像。最終，當(dāng)舅舅們不再匯錢來的時候，他“成了思想發(fā)達(dá)生活樸素的典范；不過他下定決心要奮斗并決定完全靠自己的本事挺過去”。1881年1月，特斯拉離開布拉格搬到布達(dá)佩斯。

特斯拉選擇布達(dá)佩斯是因為他在布拉格的報紙上讀到，蒂瓦道爾·普什卡什（Tivadar Puskás）已經(jīng)獲得了托馬斯·愛迪生的許可要在那里建造電話交換機，并讓其兄弟費倫茨（Ferenc）監(jiān)管該項目。由于費倫茨曾是胡薩爾輕騎兵團(tuán)的一名中尉，而特斯拉的舅舅帕夫萊也在該兵團(tuán)服役，所以特斯拉請求舅舅向費倫茨推薦自己以得到一份幫助建造新交換機的工作。

普什卡什家族屬于特蘭西瓦尼亞貴族，而蒂瓦道爾年輕時學(xué)過法律和技術(shù)學(xué)科。蒂瓦道爾是一個發(fā)起人和企業(yè)家，曾前往美國尋找機會。在科羅拉多試手掘金之后，他開始對電報和電話感興趣。1877年，普什卡什乘坐著豪華大馬車并揮舞著一卷千元大鈔在門洛帕克拜訪了愛迪生，給當(dāng)?shù)亓粝铝松羁痰挠∠蟆鄣仙鷮ζ帐部ㄊ脖硎玖讼矏?，并向他展示了他?dāng)前所有的發(fā)明，包括留聲機。普什卡什對他看到的每樣?xùn)|西都很激動，并提出他愿意自費在歐洲辦理愛迪生的電話和留聲機的專利，目的是換取專利收益的1/20。這個交易可能讓人好奇，到底是普什卡什占了愛迪生的便宜，還是愛迪生占了普什卡什的便宜。普什卡什擔(dān)任愛迪生在歐洲的代理商多年，并積極參與電話、留聲機和電燈的推廣。

普什卡什向愛迪生提議說可以在歐洲的主要城市建立電話交換機。到目前為止，愛迪生和亞歷山大·格雷厄姆·貝爾主要考慮了在連接兩個位置的私有線路上安裝電話機，而普什卡什的交換機計劃（成百用戶能通過交換臺彼此連接）吸引了愛迪生。帶著愛迪生的祝福，普什卡什于1879年在巴黎設(shè)立了一臺電話交換機。其兄弟費倫茨在幫忙設(shè)立巴黎的交換機后返回家鄉(xiāng)布達(dá)佩斯，要在那里建立一臺交換機。

但是費倫茨·普什卡什不能馬上雇傭特斯拉。最可能的原因是，普什卡什兄弟還需要一些時間為布達(dá)佩斯的交換機籌措資金。相反，在普什卡什兄弟或其他朋友的幫助下，特斯拉謀得了匈牙利政府中央電報局的繪圖員工作。盡管只有五美元的微薄周薪，然而這份工作讓特斯拉接觸到了實際的電氣工作?！拔液芸熠A得了總督察的注意，”特斯拉后來回憶說，“之后他讓我從事關(guān)于與新站點連接的計算、設(shè)計和估算?！比欢厮估l(fā)現(xiàn)很多的工作很無聊，包含了太多的例行繪圖與計算工作，這讓他不喜歡?！暗侥菚r他已為公共利益開了幾十萬個平方根和立方根，”據(jù)一篇報道說，“這個職位的局限性、低收入和其他問題讓特斯拉明顯感到痛苦?！?sup>

不滿于在電報局的工作，特斯拉辭了職并決定專心發(fā)明。像許多新手發(fā)明者一樣，特斯拉自信能快速開發(fā)出一項能養(yǎng)活他的偉大發(fā)明?！八R上開始做出發(fā)明，”一個后來的故事提到，“然而這些發(fā)明只有在對之有信心的人眼里看來才有價值，所以它們沒有帶來什么實際幫助?！?sup>飽受挫折的特斯拉“神經(jīng)完全崩潰”并陷入深深的抑郁之中。

特斯拉相信自己會就此死去，不過在一位新朋友安東尼·西蓋蒂（Anthony Szigeti）的幫助下他最終康復(fù)了。在布達(dá)佩斯，他開始“接觸到許多我感興趣的年輕人。其中一位是西蓋蒂先生，他是仁愛的標(biāo)桿。他的頭很大，在一邊有一個可怕的腫塊，并且面色萎黃，這都使他顯得很丑陋，然而他自脖子以下的軀體可以媲美阿波羅雕像”。西蓋蒂“是一個擁有非凡體能的運動員，是匈牙利最強壯的人之一。他把我拽出房間并強迫我做體育鍛煉……他救了我的命”。就像特斯拉一樣，西蓋蒂也喜歡臺球，然而他對電氣玩意兒也感興趣，并鼓勵特斯拉繼續(xù)概念化他的電動機。在西蓋蒂的幫助下，特斯拉獲得了

生活和繼續(xù)工作的強烈愿望……我的頭腦活力與健康一起恢復(fù)了……我要做一件事可不像一般人無志者常立志。對我來說那是神圣的誓言，是關(guān)乎生死的問題。不成功毋寧死……解決方案潛藏在我的大腦深處，然而我還不能把它外在地表達(dá)出來。

為幫助特斯拉恢復(fù)體力，西蓋蒂說服特斯拉跟他每晚在布達(dá)佩斯城市公園散步。他們在散步時討論了特斯拉改善電動機的想法。在1919年的自傳中，特斯拉說他在其中一次散步時獲得了電動機問題的解決方案，就像一個尤里卡時刻：

我在回憶錄中提到過，一天下午，我和朋友在城市公園里一邊愜意地散步，一邊背誦詩歌。在那個年齡我心里能記下整本整本的書，只字不差。其中一本是歌德的《浮士德》。太陽剛剛下山，讓我想起了那恢宏的篇章：

落日西沉，白晝告終，

烏飛兔走，又促進(jìn)新的生命流通。

哦，可惜我沒有雙翅凌空，

不斷飛去把太陽追從！

……

一場美麗的夢，可是太陽已經(jīng)去遠(yuǎn)。

唉！肉體的翅膀

畢竟不易和精神的翅膀作伴。

當(dāng)我吟誦這些鼓舞人心的詞句時，頭腦中的想法如一道閃電般劃過，剎那間，真理浮現(xiàn)在我眼前。我用棍子在沙里畫了圖，我的同伴完全理解了，并且我在六年后向美國電氣工程師學(xué)會（AIEE）的演講中展示了這些圖。這些圖非常鮮明而又清晰，又有著金石般的實在感，以至于我告訴西蓋蒂：“我的電動機在這兒，看我把它翻過來?！蔽夷菚r的情緒，難以言表。

通過歌德的落日西沉而去和隱形精神之翅的意象，特斯拉形象地設(shè)想了在電動機中使用旋轉(zhuǎn)磁場。

這個日落與歌德的故事是如此充滿了戲劇性，我們必須小心解讀那個時刻。的確，特斯拉在1919年的自傳中是用那種方式敘述他的交流電動機發(fā)明過程，但是在1903年的專利證詞中，特斯拉完全沒有提到跟西蓋蒂一起在公園的時候有過一個尤里卡時刻。從法律的角度看，把發(fā)明的時刻設(shè)在1882年是有利的，因為這將支持特斯拉宣稱他是發(fā)明交流電動機的第一人。相反，特斯拉的專利證詞表明他是花了時間去產(chǎn)生所有這些想法。此外，根據(jù)特斯拉在1882年可能具備的知識，他在布達(dá)佩斯的時候不太可能理解包含在他1888年AIEE演講中的所有東西。

不管怎樣，顯然他在布達(dá)佩斯時有過重大突破?；谒诓歼_(dá)佩斯之前所知道的以及他在1883年和1887年所做的后續(xù)實驗（參見第三章和第四章），這個突破包含三個相關(guān)的洞見：首先，特斯拉意識到不必發(fā)送電流而是利用感應(yīng)出的渦電流就能讓電動機中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；其次，他意識到通過在定子繞組中創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)磁場就能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出渦電流；最后，特斯拉預(yù)感到使用交流電總有辦法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

先談一下在19世紀(jì)的電學(xué)文獻(xiàn)中經(jīng)常被討論到的一種設(shè)備——阿拉戈銅盤，將有助于探討特斯拉在公園里散步時所獲得的這些洞見。我必須強調(diào)，沒有證據(jù)表明特斯拉知道阿拉戈銅盤并用到了電動機的思考當(dāng)中，不過這個設(shè)備能幫助我們形象地理解特斯拉在布達(dá)佩斯時的所獲所得。

1824年，羅盤指針在其下方旋轉(zhuǎn)銅盤作用下的古怪行為迷住了法國科學(xué)家弗朗索瓦·阿拉戈（Fran?ois Arago）。如果銅盤旋轉(zhuǎn)得足夠快，羅盤指針不僅會偏離指北而且還會開始旋轉(zhuǎn)（圖2.7）。在阿拉戈報告了他的發(fā)現(xiàn)之后不久，英格蘭的查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）和約翰·赫歇爾（John Herschel）證明了相反的現(xiàn)象：如果在一個置于軸上的銅盤下方旋轉(zhuǎn)一個馬蹄形磁鐵，銅盤也會旋轉(zhuǎn)。自然哲學(xué)家們對阿拉戈銅盤感到困惑并想知道磁力與運動的關(guān)系。

圖 2.7　阿拉戈的旋轉(zhuǎn)銅盤（左）以及巴貝奇和赫歇爾的改型（右）

^{圖片來源：S．P．Thompson， Polyphase Electric Currents， 2nd ed.， (1900)， figs.315 and 316 on p.423.}

就像處理奧斯特實驗的困惑那樣，又是法拉第解開了阿拉戈轉(zhuǎn)盤之謎——是電磁感應(yīng)導(dǎo)致了其運動。通過實驗，法拉第證明了當(dāng)磁鐵在銅盤下方旋轉(zhuǎn)的時候，磁場的運動在銅盤中感應(yīng)出電流漩渦（圖2.8）。法拉第稱之為渦電流，并指出這些電流產(chǎn)生了一個反抗磁場的電場，銅盤在這種互斥作用下發(fā)生運動。

圖 2.8　銅盤在磁場中旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的渦電流

^{圖片來源：S．P．Thompson， Polyphase Electric Currents， 2nd ed．(1900)， fig.319 on p.425.}

讓我們回到特斯拉，他那可能是在布達(dá)佩斯的公園里獲得的第一個洞見是，意識到不必向電動機轉(zhuǎn)子提供電流。正如渦電流導(dǎo)致阿拉戈的銅盤旋轉(zhuǎn)，特斯拉也通過自己的腦力設(shè)計意識到電動機中的定子磁場能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出渦電流并導(dǎo)致它旋轉(zhuǎn)。套用歌德的隱喻，感應(yīng)電流就是帶動轉(zhuǎn)子使之旋轉(zhuǎn)的隱形之翅。

由于轉(zhuǎn)子中能感應(yīng)出電流，所以不必用換向器向轉(zhuǎn)子提供電流。因此，他確實可以消除換向器及其火花。由于19世紀(jì)80年代早期的多數(shù)電氣技師認(rèn)為必須在轉(zhuǎn)子和定子中都有電磁鐵才能使電動機產(chǎn)生顯著的機械力或扭矩，因此特斯拉不向轉(zhuǎn)子提供電流的決定是對當(dāng)時主流做法的重要偏離。

在知道了感應(yīng)電流能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動之后，特斯拉跟著快速找到了第二個也是最重要的洞見：為了在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流，需要一個旋轉(zhuǎn)磁場。一如巴貝奇和赫歇爾在銅盤下旋轉(zhuǎn)馬蹄形磁鐵的情形，特斯拉現(xiàn)在意識到他的電動機的關(guān)鍵是在定子繞組中創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)磁場在銅盤轉(zhuǎn)子周圍旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)該能導(dǎo)致銅盤旋轉(zhuǎn)。

值得注意的是，特斯拉是通過顛覆常規(guī)做法找到了他的第二個洞見。此前，多數(shù)電氣專家設(shè)計的都是直流電動機，在其中定子磁場保持不變，而轉(zhuǎn)子的磁極通過換向器改變。相反，特斯拉選擇反過來做：與其改變轉(zhuǎn)子的磁極，為什么不改變定子的磁極呢？特斯拉發(fā)現(xiàn)，如果定子中的磁場旋轉(zhuǎn)，就能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出一個對抗的磁場因而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。我們將會看到，敢于顛覆常規(guī)、標(biāo)新立異是特斯拉發(fā)明風(fēng)格的一個顯著特征。

然而與巴貝奇和赫歇爾不同的是，特斯拉不想通過在轉(zhuǎn)子下方以機械方式轉(zhuǎn)動磁鐵而創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)磁場；有效的電動機應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為運動，而不是把運動轉(zhuǎn)化為運動。那么特斯拉是如何用電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的呢？

這將把我們帶到特斯拉在公園里的第三個洞見?；谒麖V泛深入的腦力設(shè)計，特斯拉預(yù)感到通過使用一個或多個交流電流總有辦法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。如果是這樣的話，那么他的思想與同期英國物理學(xué)家沃爾特·貝利（Walter Baily）的想法類似，貝利于1879年報告了如何用兩個電流使阿拉戈銅盤旋轉(zhuǎn)。貝利用的不是馬蹄形磁鐵，而是在銅盤下方放了四個電磁鐵（圖2.9）。貝利把這些線圈兩兩對角連接串聯(lián)起來，然后他把每對電磁鐵連接到旋轉(zhuǎn)開關(guān)，該開關(guān)控制從兩個獨立電池到兩對電磁鐵的電流。當(dāng)貝利旋轉(zhuǎn)開關(guān)的時候，電磁鐵被依次供電成為磁極的北極或南極，其效果是銅盤下方的磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)。身為科學(xué)家的貝利似乎覺得知道電流能用于轉(zhuǎn)動阿拉戈銅盤就已經(jīng)夠了，而這個電動機在他看來只是一個科學(xué)玩具。

圖 2.9　貝利1879年的電動機

^{圖片來源：S．P．Thompson， Polyphase Electric Currents， 2nd ed.， (1900)， fig.330 on p.438.}

同樣，也沒有證據(jù)表明特斯拉1882年在布達(dá)佩斯的時候知道貝利的電動機。然而，貝利的電動機能幫我們形象地了解特斯拉通過自己的腦力設(shè)計獲得的重要洞見——總有辦法用一個或多個交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。特斯拉可能是在反思歌德的夕陽西下之后繼而向前的意象時獲得了這個使用交流電的直覺。事實上，特斯拉作為一個26歲的年輕人在僅憑想象力而沒有參考阿拉戈銅盤和貝利電動機之類的設(shè)備的情況下獲得了這一洞見，這是令人折服稱道的。

30年后，當(dāng)專利訴訟結(jié)束的時候，特斯拉撰文講述了他在布達(dá)佩斯時發(fā)明電動機的經(jīng)過。他堅稱他當(dāng)時的想法是完善的：“一個想法初現(xiàn)的時候一般來說是粗糙而不完美的。出生、成長和發(fā)展是一般事物正常而又自然的必經(jīng)階段。我的發(fā)明則不同。當(dāng)我開始意識到它的那一刻，它就已經(jīng)完善和完美地呈現(xiàn)出來……我的想象與現(xiàn)實實現(xiàn)并無二致?！?sup>

然而，盡管有這些說法，那時的特斯拉不太可能明白交流電動機的一切。特別是，他可能不懂實際上如何使用兩個或多個交流電。鑒于特斯拉在公園散步之前沒有構(gòu)建電機的第一手經(jīng)驗，他不太可能知道如何改裝像貝利所做的那樣的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，以控制來自兩個電池的電流。同樣重要的是，就此事而言，我非常懷疑特斯拉或任何其他電氣發(fā)明者是否在1882年就能了解幾個不同相位的交流電流是如何產(chǎn)生出旋轉(zhuǎn)磁場的。如果我們仔細(xì)檢查特斯拉1883年在斯特拉斯堡構(gòu)建的第一臺電動機（參見第三章），那么他在布達(dá)佩斯所取得的突破性進(jìn)展在許多方面的局限性就會變得更加清晰。

但不管怎樣，在布達(dá)佩斯公園的散步是特斯拉的思想轉(zhuǎn)折點。在那里，在西蓋蒂的相伴下，凝視夕陽，特斯拉確實獲得了對于如何在電動機中使用旋轉(zhuǎn)磁場的某種理解。當(dāng)時的設(shè)想可能是非常不完善的，然而特斯拉清楚地感知到他已經(jīng)走在了成就大事的路上。他找到了職業(yè)生涯中的第一個宏大理念并決心全情投入加以充分利用。

這次散步也是他的情感轉(zhuǎn)折點，因為他現(xiàn)在知道了自己的道路。在布達(dá)佩斯，他解決了由波西爾冒火花的電動機所引出的問題，并且在這個過程中，特斯拉確信了自己的創(chuàng)造力。“我實現(xiàn)了我所承諾擔(dān)當(dāng)?shù)氖虑?，并夢想自己名利雙收，”他后來寫道，“然而超越這一切的是我從中所受到的啟示：其實我是一個發(fā)明家。這是我想成為的人物。阿基米德是我心中的英雄。我很欽佩藝術(shù)家的作品，然而從我心里來說，那些只是世界的影子和表象。而我認(rèn)為發(fā)明家?guī)Ыo世界的創(chuàng)造物是真實可感、生動活潑而又有效實用的?！?sup>

創(chuàng)造性破壞與主觀理性

在我們的視野離開公園里的特斯拉和西蓋蒂之前，讓我們花一點時間，不只從技術(shù)的視角，也從認(rèn)知的視角反思一下特斯拉那天下午的洞見的本質(zhì)。為此，我們需要把特斯拉跟經(jīng)濟(jì)學(xué)家約瑟夫·熊彼特關(guān)于創(chuàng)新與資本主義的創(chuàng)造性破壞的想法聯(lián)系起來。

熊彼特關(guān)注創(chuàng)新在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中所扮演的角色，并在作品中強調(diào)了有兩種類型的創(chuàng)新活動。第一種是企業(yè)家和發(fā)明家們的創(chuàng)造性響應(yīng)，他們以此引入全新的產(chǎn)品、流程和服務(wù)，被熊彼特視為資本主義核心特征的創(chuàng)造性破壞也正是在這個過程中表現(xiàn)了出來。最近，克萊頓·克里斯坦森把熊彼特的創(chuàng)造性響應(yīng)描述為“顛覆性創(chuàng)新”，意指一些特定的公司有時會追求顛覆已有工業(yè)模式和改變消費者日常生活的技術(shù)。

第二種是經(jīng)理人和工程師們的適應(yīng)性響應(yīng)，他們以穩(wěn)步與遞增的工作方式建立公司結(jié)構(gòu)、制造規(guī)程和營銷計劃以確保產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)與消費。顯然，任何經(jīng)濟(jì)（特別是特斯拉時代的美國，從1870年到1920年）的成功依賴于取得創(chuàng)造性創(chuàng)新與適應(yīng)性創(chuàng)新的恰當(dāng)組合。然而，恰當(dāng)?shù)慕M合既非自動達(dá)成也不顯而易見，因此商業(yè)與技術(shù)史學(xué)家們面臨的重大問題之一是理解創(chuàng)造性響應(yīng)與適應(yīng)性響應(yīng)如何共同運作。

特斯拉在公園里的創(chuàng)造性洞見使我們有機會研討一下熊彼特關(guān)于創(chuàng)新的第二層解讀。他提出在企業(yè)家的創(chuàng)造性響應(yīng)和經(jīng)理人的適應(yīng)性響應(yīng)背后是兩種思考方法，他稱之為兩種理性。商人或經(jīng)理人擁有的是客觀理性，這意味著他們走出去，查看市場，衡量需求并相應(yīng)地行動；“客觀”的意思是說，該做什么的邏輯來自“在那里”的世界。相比之下，熊彼特認(rèn)為企業(yè)家采用的是主觀理性；對他們來說，指導(dǎo)的邏輯來自內(nèi)在（他們自己的思想、感覺和愿望），并且他們行動的基礎(chǔ)是以內(nèi)在邏輯影響外部世界。

為了解釋主觀理性，熊彼特假定一個商人遇到了一個效率工程師。由于商人的注意力放在交付客戶想要的東西，因此他對工程師基于理論和計算獲得的提高運營效率的建議不太感興趣。商人著眼于市場的外部信號，因而他不能領(lǐng)會工程師基于科學(xué)和數(shù)學(xué)得出的內(nèi)在邏輯；與此同時，工程師則不能把握消費者需求的重要性。熊彼特得出結(jié)論說：

我之所以提到這類案例，不只是因為它們本身重要且引發(fā)了眾多不恰當(dāng)?shù)年U釋，還是因為其中工程師的理性很好地說明了什么是主觀理性，以及關(guān)注主觀理性的重要性。工程師的理性首先是對目的形成清晰的概念，然后通過理性和有意識的努力設(shè)計出實現(xiàn)目的的手段。他對純理性的新動向，比如發(fā)布在專業(yè)期刊上的一種新的計算方法，會迅速作出反應(yīng)，但對外部的其他考量卻相對較不關(guān)心。也就是說，由于其內(nèi)在有意識地追求理性，工程師的理性運作方式因而顯得獨特。

在我看來，把上述引文中的“工程師”換成“發(fā)明者”也不為過。許多發(fā)明者都是從對他們來說有意義的內(nèi)在邏輯做起，并努力以一個新設(shè)備來體現(xiàn)他們的內(nèi)在想法。

正如熊彼特中肯指出的，我們還沒有充分解釋清楚主觀理性在經(jīng)濟(jì)生活中所扮演的角色。學(xué)者和大眾不是去追蹤發(fā)明家或企業(yè)家如何發(fā)展出顛覆性技術(shù)，而是假想地認(rèn)為新想法的來源是不可知的，并把它們歸結(jié)為直覺、天才或“本能感覺”。

然而，特斯拉的職業(yè)生涯提供了一個契機，使我們更能理解主觀理性到底意味著什么。特斯拉的旋轉(zhuǎn)磁場設(shè)想來自內(nèi)心，但也不是無中生有。相反，他的洞見脫胎于持續(xù)的腦力設(shè)計，并成型于他當(dāng)時渾然一體的各種想法、感覺和印象?？赡苄鼙颂氐男g(shù)語“理性”不能恰如其分地表達(dá)特斯拉的工作，特斯拉所做的是某種形式的認(rèn)知處理。然而更為重要的是，隨著我們深入特斯拉的故事，我們將看到主觀理性的另一層意涵，即像特斯拉這樣的發(fā)明家是如此深信他們的想法，以至于他們不惜努力去重整外部世界以把想法變?yōu)楝F(xiàn)實。在把他們的想法施加給世界的過程中，發(fā)明者們創(chuàng)造了革命性的技術(shù)，使得資本主義的創(chuàng)造性破壞得以發(fā)揚。不過在這種情況發(fā)生在特斯拉身上之前，對于電氣技術(shù)行業(yè)他還有相當(dāng)多東西要學(xué)。

1. Josef W．Wohinz， Hg.， Die Technik in Graz：Aus Tradition für Innovation (Wien：B?hlau，1999).
2. Tesla biography， 1890.
3. Copy of Tesla's course transcript， Box 7， Folder 13， KSP.
4. 1915 Autobiographical Sketch.
5. Michael Brian Schiffer， Draw the Lightning Down：Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment (Berkeley：University of California Press， 2003).
6. Michael Brian Schiffer， Power Struggles：Scientific Authority， and the Creation of Practical Electricity before Edison (Cambridge， MA：MIT Press， 2008)， 49–74.
7. 根據(jù)特斯拉的成績單（前面的注釋3中引述過），他在1876—1877年選了波西爾的兩門課。
8. 在19世紀(jì)，發(fā)明者們開發(fā)了兩種形式的電力照明，即弧光燈照明和白熾燈照明。在弧光燈中，一個強大的電流通過兩根碳棒；隨著兩根碳棒被輕微拉開，火花跳過碳棒之間的間隙并產(chǎn)生燦爛的光。參見：Carlson， Innovation as a Social Process， 80–82.
9. “The First Transmission of Power by Electricity，”Electrical World 6 (12 December 1885)：239–240; Silvanus P．Thompson， Dynamo-Electric Machinery， 3rd ed．(London：E&FN Spon， 1888)， 13.
10. 1915 Autobiographical Sketch， 537.
11. NT， My Inventions， 57.
12. Ibid.; NY Herald， 1893.
13. Tesla biography， 1890; “The Westinghouse Company Secures the Tesla Motor，”Electrical Review (NY)， 11 August 1888 in TC 1：83.
14. NT， My Inventions， 59.
15. Carlson， Innovation as a Social Process， 88–95.
16. NY Herald， 1893， 92.
17. NT， My Inventions， 56.
18. Mrkich， Tesla：The European Years， 10; NT， My Inventions， 37; O'Neill， Prodigal Genius， 43.
19. Mrkich， Tesla：The European Years， 10–11．馬爾基奇指出，特斯拉曾于1876年10月第一次給《蜂王》寫信請求獎學(xué)金，希望擺脫對軍事獎學(xué)金的義務(wù)。
20. Mrkich， Tesla：The European Years， 16; O'Neill， Prodigal Genius， 44.
21. NT， My Inventions， 37; Mrkich， Tesla：The European Years， 17.
22. Tesla's police record from Maribor， March 1879， in Mrkich， Tesla：The European Years， 18.
23. Mrkich， Tesla：The European Years， 76.
24. NT， My Inventions， 37.
25. Mrkich， Tesla：The European Years， 92， 98.
26. Ibid.， 77; Daniel Mayer， “Nikola Tesla in Prague in 1880—Some Details from Tesla's Life， Until Now Unpublished，”Tesla III Millennium：Fifth Annual Conference Proceedings (Beograd， 1996)， VI67–VI69; Seifer， Wizard， 19.
27. 1915 Autobiographical Sketch， 537.
28. NT， My Inventions， 59.
29. 1915 Autobiographical Sketch， 537.
30. Tesla biography， 1890.
31. Mrkich， Tesla：The European Years， 100.
32. 關(guān)于蒂瓦道爾·普什卡什的傳記信息，參見：http://www.budpocketguide.com/TouristInfo/famous/Famous_Hungarians10.asp.
33. Edward Johnson to Uriah Painter， 17 December 1877， The Papers of Thomas A．Edison， ed．R．A．Rosenberg et al．(Baltimore：Johns Hopkins University Press)， 3：676–679; Paul Israel， Edison：A Life of Invention (New York：John W．Wiley， 1998)， 148–149.
34. 普什卡什不是電話交換機的發(fā)明者，而是看到其潛力的企業(yè)家之一。1877年5月，E．T．霍姆斯（E．T．Holmes）在波士頓建立了第一個電話交換機，也就是把電話加到他已有的防盜報警網(wǎng)絡(luò)。參見：Carlson， “The Telephone as a Political Instrument，”25–55， on 42.
35. 引自NT， My Inventions， 59以及Tesla biography， 1890。由于特斯拉在回憶錄中提供了幾個不同的版本，所以很難確定在布達(dá)佩斯的事件的精確順序。根據(jù)Tesla biography， 1890以及1915 Autobiographical Sketch中的順序，特斯拉先是在電報局工作，然后才有了他的尤里卡時刻。另外的說法是，My Inventions， 59， 65表明特斯拉在等待普什卡什電話公司的工作時生病了，并且是在公園里有了尤里卡時刻之后才去政府電報局當(dāng)繪圖員。
36. Tesla biography， 1890; NT， Motor Testimony， 191.
37. NT， My Inventions， 59.
38. 1915 Autobiographical Sketch， 537; NT， Motor Testimony， 321.
39. NT， My Inventions， 60–61.
40. 特斯拉在1903年的專利證詞中沒有提到1882年在布達(dá)佩斯當(dāng)著西蓋蒂在沙中畫圖。然而他的確回憶了大約1883年在巴黎外邊的愛迪生燈泡廠，他在塵土中畫圖向幾個同事講解他的電動機。
41. NT， My Inventions， 61.［《浮士德》的譯文取自董問樵的譯本。——譯者注］
42. 西蓋蒂1889年證實特斯拉1882年5月在巴黎跟他講過多相電動機，不過他沒有談到在布達(dá)佩斯的尤里卡時刻。參見：Szigeti， 1889 deposition.
43. 確實，阿拉戈設(shè)備里的銅盤與特斯拉最早的電動機轉(zhuǎn)子盤之間有驚人的相似之處，這種相似之處導(dǎo)致一位教科書作者得出結(jié)論說，“特斯拉的電動機是阿拉戈實驗的一種變種……在其中一個旋轉(zhuǎn)磁鐵帶動圓盤形導(dǎo)體轉(zhuǎn)圈”。參見：G．C．Foster and E．Atkinson， Elementary Treatise on Electricity and Magnetism (London：Longman， Green， 1896)， 490.
44. Silvanus P．Thompson， Polyphase Electric Currents and Alternate-Current Motors (Spon， 1895)， 422–425.
45. Ibid.， 447.
46. Ibid.， 437–440.
47. 1915 Autobiographical Sketch， 576.
48. 事實上，據(jù)我所知，同相或異相交流電的概念直到1883年才出現(xiàn)在工程文獻(xiàn)中，那是約翰·霍普金斯的一篇討論在同一個電路中使用幾個交流發(fā)電機問題的論文。參見：“Some Points in Electric Lighting，”in Original Papers by the Late John Hopkinson， ed．Bertram Hopkinson (Cambridge：Cambridge University Press， 1901)， 1：57–83， on 67–69.
49. 1915 Autobiographical Sketch， A198.
50. Clayton M．Christensen， The Innovator's Dilemma：When New Technologies Cause Great Firms to Fail (Boston：Harvard Business School Press， 1997).
51. Thomas K．McCraw， Prophet of Innovation：Joseph Schumpeter and Creative Destruction (Cambridge， MA：Belknap Press of Harvard University Press， 2007).
52. Schumpeter， “Rationality in the Social Sciences，”329–330.