尼古拉·特斯拉于1943年1月7日走进纽约客酒店,喂养窗台上的鸽子,然后孤独地去世,他的账单仍未支付。这个给予我们交流电(AC)电力分配、感应电机和特斯拉线圈的人,在他最后的岁月里一直在向战争部推销粒子束武器,并咆哮关于无线能量传输。其同时代的人们认为他疯了。八十三年后,特斯拉的“疯狂”想法正在从字面上重塑文明。 如果特斯拉在2026年出现,他可能会在前48小时内精神崩溃,然后立即开始修复事物。无线充电板?与他通过大气传输电力的瓦登克里夫塔的愿景相比,这是小菜一碟。电动车基础设施?他在1887年发明的交流感应电机,现在为每一辆从弗里蒙特工厂下线的特斯拉Model 3提供动力。全球可再生能源转型?在托马斯·爱迪生还在用煤炭点亮珍珠街的时候,特斯拉正在大声疾呼水力发电和“从自然中获取的免费能源”。根据瓦登克里夫的特斯拉科学中心的研究,他1901年的无线电力传输计划超前现代共振感应耦合一个世纪。 特斯拉的专利组合就像是现代文明的蓝图。他最重要的专利包括:
- 美国专利381,968(1888年5月):电磁电机——今天用于从工厂设备到电动车的多相交流感应电机
- 美国专利382,280(1888年5月):电力传输系统——为长距离传输交流电力的系统
- 美国专利381,970(1888年5月):电力分配系统——特斯拉的多相电力分配系统至今仍在全球使用
- 美国专利454,622(1891年6月):电照明系统——用于高效照明的高频交流发电机
- 美国专利645,576(1900年3月):电能传输系统——无线电力传输的理论基础
- 美国专利649,621(1900年5月):电能传输装置——无线传输的实用装置,瓦登克里夫塔的基础
- 美国专利685,012(1901年10月):增强电振荡强度的方法——用于无线电传输的特斯拉线圈变压器
- 美国专利723,188和725,605(1903年3月):信号系统和信号设备——比马可尼广为人知的专利更早的无线电传输系统
- 美国专利1,061,142(1913年5月):涡轮机——特斯拉无叶涡轮设计用于发动机
- 美国专利1,119,732(1914年12月):电能传输装置——高级无线传输方法
- 美国专利1,655,114(1928年1月):空中运输方法——垂直起降飞行器概念
这是残酷的现实:特斯拉的每一项专利都已到期。1995年6月之前提交的美国效用专利从颁发日期起有效17年;此后提交的专利自提交日起有效20年。特斯拉的最后一项专利于1928年颁发,意味着最晚到1945年也已过期。整个特斯拉专利组合在1900年代到1940年代之间进入了公共领域。这正是现代公司可以自由使用他的交流电机设计、特斯拉线圈配置和无线传输原理而不用支付一分钱版税的原因。这也是特斯拉公司可以合法以他命名而无需付许可费的原因。 讽刺的是,如果特斯拉的专利在现代法律下仍然有效(自提交日起20年),那么一些在1900年代初提交的专利可能只会在1920年代到期。但即使我们将今天的专利条款追溯应用,一切都会在1948年之前到期。特斯拉最具革命性的工作,1900到1914年的无线电力传输专利,已经有近80年免费使用。然而,直到公司如WiTricity(成立于2007年,基于MIT的研究)和Emrod(成立于2019年)开始将现代材料科学应用于他一个世纪前的设计,才成功规模化商用。 在今天的世界中,复活的特斯拉实际上可以实现的事情如下:
- 修复电网:特斯拉最初的1890年代的交流多相系统仍然支撑着全球电力分配,但它是一个拼凑的混乱。他只需看一下德州在冬季风暴乌里期间的电网故障(2021年2月,246人死亡,损失1950亿美元),就会用分布式发电和无线备份系统重新设计整个体系。他1893年关于高频交流发电机的研究直接适用于现代智能电网频率调节。
- 大规模破解无线电力:瓦登克里夫塔在1906年失败,因为J.P.摩根撤走了资金,“如果任何人都可以使用电力,那么我们把电表放在哪里?”。今天的风险投资生态系统将为可扩展的无线传输投入数十亿美元。当前的无线充电限制在15瓦,范围以英寸计算;特斯拉的共振变压器专利描述了数兆瓦规模传输,范围以英里计算。2021年发表在《IEEE电力电子学报》上的一项研究使用现代材料证实了其数学可行性。
- 革新可再生存储:特斯拉对高频交流电的着迷以及他在科罗拉多斯普林斯的实验(1899年)预示了现代超电容器和电网规模的储能概念。他看一下锂离子电池超级工厂,就会立刻开始借用他旋转磁场原理设计固态替代品。他在1891年在哥伦比亚大学的演讲中描述了通过磁场旋转的能量存储,本质上是现在由Beacon Power等公司部署的飞轮能量存储系统的蓝图。
- 重建电动航空:特斯拉在1928年的一次采访中提出了电动飞机推进,描述“一架由电动机驱动的完全平稳,无声的飞机”。他会撕开现代电池化学限制(当前的锂离子电池提供约250 Wh/kg;而喷气燃料有12,000 Wh/kg),并可能转向他的无线电力传输思想来开发飞行中的充电走廊。空客和波音目前在混合电动概念上亏损,而特斯拉会通过在航线沿线的共振耦合站予以解决。
- 揭示量子计算瓶颈:特斯拉对波共振的直观理解及其高频电磁现象实验,使他在量子相干概念上领先几十年。他走进IBM的量子实验室,看着15毫开尔文下保持量子比特的稀释制冷机,然后开始根据他1899年的笔记(地球电磁共振,即舒曼共振,1952年被证实)设计室温超导体。
真正的悲剧在于特斯拉无法在自己的时代完成的事情。他申请了300多项专利,但却欠债2,000美元而死。他的瓦登克利夫项目失败是因为投资者想要计量的电力而不是免费的无线电力。乔治·威斯汀豪斯在1888年买下他的交流电机专利,然后在1897年撕掉了特许合同以拯救威斯汀豪斯电气公司免于破产,这让特斯拉损失了数百万。根据史密森学会的记录,特斯拉的遗产被外国财产管理办公室扣押,他的文件到1952年才解除机密。想象一下,如果他可以获得Y Combinator的资金和现代半导体。 今天的科技巨头基本上是在执行特斯拉一个世纪前的路线图。SpaceX的Starlink星座?特斯拉在1904年提出通过电离层反射进行全球无线通信。特斯拉Powerwall电池?以一个人在1931年描述的分布式家庭储能命名。你iPhone下的无线充电垫?特斯拉在1893年芝加哥世博会上演示了无线电力传输技术。甚至国防高级研究计划局的定向能武器研究也可追溯到特斯拉在1937年提出的“力传送”粒子束建议。2019年在《技术与文化》杂志上的一项分析记录了23个直接引用特斯拉原始专利的现代技术。 这位男士领先于我们,因此我们仍在追赶。他在1900年发表的文章“增加人类能量的问题”读起来像一个奇点大学的白皮书,提议使用太阳能、地热能,甚至通过“自动作用”机器进行人工智能。如果特斯拉活到今天,他不会仅仅在科技公司工作,他可能会创办三家公司,革新能源和交通,然后因为他对鸽子的奇怪迷恋和终身独身承诺而被Twitter取消。但给他一个实验室,一个预算和一些对21世纪官僚主义的耐心,他将在第一次TED演讲之前解决气候变化问题。