電的科學史：從富蘭克林的風箏實驗到馬斯克的特斯拉汽車

引 言 放飛想像力 / III
第一部分 佛蘭克林時代 / 1
第1章 佛蘭克林的風箏實驗 / 3
第2章 瓦特的蒸汽機 / 21
第3章 法拉第與麥克斯韋的電磁理論 / 33
第二部分 愛迪生時代 / 53
第4章 摩爾斯的電報 / 55
第5章 愛迪生的電燈泡 / 71
第6章 特斯拉與威斯汀豪斯的交流電 / 87
第7章 英薩爾的電力帝國 / 105
第三部分 大規模時代 / 123
第8章 羅斯福的電力新政 / 125
第9章 胡佛水壩的榮耀 / 147
第10章 利連索爾的田納西河流域管理局實驗 / 165
第11章 “煤炭王”的統治 / 183
第12章 愛因斯坦的質能方程 / 199
第四部分 危機時代 / 217
第13章 艾森豪的“原子能為和平服務”計畫 / 219
第14章 蕾切爾·卡森的《寂靜的春天》 / 239
第15章 加州電力危機和安然事件 / 255
第16章 電力市場的競爭性改革 / 277
第五部分 堅定信念的時代 / 295
第17章 全球氣候變化問題的解決之道 / 297
第18章 喬治·蜜雪兒的葉岩氣革命 / 315
第19章 埃隆·馬斯克的夢想和歷史的教訓 / 329

後 記 想像未來 / 351
致 謝 / 357
注 釋 / 359

大家有沒有想過，假如你的世界裡沒有電，會怎麼樣？沒有電，就沒有清晨的鬧鐘聲和咖啡機，沒有電燈、電暖氣和空調，沒有高速運轉的電機，也沒有電腦和手機。

265年前，現代電力科學的發源地——費城，就是這樣一個世界。清晨，日出或公雞打鳴是催人早起的“鬧鐘”。煮咖啡、做飯用的是簡單的柴爐。推動企業發展的是肌肉的力量，或者說是字面意義上的馬力。只要計算，就肯定離不開鉛筆和紙。沒有人可以想像電會給整個世界帶來怎樣的變化，因為在那個時候，電力是一種異想天開的力量，人類還沒有捕獲並馴服這種力量。

沒有電，城市的夜晚最多只會點綴一些暗弱的光，而且常常潛藏著危險。想像一下，我們正坐在燭光旁邊閱讀、做針線活兒或者其他必須湊近燭光才能完成的工作。100支蠟燭才能發出與一隻100瓦白熾燈泡相當的光。靠近無遮無擋的燭火，意味著襯衫袖子、頭髮或者窗簾會有著火的危險。但是，危險並不僅限於室內，在室外也可能有摸黑走路、遭遇搶劫甚至後果更嚴重的危險。......值得安慰的是，在沒有電燈的夜晚，我們可以欣賞到朗朗夜空的繁星閃爍。
 
令人驚訝的是，一些大膽的頭腦渴望並想像出電這種東西，可謂“見人所未見”。其中，費城的本傑明·富蘭克林做出了最重要的貢獻。1752年6月的一天，佛蘭克林在暴風雨中放飛了他的風箏，讓世界“看到”了電。很明顯，這個實驗非常危險，因此人們一直懷疑富蘭克林是否真的這樣做了。但是，我們沒有理由懷疑他做風箏實驗的真實性，只不過他做實驗時的天氣可能並沒有那麼惡劣。
 
佛蘭克林的獨特才智無疑是他成功的核心因素，但是他生活的那個時代也是科學技術的一個分水嶺，這同樣對他的成功起到了不可或缺的作用。當時，科學革命已經改變了人類對宇宙的認識，緊隨其後的工業革命又將改變世界經濟。牛頓等人已經開始借助精確的數學來解釋宇宙力學中的萬有引力。最終，佛蘭克林等人也會用這種方法對電、磁和光進行研究。

與此同時，當時的人普遍採用一些在今天看來十分原始，甚至有點兒殘忍的科學和醫學方法。舉個例子，他們用放血術治療發燒和感染。喬治·華盛頓和其他許多人可能都死於類似的“治療法”，而不是在生命晚期染上了某種致命疾病。科學和技術的巨大轉變，有時會在生活的許多方面帶來不均衡的進展。
 
本傑明·佛蘭克林和他的風箏實驗代表人類只邁出了一段迷人旅程的第一步。在那之前，沒有幾個人想像過有電的生活。而在走完這段旅程之後，大多數人已經無法想像沒有電的生活了。在時代的需求和社會風俗的推動（很多時候是阻撓）下，許多著名人物（和一些聲名狼藉的人）的大膽行動為這段旅程提供了動力。

這些創新者建造的電力基礎設施功能強大，即使到了現在，發達國家的每一個居民也離不開它們。本傑明·佛蘭克林、邁克爾·法拉第、詹姆斯·克拉克·麥克斯韋、尼古拉·特斯拉和阿爾伯特·愛因斯坦等人取得的引人注目的科學進步，為這些基礎設施鋪下了第一塊基石。事實上，愛因斯坦認為電的發現不僅是通向現代物理學道路上的一站，而且其本身就是一條道路。人類對電的理解帶來了物理學領域的許多重大突破。

第二塊基石是在這一偉大科學的基礎上取得的技術進步。人類歷盡艱辛，終於在電與磁之間建立了聯繫，撒母耳·摩爾斯（SamuelMorse）發明的電報是電磁學的第一個成果。電報的產生是為了交流，這一點很重要。電力業務和電信業務都是同一科學的產物，但是後者在現代技術進步中的發展速度遠遠超過前者。

電力技術巨頭間的第一次戰爭主要是湯瑪斯·愛迪生與喬治·威斯汀豪斯（GeorgeWestinghouse）之間的對壘，尼古拉·特斯拉站在威斯汀豪斯的一邊。這也是第一次電流之爭。最後，威斯汀豪斯的交流電系統擊敗了愛迪生的直流電系統。交流電為規模經濟的誕生創造了條件，因為發電廠可以與遠距離的用戶連接在一起。有意思的是，現在很少有人完全清楚威斯汀豪斯和特斯拉所起到的關鍵作用。

第三塊基石是在全美範圍內推廣電力服務的業務實踐活動。為這項活動設立標準的創新型商業巨頭撒母耳·英薩爾（SamuelInsull）充分理解和信任規模經濟，他的目標是將發電廠和輸電線路的固定成本分攤到越來越多的用戶頭上，從而降低電價水準。最終，電變成了所有人都用得著而且負擔得起的商品。通過這個辦法，英薩爾完成了電力的第一次親民化。

然而，對“大規模”的追求也導致英薩爾陷入困境，這也是時至今日仍然有人認為他臭名昭著的原因。1932年，美國一共有三家控股公司（英薩爾擁有其中一家），它們控制了全美幾乎1/2的發電量。當英薩爾的控股公司在大蕭條時期陷入困境時，當時的美國總統佛蘭克林·羅斯福出面指責英薩爾是導致經濟危機越發嚴重的罪魁禍首。與第三塊基石密切相關的第四塊基石是政府監管。
 
20世紀初，英薩爾實際上已經邀請美國各州對公用事業實施監管。利用這種監管制度，英薩爾得到了若干專屬服務領域（為建立規模經濟創造條件的公用事業壟斷權），作為交換，各州有權對電力服務實行基於成本的收費方式。
 
然而，聯邦監管在大蕭條時期出現了。佛蘭克林·羅斯福就任美國總統後，通過採取一些積極的措施，解散了大型控股公司。這是有史以來美國政府在非戰時期採取的規模最大的幹預行動之一，導致各州和聯邦政府的管轄權發生了衝突，而且這種矛盾直至今天也沒有得到任何緩解。

環境監管是政府監管這塊基石的一個組成部分，而且是越來越重要的組成部分。賓夕法尼亞州發生的多諾拉煙霧事件起到了重要的推動作用。很多人認為，蕾切爾·卡森於1962年出版的《寂靜的春天》是開啟現代環境保護運動的一部里程碑式的作品。書中不僅有卡森收集的有關殺蟲劑巨大危害的那些令人信服的檔，還反映出卡森的勇氣。
 
儘管卡森在訪談與寫作中從未直接提及電力行業，但她卻對這個行業產生了重大影響。從美國前副總統阿爾·戈爾於2006年拍攝的紀錄片《不可忽視的真相》，到美國前總統巴拉克·奧巴馬於2015年提出的“清潔能源計畫”，這些努力都旨在解決全球氣候變暖問題。在這些背後，都可以看到卡森的榜樣作用。

今天，科學知識和文化價值的根本性變化催生了一個問題：是否有必要建立全新的電力基礎設施？環境問題（尤其是全球氣候變化）在電力行業發揮的驅動和主導作用是第一個變化。由於暴風雨和網路戰爭更加頻繁，人們越來越關心門階（而不是電網）處的電力服務可靠性，這是第二個變化。就像優步（Uber）的崛起體現了人們對運輸方式的選擇權需求一樣，人們在電力供應方面同樣有選擇權需求，這是第三個變化。這些根本性變化為第二次電流之爭埋下伏筆。
 
這一次，對戰的雙方是完善的電網與行業新領袖（如埃隆·馬斯克）提出的“個人能源”，後者經常採用小規模的可再生技術。這些變化還為第二次親民化創造了條件，個人消費者可以用他們的錢包，為更好的環境保護、更高的門階服務可靠性和更多的選擇權“投出贊成票”。

以上是對電力行業雄心勃勃的發展歷程進行的簡單回顧，從中可以看出，真正瞭解過去和準確預測未來的......方法就是使用廣角鏡頭——我們必須認真思考265年的電力歷史。例如，如果我們的研究從愛迪生開始，就會錯過第一塊基石（佛蘭克林、法拉第和麥克斯韋的偉大科學成果）。同樣，我們必須調查清楚推動電力工業發展的所有因素。只有對涵蓋科學、軍事戰略和地緣政治（尤其是冷戰的地緣政治）的廣泛領域進行評估，才能解釋核能崛起的原因。只有對汽車行業的戰略機遇進行評估，並深入瞭解汽車文化，才能預見電動汽車的未來。只有透過廣闊的視野，我們才能看清美國總統唐納德·特朗普的看似挑釁性的內閣任命是否為氣候問題的建設性妥協打下了基礎。

電是整個現代生活的核心，然而，這個革命性力量的完整發展歷程仍然沒有公之於眾。至少目前還沒有。