電的進化簡史

電（電）------人類馴服

「電」(Electricity)指一種物理現(xiàn)象，今天意義的「電」是第二次工業(yè)革命的產(chǎn)物，人類最早需要電的應(yīng)用應(yīng)該是照明用的電燈了吧。而關(guān)于電最早的記載可以追溯到中國古代甲骨文中的記載，在商朝的甲骨文中，“電”的本字是申字，“電”在甲骨文里面的模樣，很像天上的雷電閃電在四方伸展的樣子。

“電”字在古漢字和現(xiàn)代簡明漢字的演變

嚴格意義來講，人類發(fā)展的歷史就是與自然環(huán)境的抗爭史，而與風(fēng)雨雷電的自然抗爭史格外震撼人心。在《說文》中，我們可以看到：電（電）——陰陽激耀也，從雨，從申。對于自然現(xiàn)象的描述我們可以清楚的了解到其表征的形貌，但是其內(nèi)部機理受科學(xué)技術(shù)限制還未可知，所以在各種古籍中大家只是描述和探討，包括古埃及希臘文明。

閃電擊打在大地平面的仿真模擬（原創(chuàng)）

在古埃及文獻中，人們發(fā)現(xiàn)尼羅河中有一種魚可以使人麻痹，于是將這種魚類稱為“尼羅河的雷神”，并將它們描述為其他魚類的保護者。而且十分有趣的是，醫(yī)生們在知道有被電后強烈的肌肉收縮的反應(yīng)后，居然讓有痛風(fēng)或者頭疼的患者觸摸這種魚類，希望能通過被電來減輕痛苦。

電鰻（圖源：Google）

后來也有許多學(xué)者研究了古原電池和摩擦生電等現(xiàn)象，而到真正意義上研究電還是依靠一個“傳奇”----本杰明·富蘭克林。

電（電）------近代發(fā)展

1752年6月，富蘭克林在一根潮濕的風(fēng)箏線底部安裝了一把金屬鑰匙，并在暴風(fēng)雨的天空中放風(fēng)箏，一連串的火花從他手背的鑰匙上跳到他的手背上，這第一次證明了閃電就是電，他還解釋了萊頓瓶作為一種存儲大量電荷的裝置的矛盾，這種電荷是由正電荷和負電荷組成的。在此后的幾十年來，生物電、化學(xué)電、電磁現(xiàn)象和電動機相繼誕生，麥克斯韋對于“電”和“磁”的同一學(xué)說，標志著電學(xué)進入了新的紀元。

尖端放電現(xiàn)象的仿真模擬（原創(chuàng)）

在19世紀早期，電氣科學(xué)是人類科學(xué)史上最亮眼的明珠，貝爾、愛迪生、尼古拉·特斯拉、第一男爵開爾文、維爾納·馮·西門子等現(xiàn)代電學(xué)學(xué)科奠基人的出現(xiàn)，讓一個自然現(xiàn)象變成了人類現(xiàn)代生活必不可少的工具。1887年，海因里?！ず掌澃l(fā)現(xiàn)用紫外線照射的電極更容易產(chǎn)生電火花，1905年，阿爾伯特 · 愛因斯坦發(fā)表了一篇論文，解釋了光電效應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，并成功解釋了金屬在光照射下能量激發(fā)發(fā)射光電子的理論，這一發(fā)現(xiàn)后來導(dǎo)致了現(xiàn)代科學(xué)的一個巨變------量子革命。而愛因斯坦也因發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)獲得諾貝爾物理學(xué)獎，現(xiàn)代規(guī)模萬億的光伏產(chǎn)業(yè)其實最早能追溯到1900年代。

光伏產(chǎn)業(yè)------太陽能電池陣列（圖源：Google）

在此后的幾十年來，科學(xué)家和商人都在不遺余力的研究各種材料和電學(xué)的相關(guān)性質(zhì)，直到1947年的一天，美國貝爾實驗室的 John Bardeen 和 Walter Houser Brattain 發(fā)明了人類第一個晶體管，自此現(xiàn)代半導(dǎo)體學(xué)開始迅猛發(fā)展，通過改進材料和工藝制造出來更小的晶體管；而MOS管（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）、IGBT、集成IC和LED等元器件都是在不斷設(shè)計和工藝迭代中誕生的。

當然現(xiàn)代電子元器件和半導(dǎo)體科學(xué)研究都是建立在交流電的基礎(chǔ)上，要問現(xiàn)代的電學(xué)奠基人你最推崇誰，我相信大家都會回答愛迪生，法拉第他們，但是真正有所了解和研究的人都知道一個不怎么在課本上出現(xiàn)的人類巔峰------尼古拉·特斯拉。

電（電）------科技未來

現(xiàn)代的無線通信、雷達、交流電機、渦輪機、放大發(fā)射機、粒子束武器、太陽能發(fā)動機、X 光設(shè)備、電能儀表、導(dǎo)彈科學(xué)、遙感技術(shù)、飛行器、宇宙射線、雷達系統(tǒng)、機器人等等幾十上百個跟電學(xué)有關(guān)的其實背后的本質(zhì)都是交流電攜帶信號或者高頻高壓所達成的；而這些系統(tǒng)近乎構(gòu)成了現(xiàn)代社會的整個基礎(chǔ)。在人類社會中重要媒介------手機，大概只有巴掌大小的設(shè)備上卻蘊含著上百種不同頻率和幅值的交流信號，從CPU到天線信號，其內(nèi)部各種運算、數(shù)據(jù)處理和通信都是依靠著交流電這一基礎(chǔ)。

尼古拉·特斯拉（圖源：Google）

就連現(xiàn)在最火熱的電動汽車公司----Tesla，都是創(chuàng)始人Mask為了紀念偶像，尼古拉·特斯拉而命名的。而且Tesla的新能源汽車雖然是使用電池存儲電能，但是整車驅(qū)動卻采用交流電機，通過內(nèi)置的逆變器來進行直流交流轉(zhuǎn)換，最后驅(qū)動電機為整個汽車提供動力。當然有人就會問為何需要多此一舉，直接采用直流電機驅(qū)動不好嗎？

關(guān)于這個問題已經(jīng)有很多專業(yè)人士給出了回答，通過比較不同類型電機的效率、功耗和體積不難發(fā)現(xiàn)，交流感應(yīng)電動機能更好的控制和減少總重量。請記住一句話，任何量產(chǎn)出的商品和設(shè)備，本身都是經(jīng)過工程師和商人們權(quán)衡后的結(jié)果，那些專業(yè)人員老早就考慮和試驗過各種方面均衡的方案。

Tesla汽車（圖源：Google）

當然目前的科技發(fā)展是多個學(xué)科交叉的結(jié)果，新材料的誕生能夠解決以前難以處理的棘手問題；同樣新的設(shè)計能夠帶來非同凡響的元件性能；而工藝、設(shè)備、材料和設(shè)計等等方面的交織發(fā)展才能夠構(gòu)成人類社會的多姿多彩。