了不起的驼背工程师

（发表于《科技日报》2019年3月1日）

查尔斯·普罗透斯·斯坦因梅茨

武夷山

科学史话

    1865年4月9日，查尔斯·普罗透斯·斯坦因梅茨出生于德国的布雷斯劳（现为波兰的弗罗茨瓦夫)。因家族遗传，他是先天性驼背，身高只有一米二，而且髋关节发育不良。虽然出生即带有残疾，自幼受人嘲侮，但斯坦因梅茨坚持刻苦学习，并成为一名伟大的数学家和电气工程师，对交流电系统的发展做出了巨大贡献。

    斯坦因梅茨小时候学习成绩很好，尤其是数学和物理。身为装订工人的父亲甚至把他的作业和试卷都装订成册，以此为傲。1882年，斯坦因梅茨进入布雷斯劳大学就读。其间他加入了社会民主党，并担任该党党报《人民之声》的编辑。1888年，就在他即将完成博士论文时，德国警察对他展开了调查，因为他的社会主义政治立场不能见容于当时的德国政府，加之他是犹太人，更难以摆脱被迫害的命运。于是，他先后移居瑞士和美国。

    在美国入境后，据说他险些被移民局遣返回欧洲。邀他赴美的一位美国朋友去找移民局交涉，“你们为什么要遣返他？”移民局官员答复说：“他是数学家，而美国有的是数学家。”“他没告诉你他也是电工吗？”“他干嘛不早说，我们美国需要电工。”就这样，他才得以顺利入境。后来，在领取美国公民身份证时，他把自己的德国名字“卡尔”改为美国化的“查尔斯”，并增加了一个中名普罗透斯（希腊神话中一个变幻无常的半人半神）。在日常生活中，斯坦因梅茨这个科技天才也是脾气怪异、变幻无常的。

    1892年1月，在美国的一次学术会议上，斯坦因梅茨提交的论文中提出了计算交流电机磁滞损耗的公式。随后，他又创立了计算交流电路的实用方法——相量法，并于1893年向国际电工会议报告，受到广泛的欢迎。过去，美国工程界主要靠反复试验来解决技术和生产问题，斯坦因梅茨则向工程师同僚们表明了数学理论的指导对于工程专业有多么重要。

    到美国后，他先是在Eickmeyer公司工作。当他提出的磁滞理论轰动美国电气工程界后，通用电气公司有意招纳这位科学人才，但他却不愿意抛弃老东家。于是通用电气管理层甚至决定将Eickmeyer公司整体收购，斯坦因梅茨自然也就成为通用电气的员工了。当然，通用电气对Eickmeyer公司的变压器专利非常感兴趣，也是收购动机之一。

    有一次，福特汽车公司的老总亨利·福特遇到了汽车蓄电池充电方面的技术难题，就向斯坦因梅茨请教。双方约好在某天晚上见面，可是，福特等了很久也不见斯坦因梅茨的踪影。这是因为这位终生未婚的先生很喜欢孩子，他通过合法手续“收养”了自己的实验室助手约瑟夫·海登，于是，海登的三个孩子就名正言顺地成为他的孙子。每天晚上，他都与孙子们呆在一起，享受天伦之乐，连约好与福特见面的这一天也不例外。就在福特怒火万丈要离开的时候，斯坦因梅茨将孙子们送上床之后终于赶到了。他迅速绘出有刷发电机的基本设计简图，交给福特。这个设计解决了福特汽车的电池充电问题，且沿用了几十年。

    斯坦因梅茨一生的研究领域涉及发电、输电、配电、电照明、电机、电化学等诸多方面，共获得200多项专利。他先后设计了能产生1万安电流、10万伏电压的高压发电机，研制成保护高压线的避雷器、高压电容器，晚年还开发了人工雷电装置。他的另一项重要科研成果是研究电的瞬变现象理论。

    斯坦因梅茨曾任美国电气工程师学会主席，也是美国艺术与科学院院士。为了永久表彰他的贡献，美国电气电子工程师学会设立了以他名字命名的“IEEE查尔斯·普罗透斯·斯坦因梅茨奖”。1913年，斯坦因梅茨还获得了富兰克林学会颁发的克雷松金质奖章。1923年10月26日，他在美国纽约州的舍内克塔迪去世。由于斯坦因梅茨在数学和电气工程方面惊人的造诣，人们称他为“雷电打造者”和“舍内克塔迪的怪才”。