הפודקאסט עושים היסטוריה

[עושים היסטוריה] 300: אדיסון, טסלה ו-ווסטינגהאוז: מלחמת הזרמים

בשלהי המאה ה-19 התחוללה מלחמה טכנולוגית עקובה מדם (תרתי משמע), שנסובה סביב השאלה – כיצד יולך החשמל, ההמצאה החדישה והמסעירה, אל בתי הצרכנים: האם יהיה זה באמצעות זרם ישר (DC) או זרם חילופין (AC)? בויכוח הזה היו מעורבים אגו, פחד – וכסף, הרבה מאוד כסף.
באורח יוצא דופן ולרגל פרק 300, זהו חידוש (לא שידור חוזר!) של פרקים שלוש וארבע של התוכנית.

האזנה נעימה,

רן.

רשימת תפוצה בדואר האלקטרוניאפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | פייסבוק | טוויטר

דף הבית של התכנית | iTunes | RSS Link


פנדה מזרנים

פודקאסט סיפורים מהניידת


פרק 300: אדיסון, ווסטינגהאוז וטסלה – מלחמת הזרמים

יש לי מסורת ב'עושים היסטוריה': כל מאה פרקים, אני משתדל להביא לכם פרק מיוחד ושונה מהרגיל, שמציג באופן כלשהו טפח מהנעשה מאחורי הקלעים של התכנית. בפרק מאה זה היה פרק מיוחד על ההיסטוריה של הפודקאסטים בארץ ובעולם, בפרק 200 סיפרתי לכם על תהליך העבודה על הפרקים – ובפרק הזה, אני אמשיך את המסורת של ההצצה מאחורי הקלעים של העשיה שלנו.

'מלחמת הזרמים' היה הנושא של פרקים שלוש וארבע של עושים היסטוריה. אנחנו מדברים כאן על שנת 2007, פחות או יותר. כמה שנים מאוחר יותר, אחרי שצברתי קצת ניסיון – קצת הרבה ניסיון – החלטתי לגנוז את הפרקים האלה. למעשה, החלטתי לגנוז את כל הפרקים הראשונים של עושים היסטוריה, כיוון שהרגשתי שהם בוסריים מדי ולא מספיק מהוקצעים . מאוחר יותר, בעקבות בקשות חוזרות ונשנות ממאזינים, החלטתי לפתוח אותם מחדש להאזנה – חוץ מהפרקים על מלחמת הזרמים. מדוע? כי הם היו גרועים באופן יוצא דופן. הם היו גרועים לא רק מבחינה טכנית של איכות ההקלטה, העריכה וכדומה – אלא גם מבחינת איכות התוכן שלהם.

אז לרגל פרק 300, החלטתי לעשות משהו שמעולם לא עשיתי בתוכנית עד כה, ולכתוב מחדש פרקים שכבר עלו בעבר לאוויר – הפרקים על מלחמת הזרמים. בנוסף, בסוף הפרק, ננתח את הפרקים המקוריים, אלה שכתבתי לפני כמעט שלוש עשרה שנה, ונראה מה היו הבעיות הגדולות שלהם. האזנה נעימה.

 

'מלחמת הזרמים' הייתה מלחמה שתוצאותיה השפיעו על כל אחד מאיתנו. על אף שאף כדור לא נורה במלחמה זו, היו כאלה שמתו. בעיקר כלבים וחתולים,אבל גם אדם אחד.

המחלוקת שהייתה בבסיס מלחמת הזרמים הייתה השאלה הבאה: כיצד יולך החשמל בארצות הברית מתחנת הכוח שמייצרת אותו, אל בית הלקוח. האם יהיה זה זרם ישר ((DC, או באמצעות זרם חילופין (AC)? למי שמתוודע לעניין בפעם הראשונה, זה נראה כמו דיון טכני לחלוטין. אבל אל תתנו לרושם הראשוני להטעות אתכם: הויכוח על שיטת הולכת החשמל היה רחוק מאוד מלהיות אך ורק טכני. היו מעורבים בו אגו, ופחד – וכסף, הרבה מאוד כסף.

התקופה המדוברת היא סוף המאה התשע עשרה, שיא המהפיכה התעשייתית, על סף תחילת עידן החשמל: ארצות הברית והעולם כולו היו מוכנים למהפיכה שתביא חשמל לכל בית. בכל מקום כבר היו נורות חשמל, וזה גם היה השימוש העיקרי לחשמל בכלל, שכן  טלוויזיות, מזגנים וכדומה עדיין לא הומצאו. אם למישהו נדמה כי תאורה ביתית ותאורת רחוב הן התפתחויות טכנולוגיות משניות יחסית, הוא מוזמן לבקר בכפר קטן במקסיקו, לא רחוק מקאנקון, שם ביליתי שני לילות במסגרת הטיול הגדול של אחרי הצבא. אז, בתחילת שנות האלפיים, בשורת החשמל עדיין לא הגיעה לכפר המקסיקני הקטן. ביומיים האלה, שגרת החיים שלי השתנתה במאה ושמונים מעלות: במקום להשאר ער עד אחת או שתיים בלילה, כמו כמעט בכל יום של הטיול, כשירד הלילה בכפר בשבע בערב- הלכנו לישון. שבע בערב! יומיים כאלה הספיקו כדי להעניק לי נקודת מבט חדשה לגבי חשיבותו של החשמל לתרבות שלנו, תובנה חשובה – בהנתן שחודשיים לאחר מכן התחלתי את השנה הראשונה שלי בלימודי הנדסת חשמל .

אם כן, חשמל צריך היה להגיע לכל בית ולכל עסק. אבל איך בדיוק יגיע החשמל לבתים ולעסקים? היה ברור לכל שמי שישלוט על תשתית הולכת החשמל, עתיד להרוויח הרבה מאוד כסף – ולא רק מתשלומי הצרכנים הפרטיים והעסקיים, אלא גם במסגרת מכרזים ממשלתיים, מוניציפליים וצבאיים, שהרי כל ארגון וכל עיר יהיו תלויים בחשמל לכל צרכיהם. ועוד נקודה חשובה: מי שמייצר את החשמל, קובע את התקן שלפיו חייבות כל יצרניות מוצרי החשמל השונים להתיישר. יש פה מונופול דה-פקטו על התקינה בתחום החשמל, ומונופול שווה בדרך כלל הרבה כסף. ברור, אם כן, שלכל הגופים שהיו מעורבים במלחמת הזרמים הייתה מוטיבציה עצומה לנסות ולכפות את שיטת הולכת החשמל שלהם על השוק בארצות הברית.

תומאס אדיסון

סיפורינו מתחיל עם תומאס אדיסון.

אני מניח שהשם תומאס אדיסון לא זר לכם: אחרי הכל, הוא נחשב לאחד מגדולי הממציאים בכל הזמן. אדיסון החל את הקריירה שלו כמפעיל טלגרף, משרה שבה זכה לאחר שהציל את בנו של מנהל תחנת הטלגרף מדריסה על ידי רכבת חולפת. אדיסון היה מפעיל טלגרף טוב ומיומן – תכונה מפתיעה, בהתחשב בכך שא', ההשכלה הרשמית שלו הסתכמה בשלושה חודשי לימוד בלבד, וב' – הוא היה חירש באופן חלקי. ואולי העובדה הזו לא צריכה להפתיע אותנו כל כך: החירשות החלקית, סיפר אדיסון, איפשרה לו להתעלם מרעשי רקע והפרעות, ולהתרכז בפענוח השדרים. 

הדחף להמציא ולחדש זרם תמיד בעורקיו של אדיסון, והוא בחר לעשות בעיקר משמרות לילה – כדי לנצל את השקט והבדידות היחסית לניסויים על מקלטים ומשדרי טלגרף חדשניים שניסה לפתח. לרוע מזלו, אחד הניסויים הסתיים בכך שאדיסון שפך חומצת מצברים על השולחן של הבוס – תקלה שעלתה לו במשרתו.

אבל אדיסון לא נתן לכשלונות קטנים לייאש אותו. הוא המשיך לפתח ולהמציא, וההמצאה הראשונה שלו שהצליחה ללכוד את תשומת הלב של הציבור הייתה הפונוגרף – מכשיר שהיה מסוגל להקליט קולות ולהשמיע אותם. לאורך הקריירה הארוכה והמפוארת שלו פיתחו אדיסון והמהנדסים שעבדו תחתיו אינספור המצאות שכיום הן חלק בלתי נפרד מחיינו: למשל, מיקרופון ראשוני, שיטת סינכרון בין קול ותמונה – הטכנולוגיה שנמצאת בבסיס הקולנוע המודרני – מכשירים לצילום תמונות רנטגן, סוללות חדשניות, כימיקלים חשובים ועוד ועוד. אין פלא שהציבור האמריקני העריץ את "הקוסם ממנלו פארק", הכינוי לו זכה על שם המקום בו קבע את ביתו ומעבדת הפיתוח שלו.

אבל לא פחות חשובים מיכולותיו הטכניות של אדיסון – ואולי אפילו חשובים יותר מהן – היו חושיו המחודדים של אדיסון בתחום העסקים. שלא כמו ממציאים רבים אחרים, שעל חלקם נשמע גם בפרק הזה, אדיסון ניחן ביכולת לתרגם את הגאונות הטכנולוגית שלו להקמת עסק מכניס ורווחי. הדוגמה הטובה ביותר לכך היא ההמצאה המפורסמת ביותר של אדיסון: נורת החשמל. אם לדייק – נורת החשמל הומצאה עוד לפני אדיסון, אבל הוא שיפר ושכלל אותה כדי שתתאים לייצור סדרתי, ותחזיק מעמד במשך אלפי שעות. אדיסון הבין בחושיו העסקיים החדים שהנורה היא רק החלק האחרון בשרשרת ארוכה של תשתיות ומערכות ליצור והולכת חשמל. בלעדי הגנרטור שמייצר את החשמל, והכבלים הארוכים שמוליכים את החשמל ממפעל הייצור ועד בית הלקוח – הנורה שווה כקליפת השום. ב-1880, שנה אחת בלבד לאחר שהמציא את הנורה שלו, הקים אדיסון את Edison Illuminating Company, שפיתחה וייצרה גנרטורים ליצור חשמל. 

כאן אנחנו מגיעים, בפעם הראשונה, לשאלת האופן שבו מיוצר ומולך החשמל ממפעל היצור ועד בית הלקוח. יש שתי צורות עקרוניות להולכת חשמל בכבלים: זרם ישר (Direct Current, או DC), וזרם חילופין (Alternating Current, או AC, בקיצור.) לבחירה בזרם ישר או בזרם חילופין יש השלכות דרמטיות על כמעט כל חוליה בשרשרת האספקה של החשמל – החל מתכנון הגנרטור שמיצר את החשמל, דרך בחירת סוגי הכבלים שיוליכו אותו ועד לאופן תכנון המתקנים והמכונות שצורכים את החשמל בנקודות הקצה. לכן, הבחירה העקרונית בזרם ישר או זרם חילופין הייתה הימור על הרבה מאוד כסף. אם בחרת בטכנולוגיית זרם ישר ובסופו של כל העולם החליט לעבוד בזרם חילופין – או להיפך – המשמעות היתה שכל הכסף שהשקעת בהקמת תשתית יצור והולכת החשמל נזרק לפח, פשוטו כמשמעו, ואתה מפסיד את כל ההשקעה שלך. אם נדמה את צומת ההחלטה הזו למשחק בקזינו, אדיסון ניצב בפני רולטה שהיו בה רק שני מספרים – והיה צריך לבחור על איזה משני המספרים הוא רוצה לשים את כל הכסף שלו. 

זרם ישר (DC)

אדיסון הימר על זרם ישר, DC. כדי להבין מדוע בחר בזרם ישר, בואו נבין טוב יותר מהו זרם חשמלי בכלל וזרם ישר בפרט. 

זרם חשמלי הוא תנועה של אלקטרונים. האלקטרונים בתוך פיסת מתכת, לדוגמא, פחות או יותר חופשיים לנוע ממקום למקום בתוך המתכת – אבל בהיעדר התערבות חיצונית, שום דבר לא שולט על כיוון תנועתם, וכך כל אלקטרון נע לכיוון אחר באופן אקראי. אפשר לדמות את המצב הזה לאולם כנסים שבו הקהל נע מדוכן לדוכן, כל אחד לפי מה שמעניין אותו באותו הרגע. 

אבל מה יקרה אם לפתע מישהו יפתח את מערכת הכריזה ויכריז: 'שימו לב, קפה וקוראסונים חינם במבואה!'. 

[שום דבר לא קורה]

אה, סליחה – היינו בכנס בסקנדינביה. התכוונתי שאנחנו בכנס בישראל. 

[צעקות והתפרעויות]

אוה, זה יותר הגיוני. בכל אופן, תחת השפעת כוח הקוראסון, כל האורחים בכנס מסתובבים והולכים לאותו הכיוון. במילים אחרות, נוצר זרם של אנשים שצועדים – סליחה, רצים – לכיוון המבואה. 

אותו הדבר מתרחש במתכת כאשר מחברים אותה למקור מתח, כמו סוללה. אם מחברים את המתכת למקור מתח חיובי – הצד החיובי של הסוללה – האלקטרונים, שיש להם מטען חשמלי שלילי, יימשכו אל הסוללה וינועו לכיוונה כגוף אחד, כמו מכוניות בכביש חד סטרי. אם מחברים את המתכת למקור מתח שלילי – דהיינו, צד המינוס של הסוללה – האלקטרונים השליליים יידחו ממנו וינועו בכיוון ההפוך. 

הפרט החשוב לענייננו הוא שאם מחברים למתכת מקור מתח קבוע – דהיינו, מכשיר שמייצר את אותו המתח בדיוק כל הזמן, כמו סוללה למשל – האלקטרונים יזרמו תמיד באותו הכיוון. זהו זרם ישר. 

לזרם ישר יש כמה יתרונות, אבל העיקרי שבהם היא העובדה שקל יחסית לייצר אותו בעזרת גנרטורים פשוטים – מה שכונה אז 'דינמו' – וקל לאגור ולאחסן אותו באמצעות סוללות, בטריות. מכיוון שכך, כמעט כל מאמצי המחקר והפיתוח בתחום החשמל לאורך המאה ה-19 התמקדו בזרם ישר, רוב המהנדסים בתקופתו של אדיסון הבינו זרם ישר וידעו לעבוד איתו, וכל התשתיות הרלוונטיות – מהגנרטורים שייצרו את החשמל ועד המנועים שצרכו אותו – התאימו לעבודה בזרם ישר. כשמבינים את הסביבה ההנדסית שבה גדל אדיסון, קל להבין מדוע הימר על זרם ישר כשיטה המועדפת ליצור והולכת חשמל. 

אבל לזרם ישר היה גם חיסרון גדול מאד, חיסרון שנובע מתכונה בסיסית של כל חומר שנקראת התנגדות, Resistance. 

התנגדות, כשמה כן היא, היא הנטיה של החומר להתנגד למעבר של זרם חשמלי דרכו. נזכור שזרם החשמל עשוי מאלקטרונים, והאלקטרונים האלה נעים בין האטומים של המתכת – ומדי פעם בפעם, הם מתנגשים בהם. ההתנגשויות האלה בולמות את תנועת האלקטרונים וממירה חלק מהאנרגיה החשמלית לחום שנפלט מהמתכת. לעיתים, אנחנו יכולים לנצל את החום שיוצרת ההתנגדות לצרכינו: הנורה שפיתח אדיסון, למשל, היתה מבוססת על חוט דק בעל התנגדות גבוהה מאד – כך שזרם החשמל שעבר דרכו גרם לו להתחמם לטמפרטורה גבוהה ולזרוח באור חזק. אבל ברוב המקרים, החום שיוצרת ההתנגדות הוא בזבוז של אנרגיה. תחשבו על הכבלים הארוכים שמוליכים את החשמל ממפעל היצור ועד לבית הלקוח: ההתנגדות של הנחושת ממנה עשוים הכבלים היא התנגדות נמוכה יחסית, אבל בכל זאת מדובר בכבלים באורך של עשרות קילומטרים – ואפילו אם כל מטר של כבל מבזבז רק מעט אנרגיה חשמלית, לאורך הכבל הארוך אחוזים ניכרים מהאנרגיה הולכים לאיבוד כחום ולא מגיעים לביתו של הצרכן. הבזבוז הזה עולה המון כסף ליצרניות החשמל, שכן הן צריכות להוסיף עוד ועוד גנרטורים כדי לפצות על האנרגיה שהלכה לאיבוד בדרך. 

כמות האנרגיה שהולכת לאיבוד כחום תלויה במידת ההתנגדות של החומר שדרכו זורם החשמל – אבל, וזו נקודה חשובה, היא תלויה מאד גם בעוצמת הזרם. קל להבין את זה אם נדמיין את האלקטרונים זורמים בתוך החומר ומתנגשים באטומים – אם נזרים דרך החומר יותר אלקטרונים, דהיינו זרם חזק יותר, נקבל יותר התנגשויות ולכן יותר בזבוז אנרגיה. 

אבל הנקודה הקריטית כאן היא שהפסד האנרגיה כתוצאה מההתנגדות לא רק גדל בהתאם להתחזקות עוצמת הזרם – הוא גדל לפי הזרם *בריבוע*. זאת אומרת, אם הזרם דרך החומר גדל פי שתיים – בזבוז האנרגיה גדל פי ארבע, ואם הזרם גדל פי ארבע – הבזבוז גדל פי שש עשרה. במילים אחרות, ככל שליצרנית החשמל יש יותר לקוחות שצורכים ממנה יותר זרם, האנרגיה שהולכת לאיבוד כחום בתוך הכבלים גדלה בקצב מסחרר. 

לאדיסון ואנשיו היו שתי פתרונות אפשריים לבעיה הזו. הראשון היה להוליך את החשמל בכבלי נחושת עבים יותר. ככל שהכבל עבה יותר, ההתנגדות החשמלית שלו פוחתת – ואז פחות אנרגיה חשמלית מומרת לחום והולכת לאיבוד. אבל כאן יש בעיה: נחושת היא מתכת יקרה, וכל מילימטר שנוסיף לקוטר של כבל הנחושת מייקר את תשתית ההובלה במידה משמעותית, עד כדי אלפי דולרים לקילומטר של כבל. 

הפתרון השני הוא להקפיד שהכבלים לא יהיו ארוכים. אם אורכו של כבל הוא קילומטר אחד במקום שני קילומטרים, חסכנו חצי מהאנרגיה שהייתה הולכת לאיבוד. אבל המשמעות של כבלים קצרים היא שאדיסון צריך להקים את תחנות הכוח שלו הרבה יותר קרוב לבתי הלקוחות, במרחק של לא יותר משלושה קילומטרים – ומכאן שיידרשו המון תחנות כוח קטנות כדי לספק חשמל לעיר גדולה כמו ניו יורק. הקמת תחנת כוח היא לא עניין זול, אבל יותר זול מאשר לעבות את כבלי הנחושת – ולכן זה היה הפיתרון שבו בחר אדיסון: הרבה תחנות כוח קטנות, שמפוזרות ברחבי העיר ומספקות חשמל לצרכנים הקרובים אליהן. 

אבל תומאס אדיסון לא היה היחיד שהבין שהעתיד נמצא בחשמל. ברחבי ארצות הברית קמו כמה וכמה חברות שעסקו ביצור והפצת חשמל, ולא מעט אנשי עסקים ממולחים לטשו את עיניהם לשוק המתפתח והמסקרן הזה. אחד מהם היה ג'ורג ווסטינהאוז. 

ג'ורג ווסטינהאוז

כמו תומאס אדיסון, גם ג'ורג ווסטינהאוז החל את הקריירה שלו כממציא צעיר ופורה, וכבר בגיל 19 החזיק את הפטנט הראשון שלו. הפריצה הגדולה שלו ארעה כשהיה בן 22, אחרי שהיה מעורב בתאונת רכבת שכמעט ונסתיימה באסון: הרכבת שבה נסע נתקלה במחסום כלשהו על הפסים והצליחה לבלום ממש ברגע האחרון. בעקבות הכמעט-תאונה הזו פיתח ווסטינגהאוז מתקן בשם 'בלם האוויר'- מכשיר שנעזר באוויר דחוס כדי לאפשר לרכבת לבצע בלימת חירום מהירה. בלם האוויר האוטומטי של ווסטינגהאוז קידם את תעשיית הרכבות המתפתחת – שהייתה אז בחוד החנית של הקידמה הטכנולוגית וההתפשטות האמריקנית למערב היבשת – והפך אותה לבטוחה ואמינה יותר. ווסטינגהאוז, שכמו אדיסון הוכיח את עצמו לא רק כממציא אלא גם כאיש עסקים מעולה, הקים את החברה שנקראה על שמו, והפכה עד מהרה למעצמה תעשייתית שייצרה כמעט כל מכשיר שאפשר להעלות על הדעת: תנורים, מקררים, טוסטר משולשים, מכונות תפירה, מכונות כביסה, טוסטר משולשים, מייבשי כביסה, מערכות סטריאו, רק היום במחסני חש… אתם מבינים את הכוונה. 

ווסטינהאוז עקב בעניין רב אחר ההתפתחויות בעולם החשמל, וב-1885 שכר את שירותיו של מהנדס מבריק בשם וויליאם סטנלי ג'וניור כדי שיפתח עבורו את התשתיות הדרושות לייצור והולכת חשמל. בתחילה, שקל ווסטינהאוז לבסס גם את התשתית שלו על חשמל בזרם ישר, ולהתחרות ראש בראש בחברה של תומאס אדיסון. אבל עד מהרה הבין שזו תהיה טעות עסקית חמורה. תומאס אדיסון החזיק בפטנטים על כמעט כל היבט של יצור והולכת חשמל בזרם ישר – מהגנרטור בצד אחד ועד המנורות והמנועים בצד השני. ברגע שווסטינגהאוז יתחיל לשווק את השירות שלו, עורכי הדין של אדיסון יתנפלו עליו ולא ינוחו עד שימצאו את העילה לגרור אותו לבית המשפט. החשש הזה, יחד עם סוגיית בזבוז האנרגיה בכבלי הנחושת וההכרח להקים המון תחנות כוח יקרות, הפכו את העסק כולו להרבה פחות משתלם. 

ווסטינגהאוז חיפש פתרון, ויום אחד נתקל במאמר במגזין אירופאי שעסק בחשמל – אבל מסוג אחר: חשמל בזרם חילופין, AC. כשקרא ווסטינהאוז את המאמר, הוא הבין שהוא מחזיק בידיו את המפתח לפתרון בעיית בזבוז האנרגיה – ואולי גם את המפתח לנצחון בקרב העסקי מול תומאס אדיסון. 

זרם חילופין (AC)

מהו 'זרם חילופין'? ובכן, אם בזרם ישר כל האלקטרונים נעים לאותו הכיוון כמו מכוניות בכביש חד-סטרי, בזרם חילופין האלקטרונים מחליפים את כיוון תנועתם: פעם קדימה, פעם אחורה. אתם אולי שואלים את עצמכם – רגע, אבל אם הם נעים קדימה ואז אחורה, הם אף פעם לא מגיעים ליעדם, למנורה או למנוע שבבית הלקוח! זה נכון, אבל זה לא משנה. עצם תנועתם של האלקטרונים בתוך המוליך, היא זו שמעבירה את האנרגיה. לצורת ההדגמה, קחו את כפות הידיים שלכם, תצמידו אותן זו לזו – ותתחילו לשפשף. אחרי כמה שניות תתחילו להרגיש את הידיים מתחממות, וזה למרות שכפות הידיים נעות קדימה ואחורה במקום. במילים אחרות, מבחינה עקרונית, זרם חילופין מספק אנרגיה חשמלית לצרכן בדיוק כמו זרם ישר.

אם כן, כיצד יכול זרם החילופין לפתור את בעיית החימום ובזבוז האנרגיה בכבלי החשמל? 

ובכן, כמות האנרגיה החשמלית שעוברת בכבל תלויה בשני גורמים: כמות הזרם, ועוצמת המתח. באנלוגיה לצינור מים, הזרם הוא כמות המים שעוברת בצינור, והמתח הוא כמו הלחץ שלהם. נאמר שאני רוצה להשתמש בצינור המים כדי לנקות את רצפת החניה שלי מחוץ לבית. אני יכול לקחת צינור ענק ולהעביר בו המון המון מים שישטפו את הרצפה ויסחפו את הלכלוך כמו בצונאמי, או לחילופין – אני יכול לקחת צינור הרבה יותר דק, אבל לדחוף בתוכו את המים בלחץ מאד גבוה. אם ראיתם פעם מכשיר לניקוי באמצעות לחץ מים, אתם יודעים שזה עובד מצוין. באותו האופן, אנחנו יכולים להעביר את אותה כמות של אנרגיה חשמלית או באמצעות זרם חשמלי גדול במתח נמוך – או באמצעות זרם נמוך אבל במתח גבוה מאוד. 

אם יש לנו שתי אפשרויות, ושתיהן מביאות לאותה התוצאה, איך נדע באיזו מהן לבחור? ובכן, יש שיקול אחד חשוב שמשפיע על הבחירה הזו. הזכרו במה שציינתי לפני רגע: איבוד האנרגיה בתוך כבל חשמלי בגלל ההתנגדות, תלוי בעוצמת הזרם שעובר בכבל. שימו לב – הוא תלוי אך ורק בעוצמת הזרם: גובה המתח החשמלי לא משפיע. דהיינו, אם אני מעביר זרם של 2 אמפר במקום 1 אמפר, הגדלתי את איבוד האנרגיה פי ארבע – אבל אם הגדלתי את המתח ממאה וולט לאלף וולט – מיליון וולט! – זה לא משפיע על כמות האנרגיה שהולכת לאיבוד. נהפוך הוא: אם הגדלתי את לחץ המים בצינור שלי, אני יכול להסתפק בצינור דק יותר כדי לנקות את החנייה שלי – ובאותו האופן, אם הגדלתי את עוצמת המתח, אני יכול להקטין את הזרם שעובר בכבל. ואם הקטנתי את הזרם החשמלי – הקטנתי גם את כמות האנרגיה שמתבזבזת בגלל ההתנגדות.

בשורה התחתונה, אם כן, אפשר לפתור את בעיית חימום הכבלים ובזבוז האנרגיה החשמלית על ידי העלאה משמעותית של המתח החשמלי, ובעקבותיה הורדה דרמטית של הזרם שזורם בתוך הכבל. הבעיה היא שבזרם ישר, אי אפשר להעלות בקלות את המתח החשמלי. אם הגנרטור שלך מייצר חשמל במתח של 100 וולט, לדוגמה – היה קשה מאוד להפוך את המתח הזה לאלף וולט. אבל – וזו הנקודה החשובה לענייננו – כשמדובר בזרם חילופין קל יחסית לבצע את ההמרה הזו. המאמר שבו נתקל ג'ורג' ווסטינהאוז תיאר פיתוח חדש יחסית בשם 'שנאי', טרנספורמטור בלעז, שמסוגל לקבל בצד אחד שלו חשמל בזרם ומתח כלשהם –  ולהוציא מהצד השני חשמל בזרם ומתח שונים לגמרי, בתנאי שמדובר החשמל הזרם חילופין. זה אומר שאפשר, לצורך הדוגמה, להשתמש בגנרטור שמפיק זרם חילופין במתח נמוך, לחבר אותו לשנאי – ולהמיר אותו למתח גבוה. הזרם, בהתאמה, יומר מזרם גבוה לזרם נמוך. החשמל במתח גבוה יזרום בכבלי הנחושת עם מעט מאוד בזבוז אנרגיה – עד שיגיע קרוב מאד לביתו של הצרכן – שם יוצב שנאי נוסף, שיוריד את המתח הגבוה בחזרה למתח נמוך, שהוא המתח לו זקוקים הנורות והמכשירים השונים. 

ווסטינגהאוז וסטנלי, המהנדס שעבד איתו, החלו פועלים במרץ כדי להקים מערכת ליצור והולכת חשמל בזרם חילופין. הם רכשו פטנט ליצור השנאי החדש, הזמינו גנרטור AC מחברת סימנס הגרמנית והחלו את הניסויים הראשונים שלהם בשטח. ההתקדמות הייתה מבטיחה, אבל ווסטינהאוז היה זקוק למכשיר אחד ספציפי, שבלעדיו הרשת החשמלית שקיווה להקים בארצות הברית לא תהיה מושלמת: מנוע חשמלי שמסוגל לעבוד בזרם חילופין. בתי חרושת ומפעלים צריכים מנועים שיניעו את מכונות הטקסטיל, המחרטות וכל שאר המכונות התעשייתיות. לתומאס אדיסון היו מנועים שעבדו עם זרם ישר – ולכן הוא היה מסוגל לספק ללקוחות התעשייתיים שלו פתרון מלא מקיר אל קיר: לא רק לייצר את החשמל ולהוליך אותו עד למפעל –  אלא גם למכור להם מנועים שיכולים לעבוד עם החשמל הזה. 

כשג'ורג' ווסטינגהאוז נכנס לתמונה שנה לאחר מכן, כמעט כל דבר בעולם ה-AC היה עדיין חדש, טרי ולא מוכר. בפרט, מנועי חשמל שעובדים בזרם חילופין היו עדיין בחיתוליהם, והמנועים היחידים שהיו זמינים לווסטינגהאוז היו מנועים בעלי יעילות נמוכה מאד: דהיינו, מנועים שצרכו המון אנרגיה חשמלית אבל הפיקו רק מעט מאד עבודה מועילה. ווסטינהאוז חיפש בנרות מנוע חשמלי טוב ויעיל שעובד על זרם חילופין, כדי להציע ללקוחות הפוטנציאלים שלו פתרון מלא, שווה ערך לזה של תומאס אדיסון.

וכאן נכנס לתמונה ניקולה טסלה. 

ניקולה טסלה

ניקולה טסלה נולד ב-1851, בכפר סרבי קטן שנמצא היום בשטח קרואטיה, וכבר בגיל צעיר יחסית הוכיח את עצמו כמהנדס מוכשר במידה יוצאת דופן. הוא הקים את רשת הטלפוניה בהונגריה – רשת שהייתה אחת הראשונות באירופה כולה, והגה המצאות רבות ומגוונות – ביניהן, למשל, הרמקול הראשון. 

התכונה הבולטת ביותר של טסלה כמהנדס הייתה התפיסה האינטואיטיבית רבת העוצמה שלו לגבי חשמל. הוא הבין דברים וראה דברים בעיני רוחו, שמהנדסים אחרים היו מסוגלים להבין בקושי רק אחרי נבירה באינספור משוואות וחישובים. כילד צעיר ניחן טסלה בזכרון צילומי וחווה הבזקי השראה כמו-אפילפטיים: מילה, או עצם כלשהו שראה יזמו במוחו התקפים פתאומיים של הארה וטסלה היה רואה אז המצאות שלמות לנגד עיניו. 

ב-1884 היגר ניקולה טסלה לארצות הברית, והתייצב לראיון בחברה היחידה שידע שבה יוכל לממש את הפוטנציאל שלו: החברה של תומאס אדיסון. בכיסו של טסלה היה מכתב המלצה שהעניק לו מעסיקו הקודם באירופה. "אני מכיר שני אנשים דגולים," כתב המנהל במכתב ההמלצה, "הראשון הוא אתה, והשני ניצב לפניך."

טסלה התקבל לעבודה והחל לעבוד אצל אדיסון כמהנדס מן המניין. עד מהרה הבחינו כולם בכישוריו הבולטים, והוא קיבל את המשימות הקשות והמורכבות ביותר – כמו למשל, לנסות ולשפר את ביצועי המנועים החשמליים שייצרה החברה. אבל כעבור שישה חודשים בלבד הסתיים הרומן הקצר עם החברה של אדיסון – וטסלה עזב אותה בטריקת דלת. אנחנו לא יודעים מה בדיוק עמד מאחורי הפרידה הלא נעימה הזו: על פי אחת הגרסאות של הסיפור, אחד ממנהליו של טסלה הבטיח לו בונוס שמן במיוחד אם יעמוד במשימה כלשהי, אך בהמשך הפר את ההבטחה הזו. 

תהא הסיבה אשר תהא, טסלה החליט להתפטר ולנסות את מזלו כממציא עצמאי. הוא חבר לשני משקיעים, ויחד הם הקימו חברה שפיתחה נורות לתאורת רחוב – עוד פיתוח טכנולוגי שהסעיר את דמיונו של הציבור באותם הימים. אבל המיזם כשל, המשקיעים החליטו לקחת את כספם למקום אחר – וטסלה נותר פחות או יותר חסר כל. מצבו הכלכלי היה כל כך קשה, עד שהוא נאלץ לפנות לעבודות דחק בשכר זעום – כמו, למשל, חפירת שוחות בקרקע עבור לא אחרת מאשר, למרבה האירוניה, החברה של תומאס אדיסון. 

אבל גם בתקופות הקשות ביותר, מוחו של טסלה לא הפסיק לייצר תובנות ורעיונות חדשים, כמו למשל שפופרת ואקום חדשנית לייצור קרני רנטגן, וגם – מנוע שעובד על חשמל בזרם חילופין. 

מנוע פוליפאזי

כאמור, היו כבר בנמצא מנועים שכאלה – אבל הם לא היו מוצלחים במיוחד. מדוע? הזכרו באופן פעולתו של זרם חילופין: האלקטרונים במוליך נעים קדימה ואחורה, קדימה ואחורה – בדרך כלל חמישים עד שישים פעמים בכל שניה. בזמן תנועתם, האלקטרונים מייצרים שדה מגנטי, והשדה המגנטי הזה הוא זה שמסובב את ציר המנוע. אבל אם האלקטרונים נעים קדימה ואז אחורה ואז שוב קדימה – זה אומר שיש רגעים שבהם הם מאטים, עוצרים, ומשנים את כיוון תנועתם. ליתר דיוק – בין מאה עד מאה ועשרים רגעים כאלה בכל שניה. וברגעים האלה, כשהאלקטרונים עומדים במקום – הם לא מייצרים שדה מגנטי, מה שאומר ששום דבר לא דוחף את המנוע. 

טסלה הבין, בעזרת האינטואיציה ההנדסית החזקה שלו, את נקודת התורפה הזו של מנועי זרם החילופין והגה דרך מחוכמת לפתור אותה. במקום להשתמש בזרם חשמלי יחיד כדי לסובב את ציר המנוע – הוא השתמש בשניים: דהיינו, אל המנוע מגיעים שני קווי חשמל בזרם חילופין נפרדים זה מזה. שני הזרמים בכבלים יהיו מסונכרנים ביניהם באופן כזה שבזמן שבכבל אחד האלקטרונים מאטים ועוצרים כדי להחליף את כיוון תנועתם – האלקטרונים בכבל השני יהיו בשיא תנועתם. וכשהאלקטרונים בכבל השני עוצרים כדי להחליף כיוון, האלקטרונים בכבל הראשון ינועו בתנופה מלאה, וחוזר חלילה. אפשר לחשוב על זה כמו שני פדלים של אופניים – בזמן שפדל אחד נמצא בנקודה הכי נמוכה של הסיבוב שלו, הפדל השני יהיה בנקודה הכי גבוהה – ולהיפך. 

בתוך המנוע, זרם האלקטרונים הראשון מייצר שדה מגנטי שדוחף את ציר המנוע, ואז כצפוי הזרם מאט ונעצר – והשדה המגנטי נעלם. אבל בדיוק באותו הרגע, כאמור, זרם האלקטרונים השני – שנמצא בשיא תנועתו – מייצר גם הוא שדה מגנטי חזק, ועכשיו השדה הזה דוחף את המנוע ומפצה על העובדה שהשדה המגנטי הראשון איננו. כך שני הזרמים מתחלפים ביניהם, כל אחד דוחף את ציר המנוע בתורו כך שאין יותר 'נקודות מתות' במהלך תנועת המנוע, והוא עובד בצורה יעילה וחלקה.  

בשפה המקצועית אנחנו קוראים לזרם האלקטרונים הראשון 'פאזה ראשונה' ולזרם השני 'פאזה שניה', למנוע שעובד על שני זרמים או יותר – מנוע 'פוליפאזי', דהיינו מנוע מרובה פאזות. ראוי לציין שטסלה לא היה היחיד שחשב על הרעיון המבריק הזה: היה ממציא נוסף שהגה את אותו הרעיון ממש כמעט במקביל לטסלה – אבל הוא היה באירופה וטסלה בארצות הברית, כך שהשניים לא היו מודעים זה לעבודתו של זה. בכל אופן, טסלה הציג את המנוע הפוליפאזי שלו בפני ועדה מקצועית של מהנדסים באקדמיה, ואלה התרשמו מאד – ובצדק. המנוע הפוליפאזי של טסלה היה רעידת אדמה בעולם החשמל: בזכותו יש לנו היום מגוון של מוצרים שמבוססים על מנועים חשמליים חזקים – ממזגנים ועד מכונות תעשייתיות. כיום מקובל לבנות מנועים תלת-פאזיים, דהיינו מנועים שפועלים על שלושה זרמים חשמליים שונים, אבל העיקרון הוא אותו העיקרון. 

השמועה על המנוע החדש שפיתח ניקולה טסלה הגיעה לג'ורג' ווסטינגהאוז ב-1888, שהבין מיד שמצא את החוליה החסרה בשרשרת זרם החילופין שלו: מנוע חשמלי יעיל שיוכל להתחרות במנועי הזרם הישר של תומאס אדיסון. ווסטינגהאוז נפגש עם טסלה, ורכש ממנו את הזכויות למנוע שלו תמורת שישים אלף דולר במזומן – סכום שווה ערך לכמה מיליוני דולרים של ימינו – והבטחה לתמלוגים נוספים בעתיד. מעבר לחברות העסקית, לטסלה ווסטינגהאוז היה גם חיבור טוב ברמה האישית: שניהם היו מבין האנשים הבודדים בתקופתם שהבינו את יתרונותיו ומעלותיו של החשמל בזרם חילופין, וטסלה ראה בווסטינגהאוז בן ברית אמיתי. אבל המאבק להגשמת החזון של רשת חשמל בזרם חילופין רק החל, והוא עתיד היה להיות עקוב מדם – תרתי משמע. 

הארולד בראון

אם הייתם מתהלכים ברחובותיה של ניו-יורק ב-1888 ומרימים את הראש לשמיים – לא הייתם רואים הרבה שמיים, אלא עשרות כבלי מתכת: טלגרף, חשמל זרם ישר, חשמל זרם חילופין, קווי טלפון ראשוניים ועוד. היו המון חברות חשמל ותקשורת בניו-יורק, כל אחת מהן בנתה תשתית הולכה משלה – והתוצאה הייתה עמודי חשמל שנשאו עשרות ואף מאות כבלים מכל סוג. המודעות לסכנת ההתחשמלות ותכנון בטיחותי של מערכות ההולכה הייתה כמעט לא קיימת באותה התקופה, והיו הרבה מקרים שבהם כבלי נחושת שנשאו חשמל במתח גבוה מאד עברו ליד כבלי תקשורת במתח נמוך. תקלות חיבור או אפילו רוח חזקה במיוחד היו גורמים לכבלים לגעת זה בזה – ואז כבל תקשורת שהיה בדרך כלל בטוח ובלתי מזיק, הפך לפתע למלכודת מוות שרק מחכה לקורבן הבא. 

וב-1888 ו-1889, היו לא מעט קורבנות כאלה בניו-יורק. החורף של 1888, למשל היה קשה ומושלג במיוחד, עמודי חשמל רבים קרסו תחת כובד השלג ועשרות אנשים התחשמלו למוות. מקרה אחד זכור במיוחד: טכנאי טלגרף שטיפס על עמוד חשמל ב-1889, נגע במה שחשב שהוא קו תקשורת במתח נמוך. לרוע מזלו, קו התקשורת הזה נגע בקו מתח גבוה על עמוד חשמל אחר, קילומטרים רבים משם. הטכנאי המסכן התחשמל ונהרג במקום, אבל גופתו מעלת העשן נותרה תקועה על עמוד החשמל במשך שעות ארוכות לנגד עיניהם של עוברי האורח המזועזעים – עד שהצליחו לחלץ אותה משם. 

האירועים הקשים האלה, שדווחו בהרחבה בעיתונות המקומית, הובילו למחאה ציבורית גדולה בניו-יורק. עיקר המחאה הופנה נגד חשמל בזרם חילופין, שכן חלק גדול מקווי המתח הגבוה בעיר נשאו זרם חילופין – שהרי כפי שציינתי קודם, קל יותר להמיר חשמל בזרם חילופין ממתח נמוך למתח גבוה, וחזרה. 

אחד המבקרים הקולניים ביותר של זרם החילופין היה מהנדס חשמל בשם הארולד בראון (Brown). בראון, שהזדעזע מכמות התאונות הקטלניות, שלח מכתבים נזעמים למערכות העיתונים בהם טען כי זרם חילופין מסוכן באופן יוצא דופן, ויש לאסור על השימוש בו לחלוטין – או לכל הפחות להורות ליצרניות החשמל להוריד את המתח עד לרמה של כמה מאות וולט בלבד, במקום אלפי וולט. המכתבים והעלונים שהפיץ בראון סייעו להעלות את נושא זרם החילופין לראש סדר היום של הציבוריות האמריקנית. 

ג'ורג' ווסטינגהאוז לא היה איש העסקים היחיד שניסה להקים תשתית הולכת חשמל בזרם חילופין – היו עוד חברות שעשו את אותו הדבר בדיוק – אבל בהיותו תעשיין מוכר ומפורסם, הוא מצא את עצמו כמייצג בעיני הציבור הרחב את התומכים בזרם החילופין. זה היה מצב לא נעים מבחינתו של ווסטינגהאוז. הוא ידע שהאשם האמיתי במצב הבטיחותי העגום הן החברות שמתקינות את הכבלים על עמודי החשמל בעיר, שחסכו לעצמן כסף בכך שלא הפרידו כמו שצריך בין קווי מתח גבוה וקווי מתח נמוך. הוא לא תמך בחברות האלה והאמין שהן חייבות להתחייב לעמידה בתקני בטיחות מחמירים יותר – אבל מכיוון שבראון ודומיו תקפו את עצם הרעיון של זרם חילופין כתחליף ראוי לזרם ישר, וכיוון שווסטינגהאוז האמין שזרם חילופין הוא העתיד של הולכת החשמל, הוא מצא את עצמו נאלץ להגן על האינטרסים של החברות העברייניות האלה כדי להגן על זרם החילופין. שהרי, אם הרולד בראון יצליח לשכנע את המחוקקים להוריד את רמת המתח של חשמל בזרם חילופין לשלוש מאות וולט – כל התכנית העסקית של ווסטניגהאוז נידונה לכשלון, שכן במתח נמוך אין לזרם חילופין יתרון על פני חשמל בזרם ישר. ווסטינגהאוז התנגח בבראון מעל דפי העיתונים בטורי דיעה וטורים שכנגד, שבהם טען בתוקף שחשמל בזרם חילופין לא מסוכן יותר מחשמל בזרם ישר – אם מקפידים על התקנה בטוחה ונאותה של כבלי החשמל, כמובן. 

מהי האמת? מי משתי שיטות הולכת החשמל מסוכנת יותר לבני האדם במקרה של התחשמלות?

ובכן, שתיהן מסוכנות. התחשמלות מזרם חילופין עשויה לגרום לפרפורים בלב, כשהמתח המתחלף גורם למנגנון הטבעי ששומר על קצב הלב לצאת מסינכרון. לעומת זאת, אם מישהו נוגע בידו בכבל חשמל הנושא זרם ישר, המתח הקבוע יגרום לשרירי היד להתכווץ ולהנעל בעוצמה – ואז האדם לא יכול להשתחרר מהכבל כדי להציל את עצמו. בשני המקרים, סכנת המוות היא מוחשית גם במתחים נמוכים יחסית, שכן די בזרם חשמל זעום יחסית – עד כדי שלושים אלפיות האמפר -לשם השוואה, הרבה פחות מהזרם שעובר בכבל שמטעין את הטלפון הנייד שלכם – כדי לגרום לפרפורים בלב, נעילת שרירים וכדומה. במילים אחרות, חשמל בזרם חילופין בהחלט מסוכן, והוא מאוד מאוד מסוכן במתח גבוה – אבל גם חשמל בזרם ישר מסוכן, כמעט או בדיוק באותה המידה. 

ניסויים אכזריים

כדי להוכיח את טענותיו בדבר הסכנה האיומה הטמונה בזרם חילופין, ערך הארולד בראון סדרה ארוכה של ניסויים אכזריים באופן יוצא דופן, שבהם חישמל למוות כלבים וחתולים משוטטים שמצא ברחוב. ברשותכם, אחסוך מכם את התיאורים הקשים של הניסויים האלה: במקרים רבים חישמל בראון את הכלבים פעמים רבות עד שהרג אותם, והחיות המסכנות סבלו סבל רב. באחד המקרים, למשל, היה כלב שספג כל כך הרבה מכות חשמל ובכל זאת שרד איכשהו, ואחד מאנשיו של בראון כבר לא היה מסוגל לעמוד בסבלה של החיה האומללה: הוא התערב, שחרר את הכלב ואימץ אותו.  אין ספק שבראון האמין שסבלם של הכלבים הוא לשם מטרה טובה, הצלת חיי אדם, אבל גם האנשים שסבבו אותו עיקמו את אפם בחלחלה למראה שיטות העבודה שלו. אחרי הניסויים בכלבים עבר בראון לחשמל כבשים, סוסים ובעלי חיים גדולים אחרים, שכן אלה היו דומים יותר לבני אדם במשקלם.

ג'ורג' ווסטינגהאוז מחא בקול כנגד ההדגמות האכזריות והמטעות האלה, לשיטתו – אבל בראון לא ויתר. הוא אפילו הזמין את ווסטינגהאוז ל'דו-קרב של חשמל': הוא ווסטינגהאוז יקבלו מכות חשמל בעוצמה הולכת וגוברת – בראון מזרם ישר ו-ווסטניגהאוז מזרם חילופין – והראשון שיכנע ויפרוש מהדו-קרב יהיה המפסיד. ווסטניגהאוז, שלא במפתיע, סירב להצעה. 

בכל הזמן הזה, הארולד בראון טען שהוא פועל באופן עצמאי ומתוך דאגה כנה לשלום הציבור. יכול להיות שזה נכון, אבל עד מהרה הסתבר שהוא לא היה גלוי לחלוטין עם הציבור – הוא, ותומאס אדיסון. 

היו לא מעט מהנדסי חשמל שתמכו בווסטינגהאוז והסכימו איתו שזרם חילופין לא בהכרח יותר מסוכן מזרם ישר  – אבל היו גם כאלה שהסכימו עם בראון, ואחד מהם היה תומאס אדיסון. 

בחברה של תומאס אדיסון היו מהנדסים רבים שהבינו את היתרונות של זרם חילופין. הם הבינו שהולכת חשמל במתח גבוה פותרת את בעיית החימום ובזבוז האנרגיה בכבלים הארוכים, ושזרם חילופין עדיף על פני זרם ישר לשם הולכת חשמל למרחקים ארוכים. אבל אדיסון עמד בשלו וסירב לעבור לזרם חילופין. מדוע? הסיבה הראשונה הייתה סכנת ההתחשמלות: אדיסון, כמו הרולד בראון, האמין שזרם חילופין מסוכן לבני אדם הרבה יותר מזרם ישר. במכתב פרטי שכתב לאחד מחבריו הוא טען כי – "אני משוכנע לחלוטין שווסטינגהאוז יהרוג את הלקוח הראשון שלו פחות משישה חודשים אחרי שיפרוס את מערכת ההולכה שלו."

הסיבה השניה, והמעשית יותר, הייתה שזרם חילופין הייתה, כאמור, טכנולוגיה חדשנית ופורצת דרך לתקופתה, והגנרטורים, השנאים והמנועים השונים עדיין לא היו אמינים ויעילים כמו מקביליהם הותיקים יותר בעולם הזרם הישר. אדיסון לא רצה לבנות את העסק שלו על טכנולוגיה רעועה ולא מוכחת. והסיבה השלישית – אדיסון כבר היה מושקע עד הצוואר בטכנולוגיית הזרם הישר, והודאה בכך שהימר על שיטת ההולכה הלא נכונה – פירושה שהמון המון כסף של משקיעים ירד לטימיון. 

זו הסיבה לכך שכשפנה הרולד בראון לתומאס אדיסון כדי שיסייע לו במאבקו כנגד זרם החילופין – אדיסון הסכים בחפץ לב. הוא העניק לבראון תקציבים, עובדים ושטח באחת ממעבדותיו. הוא עשה זאת בחשא, כנראה כדי שלא לקלקל את תדמיתו הציבורית. המעורבות של אדיסון במחקריו של בראון נחשפה רק כשמספר מסמכים ומכתבים שנגנבו ממשרדו של בראון התפרסמו בעיתונות. 

הכסא החשמלי

שיאה של המעורבות של אדיסון בהדגמותיו של בראון היה העזרה שלו בפיתוח הכסא החשמלי. באותם הימים השיטה המקובלת להוצאה להורג של פושעים הייתה בתלייה, אבל המחוקקים של ניו-יורק חיפשו שיטת הוצאה להורג שתהיה מתקדמת, הומנית ואמינה יותר. בראון קפץ על המציאה: מה יכול להיות טוב יותר כדי להדגים עד כמה חשמל בזרם חילופין מסוכן לבני אדם – מאשר להרוג בעזרתו בני אדם? הוא פנה לועדה שעסקה בנושא ההוצאות להורג בניו-יורק והציע להם את הרעיון של 'כסא חשמלי': כסא שבו יושב הנידון למוות, ואז מחשמלים אותו – בעזרת זרם חילופין, כמובן. הועדה בחנה את הרעיון ואימצה אותו. הראשון שנבחר כדי לבחון את השיטה החדשה הלכה למעשה היה רוצח בשם וויליאם קמלר שנידון למוות זמן מה קודם לכן. 

כדי לבנות את הכסא החשמלי שלו, בראון היה זקוק לשלושה גנרטורים שהפיקו חשמל בזרם חילופין. אבל מאיפה ישיג גנרטורים כאלה? הוא פנה לאדיסון ולחברה נוספת, תומסון-יוסטון, שמה, לעזרה. אולי תופתעו לשמוע שגם תומסון-יוסטון, כמו ווסטינגאוז, הייתה חברה שייצרה גנרטורים של זרם חילופין. אם כן, איזה אינטרס היה להם לעזור לבראון, שקיווה להכפיש כך את תדמיתו של זרם החילופין? האינטרס היה ברור: תומסון-יוסטון הייתה יריבה עסקית של ווסטינגהאוז, ושתיהן התחרו על אותו השוק. לתומסון-יוסטון לא היה אכפת שגנרטור זרם חילופין יהיה זה שיחשמל למוות את הפושע – כל עוד זה היה גנרטור של ווסטינגהאוז. אדיסון ותומסון-יוסטון שילבו ידיים ורכשו מווסטינגהאוז שלושה גנרטורים של זרם חילופין – בעורמה, כמובן, שהרי ווסטינגהאוז לעולם לא היה מסכים למכור להם את הגנרטורים האלה אם היה יודע לאיזו מטרה ישמשו. 

הוצאתו להורג של וויליאם קמלר נקבעה למאי 1889, וכצפוי משכה את תשומת ליבו של הציבור הסקרן. בעיתונים התלבטו איך לקרוא לשיטה החדשה הזו. המילה 'חישמול' – Electrocution – הייתה אחת ההצעות הבולטות, אבל היו מי שהציעו את השם 'ווסטינגהאוזינג', על שמו של ג'ורג' ווסטינגהאוז, וגם 'Gerrycide', על שמו של אחד אלדריג' גרי, ראש ועדת ההוצאה להורג של ניו-יורק. 

בכל אופן, המהנדסים שהיו אחראים על התהליך לא היו בטוחים מהו המתח החשמלי הדרוש כדי להרוג אדם בוגר, ובחרו באלף וולט. בדיעבד, זה היה מתח נמוך מדי. וויליאם קמלר ספג מכת חשמל באורך שבע עשרה שניות, איבד את הכרתו – אבל לא מת. נדרשו עוד כמה מכות חשמל כאלה כדי להשלים את המלאכה. ווסטינגהאוז המזועזע אמר שלדעתו, ההוצאה להורג של קמלר הייתה כל כך אכזרית, שעדיף היה לו היו משתמשים בגרזן. 

הוצאתו להורג של וויליאם קמלר סימנה את שיאה של 'מלחמת הזרמים', המלחמה על תדמיתו של זרם החילופין בעיני הציבור. אבל למרות שכלפי חוץ נדמה היה שזרם חילופין מאבד את תמיכת הציבור בעקבות ההתחשמלויות הרבות ברחובות, הניסויים האכזרים של הרולד בראון והתמיכה התקיפה של אדיסון בחשמל בזרם ישר – מאחורי הקלעים, הכף החלה לנטות דווקא לטובתו של זרם החילופין. 

נקודת המפנה

בסוף שנות השמונים של המאה התשע-עשרה התחולל משבר כלכלי גדול, שאילץ את יצרניות ציוד החשמל בארצות הברית להכנס למסלול של מיזוגים ורכישות כדי להתחמק מאיום של פשיטת רגל. לתומאס אדיסון היו בשלב הזה מספר חברות, שהתמזגו כולן לכדי חברה אחת – 'General Electric'. בתהליך המיזוג איבד אדיסון את השליטה על החברה החדשה, וכבר לא היה המחליט הבלעדי בה – עובדה שגרמה לו למרירות רבה. בשלב הזה כבר היה ברור לכולם, כמעט, שזרם חילופין הוא פתרון טכנולוגי עדיף בהרבה על זרם ישר: הוא מאפשר ליצרניות החשמל להקים רק מעט תחנות כוח גדולות במקום המון תחנות כוח קטנות – ובכך לחסוך המון כסף. הקולות בתוך החברה שתמכו במעבר לזרם חילופין גברו על התומכים בזרם הישר, וג'נרל אלקטריק החלה נוטשת את חזון הזרם הישר. 

גם ג'ורג' ווסטינגהאוז היה בצרות כלכליות. מלחמת הזרמים עיכבה את פריסת רשת החשמל שלו, והוא הבין שאם לא יעשה דבר – הוא עומד לפשוט את הרגל. ווסטינגהאוז פנה לניקולה טסלה, ובצעד חריג ביקש ממנו לוותר על התמלוגים השמנים שהיה אמור לקבל מהשימוש במנוע הפוליפאזי שהמציא. 'אם לא תוותר על התמלוגים,' הוא אמר לטסלה, 'הנושים שלי ידיחו אותי מהחברה, ואז תאלץ לריב עם הבנקאים כדי לקבל את הכסף שלך.' טסלה, שהאמין בווסטינגהאוז ובכנות כוונותיו, הסכים: הוא קרע לגזרים את ההסכם הקודם שלהם, וויתר על התמלוגים שהגיעו לו. חברת ווסטינגהאוז שרדה את המשבר הכלכלי, ובהמשך רכש ג'ורג' ווסטניגהאוז את הזכויות המלאות על המנוע מטסלה תמורת סכום חד-פעמי נכבד של יותר ממאתיים אלף דולרים. 

נקודת המפנה הבאה הגיעה ב-1892, בעקבות תערוכה גדולה שהתקיימה בשיקגו לרגל ארבע מאות שנה לגילוי אמריקה. חברת ווסטינגהאוז זכתה במכרז להאיר את מתחם התערוכה – כשלושה קילומטרים רבועים שאירחו כעשרים ושבעה מיליון איש – ועשתה זאת, כמובן, באמצעות חשמל בזרם חילופין. זו הייתה הדגמת יכולת מרשימה מאוד של הטכנולוגיה החדשה, שסייעה לווסטינגהאוז לזכות במכרז הרבה יותר חשוב בשלהי אותה השנה. היה זה מכרז ממשלתי להפקת אנרגיה ממפלי הניאגרה. ועדה מיוחדת בחנה הצעות שונות ומשונות שנתקבלו מהציבור הרחב – רובן לא מעשיות: למשל, להשתמש במים כדי לדחוף אוויר דחוס בצינורות לאורך מאות קילומטרים, או רעיונות שכללו שימוש בדליים וחבלים. ווסטינגהאוז זכתה במכרז והקימה גנרטורים שהפיקו חשמל בזרם חילופין ממי המפלים. החשמל זרם בשפע והאיר חלק ניכר מהחוף המזרחי של ארצות הברית. גם שדירות ברוודוי בניו יורק זכו להנות מהחשמל הזול של ווסטינגהאוז, והתאורה המרשימה של הרחוב הפכה ברבות השנים לסימן המסחרי שלו.

גם אחרי המצאת המנוע הפוליפאזי, ניקולה טסלה המשיך להסעיר את דמיונו של הציבור עם המצאות שכל אחת מהן הייתה יותר משונה ודימיונית מהקודמת. למשל, הוא הגה מעין 'קרני מוות' של אנרגיה מרוכזת שישמידו מטוסים וספינות אויב ממרחק של מאות קילומטרים, והמציא מתקן מרשים בשם 'סליל טסלה' שירה ברקים זוהרים לכל עבר. בד בבד עם ההמצאות היותר פנטסטיות שלו, טסלה הגה גם כמה רעיונות מעשיים מאוד – למשל המצת החשמלי לרכב (הפלאגים) שמשמש אותנו עד היום, משדר רדיו ראשון מסוגו ועוד. 

לרוע מזלו של טסלה, הוא לא היה איש עסקים מוצלח כמו תומאס אדיסון וג'ורג' ווסטינגהאוז ולא השכיל לתרגם את הגאונות הטכנית שלו להצלחה כלכלית. למשל, למרות שהקדים את ג'וליאמו מרקוני בהמצאת משדר הרדיו, ואף רשם פטנט על ההמצאה הזו בארה"ב – הפטנט הזה בוטל, כנראה משיקולים פוליטיים, וטסלה לא זכה לקבל תמלוגים עליו. זאת ועוד, טסלה סבל ככל הנראה מהפרעות נפשיות שהלכו והחמירו עם הגיל, כמו התנהגות אובססיבית קומפולסיבית שהתמקדה בספרה שלוש: הוא עשה הכל בשלשות, לן בבתי מלון אך ורק בחדרים שמספריהם מתחלקים בשלוש וכדומה. המחלה הזו העצימה, בעיני הציבור הרחב, את התדמית של טסלה כ'מדען מטורף' ואקסנטרי והוא הלך לעולמו ב-1943 כשהוא עני וחסר כל. אבל ההיסטוריה, בסופו של דבר, שפטה את טסלה לחיוב ובעשורים האחרונים הפך שמו – ובצדק- למזוהה עם חדשנות ותעוזה טכנולוגית. לא במקרה בחר אילון מאסק, אחד היזמים הטכנולוגיים הבולטים של דורנו, לקרוא את חברת המכוניות החשמליות שלו על שמו של ניקולה טסלה. 

הזכיה במכרז מפלי הניאגרה סימנה את סיומה של מלחמת הזרמים, וניצחונו המוחלט של החשמל בזרם חילופין על פני הזרם הישר. אדיסון לא טעה לגמרי בהימור שלו על זרם ישר: כל המכשירים האלקטרוניים שלנו – מהטלפון ועד הטלוויזיה – פועלים על חשמל בזרם ישר: אם תביטו במטען של הטלפון שלכם, תוכלו לראות את הקופסא הקטנה שהופכת את זרם החילופין שבשקע לזרם ישר שמתאים לטלפון. אבל יצור והולכת החשמל מתחנות הכוח ועד בתי הצרכנים נעשית כיום כולה באמצעות חשמל בזרם חילופין. אפשר לומר שבזכות ווסטינגהאוז והמהנדסים שאיתו, ניצלנו מעתיד טכנולוגי שבו לכל שכונה יש תחנת כוח משלה – עם זיהום האוויר וכל שאר החסרונות שמתלוות אליה. 

תוספת:

המאזין גיא אדליסט הוסיף לגבי הולכת חשמל בישראל כי – "מתחנת הכח והלאה מתח עליון 400 ו- 161 אלף וולט, מתח בערים אחרי השנאה 22 או 33 אלף וולט ויש עוד, עד שנאי עירוני לפני הבית." תודה גיא! 

12 מחשבות על “[עושים היסטוריה] 300: אדיסון, טסלה ו-ווסטינגהאוז: מלחמת הזרמים”

  1. פרט מעניין נוסף שקשור להתקדמות הטכנולוגית.
    בסין, הודו ועוד מדינות ענקיות בונים היום רשתות במתח על עליון (עד 1 מגה וולט – מיליון וולט) במתח ישר.
    עדין מיצרים מתח חילופין אבל לפני העברתו למרחקים ארוכים מישרים אותו ובצידה השני של הרשת (בקבלה) הופכים אותו שוב לזרם חילופין.
    זה נשמע לכארורה חסר הגיון אבל יש כאן המון הגיון חשמלי.
    לקווי ההולכה כפי שציינת יש התנגדות פעילה אבל בזרם חילופין מתעורר גורם נוסף שנקרא היגב השראי (Inductive reactance) הוא תכונה של סליל השראה. הוא קיים עקב העובדה כי זרם חשמלי יוצר שדה מגנטי סביבו. בהקשר של מעגל זרם חילופין, AC (למרות שלמעשה התופעה חלה בכל עת שבו יש שינוי בזרם), שדה מגנטי משתנה כל הזמן כתוצאה מהזרם המתחלף. שינוי זה של השדה המגנטי גורם לזרם חשמלי אחר לזרום באותו חוט, בכיוון המתנגד לזרימת המטענים שיצרה את השדה המגנטי (המכונה חוק לנץ). לפיכך, היגב אינדוקטיבי הוא התנגדות לשינוי של זרם דרך רכיב במעגל.
    בשל ההיגב הזה נוצר מפל מתח שיכול לגרום למצב שגם אם נעלה מאוד את המתח בתחילת הקו, בצד השני לא יגיע כול (כמו מפל לחץ). היגב קיים כאמור במתח חילופין בלבד ולכן מיישרים את המתח מוליכים את הזרם הישר לאורך הקווים (במתח גבוה מאוד) ומחזירים חזרה לזרם ישר

    הגב
    • מעניין מאוד! אכן, שמעתי על כך שהיום יש שיטות לבצע המרת מתח למתח גבוה מאוד בזרם ישר – מה שלא היה אפשרי בזמנם של אדיסון וטסלה – אבל זו הפעם הראשונה
      שאני שומע על יישום מעשי של זה. אם כך, זה באמת פותר את הבעיה של התנגדות בזרם ישר…
      רן

      הגב
  2. אני מסכים לגמרי עם יוביוב (אולי בגלל שגם לי קוראים יובל). הפרקים הישנים על מלחמת הזרמים הם בין, אם לא הפרקים הכי אהובים עליי בעושים היסטוריה. הקשבתי להם מספר פעמים בעבר וכל פעם נהנתי מאד. נכון שהפרק החדש יותר ברור אך הקסם של הפרקים הישנים גדול יותר (אחפש את ה CD שקניתי ממך לפני שנים רבות ואקשיב להם).
    אני רוצה להמליץ על הסרט The current war שמתעסק בדיוק במה שהפרק שלך התעסק: באדיסון, ווסטינגהואס וטסלה.

    הגב
  3. רציתי רק לציין, שהפתרון של אדיסון (הרבה תחנות כח קטנות) עוד עשוי להתגשם בעתיד, עם השימוש ההולך ונפוץ בתאים סולריים ורשת חשמל חכמה שמאפשרת לצרכנים לספק חשמל חזרה לרשת ולא רק לצרוך.
    אופן פעולה כזה מגדיל את שרידות הרשת ומאפשר בתאוריה אספקת חשמל מקומית במקרה הצורך.

    הגב
    • הי, גד! אין בעיה, אני מסיר את התגובה הקודמת מהאתר. לעצם העניין – אתה צודק לחלוטין! יכול להיות שבסופו של דבר, הגלגל יתהפך… לגורל יש חוש הומור מוזר 😉
      רן

      הגב
    • הי, אנונימי – שם היצירה הוא 'רקוויאם', אבל אני לא חושב שהיא זמינה לציבור הרחב: היא לקוחה מתוך מאגר מוזיקה בתשלום שאנחנו משתמשים בו לצרכי ההפקות השונות.
      רן

      הגב
  4. מצטער רן. לדעתי אתה טועה (מאוד) לגבי איכות הפרקים הראשונים בכלל, ומלחמת הזרמים בפרט.
    הגעתי לעושים הסטוריה, כשכבר היו בה כמה עשרות פרקים, והתחלתי מהסוף. כלומר ממצב "משופשף" יותר. האזנתי למלחמת הזרמים (ושאר הראשונים) מאוחר יותר, לאחר הסתייגות חריפה שלך. וממש לא הבנתי מה מציק לך.
    אז נכון שאיכות ההקלטה מעט פחות. ביג דיל. אם לא היית אומר, לא הייתי שם לב. וזה שהיית מנסח או מקריין אחרת, רק אתה יודע. לי לא צרם כלום. היה מעניין וכיף. בשום אופן לא ניתן להדביק לאלו תוית של "איכות ירודה". להפך.
    לגבי הנקודות האחרות שהזכרת – מיסגור, דמויות וטכנולוגיה לעומת עסקים – יש משהו בנקודות הללו, אבל הן פעוטות, ובכל מקרה לדעתי הן סוביקטיביות. כפי שכתבת, ניתן למסגר בצורות שונות. אין כל רע במיסגור הטכנולוגי שהיה בגרסה הראשונה, גם אם הוא לא מספר את כל הסיפור. אף פעם לא ניתן לספר את כל הסיפור. וגם עכשיו לא סיפרת את כל הבטיו. גם עם הדגש על טסלה אין (לי) בעיה. זו דמות מרתקת. ואם זו היתה הזדמנות ללמוד עליו, סבבה. גם אם ניתן לו משקל לא פרופורציונלי. העובדות נכונות. מהלך ההיסטוריה המתואר אמין, והסיפור מעניין. אנחנו לא בעניין של ניסוח מסמך משפטי/הנדסי.

    לדעתי טעית מאוד בשיפוט של אותם פרקים. אם "צינזרת" פרקים נוספים מאותה סיבה, שלח אותם לחופשי…

    הגב
    • הי, יוביוב, מה שלומך 🙂 אני שמח שאתה לא מסכים איתי… כנראה שאני, בתור היוצר, שופט את עצמי לחומרה הרבה יותר מאחרים חח
      רן

      הגב
  5. איך ניתן להאזין לפרק 100 על ההיסטוריה של הפודקסטטים?
    הוא לא מופיע באפליקציה ולא בספוטיפיי, זה מתחיל שם רק מפרק 166.5

    הגב
    • הי, אנונימי – הפרק לא זמין כרגע להאזנה, אני מקווה להעלות אותו לאוויר מחדש בחודשים הקרובים.
      רן

      הגב

כתוב/כתבי תגובה