Galvani ที่ถูกทำลายในปี 1838: เรื่องราวอันน่าเศร้าของยานพาหนะไฟฟ้าลำแรก

รถจักรไฟฟ้าคันแรกของโลก ถือกำเนิดจากมือของนักเคมีชาวสกอตแลนด์: Robert Davidson พัฒนามอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าที่เริ่มทำงานในปี 1837 จนกลายเป็นเครื่องจักรขนาดเต็มภายในไม่กี่ปี และได้นำรถจักรชื่อ Galvani มาทดลองวิ่งบนทางรถไฟสาย Edinburgh–Glasgow ในเดือน กันยายน 1842 รถจักรไร้ถ่านหิน ไร้ควัน ไร้ไฟ - แต่ประวัติศาสตร์ยังมีอีกด้านที่น่าเศร้า: Galvani ถูกทำลายโดยผู้ที่หวาดกลัวเครื่องจักรนี้ หรือผู้ที่มองว่ามันเป็นภัยต่อการทำมาหากินของตน และไม่มีชิ้นส่วนใดจากต้นฉบับเหลือรอดมาถึงปัจจุบันเลย

Robert Davidson เป็นใคร? งานอดิเรกเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้าของนักเคมีชาว Aberdeen

Davidson ไม่ใช่วิศวกรทางรถไฟ เขาเป็นนักเคมีและช่างย้อมสีที่เกิดในเมือง Aberdeen และใช้ชีวิตเกือบทั้งชีวิตในเมืองเดียวกันนี้ เขาเข้าเรียนที่ Marischal College - ซึ่งปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของมหาวิทยาลัย Aberdeen - ระหว่างปี 1819 ถึง 1821 โดยเขาเป็นผู้รับผิดชอบค่าเล่าเรียนเองด้วยการทำงานเป็นผู้ช่วยในห้องปฏิบัติการ ในทศวรรษ 1820 เขาตั้งกิจการของตนเองใกล้คลอง Aberdeen–Inverurie: เริ่มจากการจำหน่ายยีสต์ และต่อมาคือการผลิตสารเคมี นอกจากนี้เขายังทำธุรกิจขัดเงินและน้ำหอมเป็นงานเสริม นี่คือรายละเอียดที่น่าจับตา: สิ่งที่หล่อเลี้ยงงานอดิเรกด้านแม่เหล็กไฟฟ้าของเขาก็คือรายได้จากการผลิตยีสต์สังเคราะห์

เขาออกแบบแบตเตอรี่เคมีของตัวเองด้วยตนเอง สำหรับคนที่ผสมผสานทักษะการจัดหาสารเคมีและงานในเวิร์กช็อปเข้าด้วยกัน งานนี้ไม่นับว่ายากเกินความสามารถในยุคนั้น กล่าวคือ รถจักรไฟฟ้าคันแรกไม่ได้ถูกสร้างโดยเวิร์กช็อปรถจักรไอน้ำ แต่ถูกสร้างโดยเวิร์กช็อปของผู้ผลิตยีสต์ - และนี่คือหนึ่งในรายละเอียดที่ ironic ที่สุดในประวัติศาสตร์วิศวกรรม

รถจักร Galvani ทำงานอย่างไร?

กระบวนการพัฒนาของ Davidson ดำเนินไปทีละขั้น ในปี 1837 เขาสร้างมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกและรถจักรไฟฟ้าต้นแบบ ในปี 1839 เขาสร้างยานพาหนะไฟฟ้าสี่ล้อ เครื่องกลึงไฟฟ้า และเครื่องพิมพ์ไฟฟ้า - ยานพาหนะสี่ล้อคันนั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นยานพาหนะไฟฟ้าสี่ล้อคันแรกที่รู้จัก ในปี 1840 เขาจัดนิทรรศการแม่เหล็กไฟฟ้าเปิดให้ประชาชนชมที่เมือง Aberdeen: รถจักรจำลองที่บรรทุกคนได้ 2 คน เครื่องกลึงไฟฟ้า เครื่องพิมพ์ และแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยกน้ำหนักได้ 2 ตัน ผู้คนนับพันจ่ายเงินคนละหนึ่งชิลลิงเพื่อชมสิ่งเหล่านี้ นั่นหมายความว่า เครื่องจักรของ Davidson ในขั้นตอนการประดิษฐ์ยังไม่ได้อยู่แค่บนกระดาษ แต่ทำงานอยู่ต่อหน้าสาธารณชนจริง ๆ

ชื่อเต็มว่า Galvani มาจากนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Luigi Galvani ผู้เป็นคนแรกที่ชี้ให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้ากับการเคลื่อนไหว ห่วงโซ่การทำงานของเครื่องจักรนี้มีหลักการพื้นฐานเหมือนกับรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน:

• แบตเตอรี่กัลวานิก: เซลล์ปฐมภูมิที่ผลิตกระแสไฟตรง โดยใช้แผ่นสังกะสีในสารละลายอิเล็กโทรไลต์กรด จุดสำคัญคือ: เซลล์เหล่านี้ชาร์จซ้ำไม่ได้; การผลิตกระแสไฟฟ้าหมายถึงการสิ้นเปลืองสังกะสี
• มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า: สองตัว โดยเพลาล้อแต่ละคู่มีหนึ่งตัว แท่งเหล็กที่ยึดติดรอบทรงกระบอกไม้หมุนถูกแม่เหล็กไฟฟ้าดึงดูด; คอมมิวเตเตอร์ตัดกระแสในจังหวะที่ถูกต้อง ทำให้ลำดับการดึงดูดดำเนินต่อเนื่อง
• ระบบส่งกำลัง: ส่งตรงไปยังล้อเหล็กผ่านเกียร์ฟัน ไม่มีไฟ ไม่มีถ่านหิน ไม่มีไอน้ำ ไม่มีควัน

เมื่อมองด้วยสายตาวิศวกรยุคปัจจุบัน มีข้อสังเกตที่น่าสนใจ: มอเตอร์ของ Davidson เป็นรูปแบบยุคแรกของสิ่งที่วันนี้เราเรียกว่า มอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบสวิตช์ (switched reluctance motor) การที่หลักการหนึ่งได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรมอีกครั้งหลังผ่านไป 180 ปี แสดงให้เห็นว่า Davidson ยืนอยู่บนพื้นฐานที่มั่นคงเพียงใด

สาเหตุที่น้ำหนักมีช่วงแตกต่างกัน 5-7 ตัน คือบันทึกต่างๆ วัดเครื่องจักรด้วยคำนิยามที่ต่างกัน; สิ่งที่แน่ชัดคือ Galvani เป็นเครื่องจักรน้ำหนักหลายตันที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดิน

กันยายน 1842: การเดินทางด้วยไฟฟ้าครั้งแรกบนเส้นทางเอดินบะระ-กลาสโกว์

การทดสอบจัดขึ้นบนรถไฟสายเอดินบะระและกลาสโกว์ เส้นทางนี้เปิดให้บริการผู้โดยสารในฐานะเส้นทางระหว่างเมืองสายแรกของสกอตแลนด์ เมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 1842 เท่านั้น นั่นคือการทดลองของ Davidson เกิดขึ้นเจ็ดเดือนหลังจากเส้นทางเปิดใช้งาน บนรถไฟที่ทันสมัยที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ในเดือนกันยายน 1842 Galvani เคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 4 ไมล์/ชม. เป็นระยะทางประมาณ 1.5 ไมล์ เส้นทางสั้น ความเร็วต่ำ; แต่แนวคิดได้รับการพิสูจน์แล้ว: ล้อหมุนได้โดยไม่ต้องใช้พลังของไอน้ำ

บางแหล่งข้อมูลระบุว่าหัวรถจักรลาก น้ำหนักบรรทุก 6 ตัน ในระยะทางนี้ ขณะที่เอกสารองค์กรเกี่ยวกับงานของ Davidson ระบุว่าเครื่องจักรลากเพียงน้ำหนักตัวเองเท่านั้น ไม่ว่าจะตีความตัวเลขอย่างไร ตารางก็ไม่เปลี่ยน: สิ่งนี้ไม่ใช่ของสำหรับจัดแสดง แต่เป็นหัวรถจักรจริงที่วิ่งบนราง การที่สถาบันวิศวกรรมอังกฤษยุคปัจจุบันยังคงระบุว่ามันเป็นหัวรถจักรไฟฟ้าลำแรกของโลกก็ไม่ใช่เรื่องไร้ความหมาย

รายละเอียดที่น่าทึ่งที่สุดคือท่าทีของผู้บริหารรถไฟ: ผู้อำนวยการไม่ได้รับความประทับใจมากพอที่จะพัฒนาแนวคิดนี้ต่อไป เทคโนโลยีมีราคาแพงและไม่เกี่ยวข้องกับบริษัทรถไฟ การประเมินนี้ ดังที่เราจะเห็นในหัวข้อถัดไป เป็นผลจากการวิเคราะห์ทางเคมีและต้นทุน ไม่ใช่อคติ

การทำลาย Galvani: ใคร, ทำไม, ที่ไหน?

จุดจบของหัวรถจักรมืดมนไม่ต่างจากเรื่องราวของมัน Galvani น่าจะถูกทำลายขณะจัดเก็บอยู่ในโรงรถหัวรถจักรแห่งหนึ่งที่เพิร์ท และถูกทำลายก่อนที่ Davidson จะนำมันกลับมาได้ ตัวตนของคนกระทำยังไม่ชัดเจน; แต่ผู้ที่สงสัยว่าเป็นผู้สนับสนุนเครื่องจักรไอน้ำ จัดเป็นผู้ต้องสงสัยอันดับแรก

เรื่องเล่าที่แพร่หลายระบุว่าคนงานรถไฟที่กลัวการตกงลานั้นเป็นผู้ทำลายหัวรถจักร การตีความนี้ก็สมเหตุสมผล: หัวรถจักรที่ไร้ไฟ ย่อมหมายถึงคนโบกทาง คนเติมไฟ และห่วงโซ่อุปทานถ่านหิน - นั่นคืออนาคตของอาชีพนับสิบที่พึ่งพาไอน้ำต้องมาถึงทางแตก อย่างไรก็ตาม ต้องพูดให้ชัดเจนว่า: แม้ความกลัวของคนงานจะยังเป็นคำอธิบายแบบดั้งเดิม แต่ใคร, ที่ไหนแน่ชัด และเมื่อไรที่มีการทำลายครั้งนี้ ยังไม่มีการบันทึกไว้อย่างแน่ชัด สิ่งที่แน่ชัดเพียงอย่างเดียวคือเครื่องจักรถูกทำลายแล้ว ในฐานะวิศวกรเครื่องจักรกล ต้องบันทึกไว้ว่าในประวัติศาสตร์ มีตัวอย่างไม่มากที่สิ่งประดิษฐ์ถูกลบล้างทางกายภาพก่อนที่จะพ่ายแพ้ทางเศรษฐกิจ; และ Galvani เป็นหนึ่งในนั้น

เศรษฐศาสตร์ของความล้มเหลวเชิงพาณิชย์: เคมีแพ้ ไม่ใช่วิศวกรรม

สาเหตุหลักที่นำไปสู่จุดจบของ Galvani ไม่ใช่เรื่องเทคนิค แต่เป็นเรื่องเศรษฐกิจ ปัญหาไม่ได้อยู่ที่วิศวกรรม แต่อยู่ที่เคมี: เซลล์กัลวานิกแบบปฐมภูมิใช้สังกะสีในการผลิตกระแสไฟ สังกะสีมีราคาแพง แต่ถ่านหินถูก ทุกๆ เมตรของการเดินทาง หมายถึงการเผาเงินจริงๆ สมการนี้ปิดไม่ลงด้วยราคาตลอดจนในตลาดยุคนั้น

ข้ออ้างที่แพร่หลายระบุว่า ต้นทุนต่อไมล์ของ Galvani สูงกว่าเครื่องจักรไอน้ำราว 40 เท่า; แต่ตัวเลขนี้หมุนเวียนอยู่ในฐานะบทสรุปที่ทำขึ้นในภายหลัง มากกว่าจะเป็นเอกสารต้นฉบับตรงตามอักษรที่มีวันที่ปี 1842 ในช่วงเวลาเดียวกัน Moritz von Jacobi ในรัสเซียก็ได้วัดการใช้สังกะสีของมอเตอร์ของเขาและสรุปผลเช่นเดียวกัน: มอเตอร์ไฟฟ้าไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ เนื่องจากราคาสังกะสีที่สูง การที่ผู้ทำงานอิสระสองคนมาถึงข้อสรุปทางเศรษฐกิจเดียวกัน ชี้ชัดว่าปัญหาไม่ได้อยู่ที่วิศวกรรมของ Davidson แต่อยู่ที่เคมีของแบตเตอรี่

ชิ้นส่วนที่หายไป: แบตเตอรี่ชาร์จซ้ำได้

สิ่งประกอบเพียงหนึ่งเดียวที่ขาดหายไปเพื่อทำให้ Galvani ของ Davidson ประสบความสำเร็จเชิงพาณิชย์คือ: แบตเตอรี่ชาร์จซ้ำได้ ส่วนประกอบนี้มาถึงในปี 1859 เมื่อนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Gaston Planté ประดิษฐ์แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบชาร์จซ้ำได้ - นั่นคือเจ็ดปีเต็มต่อมา ชิ้นส่วนของ Galvani ถูกแยกร้างไปนานแล้ว ชะตากรรมของการขนส่งด้วยไฟฟ้านั้นมาถึงทางตัน เพราะการจับเวลาของสิ่งประดิษฐ์ทางเคมีเพียงชิ้นเดียว

ทำไม Davidson ถึงถูกลืม แต่ Siemens ถึงถูกจดจำ?

วันเกิดทางการของรถไฟฟ้าในปฏิทินส่วนใหญ่คือปี 1879: Werner von Siemens ได้สาธิตหัวรถจักรของเขาที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและรับกระแสจากรางที่สามในงานอุตสาหกรรมเบอร์ลิน; ลากตู้โดยสารสามตู้บนรางยาว 300 เมตร และขนส่งผู้โดยสาร 90,000 คนตลอดสี่เดือนของการจัดแสดง เป็นการแสดงที่น่าประทับใจ - แต่มาช้ากว่า Davidson ถึง 37 ปี ช่องว่างที่แตกต่างไม่ใช่เรื่องเทคนิค แต่เป็นเรื่องโครงสร้างพื้นฐานและเศรษฐกิจ: Siemens ทำให้การขนส่งด้วยไฟฟ้ากลายเป็นธุรกิจที่ทำกำไรได้ ด้วยแบตเตอรี่ชาร์จซ้ำได้ของ Planté และเทคโนโลยีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า; ส่วน Davidson พิสูจน์แนวคิดได้แล้ว แต่ยังทำการกำหนดราคาไม่ได้ การบันทึกประวัติศาสตร์มักจะจดจำผู้ชนะเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ บันทึกสารานุกรมบางฉบับจึงยังคงระบุถึงปี 1879 ว่าเป็นการประยุกต์ใช้แรงขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ประสบความสำเร็จครั้งแรก และไม่นับการทดลองของ Davidson ในปี 1842 ด้วย

ลำดับความสำคัญของ Davidson ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเมื่อ ปี 1890 เท่านั้น เมื่อรถไฟ London City & South London Railway ซึ่งเป็นเส้นทางใต้ดินไฟฟ้าระดับความลึกสายแรกของโลกเปิดให้บริการ สื่อมวลชนในปีนั้นได้ค้นพบ Davidson วัย 86 ปีอีกครั้งในฐานะวิศวกรไฟฟ้าที่ยังมีชีวิตอยู่และอายุมากที่สุด ในสิ่งพิมพ์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า เขาได้รับการกล่าวขวัญด้วยถ้อยแถลงว่าเขาเป็นบุคคลแรกที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของแรงขับเคลื่อนไฟฟ้าอย่างเป็นรูปธรรม และ Davidson เองก็ไม่เสียความมั่นใจในตัวเอง: เขาสั่งพิมพ์ชื่อ "บิดาแห่งรถจักรไฟฟ้า" ลงบนนามบัตรของเขา

ความจริงแล้ว เขาเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มบุกเบิกที่ไม่เคยมีมาก่อน: Thomas Davenport ช่างตีเหล็กจาก Vermont สหรัฐอเมริกา ได้รับสิทธิบัตรมอเตอร์ไฟฟ้าเครื่องแรกของสหรัฐฯ ใน เดือนกุมภาพันธ์ 1837 และได้ทดลองขับเคลื่อนรถจำลองบนรางสั้น ๆ Moritz von Jacobi ได้ทดลองเดินเรือพาหนะไฟฟ้าที่บรรทุกผู้โดยสารบนแม่น้ำ Neva ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ใน เดือนกันยายน 1838 กล่าวกันว่า Robert Anderson ชาวสกอตแลนด์ ได้สร้างยานพาหนะทางบกไฟฟ้าอย่างหยาบ ๆ ขึ้นระหว่างปี 1832 ถึง 1839 อย่างไรก็ตาม ไม่พบสิทธิบัตร บันทึกที่เชื่อถือได้ในยุคสมัยเดียวกัน หรือหลักฐานทางกายภาพของยานพาหนะสำหรับ Anderson และเขามักถูกสับสนกับ Davidson บ่อยครั้ง - ทั้งสองเป็นชาวสกอตในทศวรรษเดียวกันที่ใช้เซลล์กัลวานิก ลำดับความสำคัญของ Anderson เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่ระดับของหลักฐานบันทึกย้อนหลังกว่าของ Davidson มาก

เหลืออะไรจาก Galvani บ้าง?

ไม่มีอะไรเลย ไม่มีชิ้นส่วนใดจากหัวรถจักรดั้งเดิม มอเตอร์ หรือแบตเตอรี่ของมันรอดมาถึงปัจจุบัน บ้านและที่ทำงานของ Davidson บนถนน Canal Road ถูกรื้อถอนไปแล้ว เขาเสียชีวิตในวัย 90 ปี เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 1894 บนหลุมศพของเขาที่ St Peter's Cemetery ในเมือง Aberdeen มีเพียงคำว่า chemist - นักเคมี - เขียนไว้เท่านั้น แม้แต่ชื่อของสิ่งประดิษฐ์เดียวก็ไม่ปรากฏบนหินจารึก นี่คือการปิดฉากที่ห่างไกลจากการให้เกียรติแก่เครื่องจักรที่ถูกทำลาย

อย่างไรก็ตาม ความทรงจำไม่ได้ถูกลบเลือนไปโดยสิ้นเชิง พิพิธภัณฑ์การขนส่ง Grampian ในเมือง Alford ที่ Aberdeenshire จัดแสดงรุ่นจำลองมอเตอร์ขนาดเท่าจริงที่ใช้งานได้ของ Galvani รุ่นจำลองแบตเตอรี่กัลวานิก และแบบจำลองของหัวรถจักร หนังสือที่เล่าเรื่องราวของ Davidson ก็ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ และชื่อของเขาเริ่มถูกนับถืออีกครั้งท่ามกลางสิ่งประดิษฐ์ของชาวสกอต เมื่อมองจากมุมมองทางวิศวกรรม สิ่งที่สืบทอดต่อมาไม่ใช่วัตถุทางกายภาพ แต่เป็นผลลัพธ์ที่วัดได้: เครื่องจักรที่เคลื่อนที่บนราง ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ของตัวเอง เคลื่อนไปข้างหน้าด้วยมอเตอร์ของตัวเอง และพิสูจน์แนวคิดนั้นต่อสาธารณชน นี่คือความจริงในปี 1842 และยังคงเป็นความจริงจนถึงทุกวันนี้

เรื่องราวของ Galvani เปรียบเสมือนบทสรุปของศตวรรษแรกของการขนส่งไฟฟ้า: วิศวกรรมที่ถูกต้อง เคมีที่ผิดพลาด และปฏิทินที่ถูกผลักไปข้างหลัง มอเตอร์ของ Davidson ได้รับการรับรู้ ถกเถียงกัน และจัดแสดงในบริบททางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมของยุคนั้น - จากนั้นก็ถูกทำลายทางกายภาพและถูกผลักไปสู่หอจดหมายเหตุเพราะความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ ส่วนการค้นพบใหม่อีกครั้งนั้นกลับดูมีมุกเสียดสีเล็กน้อย: ขณะที่รถยนต์ไฟฟ้านับพันคันวิ่งอยู่บนท้องถนนในวันนี้ เราต้องมองไปที่รถจำลอง แบบจำลองขนาดเล็ก และหลุมศพของนักเคมี เพื่อรำลึกถึงรถจักรไฟฟ้าคันแรกของโลก

แหล่งข้อมูล

• Robert Davidson (นักประดิษฐ์)
• Robert Davidson: รถจักรไฟฟ้าคันแรกของโลก (1837)
• รถจักรไฟฟ้า
• รถจักรของ Davidson: เขาทำได้อย่างไร?
• การจัดแสดงมอเตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้าคันแรกของโลกจำลอง
• รถจักร Siemens ปี 1879
• ภาพรวมของ Robert Davidson