Текст книги "Никола Тесла. Повелитель Вселенной"

Автор книги: Марк Сейфер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 41 страниц) [доступный отрывок для чтения: 15 страниц]

Вопрос о том, кто является изобретателем радио, сложный, поскольку у него нет единственного автора. Эксперименты с беспроводной передачей энергии начались еще в 1842 году Джозефом Генри, который передал электрические импульсы по комнате размером в тридцать футов между намагниченными иглами и чувствительными лейденскими банками, и Сэмюэлом Морзе, который в 1847 году отправлял послания при помощи индукции по каналу шириной восемьдесят футов, используя некое явление под названием «утечка тока».

Первым человеком, передавшим электрическую энергию на большие расстояния при помощи антенн (в виде воздушных змеев) и заземления, был Малон Лумис. Зубной врач и экспериментатор, использовавший электричество для стимуляции роста растений, Лумис не только получил патент на свое изобретение в 1872 году, но и успешно представил перед американским конгрессом «Билль о воздушной телеграфии Лумиса». Он произвел такое впечатление, что ему в помощь были выделены 50 000 долларов. В 1886 году Лумис отправил беспроводные сообщения на расстояние четырнадцать миль между двух гор в Вирджинии, а несколько лет спустя отправил сообщения с одного корабля на другой, которые находились на расстоянии двух миль друг от друга в Чезапикском заливе. Остается мало сомнений в том, что Тесла не знал о Лумисе. Правда, его патент был зарегистрирован, и Тесла всегда изучал работу своих предшественников. Стоит отметить, что некоторые параграфы из заявлений на получение патентов Лумиса и его опубликованных статей странным образом напоминают статьи Тесла. Например, Лумис обсуждает прохождение «электрических вибраций или волн по планете» и принципы гармоники и резонанса, а также упоминает о покорении «колес природы» – излюбленный термин Тесла.

В 1875 году Томас Эдисон, работая с Чарльзом Бачелором, заметил появление необычных искр из центра электромагнита, которые передавались незаряженным телам, находящимся на расстоянии нескольких футов. С помощью электроскопа Эдисону не удалось определить заряд. В действительности ему удалось создать высокую частоту, которую нельзя вычислить этим оборудованием. «Зарядив газопровод, Эдисон сумел добиться появления искр в технике, установленной в домах в нескольких кварталах от него… Эдисон решил, что, поскольку энергия может принимать разные формы, возможно изменение электричества в магнетизм, который, в свою очередь, можно изменить во что-то еще». Эдисон объявил научному сообществу, что открыл новую «неизвестную силу». Возможно, это исследование повлияло на идеи Тесла о присоединении осциллятора к городским водопроводам.

В начале 1880-х годов Уильям Прис – электроинженер Британской почтовой службы – начал проводить эксперименты с беспроводной передачей информации при помощи индукционного аппарата. Вероятно, он был первым изобретателем, который понял, что сама земля является неотъемлемым компонентом для успешного использования беспроводной системы. Определив роль земли как первичной или вторичной цепи, Прис использовал телефонные трубки в качестве чувствительных приборов и пришел к выводу, что «на обычно действующих телеграфных линиях колебания распространялись на расстояние 3000 футов, в то время как их воздействие отмечалось на параллельных линиях телеграфа, находящихся в 10–40 милях». Эксперименты Приса по обнаружению земных потоков энергии, которые повторили американские инженеры из «Вестерн Юнион», оказали значительное влияние на теории Тесла.

Прис проявлял стойкий интерес к беспроводной передаче сообщений. В середине 1880-х годов он побывал у Эдисона, как раз после того, как Тесла эмигрировал в Америку, чтобы самому увидеть последнее изобретение Эдисона, которое он называл «прыгающий телеграф», – устройство для передачи сообщений со станций отправления на движущиеся поезда. При помощи индукции или резонанса металлическая полоска, прикрепленная к телефонной трубке в движущемся железнодорожном вагоне, могла посылать или получать сообщения с такого же устройства, расположенного параллельно пути следования на станции. Хотя изобретение так и не переступило этой примитивной первой стадии, полученный патент позднее имел важное юридическое значение в спорах об авторе создания беспроводной системы.

Таким образом, Эдисона можно назвать одним из отцов беспроводной передачи, так же как и Генри, Морзе, Лумиса и Приса. В истории с электронными лампами Эдисон тоже сделал значительное открытие, упомянутое выше, – лампочки с двумя нитями накаливания, между которыми проходил ток, – Прис назвал ее «эффектом Эдисона». Дж. Дж. Томсон использовал ее при открытии электрона, а Тесла сочетал это изобретение с экспериментами Крукса в области излучения внутри изолированных стеклянных трубок, чтобы создать собственный «феномен щеток», представлявший собой первую вакуумную лампу для беспроводной передачи сообщений.

Среди других предшественников Тесла были Генрих Герц, Оливер Лодж и Эдуард Брэнли. На французского профессора физики Брэнли, возможно, повлияло открытие эффекта Эдисона, и он заметил, что разрыв в параллельных цепях Герца можно заменить стеклянной трубкой, в которой находятся мелкие металлические частицы. Когда в результате беспроводной индукции ток проходит через трубку, частицы выстраиваются вдоль линии разрыва и замыкают цепь. Включение света в трубке вновь открывает цепь, пока не происходит передача энергии. Лодж усовершенствовал сделанное Брэнли в 1890 году открытие сцепления частиц и назвал прибор «когерер».

Все эти ученые, проводя свои эксперименты, не думали о «беспроводном телеграфе». Они были исследователями в новой области электромагнитной индукции, и только в 1894 году, по расчетам Лоджа, появилась мысль использовать это оборудование для передачи сообщений. С другой стороны, мы помним, что Крукс писал в 1892 году, как раз тогда, когда встретился с Тесла в Англии, что уже проводил эксперименты по беспроводной передаче кода Морзе из одного дома в другой почти в то же время, как Герц и Лодж начинали свои опыты в конце 1880-х годов, но он никогда не публиковал результаты своих исследований и не проводил дальнейших.

Так же как и Герц, Тесла понял, что его частоты в пространстве не годятся для передачи сообщений на большие расстояния, но, в отличие от немецкого ученого, Тесла нашел способ обойти это препятствие. Таким образом, он изобрел не только более мощные трансмиттеры, но также и «объединенные цепи», которые, по сути, представляли собой чувствительные электронные лампы для получения информации. Во время своей лекции в Филадельфии Тесла также упомянул об использовании одновременно воздушной и земной связи и одного провода в качестве обратного для осуществления работы «всевозможных аппаратов». Эта система беспроводной связи была подробно описана в красочных статьях, появившихся в 1891 году во время его первых публичных демонстраций беспроводных трубок Гайсслера в Колумбийском колледже, в 1892 году в Европе, а полностью раскрыта в 1893 году. Прошел еще целый год до того, как школьник Гульельмо Маркони начал свои первые опыты в этой области.

Электрический волшебник (1893)

Известно, что мистер Тесла, пользующийся огромным авторитетом среди инженеров-электриков, проводил эксперименты с совершенно новым электрическим освещением, но за пределами его лаборатории не знали, что он достиг таких прекрасных результатов и подошел так близко к революционному открытию в области теории света. Другие исследователи, особенно доктор Герц и доктор Лодж, обосновали теорию о том, что феномен света связан с электромагнитными колебаниями воздушного эфира, но именно мистер Тесла наглядно доказал этот факт и сделал теорию доступной на практике.

«Нью-Йорк Рекордер»

В конце февраля Тесла поездом уехал из Филадельфии на конгресс Национальной ассоциации электрического освещения в Сент-Луисе. Вместе с Т.К. Мартином, который освещал обе лекции для «Электрикал Инженир», они обсуждали создание учебника на основе собрания сочинений ученого. Первая половина будет посвящена полному рассмотрению изобретений в области многофазной системы переменного тока с главами о моторах, однофазных и многофазных цепях, обмотках и трансформаторах; во второй половине будут отражены три лекции Тесла, посвященные высокочастотным феноменам, которые он прочитал в Нью-Йорке, Лондоне и Филадельфии. Предисловие и несколько разноплановых статей в конце будут написаны Мартином, и весь учебник займет почти пятьсот страниц. Вторым редактором будет Джош Уэтцлер. Выпуск был назначен на конец года.

Мартин достиг большого успеха, укрепив отношения с тем, кого многие люди называли «величайшим электроинженером современности». «Изобретения, исследования и статьи Николы Тесла» станут отправной точкой, истинной библией для многочисленных инженеров-электриков.

28 февраля Тесла прибыл в Сент-Луис, куда его пригласил Джеймс Эр – главный менеджер местной «Мьюнисипал Электрик Лайт энд Пауэр Компани». Прибытие изобретателя вызвало бурю восторга. Его речь стала повторением лондонской лекции. «Свыше четырех тысяч экземпляров журнала с биографической зарисовкой было продано на улицах – нечто невиданное в истории электрического журнализма». По Мэйн-стрит катилась процессия из восьмидесяти электромобилей и тележек с контролерами, а тысячи людей изъявляли желание купить билеты на выступление.

На церемонии открытия Тесла и Эр были объявлены почетными членами Ассоциации, после этого Эр представил Тесла одному из инженеров – Браутону, недавнему выпускнику Корнеллского университета, который был назначен ассистентом на время проведения конгресса.

Отведенное под собрание помещение оказалось слишком маленьким, поэтому приглашенные переместились в «Гранд Мьюзик Энтертейнмент Холл» – большой зал, где могло поместиться четыре тысячи человек. Билеты на ступенях стоимостью от трех до пяти долларов расхватывали моментально. Но даже и этот зал оказался мал, поскольку был набит так, что «нечем было дышать».

Мистер Эр представил ученого собравшимся «с благоговением, как человека, обладающего почти колдовской властью над бесчисленными тайнами природы» и подарил Тесла «великолепный цветочный щит, утыканный белыми гвоздиками и красными розами».

Глядя на море лиц, Тесла понял, что разумнее будет свести свою лекцию к самым «зрелищным» экспериментам. С помощью Браутона он продемонстрировал беспроводную передачу электрической энергии, зажигая беспроводные лампы нажатием выключателя в другом конце зала.

«Из всех многочисленных наблюдаемых нами чудес вакуумная лампа, реагирующая на электрический импульс из отдаленного источника, разрывающая темноту и освещающая комнату своим красивым светом, кажется мне самым прекрасным явлением».

«Для забавы» Тесла создавал между двумя пластинами конденсаторов электрические завесы. Он зажигал лампочки с нитями накаливания и без них, создавал фосфоресцирующие шары, которые «отбрасывали ослепительный свет, намного превосходящий свет обычной лампы», и добивался стробоскопического эффекта при помощи крутящихся ламп, «похожих на белые спицы колеса, сделанного из сияющего лунного света».

Затем Тесла обратился к своей самой мощной катушке.

Заметив среди собравшихся профессора Джорджа Форбса, инженера из Глазго, который так настойчиво рекомендовал его систему переменного тока Ниагарской комиссии, ученый почтительно поклонился. Выражая свою признательность, Тесла предсказал, что скоро огромное количество электрической энергии, созданной при помощи его изобретения, покорит величественный водопад.

«Следующая серия экспериментов была показана с некоторой неохотой, однако пересилило желание отблагодарить тех, кто проявил такой интерес и собрался в огромном зале. Вижу, у меня нет выбора… Заряжая свое тело электричеством из изобретенного мною аппарата, я могу вызывать электрические вибрации миллион раз в секунду. Молекулы воздуха потревожены настолько сильно, что начинают светиться, и из руки появляются потоки света. Таким же способом мне удается взять в руку стеклянную лампочку, наполненную необходимыми веществами, и заставить их светиться. Я с удовольствием продемонстрировал эти опыты лично лорду Рэлею, и всегда буду помнить, как этот выдающийся ученый дрожал от волнения, следя за мной. Одобрение, полученное мною от столь известного человека, полностью вознаградило меня за все те трудности, которые пришлось претерпеть на пути к открытию».

Тесла обернулся к катушке и объявил, что из-за необходимости генерировать огромную мощность, он создал устройство с плотной резиновой изоляцией, так как «даже сухого дерева недостаточно».

«Теперь я подхожу к свободному концу провода с металлическим предметом в руке, чтобы избежать ожогов. Искры перестают сыпаться, как только металл прикасается к проводу. Теперь через мою руку проходит мощный электрический разряд, создавая миллионы вибраций в секунду. Вокруг я ощущаю электростатическое поле, а молекулы воздуха и частицы пыли, летающие вокруг, активизируются и с силой ударяются в мое тело. Настолько сильно возбуждение частиц, что, когда выключаются огни, можно увидеть на некоторых частях тела слабые полоски света. Когда эта полоска распадается, возникает ощущение, будто вас укололи иголкой. Если бы мощность была очень высокой, а частота низкой, кожа могла бы быть повреждена под сильным давлением, и из ран бы хлынула тонкой струйкой кровь».

Вытягивая вперед пальцы, словно прихорашивающийся павлин, электрический волшебник создавал вспышки молний, словно сам бог Тор. «Искры не вызывают особого неудобства, разве только в кончиках пальцев ощущается легкое жжение», – уверял он зрителей.

С заряженной катушкой и взлетающим над головой ученого пламенем он продемонстрировал ряд других явлений, в том числе работу мотора при помощи энергии, проходящей сквозь его тело, и зажигание множества разноцветных лампочек, которыми ученый размахивал, словно светящимися рапирами. В финале он протянул по сцене длинные хлопчатобумажные ленты, по которым пропустил линию фиолетового света, оставляющую за собой ослепительный след и причудливо осветившую весь зал. Крики «браво!» сопровождали оглушительные аплодисменты, а «ученый вновь и вновь раскланивался».

Все еще испуская легкое свечение и «эфирное пламя», в «ореоле расщепленного света», Тесла после лекции вышел в вестибюль, где его приветствовала восторженная публика. «Желание увидеть мистера Тесла поближе было столь великое, что несколько сотен знатных граждан воспользовались шансом и энергично жали ученому руку».

После возвращения в Нью-Йорк Тесла окончательно получил американское гражданство. В патентах его больше не указывали как «подданного австрийского императора», но как «гражданина Соединенных Штатов». Это был торжественный миг. Всю оставшуюся жизнь он бережно хранил эти бумаги в нише в своей комнате.

Став теперь «настоящим» американцем, Тесла решил раз и навсегда покончить с могущественным Томасом Эдисоном. Устроив один из своих самых провокационных экспериментов, начинающий ученый напрямую атаковал лампочку Эдисона с углеродной нитью накаливания. Он взял две одинаковые лампочки – одну, наполненную воздухом, а другую вакуумную – и присоединил их к «цепи, производящей миллионы колебаний в секунду». Он показал, что лампочка с обычным воздухом не светится, в то время как вакуумная испускает яркий свет. «Это доказывает чрезвычайную важность разреженного газа при нагревании проводника», и, кроме того, новый свет был холодным на ощупь. Тесла сделал дерзкий вывод: «В лампе накаливания высокоустойчивая нить (изобретение Эдисона) не является необходимым элементом освещения».

Взяв те же самые лампочки, Тесла уменьшил частоту, перешел на постоянный ток и показал, что теперь в обычной лампочке нить тоже начала светиться, хотя и не так ярко, как в другой. Он сделал заключение, что при использовании постоянного тока нить накаливания обязательна, а при высокочастотном переменном токе атмосфера вокруг нити и, следовательно, вакуум играют первостепенную роль. Чем выше частота, тем эффективнее освещение. Ученый отметил, что если полностью отказаться от постоянного тока и очень высоких частот, то нить накаливания и вовсе не нужна!

Эдисон был обеспокоен не только потому, что отправил своих людей на Восток, в Центральную Америку и на Амазонку в поисках идеального материала для нити накаливания, но и потому, что во время путешествия один или два человека погибли. Этот напыщенный серб не только утверждал, что переменный ток необходим для создания любой практической осветительной системы, он также заявлял, что самое знаменитое творение Эдисона скоро будет не нужно.

В коттедже у камнедробильной фабрики Эдисона в Огдене, штат Нью-Джерси, репортер местной газеты спросил у изобретателя о «возможности получения освещения из электричества без нагрева». Эдисон пробормотал, что это уже было достигнуто, но репортер не отставал:

– Я имею в виду открытия, сделанные Николой Тесла.

Эдисон поднялся со своего кресла, сплюнул с крыльца очередную порцию табака и пролаял:

– Это проблема, сопряженная с трудностями!

– А как насчет Тесла?

– Он не сделал нового открытия, – начал главный волшебник. – Но зато показал большую изобретательность в создании колебаний. Он получает свои результаты при помощи индукционной катушки и трубки Гайсслера.

– Вы думаете, его изобретение придет на смену вашей лампочке?

– Когда-нибудь будет создан свет без тепла, но я не осмеливаюсь предсказывать, что это будет хороший свет. Самая большая проблема – качество. У него отвратительный цвет, больше похожий на сияние жуков-светляков.

Конечно, тут Эдисон был абсолютно прав, поскольку даже сегодня электрическая лампочка испускает более приятный свет, чем лампа накаливания. Однако любой, кому доводилось менять лампочку, знает, что изобретение Эдисона выходит из строя уже через несколько месяцев, в то время как лампа накаливания Тесла может работать годами, даже десятилетиями. По мнению Тесла, лампа накаливания излучает резкий, яркий свет из маленького центрального источника. Он планировал создать более приятный свет, исходящий от большой, сферической поверхности.

Впервые журналисты популярных изданий начали охоту за Николой Тесла. Многие репортеры называли его «скромным», а иногда даже держащимся в тени, и поначалу Тесла избегал рекламы. Но сенсационные открытия сделали его национальным героем, и теперь журналисты должны были выяснить, почему так произошло.

«Нью-Йорк Геральд» была первой газетой, написавшей о восходящей звезде. В пространной статье, украшенной гравюрой со старой фотографии, описывалось поведение и наследие ученого, а также обсуждались его планы на будущее.

«Мистер Тесла так упорно работает, что у него остается мало времени на развлечения, если только они вообще его интересуют. Он холостяк, высокий, очень худой, с темными, глубоко посаженными глазами, иссиня-черными волосами и лицом мыслителя. Хотя он всегда вежлив и дружелюбен с журналистами, у него нет желания видеть свое имя в прессе».

Тесла рассказывал о своих родителях и школе, изобретении вращающегося магнитного поля, а также новой системы освещения, которая, как он обещал, «станет более практичным средством освещения, чем все существующие сегодня». Он обсуждал возможность передачи большого количества энергии по проводам от Ниагарского водопада и беспроводной передачи информации и энергии по земле и воздуху «на любое расстояние».

«Исходя из современных экспериментальных исследований, можно легко сделать вывод, что попытка передачи различимых сигналов по земле, например, отсюда на Европейский континент без всякого кабеля будет успешно выполнена. Этот результат, за исполнение которого я ратовал два года, будет иметь неизмеримую ценность для человечества, став двигателем прогресса».

«Геральд» закончила статью вопросом о том, что ощущаешь, пропуская через тело сотни тысяч вольт, и Тесла ответил: «Если вы готовы к шоку, то воздействие на нервные окончания не так уж и сильно. Сначала вы чувствуете ожог, но кроме этого не испытываете практически ничего. Я использовал напряжение в 300 000 вольт, которое может привести к немедленной смерти, если использовать его по-другому».

Хотя путешествия и лекции отвлекали от работы, Тесла принимал эти предложения, чтобы упрочить свое положение в истории электрической науки. Естественно, для ведущего уединенную жизнь концептуалиста похвалы и общение с коллегами были своего рода стимулом. Однако только теперь, когда его начали преследовать репортеры и восторженная публика, он начал осознавать свое скрытое стремление к признанию. Каждый час, каждая минута, проведенные не за работой, были потерянным временем. Даже перерывы на еду и сон замедляли движение вперед.

Хотя родители Тесла умерли в относительно молодом возрасте, у него были другие родственники, чей возраст перевалил за сто лет. Возможно, в качестве защиты Тесла уверял, что собирается прожить до ста. Он привык считать человеческий организм машиной, чья деятельность может эффективно регулироваться при помощи воли, поэтому Тесла уменьшил сон до минимума и ел только для поддержания жизни. Его рост превышал шесть футов, а вес неизменно оставался на отметке 142 фунта. Стресс давал себя знать, но сербский ученый не сходил со своего пути: его целью было спасти все человечество при помощи своего изобретательного разума.

Успешно передав энергию без проводов из одного конца комнаты в другой, ученый начал разрабатывать способ расширения этого принципа для создания большого количества энергии и отдельных, не связанных между собой каналов передачи. Тесла экспериментировал со все более мощными осцилляторами, которые не только создавали высокочастотный переменный ток, но и были способны к производству физических колебаний.

«Первый утешительный результат был получен весной, когда мне удалось получить около 1 000 000 вольт при помощи конической катушки. С современной точки зрения это было не много, – писал Тесла четверть века спустя, – но тогда это был подвиг».

Согласно расчетам профессора Джона Тиндалла, эффективность электрической лампочки Эдисона составляла около 5 %, то есть 95 % выработанного электричества шло на производство тепла или просто терялось на пути. Газовое пламя, бывшее в то время самым распространенным источником искусственного освещения, обладало эффективностью «чуть менее одного процента». Тесла говорил Мартину, что «если бы речь шла о коррумпированном правительстве, то такой неразумной растраты не потерпели бы». Это затруднительное положение можно было сравнить с «бесмыссленным уничтожением лесов для добычи нескольких бревен».

«Энергия, – писал Мартин, – растрачивается по мелочам так же, как в июле содержимое тележки с мороженым на улице постепенно тает». В то время как «армии изобретателей кинулись на борьбу с трудностями, происходящими в связи с этими варварскими потерями», Тесла создал совершенно новаторские изобретения, которые либо преобразовывали электричество во вращение, либо осуществляли противоположное действие: превращали паровую энергию в электрическую.

В первом случае Тесла построил высокочастотный осциллятор, погруженный в чан с маслом. Изменяя частоту переменного тока, он вызывал движение масла на разных скоростях. Подобно водяному колесу, вращающему турбину, масло вызывало вращение лопасти. Увеличением частоты Тесла добивался изменения скорости, ускоряя вращение турбины.

Во втором случае, то есть в случае с паровым генератором, Тесла объединил в одном изобретении двигатель и динамо и создал устройство, составлявшее одну сороковую часть от размера традиционного прибора. В устаревшем паровом двигателе возвратно-поступательное движение поршня должно было превратиться во вращение при помощи коленчатого вала и махового колеса. В свою очередь, это приспособление было соединено с турбиной, которая производила электричество. В генераторе Тесла двигающийся под воздействием пара поршень, прикрепленный к конденсатору, вращался в разные стороны в пределах магнитного поля, вызывая ток. Эта процедура значительно снизила потери при превращении механического действия в электрическую энергию. Коленчатый вал и маховик отсутствовали. Мартин красноречиво писал: «Мы моментально замечаем отсутствие всех ведущих деталей обычного двигателя. Их не существует. Место парораспределительной коробки занимает двигатель, совершенно оголенный, словно боксер-профессионал, для победы которого важна каждая унция. Лишенный, таким образом, излишнего веса и работающий под большим давлением, двигатель намного экономичнее обычного. Отсутствие трения в связи автоматической амортизацией легких рабочих частей ведет к тому, что двигатель практически не изнашивается. В то время как обычный паровой поршень «весом, возможно, в тысячу фунтов» может лишь изменять направление движения, скажем, десять раз в секунду, осциллятор Тесла «совершает сто колебаний в секунду». Тесла надеялся не только упростить существующее оборудование, но и создать ток, «совершающий постоянные колебания». Летом он получил патенты на оба изобретения.

С этими осцилляторами Тесла мог делать многое. Он мог создавать различные электрические частоты для передачи сообщений или энергии. Когда осциллятор колебался на частоте света, можно было создавать освещение. Можно было создавать механические колебания через металлические пластины или трубы и измерять гармонические частоты и стоячие волны. Изучая феномен полного сопротивления, Тесла передавал электромагнитную энергию через такой проводник и мог включать свет в его определенных точках, а если он увеличивал колебания и активизировал гармоническую частоту, то железная палка начинала вибрировать с такой интенсивностью, что разламывалась пополам. Это напоминало воздействие труб Иисуса Навина у стен Иерихона или опасность, которой подвергались солдаты, марширующие тесным строем по подвесному мосту. Если их шаг совпадет с частотой резонанса, мост начнет неистово раскачиваться и, возможно, рухнет. Таким образом, солдат учат идти по мосту не в ногу, чтобы избежать катастрофы.