Глава 3 «КВАДРАТУРА КРУГА»: ТОК, ПОЛЯ, РАДИО, РЕЗОНАНС
Глава 3
«КВАДРАТУРА КРУГА»: ТОК, ПОЛЯ, РАДИО, РЕЗОНАНС
…Тесла считали мечтателем-провидцем. Однако братья по науке все больше убеждаются, что он видел дальше других, ему открывалось мерцание новых горизонтов на новых материках науки. Восприятие и воображение не всегда одинаковы у одного и того же гения.
Комерфорд Мартин, президент Американского института инженеров-электриков, редактор журнала "Электрикал Ревью», 1894.
Сразу после 1900 года и с момента начала строительства лаборатории, башни и городка под Нью-Йорком время имеет четкие контуры плодотворной работы Тесла над все новыми и новыми изобретениями. Это множество патентов в различных областях техники: усовершенствования в радиоаппаратуре, улучшение качеств паровых турбин, и разработка бензиновой турбины, серии электрических приборов…
Даже небольшой обзор научных работ и изобретений Тесла говорит о его экстраординарной способности «объять необъятное». Но если ограничиться только четырьмя областями его «великих открытий», то именно о них сейчас пойдет речь.
Похоже, Тесла смог разрешить, в отличие от классической геометрии, задачу с собственной «квадратурой круга». Четыре стороны этого условного квадрата — это «переменный ток», «теория полей», «радиопередача» и «электромагнитный резонанс». До него они не были обоснованы как единое целое — во взаимосвязи и взаимодействии.
Переменный ток и теория полей. В январе 1887 года Тесла дал строгое описание сути явления вращающегося магнитного поля. Основные патенты — на многофазные электрические машины, включая асинхронные электродвигатели, и системы передачи электроэнергии посредством многофазового переменного тока.
На практике Тесла доказал экономичность двухфазовой системы перед постоянным током, построив в Штатах несколько промышленных электроустановок. И среди них знаменитую Ниагарскую ГЭС (1895).
С 1889 года Тесла приступил к работе с токами высокой частоты и высоких напряжений. Его усилиями были созданы основополагающие механизмы электротехники — техники высоких частот. А это электромеханический генератор ВЧ и ВЧ-трансформатор, известный как «трансформатор Тесла» (1891).
Изучая влияние переменных токов различной частоты и силы на человеческий организм, Теста продвинул электротехнические аппараты для медицинских целей по всему миру. Теперь это называется электротерапия — удаление сыпей, очистка пор, уничтожение микробов, внутримышечное прогревание…
Н.Тесла с книгой «Теория натуральной философии…" Р. Бошковича на фоне катушки ВЧ-трансформатора в своей лаборатории на Хаустон-стрит
1888–1893. Борьба за новые электродвигатели. В июле 1888 года в лаборатории Николы Тесла на Пятой авеню появился необычайно подвижный для своей тучной фигуры мужчина с крупным выразительным лицом. Это был Георг Вестингауз — один из наиболее ярких деятелей среди американских капиталистов. Его личные качества, по воспоминаниям Николы Тесла и других лиц, немало способствовали развитию техники и распространению многих передовых изобретений.
Справка. Сын кузнеца, владельца небольшой мастерской земледельческих машин, Георг Вестингауз с юных лет интересовался техникой, проводя все свободное время в кузнице. Природная сметка и изобретательность рано проявились в нем, и уже в пятнадцать лет он изобрел паровую машину, основанную на ротационном принципе, то есть вращающуюся подобно ротору паровой турбины.
В 1863–1865 годах Вестингауз принимал участие в гражданской войне против рабовладельческого Юга, а по окончании войны начал работать в мастерских одной крупной железнодорожной компании США, где изобрел приспособление для подъема на рельсы сошедших с них нагонов. В 1866 году двадцатилетний Г. Вестингауз организовал в Питсбурге собственные вагоноремонтные мастерские, а в 1869 году сделал свое главное изобретение — автоматический воздушный тормоз для железнодорожных вагонов. Годом позднее он создал Акционерное общество воздушных тормозов Вестингауза. Вскоре воздушные тормоза получили широкое распространение как в США, так и в странах Европы. Огромные прибыли общества сделали его одним из наиболее могущественных капиталистических объединений США, а Вестингауза — весьма влиятельным лицом. Сам он продолжал работать в качестве главы фирмы, проявляя незаурядный талант организатора и изобретателя.
Акционерное общество Вестингауза первым в Америке начало производство электрооборудования переменного тока и смонтировало ряд установок с высоковольтными линиями передач. Но эти первые установки имели один существенный недостаток — они использовались для питания только осветительных ламп. Ясно, что потребление электроэнергии при этом резко возрастало лишь в вечерние часы. Для непрерывной работы в течение суток (а только она экономична и выгодна) этим станциям не хватало дневных потребителей электроэнергии, а ими могли быть только электродвигатели промышленных предприятий. Но эти электродвигатели, как и во всем мире, работали на постоянном токе. Естественно, что слух о патенте Тесла привел главу фирмы в Американский институт инженеров-электриков на лекцию молодого ученого-изобретателя. Некоторое время он обдумывал реальность услышанного, а затем решился на смелый шаг.
Вестингауз был человеком дела и привык прямо излагать свои мысли. Появившись в лаборатории Тесла, он, не тратя лишних слов, обратился к ученому и предложил выложить ему миллион долларов за все патенты, относящиеся к переменному току. Мало того: за те из них, которые еще только заявлены.
Подобное предложение открывало перед Тесла перспективы применения своих изобретений, их совершенствования и обеспечивало материальную независимость.
Но предложение Вестингауза поразило Тесла необычайной верой в будущее переменного тока. Ответ Тесла был весьма оригинальным: он попросил включить в соглашение обязательство платить ему… один доллар за каждую лошадиную силу, выработанную на генераторах и электродвигателях компании Вестингауза! Тот согласился и сразу же выписал чек на миллион долларов.
Говорят, что в практике никакой капиталистической страны не было случая заключения соглашения на такую сумму в такое короткое время, причем обе стороны не проявили никакого интереса к формальным сторонам договора: магнат приобрел свыше 40 патентов Тесла, в среднем по 25 тысяч долларов за патент. Это была очень хорошая по тем временам оплата изобретений.
Для Тесла смысл этого соглашения был выше всех коммерческих расчетов. Он смотрел далеко вперед и видел будущее развитие техники. Он верил в это будущее и понимал значение своих изобретений. Вестингауз, в свою очередь, верил в этого необычайного человека. Довольные друг другом, они расстались, полные надежд на быстрое осуществление своих планов.
Вечером того же дня Тесла подарил половину полученной суммы инженеру Брауну, оказавшему ему в свое время помощь в создании «Тесла арк лайт компани» (компания «Свет дуговых ламп Тесла»).
Чтобы быстрее приступить к производству электродвигателя переменного тока, Тесла в октябре 1888 года переехал из Нью-Йорка в Питсбург, где находились заводы Вестингауза. На этом настоял «питсбургский магнат», пригласивший Тесла в качестве консультанта. Все это освобождало собственную лабораторию Тесла от разработки промышленных конструкций, открыв возможность продолжать исследования в интересующих изобретателя областях.
Сразу же по приезде на завод Тесла пришлось обсуждать с инженерами компании вопрос о частоте переменного тока. Дело в том, что при более низких частотах, чем предложенная Тесла, машины становились громоздкими и малоэффективными.
Однако советы Тесла не были приняты заводскими инженерами, и надежды его в течение одного года разрешить все практические вопросы не сбылись. Тогда Тесла, несмотря на уговоры Вестингауза, отказался быть консультантом завода в Питсбурге. Не помогло и предложение остаться на заводе в качестве управляющего всей разработкой промышленных образцов машин переменного тока с баснословно высоким окладом — 24 тысячи долларов в год. Тесла уже не нуждался в деньгах и, отказавшись от всех предложений, уехал в Нью-Йорк (правда, все равно Тесла оставался консультантом на заводах своего друга Вестингауза в течение еще многих лет).
Впоследствии Тесла писал:
«За год, проведенный в Питсбурге, я не сделал никакого вклада в электротехнику. Я не чувствовал себя свободным в этом городе, зависимость и связанность мешали мне работать. Для того чтобы созидать, я должен быть абсолютно свободен. Когда я освободился от ситуации, создавшейся в Питсбурге, идеи и изобретения снова хлынули в мою голову, как Ниагара…»
Вскоре по возвращении в Нью-Йорк Тесла уехал в Европу, где в 1889 году в Париже открылась Всемирная выставка, на которой отдел электричества был одним из наиболее популярных. Новейшие изобретения русских, французских, немецких, английских электротехников были представлены в нем весьма полно. Внимание посетителей привлекал русский отдел.
Будучи в Европе, Тесла побывал на своей родине. В Хорватии навестил мать и любимую сестру Марицу, провел несколько дней в Белграде, где встречался с видными сербскими писателями и поэтами. Но стремление скорее вернуться к исследованиям, к работе в лаборатории на Пятой авеню не позволяло ему долго задержываться ни на родине, ни в Европе.
Между тем в Питсбурге продолжалась разработка конструкций электрических машин переменного тока. Инженерам компании пришлось убедиться в правильности соображений Тесла и принять в качестве стандартной частоту переменного тока в 60 периодов в секунду. Это доставило Тесла большую радость и удовлетворение (надо сказать, что этот стандарт сохранился в США и до настоящего времени. — Примеч. авт.).
И уже с 1890 года фирма «Вестингауз электрик» начала производство всего комплекса электрооборудования переменного тока. Выпуская генераторы, трансформаторы и электродвигатели двухфазного тока, ВЭК постепенно начала вытеснять фирму «Эдисон электрик» с ее машинами и аппаратурой постоянного тока, хотя Эдисон ни на минуту не прекращал борьбы с распространением переменного тока.
Гигантская задача, поставленная «питсбургским магнатом» — перевести все электрооборудование промышленности США на переменный ток, — успешно осуществлялась. Электрики-практики того времени утверждали, что основой расцвета компании в эти годы было использование приобретенных у Тесла патентов.
Однако период процветания сменился в Америке глубокой депрессией, и множество мелких компаний во избежание краха должны были слиться с более крупными объединениями. Вестингауз был не в состоянии в одиночку бороться с конкурентом, и компания его приняла к себе ряд более мелких фирм.
В этой ситуации союз двух выдающихся личностей Америки — Вестингауза и Тесла — прошел испытание на прочность. Чтобы устоять в конкурентной борьбе, новая укрупненная компания «Вестингауз» должна была отказаться от многих принятых на себя ранее обязательств и, в частности, от соглашения с Тесла.
К этому времени в одних только США общая мощность электрооборудования переменного тока, созданного на основе патентов Тесла, превысила 12 миллионов лошадиных сил. Самый скромный подсчет показывал, что компания обязана была уплатить изобретателю по соглашению 10–12 миллионов долларов.
Однако выплатить изобретателю то, что было обещано Вестингаузом, компания оказалась не в состоянии. Ее финансовый совет потребовал расторжения соглашения, но Вестингауз упорно не хотел нарушать своего слова, данного Тесла. Тесла мог обратиться в суд и добиться выполнения обязательств компании. Трудно было рассчитывать на то, что изобретатель сам откажется от своих прав, тем более что компания выросла и окрепла за счет реализации его патентов.
Магнат был вынужден лично обратиться к Тесла. Изложив положение дел, он сказал, что ответ Тесла решит судьбу компании и его, Вестингауза, личную. И Тесла решительно спросил: что следует ему «уничтожить» контракт в обмен на распространение по миру «его» многофазной системы? Утвердительный ответ Вестингауза решил исход сделки. Позднее Тесла писал, что в разговоре заметил:
«…Вы видели во мне то, чего не видели другие. Вы поверили в меня тогда, когда другие отвернулись от меня и моих изобретений. Это большая плата за все то, что я дал фирме, хотя и дал я немало». С этими словами я достал из сейфа текст соглашения и, разорвав, бросил его в корзину для бумаг…»
Вестингаузу казалось, что, избавившись от необходимости выплатить такую огромную сумму, он преодолел все препятствия на пути двухфазного тока. Но в это самое время в Берлине набирал силы могучий противник двухфазного тока. Простота конструкции и большая экономичность трехфазного электродвигателя говорили о том, что именно трехфазному току принадлежит будущее. И с 1891 года трехфазная система начала распространяться по всему миру.
Однако существование патентов Тесла (1888 год: США, Германия, Англия), охватывавших все частные случаи применения любой многофазной системы переменного тока, обязывало электротехнические фирмы выкупать эти патенты у фирмы «Вестингауз». Несомненно, сам Тесла не стал бы протестовать против применения более совершенной системы передачи и распределения электрической энергии, но он давно уже продал свои права на изобретение капиталистической компании, действовавшей исключительно в интересах получения прибыли.
Чтобы избавиться от оплаты патентов Тесла, германская «АЕГ» стала оспаривать их распространение на трехфазный переменный ток. Но попытка эта была безуспешной. Каковы бы ни были убеждения Тесла, как бы ни относился он сам к изобретениям других, скупившие патенты компании распоряжались ими по своему усмотрению.
«Детище» Тесла — переменный ток с его многофазностью (и особенно двухфазный и трехфазный) — в момент своего зарождения должно было выдержать трудную борьбу с постоянным током. Следующим триумфом переменного тока — и двухфазного, и трехфазного — стали Всемирная электрическая выставка и конгресс электриков, проведенные в Чикаго в 1893 году в честь 300-летия со времени открытия Америки Колумбом.
На выставке Тесла имел свой стенд, где он демонстрировал многие свои изобретения и, в частности, один из остроумнейших приборов, созданных им для демонстрации возможности получения механического вращения с помощью вращающегося магнитного поля.
Прибор этот представлял собой плоскую металлическую «сковороду», находившуюся в зоне действия катушек, создававших вращающееся магнитное поле. На «сковороде» лежало выточенное из меди и латуни яйцо. При пропускании тока через обмотки катушек яйцо начинало двигаться, сначала беспорядочно, а затем, встав на острый конец, быстро вращалось как вокруг своей оси, так и по окружности «сковороды».
Следующим большим событием в истории переменных токов была постройка самой крупной в мире в те годы гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. Пуск Ниагарской станции явился последним триумфом двухфазного тока и ее создателя Николы Тесла. Саму Ниагарскую станцию переоборудовали, установив на ней трехфазные генераторы.
Но в эти годы Тесла был уже очень далек от вопросов, связанных с первым своим изобретением. Творческая мысль увела его далеко-далеко и открыла перед ним новое, необозримое ноле для исследований. Оценивая работы Николы Тесла в области многофазных токов, выдающийся американский ученый Эдвин Армстронг писал:
«…только одно это открытие многофазных токов и индукционного мотора было бы достаточно, чтобы обеспечить имени Тесла вечную славу, даже если бы он кроме этого ничего не сделал».
Прибор «Колумбово яйцо», созданный Тесла. Музей Тесла в Белграде
Но сделал он еще многое…
1892 год. Европейские лекции. 1 февраля 1892 года Тесла сошел с парохода в Лондоне и был встречен выдающимися учеными, членами Королевского общества. 3 февраля в зале Лондонского института инженеров-электриков Тесла прочел свою первую в Европе лекцию о токах высокой частоты. Свыше трех часов продолжалась эта невиданная демонстрация, изумившая присутствующих своей новизной и неожиданностью. Гениальный ученый предстал перед слушателями как блестящий экспериментатор и превосходный лектор.
Продолжая развивать свои мысли о необходимости самого широкого использования электромагнитных волн. Тесла говорил:
«Подобно тому, как в природе все представляет собой прилив и отлив, волновые колебания, так и во всех промышленных отраслях переменные токи, то есть движение электрических волн, будут править всем…»
Мысль эта явилась в те годы замечательным предсказанием. И это случилось всего лишь через пять лет со времени открытия явления вращающегося магнитного поля!
Сотни изумленных зрителей стали свидетелями не только свечения ламп, но и пуска и остановки электрических двигателей на значительном расстоянии. Затем Тесла демонстрировал возможность нагрева под действием токов высокой частоты различных предметов. Все это могло быть использовано для широких практических целей и открывало перед электротехникой огромные перспективы.
Далее Тесла показал, как газовая среда (например, воздух) по мере разрежения превращается из изолятора в проводник и чем ниже давление газа, тем легче он пропускает электричество. Можно было бы, говорил он, использовать сильно разреженные верхние слои атмосферы для передачи электроэнергии на весьма далекие расстояния без существенных потерь. Позднее Тесла разработал конструкцию такого передающего устройства и получил на него патент не только в США, но и в России.
То, что в верхних слоях атмосферы разреженный воздух обладает проводящими свойствами, прекрасно подтверждается современной практикой полетов самолетов на больших высотах. Различные неполадки с электрическим зажиганием, вызванные проводимостью воздуха, удалось устранить только тогда, когда это почти забытое предположение Тесла было принято во внимание.
Из оправданного предположения Тесла об изменении изоляционных свойств газов по мере их разрежения следует, что земной шар представляет собой гигантский конденсатор: верхние слои разреженного воздуха служат одной заряженной обкладкой его, нижние слои при нормальном давлении представляют изолятор, а сама Земля — вторую заряженную обкладку.
Эта мысль вызвала разработку грандиозного проекта использования электрического заряда Земли.
Справка. Занимаясь теорией света, Тесла провел множество опытов по применению различных тугоплавких материалов в качестве электродов для своих ламп. За этим наблюдением таятся замечательные явления, на которые обратил внимание Тесла. В нем заложен принцип разгона мельчайших частиц вещества, циркулирующих между электродом и стеклянной колбой и накапливающих энергию (предвидение ученого).
Известно, что принцип разгона частиц применен в современных установках — циклотронах, бета тронах и других, предназначенных для получения так называемых элементарных частиц с большими энергиями, с помощью которых производятся исследования внутреннего строения атомных ядер. Хотя эти установки и основаны на иных способах разгона, сама идея разгона частиц для придания им больших энергии в зародыше содержится уже в лекциях Николы Тесла (еще одно предвидение ученого).
Тесла не только высказал предположение о существовании корпускулярного излучения Солнца и потока космических частиц, но и вычислил их энергию, найдя ее напряжение равным сотням миллионов вольт. Эти данные близки к современным исследованиям (и снова предвидение ученого).
По Тесла, в земной атмосфере, представляющей одну из обкладок конденсатора, эти потоки частиц вызывают электрический заряд, который, в свою очередь, служит причиной самых различных атмосферных явлений — северных сияний, дождей, бурь и других изменений погоды. В то же время заряд наружной обкладки конденсатора вызывает соответствующие изменения как в изолирующем слое (непосредственно прилегающем к Земле слое атмосферы), так и в электрическом заряде Земли.
Как известно, эта догадка Тесла находит свое подтверждение в современных исследованиях космического излучения: именно от Солнца к Земле идет поток материальных частиц (корпускул), наряду с радиоизлучением Солнца оказывающий огромное влияние на метеорологические явления в атмосфере. От Земли же навстречу идет свой поток частиц, доходящий до Солнца («космическое» предвидение ученого).
Но «атмосферные догадки» еще не доказательство, и мысль Тесла была встречена с большим недоверием. «Этот чудак полагает, что на Землю действительно сыплется мусор Вселенной, имеющий к тому же сказочные запасы энергии», — писал о нем один из журналов в Америке.
Действительно, только в наши дни техническими средствами, созданными в СССР и США, оказалось возможным поставить во всей широте изучение поднятых Тесла вопросов с «космическим мусором".
В «лондонской лекции» Тесла вновь возвратился к проблеме экономического освещения и возможности конкуренции между различными источниками света. Он говорил:
«Ни в одной отрасли электротехнической промышленности усовершенствования не являются столь значительными, как в области получения света. Каждый ученый, анализируя современные варварские методы освещения и недопустимые потери, неизбежные даже в лучших системах, должно быть, задает себе вопрос: каким же может быть свет будущего? Будет ли его давать твердое накаленное тело, как в современных лампах, или раскаленный газ, фосфоресцирующее тело, или какое-то подобие горелки, но значительно более эффективное?»
Описал Тесла и опыт, являющийся предвестником созданного уже в наши дни электронного микроскопа. Нанеся на стеклянную колбу фосфоресцирующий состав, он наблюдал на нем увеличенное изображение находившегося в центре колбы раскаленного шарика. Не имея возможности объяснить это явление, Тесла все же обратил на него внимание, но упомянул об этом наблюдении лишь вскользь.
Спустя пятьдесят лет на основе описанного Тесла явления и был построен прибор для изучения электронной эмиссии, что, в свою очередь, стало исходным моментом для создания электронного микроскопа.
Заканчивая лекцию, Тесла указал на огромное, необъятное поле деятельности для электриков, желающих развивать эту многообещающую отрасль знания:
«Моим главным стремлением при изложении этих данных было выделить открытые явления и особенности, а также выдвинуть те идеи, которые, как я надеюсь, послужат отправными пунктами для следующих отправных пунктов…»
Новые мысли лавиной обрушились на слушателей, не успевавших следить за частностями и воспринимавших все величие замысла как нечто пришедшее из далекого будущего. Шумные выражения восторга и овация всех присутствующих были наградой лектору.
Зал института не мог вместить всех желающих услышать Тесла. Поэтому после лекции руководители Королевского общества обратились к гостю с просьбой повторить свое сообщение на следующий день в парадном зале общества, но Тесла, не любивший восторженных выражений слушателей, наотрез отказался от второй лекции. Было известно, что не в характере этого человека менять свои решения, и не было никакой надежды уговорить его выступить вторично. Однако…
Однако президент Королевского общества недаром поручил вести переговоры с Тесла известному шотландскому физику профессору Королевского института Джемсу Дьюару, который был известен своей невероятной настойчивостью в достижении цели.
Он пригласил Тесла в зал Королевского общества, усадил его в «кресло Фарадея» — священную реликвию английской науки — и снова повторил все свои доводы о необходимости прочесть лекцию. Дьюар указал и на то, что ни один ученый со дня смерти Фарадея не удостаивался чести, оказанной Тесла. — сидеть на этом «священном месте всех физиков".
Во время разговора Дьюар достал из шкафа начатую бутылку виски, недопитую в свое время Фарадеем, также хранившуюся здесь как реликвия, и угостил Тесла из стакана, к которому не прикасались ничьи губы после смерти гениального английского физика. Такие почести не могли не тронуть Тесла, и он согласился прочитать лекцию, но несколько иного содержания.
Экстренное, внеочередное заседание Королевского общества 4 февраля 1892 года проходило под председательством выдающегося физика, секретаря общества Джона Рэлея, так же как и другие слушатели, пораженного опытами и мыслями Тесла. И он заявил:
«Вы на редкость одаренный ученый. Мой совет: сосредоточьте усилия на одной из ваших великих идей, разработайте ее до конца, дайте миру возможность воспользоваться ею как можно скорее.
Что же касается ваших стремлений решать все вопросы, так сказать, с космическим размахом, то, право же, время для этого еще не пришло. Вы хотите от нас слишком многого…»
Космический масштаб? Ни с чем не сравнимый диапазон рожденных и выношенных им идей были присущи всему творчеству Тесла! Совет Рэлея был подобен тому, как если бы ему, Тесла, ученому-изобретателю-конструктору, посоветовали заниматься только уже созданным им, а не углубляться в «дебри электричества». Тесла, понимая, что может, хотел прорываться «сквозь тернии к звездам».
Правда, иногда Тесла «открывал целые континенты», существовавшие лишь в его воображении. Но и по пути к ним, к этим «фантастическим странам», он сумел сделать множество больших и малых открытий.
Вся жизнь Николы Тесла, ученого-изобретателя-конструктора, показывала что он не занимался усовершенствованием уже найденного, а стремительно уходил вперед. Только такой образ существования устраивал Тесла — в движении мысли вперед.
В середине февраля Николу Тесла встречали как величайшую знаменитость в Париже. 18 февраля он повторил для членов Французского физического общества и Международного общества электриков свою первую лондонскую лекцию, и она снова имела шумный успех. Опыты произвели необычайное впечатление и дали огромный материал для работ французских физиков. Множество статей во французских, русских, немецких и австрийских журналах описывали опыты Тесла и излагали его оригинальные мысли.
Следующая лекция должна была быть прочитана во Франкфурте-на-Майне, но через два дня после выступления в Париже — 20 февраля — Тесла получил телеграмму с сообщением о тяжелой болезни матери.
Мысль о том, что он может не застать ее в живых, так напугала ученого, что он нанял специальный поезд-экспресс, домчавший его до Загреба. Тесла застал мать умирающей.
Целый день мать и сын провели вместе. Мудрая Джука Тесла одобрила планы Николы, советуя ему не поддаваться соблазнам, связанным с необычайными успехами в обществе. Наука, одна наука, одна страсть должна владеть им. Эти слова умирающей матери, единственного человека, понявшего полностью величественный замысел своего сына, были ее завещанием.
Ночью она умерла. Наутро сестры Николы увидели на его голове тонкую седую прядь, резко выделявшуюся на иссиня-черных волосах, напоминавших блеск редкого черного янтаря.
Похоронив мать, Тесла заболел и две недели провел у любимой сестры Марицы. В эти дни к нему со всех концов родной страны приходили приглашения побывать и рассказать о своей работе. Особенно настаивали студенты Загреба и Белграда.
И Тесла, отклонивший предложение о дальнейшей поездке в столицы Германии и России, поехал в Белград, показав всему миру, что родная страна бесконечно дорога его сердцу. Студенты Белградской высшей школы собрались перед домом, где он остановился, приветствовали великого ученого бурной овацией. В честь Тесла был дан большой обед.
Присутствовавший на обеде литератор Иован Змай прочет стихи, напечатанные затем в газете «Сербский вестник». В них он назвал Николу Тесла гордостью сербского народа и подчеркнул его неразрывную связь с родиной:
…И тебя, Тесла, в ком Исполинских мыслей рой,
Неодолимо влечет вернуться,
Чтобы поцеловать свою родную землю…
Растроганный Тесла обнял и поцеловал Змая и, обращаясь к собравшимся, сказал:
«У меня есть кое-что, что, может быть, и является заблуждением, — это часто бывает у молодых и восторженных людей. Но, если мне выпадет счастье осуществить некоторые из моих идей, это явится полезным и добрым делом для всего человечества. Если мои надежды оправдаются, самой дорогой и приятной для меня мыслью будет мысль о том, что это дело серба».
Смерть матери и последние слова ее заставляли задуматься о многом. Наука, одна наука! А разве для него существует еще что-либо кроме нее? Даже свои великолепные обеды, прослав-ленные в Нью-Йорке едва ли не больше, чем приемы в Белом доме, разве и они не для науки? Не хотел ли он таким образом привлечь внимание передовых и мыслящих деятелей Америки к своим открытиям?
Здесь сказалась еще одна черта Тесла — самокритичность. Он ловил себя на мысли о том, что обычный человек со всеми человеческими слабостями и привязанностями вторгается в жизнь большого ученого и мешает ему. Разве не было доли тщеславия в его жизни за последние годы?
Но только очень близкие Тесла люди слышали от него: мать права, наука, одна наука, одна всепоглощающая страсть!
Твердое решение изменить образ жизни, не расходовать ни одной минуты на что-либо отвлекающее его от науки придало Тесла бодрость. Расставшись с друзьями, он через Загреб и Вену проехал в Гавр и снова — в третий раз — пересек океан.
В Новом Свете его ждала новая работа — радиосвязь.
Радио. Тесла уже имел патент на способ надежного получения токов для применения в радиосвязи. Об этом он говорил на публичной лекции, где продемонстрировал принцип радиосвязи (1891). Два года спустя он, занимаясь вопросами радиосвязи, изобрел мачтовую антенну и сконструировал первый в мире радиопередатчик, опередив русского изобретателя Попова и итальянца Маркони. Но только в 1943 году, в год смерти Тесла, Верховный суд США подтвердил первенство Тесла в этом изобретении.
Справка. Вопрос о первооткрывательстве в области радио касается нескольких ученых. Тесла всегда тщательно изучал работы своих предшественников в любом открытии или изобретении. В случае с радио ими были американец Джозеф Генри (1842), итальянец Сэммюэль Морзе (1847), первый человек, передававший электроэнергию на большие расстояния при помощи антенн (воздушного змея), Малой Лумис (1872) — автор «Билля о воздушной телеграфии Лумиса».
Активно начал работать в этом направлении Томас Эдисон (1875). В начале 1880-х годов изучал явление передачи энергии «по воздуху» англичанин Уильям Прис — инженер-электрик Британской почтовой службы, впоследствии близкий знакомый Тесла, а еще Оливер Лодж, Герих Герц и французский профессор Брэнди. Но… все эти ученые, проводя свои эксперименты, не думали о «беспроводном телеграфе». Они были исследователями в новой области электромагнитной индукции.
А мысль о передаче сообщении была озвучена только в 1892 году и это были лишь робкие опыты по ее реализации у Крукса, Герца и Лоджа. А первые конкретные опыты в области радиопередачи в 1893 году школьником Гульемльмо Маркони.
Триумф с «триадой излучений». Денно и нощно изматывал себя Тесла в разрешении бесконечных проблем, возникающих при работе над путями практического применения токов высокой частоты. Конечно, его в первую очередь занимала мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на любое расстояние. А еще для связи или освещения, управления механизмами…
Размышления о способах осуществления такой передачи были в самом разгаре. Никогда еще Тесла не ставил перед собой такого большого числа проблем, каждая из которых была исходной для множества следующих исследований. Конкретные решения были уже близки, но впереди еще столько работы!..
Еще тогда, в феврале 1893 года, Филадельфия стала свидетельницей необычайного триумфа Тесла. Лекция, прочитанная им, содержала так много идей о ближайшем развитии электротехники, что, опубликованную затем в трудах института, современные специалисты называли ее классической.
Как всегда. Тесла затрагивал в своих лекциях широкий диапазон вопросов. Чаще всего он ставил их в виде проблемы и на глазах слушателей или разрешал их, или пытался указать пути решения. Но фактически всегда одной из обязательных тем была проблема передачи энергии на расстояние и связанные с ней токи высокой частоты.
Но в тот раз, избрав темой своего сообщения результаты проведенных им исследований различных действий токов высокой частоты, Тесла увязал проблему со сложнейшим явлением — светом. Он озаглавил тему: «О свете и других явлениях, связанных с высокой частотой».
Лекцию Тесла начал разделом, на первый взгляд весьма отдаленным от темы, под названием «Некоторые размышления относительно глаза». В нем Тесла подробно анализирует значение зрения, то есть восприятия человеческим глазом тех электромагнитных колебаний, которые являются главной связью между внешним миром и человеческим мозгом с его способностью мыслить. Ученый говорил:
«Из всех творений природы наивысшее восхищение в нас вызывает именно эта неощутимая сущность, выполняющая свои неисчислимые функции под влиянием воздействий извне. Это воздействие в наибольшей степени и осуществляется через глаз, являющийся как бы окном во внешний мир.
Именно глаз передает внешнее раздражение — свет — на сетчатку, то есть на концы зрительных нервов, приходящих под этим воздействием в колебательное состояние, и эти колебания мгновенно передаются к соответствующим клеткам головного мозга…»
Тесла предполагал, что существует и обратный процесс: в некоторых исключительных случаях, связанных с необычайной деятельностью мозга и особой силой воображения, возникновение мысли в мозгу человека вызывает на сетчатке глаза, так сказать, флуоресценцию, то есть его свечение. Эта способность глаза отражать движение мысли, по мнению Тесла, и является причиной многих поэтических представлений об отражении внутренних качеств человека в его взгляде. И ученый разъяснял, заглядывая в далекое будущее человечества:
«Поговорка, что душа светится в глазах человека, имеет серьезные обоснования, и мы чувствуем, что в ней выражается великая истина. Только зрение дает нам возможность выйти далеко за пределы земных понятий, увидеть мириады других миров, солнц и звезд в необъятных глубинах Вселенной.
Без зрения, без глаза мы не могли бы иметь даже самого отдаленного представления о мире вне пределов чувственного восприятия вещей и явлений, непосредственно механически соприкасающихся с телом человека. Поэтому справедливо будет считать глаз органом более высокого порядка, чем другие органы чувств…
Удивительные способности глаза были бы еще более резко выделены среди всех других органов чувств, если бы то, что мы именуем светом, не встречало препятствии при продвижении среди множества мельчайших материальных частин, заполняющих нашу земную атмосферу. Встреча частиц вызывает множество различных процессов, и они-то должны быть предметом внимательного изучения».
Эти мысли, высказанные Тесла в начале 1890-х годов прошлого века, являлись убеждением ученого в непрекращающемся вечном движении любых частиц — от элементарных в виде атома (сложная структура которого тогда еще не была известна) до небесных тел Вселенной:
«Атом, элементарная частица Вселенной, подвергается вечному колебанию в пространстве… Если бы его движение прекратилось, он бы погиб. Материя в покое, если таковая и могла бы существовать, была бы мертвой материей. Но материя бессмертна, ибо во всей необъятной Вселенной все обязано двигаться, колебаться, то есть жить».
Из всех этих предпосылок он делал вывод, непосредственно связанный с предметом лекции: свет, одно из проявлении этого вечного движения материи, должен быть объектом самого тщательного изучения. Признавая электромагнитную теорию света единственно правильной и согласующейся с фактами, Тесла призывает к необходимости изучать различные явления, связанные с электромагнитными излучениями (волнами) очень большой частоты.
Далее Тесла изложил различные способы получения токов высокой частоты, взаимопревращения низких и высоких частот. Он описал принцип действия своего резонанс-трансформатора и возможность получения от него токов весьма высокой частоты и напряжения, а также явления дугового разряда.
Следующий раздел лекции он посвятил изложению своей теории движения молекул и атомов в пространстве, заполненном газом, или в вакууме под действием электростатических сил, аза-тем перешел к описанию явлений, происходящих при движении электрического тока в разомкнутой цепи.
И Тесла доказал правильность такого парадоксального положения. Пользуясь лишь одним проводом, подключенным к одному полюсу источника тока большой частоты, он зажигал обычные лампы накаливания, специальные лампы с единственным вводом тока, включал и приводил в действие электрические двигатели. Этими же экспериментами была доказана возможность питания потребителей электроэнергии через однопроводную сеть.
Тесла поделился весьма важным наблюдением, сделанным им в ходе своих опытов. Оно касается явления резонанса. Тесла утверждал, что резонанс может быть использован для самых различных действий с совершенно неожиданными эффектами. Так он образно пояснял этот «неожиданный эффект»:
«Толстый стальной стержень можно привести в колебание каплями воды, падающими на него через равномерные интервалы; у стекла, которое более эластично, эффект резонанса значительно сильнее: стакан можно заставить лопнуть, если, закрыв им рот, петь ноту определенного тона…»
Тесла отметил, что явления резонанса в чистом виде могут вызвать весьма сильные разрушительные действия. Правда, как он говорил, «по счастью, чистый резонанс получить невозможно», а если бы это было не так, то трудно себе представить, каким опасностям подвергался бы любой неискушенный экспериментатор. О разрушительной силе резонанса Тесла к тому времени уже хорошо знал на собственных опытах.
Подробно изложив возможность получения явления электрического резонанса, Тесла подошел к тому, что можно считать основной мыслью всей лекции. Связывая воедино выводы о возможностях передачи электроэнергии по одному проводнику и резонансного усиления колебаний, он сказал:
«…В связи с рассмотрением явлений резонанса и проблемы передачи энергии по одному проводу я скажу несколько слов о том, что часто является предметом моих размышлений и с чем связано всеобщее благополучие. Я имею в виду передачу сигналов, сообщений, пожалуй, даже энергии на любом расстоянии без применения проводов. С каждым днем я все более убеждаюсь в возможности практической реализации этой идеи.
Резонансный трансфооматор Тесла
Я отлично знаю, что подавляющее большинство ученых не поверит в возможность уже теперь реализовать эту мечту. Несмотря на это, мне кажется, что достижения целого ряда практиков за последние годы должны дать новый толчок развитию мысли и эксперимента в этом направлении.
Я настолько убежден в этом, что теперь уже рассматриваю такой способ передачи энергии и сообщений не только как чисто теоретическую возможность, а считаю его крупнейшей проблемой электрической техники, которая должна быть разрешена в ближайшее время.
Идея передачи сообщений без проводов представляет закономерный результат последних достижений и исследований в области электричества…»
Последний раздел своей лекции Тесла посвятил собственно вопросам освещения. В нем он продолжал развивать мысли, высказанные на лекциях в Лондоне и Париже. Однако тысячи опытов, успешно проведенных им за прошедший год, привели к новым открытиям, к обнаружению удивительных явлений, на которые было необходимо обратить внимание научного мира.
Пожалуй, самое важное открытие было сделано Тесла в процессе изучения явлений свечения вакуумных трубок. Речь идет об установлении факта в исследуемых лампах с тугоплавкими электродами при токах высокой частоты три вида излучений: во-первых, видимый свет; во-вторых, абсолютно черное излучение (то, что теперь называется ультрафиолетовыми лучами) и, в-третьих, «совершенно особые лучи», дававшие странные отпечатки на металлических экранах (пластинках), помещенных в металлических коробочках, пристроенных к лампам. О последнем излучении Тесла сказал следующее:
«Тенеобразное изображение, вызванное этими удивительными, «совершенно особыми лучами», обладающими необычайным свойством проникать через предметы, непрозрачные для обычного света и ультрафиолетовых лучей, позволяет «видеть» предметы, находящиеся в непрозрачных ящичках.
На них, на эти лучи, несомненно, следует обратить особое внимание. Но накоплено еще недостаточно данных для каких-либо более определенных выводов — исследования этих лучей будут предметом моих специальных занятий в ближайшее время…»
Как видно из лекций Тесла, в 1893 году он, как и немецкий физик Ленард, был близок к одному из величайших научных событий XIX века — открытию того, что мы называем лучами Рентгена. Однако ни Ленард, ни Тесла не довели в этот год своих исследований до стадии открытия и приняли участие в разработке его лишь после опубликования статьи Рентгена.
Заканчивая свою лекцию, Тесла высказал основную мысль, прекрасно характеризующую существо всей его научной деятельности:
«Возможно, моя лекция и не отвечала требованиям строго научного исследования, при котором каждый результат представляет логическую последовательность по отношению к предыдущему, и, таким образом, внимательный читатель или слушатель может предугадать его заранее.
Я предпочел направить свои стремлении главным образом на ознакомление вас с новыми фактами или идеями, которые могут явиться исходными точками для работы других, и ото должно извинить меня за отсутствие гармонии.
Объяснения явлений были изложены с лучшими намерениями и с чувством студента, который готов выслушать более удачную интерпретацию».
Нельзя не согласиться с отим выводом Тесла, выходящим далеко за пределы науки об электричестве. И здесь, в этой далеко не научной книге, столь много говорится о неэлектрнческой тематике, потому что широкие (и глубокие) знания Тесла о различных явлениях в природе — это и есть среда подпитки его повседневных открытий.
Можно без преувеличения согласиться с ученым в том, как однажды Тесла подвел итог своему вкладу в мировую науку в весьма своеобразной форме: «Моей главной целью было указать на новые явления и распространить идеи…». И это высказывание, сделанное на склоне лет, говорит о глубокой бескорыстности Николы Тесла, яркой личности как Гражданина Мира.
Гибель лаборатории. Утро 13 марта 1895 года. Еще не наступил час прихода служащих в лабораторию на Пятой авеню, и Тесла, по обыкновению, закончивший рабочий день на рассвете, только что вернулся к себе в отель, когда по городу разнеслась ужасная весть: огромный дом, в котором помещалась лаборатория изобретателя, объят пламенем.
Тщетны были усилия пожарных, пытавшихся бороться с огнем, но вскоре вынужденных отступить и предоставить ему пожирать этаж за этажом. С каждой минутой пламя губило накопленные годами оборудование, редкие приборы, рукописи и книги. В несколько часов огонь уничтожил результаты многих лет упорного труда.
Когда Тесла появился на Пятой авеню, он увидел лишь обгорелый остов здания и обломки искалеченных приборов. Пожар не только уничтожил все результаты многолетних трудов, но и разорил ученого, не застраховавшего свое имущество. В огне погибли также письма сестры и бюст матери, всегда стоявший на столе в рабочем кабинете Николы Тесла.
Нужно было иметь много мужества и веры в свои силы, чтобы не упасть духом и не отказаться от продолжения работы. Тут же, у еще дымящегося строения, Тесла без тени сомнения заявил репортерам газет о своем намерении восстановить сгоревшие рукописи, так как все они хранятся в его памяти, как в самом надежном сейфе. Об этой своей большой беде Тесла в интервью говорил:
«В моей лаборатории были уничтожены следующие самые последние достижения в области электрических явлений. Это, во-первых, механический осциллятор; во-вторых, новый метод электрического освещения; в-третьих, новый метод беспроволочной передачи сообщений на далекие расстояния и, в-четвертых, метод исследования самой природы электричества.
Каждая из этих работ, а также многие другие, конечно, могут быть восстановлены, и я приложу все мои усилия, чтобы это восстановить в новой лаборатории.
Безвозвратно погибло лишь то, что имело для меня личную ценность».
По городу распространился чудовищный слух, порожденный широко известной борьбой двух изобретателей. Причиной пожара называли поджог, совершенный якобы подкупленными Эдисоном сотрудниками лаборатории Тесла. Когда это предположение дошло до Тесла, он публично опроверг его, заявив, что считает Эдисона слишком порядочным человеком и большим изобретателем, чтобы тот мог быть заподозрен в столь бесчестном поступке.
На следующее утро газета «Нью-Йорк сан» в сообщении под заголовком «Несчастье для всего мира» писала: «Уничтожение мастерской Тесла на Западном Бродвее со всем ее удивительным содержимым — более чем личная неприятность. Это несчастье для всего мира».
И это действительно было несчастьем для всего мира.
Уже вечером в день пожара Тесла начал восстанавливать свои записи, а следующим утром подыскал небольшое помещение для лаборатории, заказал необходимую аппаратуру и приступил к работе.
Вскоре изобретателю оказала финансовую помощь «Компания Ниагарских водопадов». Через Эдварда Адамса Тесла получил в свое распоряжение 100 тысяч долларов, на которые оборудовал новую лабораторию и уже осенью 1895 года возобновил свои исследования в полном объеме.
Снова начались дни упорного труда в поисках принципиального решения поставленной задачи — создания такой системы, в которой с помощью электромагнитных колебаний большой частоты можно было бы на любых расстояниях воздействовать на различные механизмы (позднее из этой «задачи» выросло гигантское древо всей мировой «телеметрии»).
Данный текст является ознакомительным фрагментом.