Несмотря на возражения, Тесла установил, что его электромагнитные частоты путешествуют в виде продольных, напоминающих полет пули импульсов и, таким образом, несут намного больше энергии, чем приписывалось поперечным волнам Герца. Выше уже упоминалось, что Герц хотел убрать понятие массы из электромагнитных уравнений Максвелла.
Идеи Тесла о продольных волнах в эфире являются прямым выводом из результатов изысканий Эрнста Маха, который в то время жил в Праге. Радикальные взгляды Маха на связь между сознанием, пространством и временем, а также на природу гравитации начали в корне изменять мировоззрение многих великих ученых. Его идея, получившая название «принципа Маха», заключалась в том, что гипотетически все объекты во Вселенной связаны между собой, например, масса Земли, согласно его теории, зависит от супергравитационной силы всех звезд. Ничто не существует отдельно. Эта точка зрения, близкая представлениям буддизма, была параллельна взглядам, высказанным Тесла. Хотя следующее высказывание было написано почти четверть века спустя, его связь с лекцией Тесла, прочитанной в 1893 году, очевидна: «В этом мире не существует ни одного объекта, наделенного жизнью, начиная с человека, покоряющего стихии, и заканчивая самыми крохотными существами, который бы не оказывал влияния. Какое бы действие ни осуществилось, будь оно хоть самым незначительным, космическое равновесие нарушено, и в итоге происходит движение Вселенной».
Это представление было распространено Тесла, который связал между собой живые организмы и инертную материю. Все они «подвержены воздействию стимулов извне. Не может произойти разрыва этой связи, не существует ни одного отдельного жизненного феномена. Один и тот же закон управляет всей материей, вся Вселенная наделена жизнью». Источником силы, управляющей Вселенной, являются «тепло и свет солнца. Там, где они, там жизнь». Поскольку природа этих процессов электрическая, для Тесла секрет электричества был секретом жизни. Наблюдая за окружающим миром. Тесла понял, что он конечен, а природные ресурсы, дающие людям источник электричества, постепенно истощатся. «Что будут делать люди, когда исчезнут леса, когда закончатся запасы угля?» – спрашивал он свою филадельфийскую аудиторию. «Согласно нашим сегодняшним знаниям, останется только одно: передавать энергию на большие расстояния. Человек обратится к водопадам и приливам», – размышлял Тесла, потому что они, в отличие от запасов угля и нефти, неистощимы.
Установив, что неистощимые запасы энергии можно будет получать при помощи уже существующего оборудования, или, другими словами, «приспособить наши двигатели к колесам Вселенной», Тесла впервые описал свой метод беспроводной передачи энергии. Раскрывая свои истинные намерения в более доступных выражениях, он говорил: «Я твердо уверен, что вполне разумно при помощи мощных машин потревожить электростатическое равновесие Земли, таким образом передавая различимые сигналы и, возможно, энергию». Учитывая скорость электрических импульсов, с этой новой технологией «все представления о пространстве должны исчезнуть», поскольку люди будут мгновенно связываться. «Сначала мы должны определить электрическую емкость Земли и ее электрический заряд». Тесла также говорил о том, что Земля – «вероятно, заряженное тело, заключенное в пространстве, и, таким образом, обладает малой емкостью». Верхний слой, почти как вакуум, создаваемый в его трубках Гайсслера, может стать прекрасным средством передачи энергии. Это предположение предшествовало открытию Хэвисайда и Кеннеди ионосферы. Тесла уже проводил под землей большое количество электричества, чтобы измерить его частоту, но ему еще предстояло вычислить точную цифру. Тем не менее он знал размер Земли и скорость света и уже в то время формулировал оптимальную длину волн для передачи импульсов по планете.
Во время речи Тесла продемонстрировал феномен сопротивления, включая и выключая электрическую лампочку посредством размещения ее в разных положениях на заряженном металлическом бруске. Этот эксперимент, частично основанный на изысканиях Герца, показывал принцип действия стоячих волн. Тесла создавал электрические цепи с двумя или тремя независимыми друг от друга лампочками, расположенными в ряд, и размещал металлические бруски в разных позициях, зажигая или выключая то одну, то другую лампочку и создавая сопротивление электрического тока. Он также продемонстрировал электрические лампочки, работавшие только от одного провода, установив таким образом, что сам провод можно заменить, связав лампочку с землей, которая также является проводником, а значит, нет необходимости в обратной обмотке, как в лампочках Эдисона. Как и раньше. Тесла также показал работу лампочек без всяких соединений.
Тесла предположил, что при наличии резонанса нет необходимости в проводах, поскольку импульсы могут «переноситься» от посылающего устройства к принимающему. Естественно, принимающие устройства должны быть настроены на частоту трансмиттера. «Если нам удастся установить, в какой момент заряд Земли начинает колебаться в ответ на противоположно заряженную систему или электрическую цепь, мы сделаем, возможно, величайшее открытие на благо человечества».
Тесла представил диаграмму, показывавшую, как устанавливать антенны, радиоприемники, трансмиттеры и заземление. Сын одного из его помощников так описал аппарат:
«Среди трансмиттеров с одного края сцены находился распределительный масляный трансформатор полюсного типа, работающий с высоким напряжением и мощностью в киловатт и соединенный с конденсатором из лейденских банок, разрядником, катушкой и проводом, идущим к потолку. С другой стороны сцены с потолка свисал такой же провод, стоял конденсатор из лейденских банок, идентичный первому, и катушка, но вместо разрядника была трубка Гайсслера, которая включалась при подаче напряжения. Когда цепь замыкали, трансформатор начинал ворчать и реветь, на обмотке из фольги на лейденских банках появлялось свечение, в разряднике с треском появлялась искра, и невидимое электромагнитное поле испускало энергию в пространство через антенну трансмиттера в антенну приемника». Тесла уточнял: «Когда устанавливается электрическое колебание, происходит движение электричества из и в трансмиттер, и переменный ток проходит через землю. Таким способом активизируются соседние точки на земной поверхности в определенном радиусе». Хотя основной задачей Тесла была передача энергии, он также отмечал, что «теоретически потребуется немного энергии, чтобы вызвать колебание, ощутимое на большом расстоянии или даже по всей поверхности земного шара».
В автобиографии Тесла, написанной четверть века спустя, ученый сообщает, что в то время его предложение о беспроводной передаче информации встретило такое сопротивление, что «мне удалось поведать слушателям лишь малую часть того, что я хотел сказать. После этого удачного спасения от краха я получил титул «Отца беспроводной передачи энергии». Тесла говорил, что Джозеф Уэтцлер посоветовал ему лишь вкратце упомянуть в лекции о своих исследованиях в области беспроводной передачи энергии. Вероятно, Уэтцлер отредактировал несколько ключевых абзацев, которые впоследствии могли помочь Тесла доказать, что он был первооткрывателем в этой области. Тем не менее вся филадельфийская лекция занимает сто печатных страниц и освещает множество тем. Важно понять, что впервые крупный ученый открыто заявил о возможностях в области беспроводной связи и поэтапно объяснил действие всех основных компонентов, необходимых для успеха.
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 – электро-инженер 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 дня 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.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71