"Лекции" - читать интересную книгу автора (Тесла Никола)

Эпилог

Для того, чтобы понять всю важность и по достоинству оценить масштаб той борьбы, которую Никола Тесла вел за идею переменного тока, нам следует попытаться вспомнить те времена. Цивилизованный мир, старая и новая его части, находился в полной зависимости от постоянного тока, поскольку он мог вырабатываться и поставляться в сеть постоянно и в одинаковом количестве. А началось всё с изобретения электрических аккумуляторных батарей. Позже, когда возникла потребность в электрическом моторе большей мощности и появились местные электростанции, были сконструированы динамо-машины для производства такого тока и двигатели, питающиеся им. Однако это привело к созданию линий электропередачи и опор для них. Развитию такой системы передачи энергии очень способствовала лампа Эдисона с тонкой графитовой нитью, склонной к перегоранию. В развитие таких систем и приспособлений были вложены огромные средства, в особенности в последние десятилетия XIX века. Когда Никола Тесла прибыл в Нью-Йорк в 1884 году, казалось, что процесс усовершенствования таких систем бесконечен.

Однако такая система имела много ограничений в техническом плане и, как следствие, в экономическом. Напряжение на выходе динамо-машин не могло быть достаточно высоким для использования длинных и тонких проводов. Так, длина проводов не могла быть более 1 000 км и они были достаточно толстыми для того, чтобы избежать больших потерь энергии. Вот почему города были буквально напичканы небольшими термоэлектрическими станциями, способными питать не более 100 ламп или, в лучшем случае, два электромотора. Над городскими улицами висела паутина проводов постоянного тока. В те времена большим достижением для Европы была линия электропередачи длиной 57 км мощностью всего 300 ватт.

Единственной сферой применения однофазного переменного тока было электрическое освещение, которое стало возможным благодаря изобретению Голлардом однофазного трансформатора.

Однако такой ток был непригоден для электромоторов до тех пор, пока Никола Тесла не открыл вращающееся магнитное поле и не построил на этой основе свой асинхронный электромотор, а затем и генераторы многофазного переменного тока и трансформаторы для них. Тесла описал свои изобретения в патентах за номерами 381.968, 381.969 и 382.279 (электромагнитные двигатели); 390.414, 390.721, 390.415 (электрические динамо-машины); 555.190 (двигатели переменного тока) и 382.280, 382.281, 381.970, 390.413, 487.796, 511.915, 511.559 (передача и распределение электроэнергии), но перед этим он прочел лекцию в Американском институте электроинженеров (16 мая 1888 г.), которая называлась «Новый принцип устройства двигателей и трансформаторов переменного тока».

После этой лекции стало ясно, что открылась новая эра в производстве, преобразовании и передаче многофазных электрических токов и применении их в электродвигателях. Все научные и профессиональные журналы в Америке и Европе опубликовали эту лекцию целиком или ее наиболее важные моменты. В лекции Тесла рассказал о двух типах асинхронных двигателей: первый тип вращается с постоянной скоростью и любой нагрузкой (синхронные моторы), но имеет низкий пусковой момент; второй тип хорошо работает с любой переменной нагрузкой, пропорционально понижая количество оборотов (от синхронного количества), но имеет значительный пусковой момент. Тесла особо подчеркивал, что оба полезных свойства могут с успехом применяться в одном комбинированном двигателе, при условии правильного построения цепи.

В подтверждение теоретических выкладок в заключительной части лекции многоуважаемый профессор Энтони продемонстрировал два небольших электромотора конструкции Теслы и доказал их простоту и способность бесперебойно работать.

Эти разработки были основаны на вращающемся магнитном поле, о котором Тесла размышлял еще будучи студентом в Будапеште в 1882 году. Именно тогда у него зародилась идея создать такое поле при помощи переменного тока.

В своей лекции Тесла, во-первых, упомянул о бесполезности коллекторов в машинах постоянного тока и потерях, которые они вызывают при неизбежном искровом повреждении во время перегрузок, а также о повреждении изоляции между медными пластинами коллектора.

Когда ротор вращался в постоянном магнитном поле, коллектор преобразовывал фактически возникающий в генераторе переменный ток в постоянный, в то время как мотор преобразовывал постоянный ток, возникающий в генераторе, обратно в переменный, в результате чего ротор вращался в постоянном магнитном поле. Тесла интуитивно уловил эту идею и поделился ею со своим профессором в Граце. Тот убеждал его в несостоятельности этой идеи, но Тесла не отказался от нее совсем, как он позже рассказывал своим друзьям.

Что касается теоретического обоснования идеи вращающегося магнитного поля, которая представляется нам сегодня довольно простой и легкой для понимания, то мы видим, что два переменных тока с синусоидальным изменением во времени, с разницей по фазе в 90 градусов или /₄ полного оборота дают две составляющих переменного магнитного поля, приводящих к возникновению магнитного поля постоянной напряженности, которое вращается с постоянной угловой скоростью, пропорциональной частоте этих токов.

После того как знаменитый инженер Джордж Вестингауз посетил лекцию Теслы, он, будучи изобретателем (тормозные системы локомотивов и вагонов) и владельцем электрической компании, за значительную сумму выкупил около 40 патентов Теслы в области производства электроэнергии. А когда компания «Вестингауз электрик» на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году продемонстрировала машины, построенные по чертежам Теслы, а сами павильоны выставки ярко освещались при помощи высокочастотных токов, с которыми работал Тесла, а также после прошедшего вскоре Конгресса электриков, сопротивление защитников постоянного тока сошло на нет. Вслед за этими событиями Комитет по выбору системы преобразования энергии воды на Ниагарском водопаде после долгих и бурных дискуссий одобрил систему Теслы, и именно тогда переменный ток, в который ученый верил, несмотря ни на что, и которому посвятил всё свое время и силы, триумфально победил в «войне двух токов».

Михайло Пупин, заговоривший в своих лекциях о преимуществах переменного тока перед постоянным, столкнулся с неодобрением своих коллег, которые грозили лишить его финансирования для создания лаборатории и подвергли сомнению его соответствие занимаемой должности профессора.

С другой стороны, отдельные личности, специалисты и даже некоторые ученые с готовностью бросились оспаривать приоритет Теслы в открытии вращающегося магнитного поля, асинхронного двигателя и применении многофазного переменного тока в электрических приборах. Начались многочисленные судебные процессы, инициированные профессором Феррари-сом и инженером Шелленбергом. Феррарис опубликовал небольшой труд о возможности создания подобного поля 18 марта 1888 года, тогда как Тесла запатентовал свое открытие 12 октября 1887-го. Феррарис в своей публикации не указывал на возможность применения такого поля в электромоторе и рассматривал свою находку как нечто вроде лабораторной игрушки, и КПД его устройства не превышал 50 %. Пупин написал Тесле письмо касательно этого разбирательства, где, помимо прочего, говорил: «Мой дорогой г-н Тесла… Шарлатанству Феррариса оказали немалую поддержку Ваши оппоненты. Насколько я понимаю вопрос, совершенно нетрудно продемонстрировать гигантскую разницу, которая существует между беспорядочным чередованием полюсов Феррариса и вращением магнитного поля Теслы. Эти две вещи представляются мне абсолютно разными и на этом следует заострить внимание и показать в нужном свете». Что же касается Шел-ленберга, то он обнаружил вращение совершенно случайно, когда работал с трансформатором Голларда и Гиббса, и никак не мог объяснить его. Но все споры закончились после постановления, вынесенного Верховным патентным судьей Таунсендом, который, к своей чести и помимо прочего, заявил: «Именно гению Николы Теслы принадлежит честь обуздать силы природы и заставить их работать в машинах, созданных человеком. Он первым продемонстрировал, как дикая стихия может быть преобразована в машину, дающую нам энергию».

Вообще говоря, инженер Доливо-Добровольски, применивший систему передачи электроэнергии Теслы в Германии (между Франкфуртом и Лауфе-ном), пренебрег тем, что эта система была запатентована Теслой 17 декабря 1889 года в Германии. В свою защиту тот сослался на Феррариса, который ранее ни разу не упоминался в связи с этим изобретением.

Миллионы моторов Теслы работают сегодня по всему миру, а удаленные линии электропередачи проводят трехфазный электрический ток напряжением более 400 000 вольт от электростанций на расстояния более 1 000 км.

Однако в настоящее время постоянный ток высокого напряжения всё же используется благодаря ртутному преобразователю с низкими потерями, хотя очень редко и только при условии, что непосредственно перед конечным потребителем он снова преобразуется в переменный ток напряжением 120, 230 или 400 вольт.

Один известный ученый и современник Николы Теслы сказал: того, что он сделал в области энергетики и электротехники, достаточно, чтобы обеспечить ему всемирную известность и благодарность всего человечества.

Помимо наиболее важных характеристик гмнЪИэфазных токов Тесла определил и их точную частоту. Работая в «Вестингауз электрик» в качестве консультанта над созданием генератора переменного тока, он столкнулся с определенными трудностями, когда пытался убедить своих коллег отказаться от заданной частоты 133 Гц и принять частоту 60 Гц, поскольку низкая частота обеспечивала наименьшие потери в металлических частях оборудования. На сегодняшний день именно эта частота, предложенная в свое время Теслой, применяется во всём мире (в Америке и Японии 60 Гц, в Европе — 50 Гц).

Помимо вышесказанного, Тесла решил и довольно трудную проблему изоляции в высоковольтных трансформаторах. Он первым предложил применять для изоляции обмоток мощных трансформаторов вываренное льняное масло, которое широко используется и по сей день. Таким же образом Тесла предложил охлаждать токопроводящие части в кабелях с высокой силой тока для того, чтобы уменьшить их сопротивление и, соответственно, потери.

Тесла недолго сотрудничал с компанией Вестингауза. Он хотел полностью отдаться изучению переменных токов, но более высокочастотных, а не с промышленной частотой в 50 и 60 Гц. Тесла интуитивно чувствовал, что высокочастотные токи обладают свойствами, открывающими возможности по их применению, о которых нельзя было и мечтать. Поскольку такие токи физиками были совсем не изучены, у Теслы появлялась возможность заняться фундаментальными научными исследованиями. Результаты таких исследований были защищены патентами за номерами 455.069 и 454.622 (электрические лампы и системы электрического освещения) перед выступлением с лекцией в Колумбийском университете 20 мая 1891 года. Тема ее — «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в искусственном беспроводном освещении».

Поначалу Тесла наращивал количество магнитных полюсов в генераторах переменного тока исходя из собственного опыта, а также увеличивал скорость вращения до тех пор, пока это позволяли сделать центробежные силы. При этом частота тока доходила до 10 000, 20 000 и даже 30 000 Гц. Уже при этих частотах удавалось получать, при условии применения соответствующих контуров и дополнительных приборов, электромагнитные волны большой длины (от 10 до 30 км).

Над такими генераторами в дальнейшем работали инженеры Фессен-ден и Александерсон. Они развивали идеи Теслы, не упоминая его имени. Интересно отметить, что первый радиотелеграф близ Белграда (в Раковице) работал именно от такого генератора.

И всё же Тесла быстро осознал тот факт, что подобные аппараты не имеют дальнейшей перспективы по линии увеличения частоты и сконцентрировался на совершенно новом способе получения высокочастотных токов. 15 лет упорного и плодотворного труда привели к совершенно неожиданным и невиданным доселе результатам. В это время Тесла выступил с двумя знаменитыми лекциями на тему высокочастотных токов — «Эксперименты с переменными токами высокого напряжения и высокой частоты» и «О свете и других высокочастотных явлениях».

В сущности, Тесла начал использовать свойства конденсатора, который накапливает и отдает большое количество электроэнергии. Соединив конденсатор с искрящим контактом и быстро гася искры при помощи магнита или воздушной струи, Тесла смог получить в большом количестве очень быстрые колебания тока от самих искр. Так Тесла преобразовал электрическую энергию от простого источника постоянного или переменного тока в колебания высокой частоты. Задействовав свой трансформатор без железного сердечника и применив явление электрического резонанса, Тесла получил, помимо высокой частоты, и огромное напряжение.

Тесла смог получить такие результаты, потому что был хорошо знаком с трудами первопроходцев в этой области — Максвелла, Генри, Гельмголь-ца, Лоджа, Герца и лорда Кельвина, которые выдвинули постулаты теории колебаний электрических цепей, содержащих индуктивность, конденсатор и резистор, и описали процессы возникновения резонантной частоты в таких цепях.

Здесь стоит отметить, что Герц в своих опытах подтвердил теорию света Максвелла как отдельное проявление электромагнитных волн сверхкороткой длины, но не смог при помощи своего биполярного осциллятора получить ни непрерывные и незатухающие колебания, ни такие высокочастотные токи, которые Тесла впоследствии легко получил с помощью своего всемирно известного высокочастотного осциллятора и высоковольтного высокочастотного трансформатора. Эти токи стали называться токами Теслы и в дальнейшем получили применение во многих приспособлениях. Тесла ставил опыты с такими токами, чтобы изучить их свойства и возможности применения, в первую очередь для искусственного освещения, что и было темой трех его лекций в Америке, Англии и Франции в 1891 и 1892 годах. К примеру, содержание его лекции в Нью-Йорке было настолько новым и оригинальным, что в него с трудом верилось, и он получил приглашение выступить с этой лекцией от многих европейских стран. Затем последовали лекции в Лондоне и Париже, сопровождавшиеся многочисленными опытами, столь разносторонними и оригинальными, что становилось ясно, как и на что тратились деньги, заработанные им на патентах. То любопытство, которое Тесла проявлял при изучении свойств вакуума, температуры и разреженного воздуха, различных материалов и их способности к свечению в его сияющих шарах и трубках, было вознаграждено многочисленными достижениями, многие из которых сегодня применяются в электрическом освещении.

Теслу поражали свойства человеческого глаза, его бесконечная чувствительность и способность к декомпозиции и воспринимать малейшие изменения в положении предмета. Как утверждал Тесла, картины, создаваемые глазом, передаются в человеческий мозг и составляют фундамент знания о мире, приводят к осознанию самого человеческого существования, а также служат отправной точкой мышления в целом, как говорил об этом французский философ Декарт: «Я мыслю, следовательно, я существую». Это высказывание Тесла полностью разделял и часто цитировал. Потому Тесла считал изучение и производство света одной из основных задач науки. Вот как он высказывался по этому поводу: «Свет, который мы получаем от окружающей среды, силы, которые мы из нее черпаем, любая форма энергии, которую мы получаем, не прикладывая никаких усилий, из бескрайних кладовых природы, позволят человечеству идти вперед семимильными шагами».

После лекции в Лондоне научный мир был настолько поражен опытами Теслы и пояснениями к ним, что весьма уважаемый научный журнал «Engineering» писал: «Труды г-на Теслы находятся на границе, где свет, теплота, электричество, химические процессы и иные формы энергии встречаются и сливаются воедино». В Париже член Французской академии наук Андре Блондель писал: «Я посетил открытое заседание Электрического общества, на котором Тесла перед завороженной аудиторией и высочайшими научными кругами продемонстрировал свои выдающиеся опыты, в ходе которых он зажигал светящиеся трубки от одного контакта». Более того, Тесла зажигал свои трубки и вовсе не прибегая к помощи контактов, а используя переменные электрические поля.

Великий английский физик Крукс, которого Тесла особенно почитал как ученого и часто цитировал его в своих лекциях, которому он обязан многим в своем инженерном образовании, писал в своем письме Тесле (5 мая 1892 г.):

«Тесла — настоящий пророк, когда он говорит о явлениях, связанных с током высокой частоты». В сущности Крукс привлек внимание Теслы своими опытами 1875 года; в дальнейшем Тесла развил и детально разработал ранние достижения Крукса. Тесла много внимания уделял стримерным разрядам, производимым высокочастотными контурами, а также кистевым разрядам в вакуумных лампах, поскольку они позволяли очень тонко улавливать малейшие электрические и магнитные воздействия и, таким образом, предвосхитил создание современных катод но-лучевых трубок. Получив очень высокие частоты при помощи быстро вращающихся механических ртутных переключателей, Тесла добился значений в несколько сот тысяч герц, хотя и не озвучивал этих цифр во время своих лекций. Как следует из его объяснений, он соединял обычные лампы, обрезанные по концам или даже короче и запитанные от высокочастотного генератора, с двумя параллельными медными стержнями, между которыми подавалось напряжение, при этом одна из ламп ярко светилась, а другая оставалась почти темной, из чего, зная, что лампы находились друг от друга на расстоянии от 1 до 2 метров, можно сделать вывод, что значения частот были гораздо выше. Иными словами это были частоты от 150 до 300 МГц, но если имело место влияние третьей гармоники, то значения частоты находились в границах от 50 до 100 МГц*.

Интересно также отметить, что Тесла, занимаясь проблемой электростатического экранирования, поместил провод в оплетку и таким образом создал нечто вроде коаксиального кабеля, который применяется сегодня во всех высокочастотных устройствах. Один из наиболее оригинальных опытов Теслы заключался в следующем: он получал искусственный свет (не прибегая к помощи горячих материалов), помещая игольчатые электроды, изготовленные из графита, алмаза или карборунда, в центр лампы. Электрод интенсивно светился, бомбардируемый молекулами воздуха под воздействием тока высокой частоты.

В действительности он много размышлял над загадкой природы электричества и его ролью в производстве света, что становится ясным, когда читаешь лекции Теслы о явлениях, порождаемых токами высокой частоты. Ученый ставил опыты, нагревая диэлектрики под воздействием мощных переменных полей, высокого напряжения, помещая их в газы под давлением или в вакуум; нашел объяснение свечению некоторых материалов в результате бомбардировки молекулами электрода или газа, что приводило к быстрым колебаниям частиц этих материалов, причем частота колебаний поражала воображение. Тесла вплотную подошел к открытию фотонов — носителей светового излучения.

* Лекер ранее ставил такой опыт.

Для Теслы все эти исследования означали начало нового этапа в разработке технологий эффективного и экономичного электрического освещения, но они также означали и новый этап в технике беспроводной передачи информации, что и было вкратце описано в его лекции в Институте Франклина в Филадельфии в феврале 1893 года.

Тесла проводил свои эксперименты при помощи трансформатора, во вторичной обмотке которого создавались две высокие частоты — одна со значением выше, а другая — ниже значения резонансной частоты электрической цепи, как первичной, так и вторичной. Чем менее плотно соединялись обмотки, тем ближе были значения обеих частот, так что весь процесс сводился к резонансной частоте, которая непосредственно зависела от физической длины провода обмотки. Очень важную роль играла продолжительность искры и количество искр в секунду, которое Тесла успешно регулировал и контролировал при помощи механического прерывателя, а также приспособлений для быстрого гашения искр. В настоящее время такие прерыватели работают от электронных ламп и транзисторов, но основной принцип Теслы в области создания высокочастотных генераторов остался прежним.

Во время лекций, посвященных токам высокого напряжения и частоты, Тесла демонстрировал, как стримерные разряды испускаются не только из вторичной обмотки высокочастотного трансформатора и не только из проводов, соединенных с этой обмоткой, но также и из рук докладчика, а именно из его пальцев, и устремляются к металлической пластине поблизости. Слушатели с тревогой наблюдали за тем, что же случится с рукой Теслы, но по мере продолжения лекции, они привыкли к таким явлениям.

Тесла пояснил, что токи высокой частоты проходят по поверхности руки и даже всего тела, но не сквозь внутренние ткани. Таким образом, распределяясь по максимально большой поверхности, они становятся не опасны. В наши дни это явление известно, как поверхностный эффект, имеющий место в токопроводящих частях, когда используются токи высокого напряжения и частоты.

Однако Тесла заметил, что части тела, помещенные между близко расположенными электродами, всё же нагреваются, но не слишком сильно, и степень нагревания зависит от напряжения и силы тока. Он сделал вывод о том, что данное явление можно применять в медицине, когда тепло и соответствующие электрические колебания оказывают благотворное влияние на пациента. Тесла указывал, что такие токи можно применять в хирургии.

Своими опытами Тесла окончательно опроверг заявление Эдисона о том, что высокочастотные токи опасны для человека. Полагают, что Эдисон так аргументировал свою позицию в «войне токов». Тесла особо подчеркивал, что переменные токи низкой частоты, а именно промышленный ток частотой 60 Гц, и в самом деле могут быть опасны, если их напряжение превышает, к примеру, 100 В. Но всё далеко не так в случае с высокочастотными токами даже напряжением более 100 В. Однако при таком напряжении даже постоянный ток очень опасен, в особенности если дотронуться слегка влажной рукой или другой частью тела до незаземленного контакта динамо-машины или электрической цепи.

С тех пор, как Тесла еще в декабре 1891 года в журнале «Electrical Engineer» написал о физиологическом воздействии токов высокой частоты, он получал много писем от врачей с просьбой подробнее объяснить природу этих явлений.

Именно поэтому Тесла решил выступить с лекцией 13–15 сентября 1898 года в Американской электротерапевтической ассоциации в Буффало. Лекция называлась «Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей». Тесла защитил свои генераторы восемью патентами в 1896 и 1897 годах.

В сущности, Тесла разъяснил врачам, что высокочастотные токи могут применяться в том случае, если они небольшой силы и высокого напряжения и наоборот, в зависимости от того, какого эффекта требуется достичь в определенной части тела — нагревания или вибрации. Что касается последнего, Тесла высказал очень необычную идею быстрого очищения тела от грязи и посторонних частиц при помощи токов высокой частоты, то есть мытья без воды, когда возникнет, к примеру, такая необходимость.

Однако в лекции Теслы есть еще один важный момент. Металлические предметы, помещенные внутрь катушки, через которую пропускался ток высокой частоты, нагревались, раскалялись докрасна и плавились от наведенного тока, такое явление, несомненно, может применяться в металлургии и при горных разработках, даже если частота тока не слишком велика — несколько десятков килогерц.

Диэлектрик и человеческое тело могут нагреваться до нужной температуры в зависимости от силы магнитного поля. В наши дни, например, около 50 % всей получаемой электроэнергии расходуется для обогрева. Этим открытием Теслы вновь воспользовались многие для того, чтобы создать себе имя. Например, сегодня часто упоминается методика лечения токами Теслы, но наряду с ними и такой метод, как дарсонвализация, или коротковолновая терапия. Методика названа в честь французского врача Д'Арсонваля, применявшего свою методику с апреля 1892 года, то есть сразу после того, как Тесла поставил свои знаменитые опыты на собственном теле. Однако вначале Д'Арсонваль работал с токами низкой частоты.

В настоящее время, помимо медицины, токи Теслы применяются в микроволновых печах, где можно варить и запекать продукты, помещенные в стеклянную или фарфоровую тару, то есть в диэлектрики.

В конце 1895 года Конрад Рентген сообщил в печати о своем открытии — неизвестных лучах (теперь они называются рентгеновскими), которые могли проникать сквозь твердые предметы и человеческое тело (кроме костей). Научные круги очень заинтересовались этим открытием и многие ученые начали разработки с целью их получения и применения. В числе них были Никола Тесла и Михаиле Пупин. С марта 1896 года появляются публикации Теслы в журнале «Electrical Review» о рентгеновских лучах, его попытках раскрыть природу этого излучения и усовершенствовать приборы по их производству, тем более что сам Рентген не смог подробно объяснить свое открытие и процесс, в ходе которого оно произошло. В своей статье Тесла опубликовал снимок человеческого плеча, на котором относительно хорошо просматривались кости, который он сделал, облучая тело сравнительно долго (около получаса) с расстояния, равного размерам аппарата (примерно 10 м), т. е. не так, как это делается в наши дни. Он продолжил публикации статей о рентгеновских лучах, приводя всё больше подробностей о них самих и их получении, а также об их возможном вреде для организма, вместе с тем предлагая методы защиты (более толстый свинцовый экран и т. д). 20 июля 1901 года Тесла получил письмо от самого Рентгена, в котором тот писал: «Мой дорогой друг! Ваши фотографии произвели на меня большое впечатление и я Вам за них очень благодарен. Хотел бы я знать, как Вы их получили?».

Уже в апреле 1897 года Тесла высказывался о преимуществах своих рентгеновских аппаратов в лекции под названием «Высокочастотные генераторы и проводники в электрической цепи» в Нью-Йоркской академии наук. На этот раз Тесла запатентовал свои изобретения прежде, чем публично о них рассказал. Отдавая дань Рентгену и его открытию, Тесла высказал сожаление по поводу того, что еще раньше, когда он работал с трубками Крукса и Ленарда, он не смог понять, почему фотографические пластины, упакованные в кассеты и сложенные в дальнем углу лаборатории, оказались испорченными.

Однако большую часть своих усилий Тесла посвятил описанию конструкции и работе высокочастотных генераторов, а также быстровращаю-щихся ртутных механических прерывателей (до 100 000 прерываний в сек), предназначенных для гашения искр. Создавая эти прерыватели, Тесла продемонстрировал незаурядные навыки и изобретательный ум, которые позволили ему сконструировать специальные небольшие механизмы для стабилизации и синхронизации процессов, а также измерения и контроля показаний приборов.

Известно, что на лекции в Академии наук присутствовали профессора Гельмгольц и Пупин. После лекции Пупин, преисполненный энтузиазма, попытался воспроизвести некоторые опыты Теслы в Колумбийском университете.

Заглянув в детство Теслы мы обнаружим, как он сам писал в своих мемуарах, что уже тогда мастерил деревянные колеса, снабженные лопатками и устанавливал их на ручье возле дома в Смилянах. Будучи мальчишкой, он слышал от отца, православного священника, человека образованного и начитанного, имевшего неплохую библиотеку, о Ниагарском водопаде в Америке и, может быть, даже видел фотографию. Он, видимо, сравнивал свое деревянное колесо с неким гигантским колесом, которое вращала большая река (ее мощь оценивали примерно в 8 000 000 лошадиных сил).

Молодой Тесла сходит с корабля на американский берег, публикует свою первую лекцию о многофазном переменном токе, защищает свои достижения патентами. Вестингауз, не только превосходный инженер, но и дальновидный бизнесмен, выкупил большинство патентов Теслы, будучи вполне уверен в будущем переменного тока.

О возможности использования Ниагарского водопада для производства электроэнергии и передачи ее на дальние расстояния говорили давно, начиная с 1886 года. Вскоре был создан Экспертный комитет (1890), задачей которого являлась разработка плана решения этой проблемы. Комитет состоял из очень авторитетных людей, таких, как всемирно известный ученый лорд Кельвин, изобретатель с мировым именем Эдисон, Эдвард Адаме, чья компания инвестировала проект. Вопрос о том, как преобразовать энергию реки, дебатировался очень долго. Некоторые предлагали передавать энергию при помощи длинных труб (!), в которых передающей средой служили бы либо сжатый воздух, либо вода от подстанции, которую надлежало построить у подножия водопада. И всё же возобладала логика, и в качестве передающей среды было решено использовать электрический ток. Но какой? И лорд Кельвин, и Эдисон (последний в силу личной заинтересованности) высказывались в пользу уже известного тогда и наиболее часто использовавшегося постоянного тока. С другой стороны — Вестингауз отдавал предпочтение переменному току. Профессор Форбс, который познакомился с практическими преимуществами этого типа тока еще в 1888 году после знаменитой лекции Теслы, также предлагал применять многофазный переменный ток. Ввиду постоянно растущего спроса на электромоторы со стороны заводов и фабрик, как, например, в городе Буффало (в 40 км от водопада), которые невозможно было экономично питать постоянным током, и огромной потребности в электроэнергии даже при условии последовательного соединения множества динамо-машин, для того чтобы поддерживать должное напряжение на линии передачи, комитет в 1891 году постановил воспользоваться системой Теслы, в особенности после того, как Тесла разъяснил м-ру Адамсу очевидность преимущества переменного тока.

Наконец, после запуска электростанции и ее приемки комиссией лорд Кельвин самолично заявил: «В науку об электричестве Тесла внес вклад больший, чем кто-либо до него», а профессор Скотт из Йельского университета писал: «Развитие электроэнергетики со времен открытия Фарадея в 1831 году и до великих истин, пришедших к нам от Теслы и воплощенных в реальность в 1896 году, есть, несомненно, величайшее событие во всей истории техники».

Сначала компания «Вестингауз электрик» установила три генератора по 5 000 лошадиных сил напряжением 11 000 В каждый в соответствии с патентами Теслы. Позже были установлены дополнительные генераторы, а в главном зале электростанции помещена мемориальная доска с указанием номеров патентов Теслы и даты их регистрации, использованных при строительстве станции. Наконец, в 1976 году на острове Гоут-Айленд (Козий остров) близ электростанции был сооружен памятник в ознаменование 120 годовщины со дня рождения Николы Теслы.

На церемонии по случаю открытия большой электростанции на Ниагаре 12 января 1897 года Тесла выступил с речью в Элликотт-клубе в Буффало. В речи, с присущей ему скромностью, он отметил свой вклад в эту работу и особо подчеркнул заслуги конструкторов и инженеров, работавших над проектом.

Тесла с энтузиазмом говорил о роли электрического освещения в цивилизации и благосостоянии людей. Он подробно рассказывал, какие блага электрический ток может дать нашему миру. Так, он упомянул свою заветную мечту о том, что высокочастотный ток должен использоваться не только в целях беспроводной передачи различной информации — телеграфа и телефона, музыки и сигналов точного мирового времени, но и для беспроводной передачи электроэнергии в огромных объемах. Именно этим исследованиям он отдавал все силы и время в Колорадо-Спрингс (1899), размышляя о создании и производстве стоячих волн, которые пронизывали бы Землю, а также об использовании высоких атмосферных слоев в качестве проводников. Как утверждает в одной из своих статей профессор Александар Маринчич, директор Музея Теслы в Белграде (журнал «Elektroprivreda», № 7–8, 1963), Тесла вычислил емкость Земли и рассчитал ее резонансную частоту, что составило около 10 Гц, эта цифра практически соответствует современным исследованиям. Данные для создания стоячих волн, которые отражались бы от точки на другом конце планеты и поступали бы в лабораторию Теслы в Колорадо, требовали генерации очень длинных радиоволн, которые Тесла в этой лаборатории не производил. В наши дни такие волны применяются в радиосвязи для общения с объектами на большой глубине под водой (например, с подводными лодками) или под землей (например, с шахтами).

Однако, несмотря на то что современники считали, что Тесла заблуждался, сегодня становится ясно, что он был прав, когда утверждал в своих записях и частично в речи, которую он произнес в Элликотт-клубе (опубликованной затем в журнале «Electrical Review») 27 января 1897 года и озаглавленной «Об электричестве», что низкочастотные волны распространяются с небольшим затуханием и можно генерировать такие стоячие волны, с которыми Земля входит в резонанс, используя атмосферные слои, выполняющие роль одного из выводов конденсатора. В сущности волны, распространяющиеся с резонансной частотой, еще не изучались, но обсуждаются в научных кругах.

Но давайте лучше прочитаем ответ самого Теслы одному журналисту, заявившему, что всё это лишь мечты: «Нет, всё это было не мечтой, но сложной научной и инженерной работой, к тому же требовавшей больших инвестиций. Ах, этот мир — слепой, испуганный, эгоистичный и полный сомнений! Наше общество еще не развилось настолько, чтобы добровольно следовать за острой, как копье, мыслью изобретателя. Но кто знает? Может, и к лучшему то, что революционные идеи и открытия наших дней, вместо понимания и поддержки, встречают сопротивление с момента их выхода в свет — из-за недостатка финансирования, своекорыстия, невежества и бездарности, и так закаляются в тяжелых испытаниях. Не часто ли мы становились свидетелями того, как то, что подвергалось осмеянию и осуждению, вопреки всем напастям, наливалось мощью в день своего триумфа?!»

Возвращаясь к личности Теслы, вспомним, что он был избран действительным членом Нью-Йоркской академии наук 27 мая 1907 года, через десять лет после того, как выступил со своей знаменитой лекцией 6 апреля 1897 года. 13 декабря 1916 года Американский институт электроинженеров принял решение наградить Теслу Золотой медалью Эдисона — одной из высших научных наград в Америке. Медаль была вручена ученому на ежегодном заседании института, где он выступил с интересной речью о своей жизни и научном труде.

Доктор Кенелли, председатель Комитета по наградам, ранее сказал, что с момента учреждения этой медали в 1904 году, она ежегодно присуждалась «за успешный вклад в развитие науки и электротехники», и ее обладателями становились, среди прочих, Э. Томсон, Дж. Вестингауз, А. Грейам Белл. Декан института Чарльз Терри сказал несколько общих слов о лекциях Теслы, упомянул и другие его заслуги в развитии электротехники в Америке, а также некоторые детали его биографии. Затем выступил Б. Беренд, которому с трудом удалось уговорить Теслу прийти на эту церемонию.[13] В своей, несколько затянутой речи он напомнил аудитории о той эпохальной лекции, прочитанной Теслой в институте 29 лет назад и посвященной многофазным переменным токам, процитировал некоторые пророческие высказывания Теслы на эту тему и вспомнил о важности открытия вращающегося магнитного поля и изобретения асинхронного двигателя.

Беренд выразился даже так: «Господь сказал: «Да будет Тесла и да будет свет!». Беренд произнес несколько высокопарные, но в сущности правдивые слова о том, что мир внезапно оказался бы в полной темноте, фабрики замерли бы, электрический транспорт остановился, если бы каким-то чудом, всё, что подарил миру Тесла, неожиданно исчезло. К этому можно добавить и следующее: не будь высокочастотных токов, которые Тесла открыл, чьи свойства изучил и сумел применить на практике, а также предсказал многие области их применения, перестали бы функционировать радио и телевидение, а астронавты на орбите потеряли бы всякую связь с Землей.

Наконец, слово взял сам Тесла и в первую очередь воздал должное Эдисону (следуя, как обычно, законам вежливости), а затем, повинуясь желанию слушателей, рассказал о своей необычной жизни и еще более необычном научном труде. Аудитория с большим вниманием следила за интересным и остроумным рассказом Николы Теслы.

Когда бы Тесла ни выступал с лекциями, он всегда демонстрировал неподдельную скромность, хотя и говорил о доселе неизвестных фактах и оригинальных научных открытиях. Большую часть своих знаний ученый воплотил в практических приспособлениях, которые покорили мир и проникли в самые основы цивилизации. В своих выступлениях и во время опытов Тесла демонстрировал необыкновенное богатство и великолепие идей и творческого воображения, которые основывались на глубоких знаниях трудов его предшественников, коим он всегда отдавал должное уважение.

Лекции и речи, собранные в этой книге, — это только часть многочисленных достижений Теслы. Немалую часть научного багажа составляют патенты Теслы в области электротехники, радиотехники, а также машиностроении. Еще более многочисленны научные и профессиональные статьи Теслы, а также статьи общего характера, в которых он высказывает свои взгляды на роковые проблемы своего времени и говорит о современниках.

Большую часть своей жизни, свои научные труды и опыты Тесла посвятил исследованию низких и высоких частот не только с точки зрения инженера-электрика, но и с позиции врача, осмелившегося прикоснуться к изучению самых тонких аспектов материи и ее составляющих. Прекрасно характеризуют Теслу его идеи относительно очень низких температур, из которых следует, что материя в своем бесконечном движении есть явление энергетическое, и что абсолютно нулевой температуры достичь невозможно и потому жизнь уничтожить нельзя. Тесла часто высказывал перед аудиторией провидческие мысли, оставаясь тем не менее вестником своей эпохи. Неудивительно, что историки и социологи сравнивали его с Леонардо да Винчи, Галилеем, Кельвином и Эйнштейном.

Войин Попович,

инженер, профессор Белградского университета.

20 июля 1995 года.