Никола Тесла
Как я изобрел электричество
© В. В. Сысоев, перевод, 2024
© В. И. Старостин, предисловие, комментарии, 2024
© А.И. Шур, иллюстрации, 2024
© Издательство АСТ, 2024
* * *Предисловие
В истории науки и техники есть имена, которые прочно ассоциируются с гениальностью и инновациями. И без сомнения, имя Николы Теслы является таким. Его вклад в развитие электротехники, радио, беспроводной связи и многих других научных и технических сфер остается непревзойденным, и вдохновляет множество поколений исследователей и инженеров по всему миру.
Никола Тесла родился 10 июля 1856 года в селе Смилян, вблизи города Госпича входившего в то время в состав Австрийской империи, в семье православного священника. В семье было пятеро детей, и Никола был четвертым ребенком.
Никола Тесла окончил свой первый класс начальной школы в Смилянах. Однако вскоре после гибели своего старшего брата Дане в 1862 году, отец семьи получил повышение в духовном сане, и семья Теслы переехала в Госпич. Здесь Никола завершил свое начальное образование, пройдя оставшиеся три класса. Позже он продолжил учебу в трехлетней нижней реальной гимназии и успешно окончил ее в 1870 году. В том же году Никола поступил в Высшее реальное училище в городе Карловаце и переехал в дом своей тети, Станки Баранович.
В 1873 году Тесла завершил обучение в Высшем училище и получил аттестат зрелости. В том году, в Госпиче бушевала эпидемия холеры и не смотря на запрет отца, Никола решил вернуться к семье. Это решение чуть не стоило жизни молодому Тесле. Никола отмечал, что болезнь принесла ему огромные мучения, но также позволила свернуть с намеченного пути, который готовили ему родители. И отец, и мать видели Николу священником, и эта перспектива пугала его. Во время болезни, он попросил отца дать ему возможность продолжить обучение, чтобы стать инженером, и отец пообещал, что Никола отправить в лучшее учебное заведение Европы.
В 1875 году Никола Тесла поступил в высшее техническое училище в Граце (Грацский технический университет), где стал изучать электротехнику. Уже на первом курсе, профессора отмечали необычайные способности молодого человека. Более того, Тесла не боялся делать смелые предположения и вступать в полемику с преподавателями. Так, на лекциях по электротехнике, наблюдая за работой машины Грамма, Никола пришел к выводу о несовершенстве машин постоянного тока, за что был подвержен критике со стороны профессора Якова Пешеля, который утверждал о невозможности использования переменного тока в электродвигателях.
В 1882 году, работая инженером-электриком в правительственной телеграфной компании в Будапеште, Никола придумал способ использования явления, впоследствии известное как вращающееся магнитное поле, в электродвигателе. В 1883 году он сделал первую модель асинхронного двигателя, работа которого была продемонстрирована в мэрии Страсбурга.
В 1884 году Чарльз Бечлор, с которым у Теслы были дружеские отношения, уговорил его отправиться в США. В сопроводительном письме, которое Бэчлор написал Томасу Эдисону, отмечался особый талант молодого инженера и была рекомендация принять его на работу.
Проработав год в лаборатории Эдисона, Тесла приобрел известность в инженерных кругах. От группы электротехников ему поступило предложение основать компанию, связанную с вопросами электрического освещения. Идеи Теслы о применимости системы переменного тока не нашли отклика, и ему было предложено остановится на разработке проекта дуговой лампы. Через год проект был завершен, однако справедливой оплаты Никола так и не получил.
В 1887 году, он основал «Тесла Электрик компани» (англ. Tesla Electric Company), которая начала заниматься обустройством уличного освещения новыми дуговыми лампами. Компания оказалась коммерчески успешной, что позволило Николе сосредоточится на реализации собственных проектов: беспроводной передачи энергии и индукционных моторов.
В период 1887 по 1890 было получено более 40 патентов в области асинхронных моторов и систем передачи энергии. Во второй половине 1890-х годов Тесла начал работу в области токов высокой частоты. В это же время был разработан преобразователь, для получения высочастотных токов, который впоследствии стал известен как «Трансформатора Теслы».
Свои результаты Никола представил на лекциях перед Американским институтом электроинженеров, которые имели большой успех.
Впоследствии Тесла представил ряд изобретений, которые послужили началом современной радиотехники. Особенно важна была разработка резонансных цепей, лежащих в основе радиопередачи.
Весной 1898 года Никола Тесла разработал радиоуправляемую модель лодки и получил патент 1 июля 1898 года. Этот патент касался управления движением судов и транспортных средств на расстоянии с помощью радиосигналов и положил начало развитию беспроводной телеавтоматики.
Автором более 700 изобретений и патентов является Никола Тесла, многие из которых являются важнейшими вехами в развитии электричества. Есть предположения, что он представил концепцию радио до Маркони и Попова, а также проводил исследования в области рентгеновских лучей до официального открытия Вильгельма Рентгена.
Научные достижения Николы Теслы были высоко оценены и признаны многими известными научными организациями и учеными по всему миру.
Никола Тесла умер 7 января 1943 года в Нью-Йорке, городе, в котором смог раскрыть весь свой потенциал инженера и изобретателя.
В первой части книги представлены заметки и эссе Николы Тесла, в которых он описывал свою жизнь, достижения и идеи. Эти тексты предоставляют уникальный взгляд на его ум и внутренний мир, включая его вклад в развитие электротехники и видение будущего, и являются биографическим очерком Теслы.
Во второй части книги представлены избранные статьи и лекции Николы Теслы. В них описаны основные изобретения, которые были разработаны этим выдающимся ученым.
Статья «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов» написана Николой Теслой и была опубликована в 1888 году. В этой статье Тесла делает обзор систем переменного тока и объясняет, почему считает ее эффективной и перспективной для передачи и распределения электроэнергии. А также дает подробное описание и принцип действия электромотора, основанный на переменном токе.
Во второй статье «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение к методам искусственного освещения» Никола Тесла продолжает свои исследования в области переменных токов. Было дано объяснение, как можно получить высокочастотные токи и какими свойствами они обладают. Так же было дано описание экспериментов с такими токами и показаны некоторые эффекты, такие как люминесценция. Но основной акцент статьи, конечно же, посвящен возможностям высокочастотных токов для создания более эффективных и ярких источников света.
Третья статья «Высокочастотные осцилляторы для электротерапевтических и других целей» посвящена описанию осцилляторов, которые позволяют генерировать электрические колебания с высокой частотой и применению их в медицинских целях. Тесла отмечает, что помимо медицины, такие осцилляторы можно также использовать в коммуникациях и в научных целях.
В четвертой статье «Как космические силы формируют наши судьбы» приведены рассуждения о связях между различными явлениями. Никола Тесла показывает, что явления, которые происходят в разных местах на планете могут быть связаны и более того, утверждает, что за природными катастрофами может стоять деятельность человека.
Пятая статья «Чудесный мир, который создаст электричество» представляет из себя обзор, в котором дается описание применимости электричества в различных областях.
В книге мы также даем некоторые технические комментарии, которые позволят читателю углубиться в понимание идей и принципов, которые представлены в технических статьях.
Виктор СтаростинМои изобретения
Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будyщего
Глава 1
Моя юность
Постепенное развитие человечества во многом зависит от способности людей изобретать. Нет более значимого продукта творческого сознания, чем изобретение. Его основная цель – полное торжество разума над материальным миром, приручение сил природы для удовлетворения человеческих потребностей. В этом заключается сложная задача изобретателя, который часто бывает не понят и не оценен по заслугам. Однако вознаграждением и удовольствием служит ему проявление своих способностей и осознание принадлежности к привилегированной группе, без которой человечество давно бы потерпело поражение в жестокой борьбе с беспощадными природными стихиями.
Говоря о себе, могу сказать, что уже испытал в достаточной мере эту радость и уже многие годы пребываю в постоянном восторге. Я заслужил репутацию одного из самых прилежных исследователей, что справедливо в случае, если считать мысль равноценной труду, ибо размышлениям я посвятил все время своего бодрствования. Но если говорить о работе как об определенном достижении, реализованном в указанное время согласно жесткому графику, то меня можно считать самым большим бездельником. Каждое усилие, совершенное под принуждением, требует принесения в жертву жизненной энергии. Я никогда не платил такую цену. Напротив, я предпочитал расти благодаря своим мыслям.
Чтобы предоставить связанный и верный рассказ о моей деятельности для юных читателей журнала «Электрикал экспериментер», мне, хотя и неохотно, придется остановиться на воспоминаниях о собственной молодости, а также обстоятельствах и событиях, которые оказали влияние на формирование моей карьеры.
«Электрикал экспериментер» (англ. The Electrical Experimenter) – ежемесячный научно-популярный журнал, основанный Хьюго Гернсбеком в 1913 году вместо ранее принадлежавшего ему «Модерн электрикс» (англ. Modern Electrics). По сравнению с прежним проектом, «Электрикал экспериментер» выходил в формате, который позволял давать больше иллюстраций и фотографий. Журнал изначально был рассчитан на более молодую аудиторию: предполагалось, что он простимулирует у нее интерес к технике.
Первые попытки мы делаем инстинктивно, опираясь на живое и неукротимое воображение. По мере взросления мы подключаем рациональное мышление, и наш мыслительный процесс становится более систематическим и целенаправленным. Но эти ранние импульсы, хотя и не сразу становятся продуктивными, имеют огромное значение и могут сформировать нашу дальнейшую судьбу. Понимай я это тогда – и начни развивать это импульсы, вместо того чтобы подавлять, – смог бы значительно приумножить свое наследие. Но, только достигнув зрелости, я осознал себя изобретателем.
Это было вызвано рядом причин. Во-первых, у меня был брат, который обладал выдающимися способностями, – одно из тех редких явлений ума, которые биологические исследования так и не смогли объяснить. Его преждевременная смерть оставила моих родителей в отчаянии.
Дане или Данило Тесла. Помимо старшего брата, у Николы так же были три сестры: Милка, Ангелина и Марица.
У нас была лошадь, которую подарил близкий друг семьи. Это была великолепная кобыла арабской породы с почти человеческим интеллектом, о которой заботилась вся наша семья. Однажды она спасла жизнь моему отцу. Как-то зимней ночью его вызвали для выполнения срочного поручения, и, пересекая горы, лошадь учуяла волков, испугалась и поскакала прочь, сбросив отца на землю. Она прискакала домой, вся измученная, в крови, но после того, как объявили тревогу, лошадь сразу же бросилась обратно. Поисковая группа не успела уйти далеко, как мой отец уже нашелся: он пришел в сознание и снова был верхом, даже не осознавая, что пролежал в снегу несколько часов. Мой брат также получил травму из-за лошади, и это привело к его гибели. Я был свидетелем этой трагической сцены и, хотя с того момента прошло пятьдесят шесть лет, до сих пор отчетливо ее помню. Когда я думаю о достижениях брата, мои собственные таланты кажутся лишь бледным отражением его гения.
Любой мой достойный поступок становился для моих родителей напоминанием о горькой утрате. Поэтому я вырос не слишком уверенным в себе человеком. И все же меня считали далеко не глупым, если судить по одному случаю, который я помню до сих пор. Однажды, когда я играл с другими мальчиками на улице, мимо нас прошли члены городского совета. Старший из этих почтенных господ, богатый горожанин, остановился, чтобы дать каждому из нас по серебряной монете. Подходя ко мне, он внезапно остановился и приказал: «Посмотри мне в глаза». Я встретил его взгляд, протянув руку за столь желанной монетой, но, к моему изумлению, он сказал: «Нет, ты ничего не получишь от меня, ты слишком умен».
Обо мне рассказывали одну смешную историю, связанную с нашими тетушками. То были две морщинистые старушки, одна из которых обладала прямо-таки выдающимися зубами: стоило ей улыбнуться, как они выступали вперед, словно бивни слона, и впивались мне в щеку во время поцелуя. Ничто не пугало меня больше, чем ожидание объятий этих столь же любящих, сколь непривлекательных родственниц. Однажды, пока я сидел на руках у матери, они спросили меня, кто из них симпатичней. Внимательно рассмотрев их лица, я указал на одну из них и задумчиво ответил: «Вот эта не такая уродливая, как другая».
С самого рождения родители готовили ме-ня для духовной службы, и мысль о ней всегда на меня давила. Я хотел стать инженером, но мой отец был непреклонен. Он был сыном офицера, служившего в армии Великого Наполеона, и, так же как его брат, профессор математики в выдающемся учебном заведении, получил военное образование. Удивительно, но позднее отец ушел в духовную сферу, в которой достиг значительных успехов. Он был ученый человек, настоящий естествоиспытатель, поэт и писатель и, благодаря своим красноречивым проповедям, прослыл местным Абрахамом а Санта-Клара.
Абрахам а Санта-Клара, настоящее имя Иоханн Эрнст Грунеберг (нем. Johann Ernst Gründler), был австрийским священником, монахом ордена святого Августина и проповедником, жившим в XVII веке. Кроме того, он был писателем и юмористом, известным своими проповедями, книгами и пьесами, в которых использовал яркие метафоры и остроумные высказывания. Его монашеское имя «a Sancta Clara» означает «от Святой Клары». Абрахама а Санта-Клара причисляют к важным литературным и религиозным фигурам Эпохи барокко. Его проповеди и труды были широко известны и оказали влияние на немецкоязычную литературу и религиозную культуру того времени.
Память отца была феноменальной: он часто цитировал длинные отрывки из произведений на нескольких языках. Он часто шутил, что мог бы восстановить некоторые классические произведения по памяти, окажись они потеряны. Его стилем письма восхищались. Отец писал короткими и лаконичными предложениями, полными остроумия и сатиры. Его юмористические замечания всегда были необычными и характерными. Приведу несколько примеров. Среди слуг был мужчина с косоглазием по имени Мане, который работал на ферме. Однажды он рубил дрова. Мой отец, который стоял рядом и чувствовал себя очень некомфортно, предостерег его: «Ради бога, Мане, бей не то, на что смотришь, а то, что намерен поразить». В другой раз отец ехал на прогулку с другом, дорогостоящее меховое пальто которого небрежно терлось о колесо повозки. Мой отец указал ему на это, сказав: «Убери свое пальто, ты портишь мое колесо». У отца была странная привычка говорить с самим собой, и он часто вел оживленную беседу, а то и вступал в горячие споры, меняя тон голоса. Случайный слушатель мог поклясться, что в комнате находится несколько человек.
Несмотря на то, что своей изобретательностью я обязан влиянию матери, отец научил меня очень многим полезным вещам. Я выполнял вместе с ним разнообразные упражнения: мы угадывали мысли друг друга, находили дефекты в какой-либо форме или выражении, повторяли длинные предложения и считали в уме. Эти ежедневные уроки предназначались для укрепления памяти и разума, особенно для развития критического мышления, и несомненно оказались очень полезны.
Моя мать происходила из династии изобретателей – одной из старейших в стране. Ее отец и дед разработали множество различных устройств для бытовых, сельскохозяйственных и других нужд. Она была поистине великой женщиной, обладавшей редкими навыками, а также мужеством и стойкостью, которые помогли ей перенести множество невзгод.
Джорджина (Джука) Мандич (1822–1892), чей отец был священником Восточной Православной церкви, обладала талантом к изготовлению кустарных ремесленных инструментов и механических устройств. Несмотря на отсутствие образования, она легко запоминала наизусть сербские эпические поэмы. Тесла приписывал свою эйдетическую память и творческие способности генетике и влиянию матери.
Когда матери было шестнадцать лет, по стране прокатилась страшная эпидемия. Ее отца вызвали для проведения обрядов причастия, и в его отсутствие она одна отправилась на помощь соседям. Все члены семьи, пятеро человек, скончались один за другим. Она омыла, одела и подготовила тела к погребению, украшая их цветами в соответствии с традициями. Когда ее отец вернулся, он обнаружил, что все готово к похоронам по христианскому обычаю. Моя мать была первоклассной изобретательницей, и, уверен, могла бы достичь больших высот, не живи она вдали от больших городов и предоставляемых ими возможностей. Она проектировала и изготавливала все виды инструментов и устройств, а также пряла и создавала удивительные узоры из нитей. Мать сажала семена, выращивала растения и разделяла волокна. Она работала неутомимо, с раннего утра до поздней ночи, и большая часть одежды и предметов в нашем доме были изготовлены ее руками. Когда ей было за шестьдесят, ее пальцы все еще были настолько проворны, что она могла завязать три узла на реснице.
Есть еще одна, более важная причина для моего позднего «пробуждения». В детстве я страдал от особой болезни, основным проявлением которой были зрительные образы, зачастую с сильными вспышками света, которые искажали вид реальных объектов и влияли на мое восприятие и действия. Это были образы вещей и сцен, которые существовали в действительности. При этом они являлись мне не по зову фантазии, а как бы сами собой. Когда мне говорили какое-либо слово, образ предмета, который оно называет, ярко представлялся моему внутреннему взору. Иногда я даже не мог различить – материальный объект передо мной или иллюзия. Это приносило мне огромный дискомфорт и беспокойство.
Симптомы, описанные Николой Теслой в данном случае, могли соответствовать некоторым формам мигрени с аурой. Мигрень с аурой – это вид мигрени, при котором перед началом головной боли человек может переживать различные неврологические симптомы, такие как визуальные искажения, световые вспышки, мерцание точек, искажение зрительных образов и другие явления, которые иногда называются «аурой». Эти ауральные симптомы могут сопровождаться изменением восприятия окружающего мира, а также могут влиять на мысли и действия человека.
Никто из студентов, изучавших психологию и физиологию, которых я консультировал, не мог в полной мере объяснить происходящего со мной. Эти явления представлялись уникальными, хотя я, возможно, предрасположен к ним генетически, ибо брат сталкивался с аналогичными проблемами. Согласно моей теории, эти образы были результатом рефлективных воздействий мозга на глазное яблоко, находившееся под сильным возбуждением. Это определенно были не галлюцинации, какие возникают в сознании у страдающих от расстройства психики людей, потому что во всех других отношениях я был нормальным и спокойным человеком. Чтобы понять то, в чем состояло мое несчастье, представьте, что днем я присутствовал на похоронах или смотрел волнующий спектакль, и вот лежу в ночной тишине и не могу заснуть. Перед глазами стоит яркая сцена пережитого, от которой не получается избавиться, как ни старайся. Иногда подобные картины являются мне как будто подвешенными в пространстве, хотя я и мог провести сквозь них рукой. Если мое понимание верно, подобные картины могли бы быть спроецированы на экран. Это позволило бы сделать образ любого воображаемого объекта видимым. Такое преимущество стало бы революционным для всех отношений между людьми. Убежден, что это чудо может и будет реализовано со временем; могу также добавить, что я много думал над решением этой задачи.
Чтобы освободить себя от мучительных зрительных образов, я пробовал сосредотачивать свой разум на вещах, которые видел на самом деле, что давало временное облегчение. Но, чтобы получить его, мне приходилось непрерывно вызывать в голове новые образы. Прошло немного времени, прежде чем я обнаружил, что исчерпал все доступные мне варианты: мой «хоровод» иссяк, потому что я видел мало предметов в своем доме и его ближайших окрестностях. Я выполнял эти умственные упражнения всего во второй или третий раз, когда понял, что их целительные свойства начинают сходить на нет. Тогда я инстинктивно начал совершать экскурсии за пределы того маленького мира, который знал, чтобы увидеть новые сцены. Сначала я мог представить их лишь очень размытыми и нечеткими. Стоило мне сосредоточить на новых сценах внимание, как они исчезали. Со временем я смог уловить их: они стали более ясными и, наконец, приняли форму реальных вещей. Вскоре я обнаружил, что мне становится лучше, если я продолжаю двигаться в своем воображении дальше и дальше, постоянно получая новые впечатления. Так я начал путешествовать в своем уме. Каждую ночь (и иногда днем), стоило мне остаться одному, я начинал свои путешествия, видел новые места, города и страны, жил там, встречал людей, заводил дружбу и знакомства. Это может показаться невероятным, но те люди были для меня так же дороги, как и тех, которых я знал в реальной жизни, и были не менее настоящими в своих проявлениях.
Так я делал до тех пор, пока мне не исполнилось около семнадцати лет и я всерьез не занялся изобретательством. Тогда, к своему восторгу, я заметил, что могу без большого труда представлять в уме все что угодно. Мне не нужны были никакие модели, чертежи или эксперименты. Я мог представить все это в уме так четко, словно видел на яву. Я невольно пришел к тому, что считаю новым методом материализации концепций и идей, который радикально противоположен чисто экспериментальному и, на мой взгляд, намного более оперативен и эффективен. Когда человек конструирует устройство для воплощения первоначальной идеи, он неизбежно оказывается в плену у несовершенства аппарата и необходимости продумать детали. По мере реконструкции, концентрация изобретателя снижается, и он теряет из виду главный основополагающий принцип. Результаты могут быть достигнуты, но всегда в ущерб качеству.
Мой метод отличается. Я не бросаюсь сразу заниматься практической стороной вопроса. Когда ко мне приходит идея, я начинаю воплощать ее в своем воображении. Я меняю конструкцию, вношу улучшения и проверяю устройство в своем уме. Для меня совершенно не имеет значения, работает ли моя турбина в воображении или проходит физические испытания в мастерской. Я даже замечаю, если она не сбалансирована. Разницы нет, результаты одинаковы. Это позволяет мне быстро разрабатывать и совершенствовать концепцию, не прикасаясь ни к чему на практике. Когда я продвигаюсь настолько, что превношу в устройство каждое возможное улучшение и не вижу нигде недостатков, я придаю изобретению моего разума физическую оболочку. Неизменно устройство работает так, как я представлял, и эксперимент проходит так, как планировал. За двадцать лет не было ни одного исключения. А как иначе? Инженерное искусство, электрическое и механическое, дает конкретные результаты. Едва ли есть предмет, который не может быть математически обработан. Эффекты всегла могут быть рассчитаны, а результаты определены заранее на основе доступных теоретических и практических данных. На мой взгляд, привычное всем воплощение в жизнь грубой идеи – не что иное, как трата энергии, денег и времени.
Моя детская болезнь, однако, имела и другую ценность. Непрерывное умственное напряжение развило мои наблюдательские способности и позволило обнаружить истину особой важности. Я отметил, что в исключительных условиях появление образов всегда предшествовало фактическому видению сцен, и при этом каждый раз меня побуждали определить первоначальное воздействие. Со временем эта попытка стала почти автоматической, и я наловчился связывать причину и следствие. Скоро я, к своему удивлению, осознал, что каждая мысль, которую я воспринимаю, была вызвана внешним воздействием. Не только это, но и все мои действия проходили подобный путь. Со временем мне стало совершенно очевидно, что я был всего лишь автоматом, наделенным способностью движения, который реагировал на стимулы органов чувств и работу мышления, а после действовал соответственно. Практическим результатом этого стало искусство телеавтоматики, которое до сих пор реализовано в недостаточной степени. Его потенциальные возможности, однако, будут в конечном итоге продемонстрированы. Я уже много лет планирую самоконтролируемые автоматы и верю, что можно создать механизмы, которые будут действовать так, будто обладают подобием разума, и вызовут революцию во многих коммерческих и промышленных сферах.