Никола Тесла. Пробуждение силы. Выйти из матрицы

Фото 27

Фото 28. Письмо Николы Теслы Президенту США Теодору Рузвельту, Roosevelt, Theodore. MNT, CXLIV, 161–162 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade). Публикуется впервые с разрешения и по договору с Музеем Теслы

Тесла же первым публично продемонстрировал волновой радиопередатчик еще в 1893 году, первым начал использовать настраиваемые резонансные цепи в приемнике и передатчике (1893), а также вакуумную лампу для детектирования электромагнитных возмущений (1892), первым начал применять цепь антенна-земля (1889), первым разработал и применил принципы амплитудной модуляции непрерывного сигнала (не позднее 1899) (36), а также частотного разделения и кодирования каналов комбинацией частот или импульсов (не позднее 1899, там же), а также первым ввел усовершенствованный метод приёма незатухающих колебаний, так называемый метод биений, получивший широкое применение в радиотехнике под названием «гетеродиный приём». Таким образом, даже на момент опытов с «беспроводной телеграфией» Попова и Маркони в 1895–1897 годах Тесла опережал их на целое поколение радиоприборов.

В этом смысле Никола Тесла является единственным «отцом» если не радио, то радиотехники, ибо именно его фундаментальные разработки определили пути развития радиосвязи на несколько последующих десятилетий.

Что касается работ К. Ф. Брауна, который вместе с Маркони поделил Нобелевскую премию по физике 1909 г. «за развитие беспроводной телеграфии», то часто встречающиеся в литературе утверждения вроде того, что «в 1900 г. немецкий радиотехник Фердинанд Браун создал новое схемное решение, которое способствовало развитию дальней радиосвязи», с технической точки зрения попросту смехотворны, достаточно взглянуть на эти схемы и сравнить с работами Теслы.

На взгляд автора книги, заслугой Брауна является создание кристаллического детектора, а также нечто вроде фазированной антенной решетки для передачи направленного сигнала, но оба этих вопроса еще требуют изучения, так как значительная часть первоисточников по Тесле, в отличие от работ других ученых, все еще малодоступна.

Президенту,

Белый дом, Вашингтон, округ Колумбия

Ваше превосходительство!

Я являюсь гражданином Соединенных Штатов и изобретателем некоторых устройств, известных как «катушки Тесла, трансформаторы-осцилляторы» и системы беспроводной передачи энергии. Эти изобретения, патенты на которые были выданы мне в этой, а также в других цивилизованных странах, позволяют эксперту создавать электрические колебания любого желаемого шага и практически неограниченной интенсивности, а также экономически эффективно передавать электрическую энергию без проводов на самые большие расстояния по морям и континентам…

Ничего нет в этих изобретениях, со всеми их существенными признаками, что бы не было присвоено другими, и поскольку теперь удивительная сила моих аппаратов смело используется мне во вред, я вынужден смиренно, но решительно протестовать против предполагаемого использования имени и авторитета Вашего превосходительства в связи с отправкой беспроводного сообщения, объявленного в журналах (Имеется в виду передача сигнала через Атлантику, якобы проведенная Маркони. – К.), поскольку, ввиду вашей персоны, это может создать неправильное впечатление во всем мире, что может навредить моим материальным интересам и временно подорвать мою научную репутацию оригинального исследователя.

Доказывать чьи-либо приоритеты в области радиотехники и радиосвязи не входит в задачи этой книги, это совершенно избитая тема, которой посвящены сотни монографий и судебных решений. Причем автору книги на данный момент неизвестны патентные споры, которые безвозвратно бы проиграл Тесла где бы то ни было. Целью настоящей главы является указание на однобокость в освещении истории науки, ущемляющую не только имя Николы Теслы, но и наше право на развитие. Например, наиболее зрелые научные идеи Теслы в области беспроводной передачи информации и энергии не поняты и не осознаны до сих пор, и говорить о том, что эти идеи – всего лишь сказка и вымысел, уже не приходится.

Кроме того, доказывать приоритеты в области радиотехники бессмысленно еще по одной причине, главной. На сегодняшний день известны документы и материалы, касающиеся результатов работы и экспериментов, проведенных Теслой в Колорадо-Спрингс в 1899 году. Воспроизведение этих работ сегодня и экспериментальное доказательство правоты Теслы будет означать одно – Никола Тесла обогнал развитие технологий и физики радиосвязи более чем на 120 лет.

«Радио. Я знаю, что я его отец, но оно мне не нравится», – сказал он однажды. «Совершенно не нравится. Это досадное неудобство. Я никогда не слушаю его. Радио отвлекает внимание и мешает сосредоточиться. Слишком многое отвлекает в этой жизни от качественных размышлений, а именно качество мышления, а не количество, имеет значение».

Что касается Нобелевской премии Маркони и Брауна, то мы еще скажем про нее отдельно чуть позже.

1893–1900 гг. Тесла некоторое время работал над системой «визуальной телеграфии», в которой, в частности, использовал чувствительные к свету полупроводниковые селеновые элементы, и по обыкновению опережал на несколько лет немецкого физика доктора А. Корна (7), который считается разработчиком технологии фотоэлектрического сканирования изображения (факс). Сам Артур Корн охотно признавал в письме Тесле, «как полезны мне были тесловские токи на первых стадиях фототелеграфа» (25).

Однако идеи Теслы были далеки от «примитивной», как он говорил, передачи изображений путем сканирования тем или иным способом, преобразования сигнала и передачи его по проводам (38). Еще в лекции 1893 г. Тесла сформулировал идею телевидения, которое должно функционировать подобно человеческому глазу, а в последующие годы работал над системой «беспроводной фотографии».

В 1893 году, когда я занимался некоторыми исследованиями, я убедился в том, что определенный образ, сформировавшийся мысленно, должен рефлекторно производить соответствующий образ на сетчатке, который, возможно, может быть прочитан подходящим аппаратом. Это привело меня к моей телевизионной системе, о которой я объявил в то время. Моя идея заключалась в том, чтобы использовать искусственную сетчатку, получающую изображение видимого объекта, «зрительный нерв», и другую такую же сетчатку на месте воспроизведения.

Эти две сетчатки должны были быть устроены до некоторой степени подобно шахматной доске, со множеством отдельных небольших участков, и так называемый зрительный нерв был не более чем частью земли. Мое изобретение позволяет мне одновременно и без какого-либо вмешательства передавать сотни тысяч различных импульсов через землю, как если бы у меня было множество отдельных проводов. Я не рассматривал использование каких-либо движущихся частей – сканирующего устройства или катодного луча, который является своего рода движущимся устройством, использование которого я предложил в одной из моих лекций того периода.

Постоянные размышления на эту тему привели меня к созданию аппарата, моментально передающего изображение без применения каких-либо подвижных элементов, и к 1900 году я уже решил три из стоявших передо мной задач, а именно: индивидуализировать и обособить очень большое количество каналов, или «нервов»; передать на приемное устройство достаточное количество энергии и сделать зрительное восприятие движущихся образов независимым от расстояния.

Некоторые высказывания наводят на мысль, что под беспроводной фотографией Тесла понимал не только беспроводную передачу уже зафиксированного изображения-фотографии, как это сходу представляется сегодня, но и непосредственно сам процесс получения и беспроводного переноса изображения, включая информацию о форме (40). Собственно, и поныне термин «фотография» имеет два значения – как процесс и как конечный результат, который более правильно называть фотоснимком. Задача не была решена в первую очередь потому, что в своих идеях Тесла слишком обогнал технологический уровень своего времени – не было ни материалов, ни конструкторско-технологических возможностей для производства сложной аппаратуры.

Я сделал открытия много лет назад, которые дают мне все основания полагать, что в телевидении будущего все сложные части будут расположены на передающей или центральной станции, и все, что абоненту будет необходимо для получения воспроизводимого изображения в своем доме или офисе, – это практически ничего, кроме экрана, связанного с соответствующей волной переключателем станций.

1893 г. В Филадельфийской лекции Тесла четко формулирует гипотезу о Земле как конденсаторе очень большой ёмкости, состоящем из изолированного атмосферой электрически заряженного тела и наружной проводящей среды «в свободном пространстве за пределами атмосферы». Подробно описал постановку экспериментов, которыми предполагал проверить эту гипотезу. Более того, в 1899 году в Колорадо Тесла поставил соответствующие эксперименты и в 1900 г. опубликовал результаты исследований (9). Однако сегодня считается, что первым предположение о существовании проводящего слоя в верхних слоях атмосферы высказал английский физик Оливер Хэвисайд в 1902 году, и тогда же независимо от него американец Артур Кеннели. Этот слой назвали слоем Хэвисайда – Кеннели, а затем ионосферой. Но совершенно очевидно, что оба автора развивали идею именно Теслы хотя бы потому, что О. Хэвисайд лично присутствовал на Лондонской лекции Теслы 1892 г. и был знаком с его работами (7), а А. Кеннели был одним из ближайших помощников Эдисона в «войне токов» с Вестингаузом. Собственно, Кеннели и был одним из людей, которые занимались демонстрацией потрясающих возможностей электрического стула и страшной опасности переменного тока.

Представление о Земле как о конденсаторе было в дальнейшем признано наукой, см., например, «Фейнмановские лекции» по физике. Что касается ионосферы, то Тесла высказывал возражения против принятых в то время представлений о слое Хэвисайда. И надо полагать, небеспочвенные, ибо, насколько можно судить, до сих пор научные представления о свойствах ионосферы и даже электрических свойствах атмосферы постоянно пересматриваются.

Впрочем, пересматривай – не пересматривай, а Нобелевскую премию по физике за «исследования физики верхних слоев атмосферы» и изучение ионосферы все равно уже выдали еще в 1947 г. некоему американцу Э. Эплтону.

Доктору А. Е. Кеннелли,

Гарвардский университет

Мой дорогой доктор Кеннелли!

Активная работа помешала мне написать раньше, чтобы рассказать вам, как я был рад снова вас видеть, а также выразить благодарность за добрые замечания на заседании Института.

С тех пор, как вы посетили мою лабораторию на Лонг-Айленде много лет назад, у меня были угрызения совести за то, что я отказал вам сфотографировать её. В порядке искупления я посылаю вам под отдельной обложкой фотографию моей «несбыточной мечты». Это должен был быть передатчик, в котором все сильно заряженные элементы расположены на идеально закругленных поверхностях с большим радиусом кривизны; что, с небольшим затуханием, приводит к огромным потенциалам и токам, достаточно сильным, чтобы «раскачать» весь земной шар.

Я надеюсь, что когда вы в следующий раз приедете в город, вы предоставите мне удовольствие позвонить.

Фото 29. Письмо Николы Теслы Артуру Кеннели, Kennelly, Artur. MNT, CXIV, 592 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade). Публикуется впервые с разрешения и по договору с Музеем Теслы

1895 г. Вильгельм Рентген в экспериментах с катодно-лучевой трубкой открывает новое излучение с особыми свойствами, названное им «Х-лучами». В конце декабря Рентген опубликовал научное сообщение «О новом типе лучей», где изложил основные тезисы относительно их характера. Однако более или менее достоверно известно, что Никола Тесла обнаружил существование этих лучей еще до Рентгена.

Надо сказать, что сам Тесла не оспаривал первенство открытия и, по-видимому, одним из первых назвал Х-лучи «рентгеновским излучением». Свою позицию он предельно корректно изложил в лекции 1897 г., прочитанной в Нью-Йоркской академии наук. По Тесле, он изучал актиническое действие (способность излучения оказывать фотографическое действие на светочувствительный материал) трубок Крукса и других типов вакуумных трубок с конца 1894 г. и тогда же заметил «непонятные дефекты и отметины» на пластинках, которые не подвергались облучению непосредственно в опытах, а просто складировались в углу лаборатории в металлических непрозрачных контейнерах.

Именно тогда, когда мое внимание было поглощено этими необычными свойствами трубок и пластин, вся моя лаборатория и почти всё, что там находилось, было разрушено; и несколько следующих месяцев восстановительных работ заставили меня забыть о моих планах. Едва этот труд был закончен, и я вновь приступил к работе над своими идеями, как моего слуха достигли вести о достижениях Рентгена. Внезапно мне открылась истина. Я поспешил воспроизвести эти опыты, информация о которых была неполной, и тут я сам увидел это чудо… Рассказ об этих событиях мог быть неверно истолкован в то время, когда Рентген объявил о своём открытии, поэтому я молчал… Теперь же я не испытываю страха от того, что кто-то не так поймет меня, и излагаю мой нелегкий, но побуждающий к действию опыт для того, чтобы те, кто с легкостью и поверхностно писал об истории этого нового направления в науке, смогли более тщательно подойти к его оценке.

Надо сказать, на первенство открытия Х-лучей серьезно претендовал Филип Ленард и еще несколько человек, но, как уже было сказано, Тесла, знакомый с работами Ленарда, отдал формальный приоритет все-таки Рентгену.

Ф. Ленард, доктор наук, Ординарный профессор, директор Физического института, очень благодарен Вам за отправку великолепных снимков – сожалеет только о том, что до сих пор не получил литературу, о которой он просил, что же происходит там, за кулисами?

– Но тем не менее еще раз благодарит Вас за приятный и чудесный сюрприз *) (доступный нам здесь!).

Фото 30 Визитная карточка Ф. Ленарда с надписью на ней, Philipp Lenard. MNT, CXIX, 190 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade). Публикуется впервые с разрешения и по договору с Музеем Теслы

Фото 31. Письмо В. К. Рентгена Николе Тесле. Wilhelm Rontgen. MNT, CXLIV, 152 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade).

Дорогой сэр!

Вы удивили меня чрезвычайно великолепными фотографиями чудесных разрядов, и я говорю вам большое спасибо за это. Если бы только я знал, как вы делаете такие вещи!

С выражением особого уважения я остаюсь Вам преданным.

Работы Теслы внесли весомый вклад в понимание природы рентгеновских лучей и совершенствование способов их получения. Например, Тесла обнаружил эффект отражения рентгеновских лучей, опровергнув тем самым один из тезисов Рентгена, правильно установил место возникновения излучения как место столкновения катодного потока с веществом (Рентген первоначально считал местом возникновения излучения светящееся пятно на колбе, что есть частный случай более общей закономерности, установленной Теслой), и первым в мире опубликовал сообщение о крайне опасном воздействии Х-лучей на живой организм (43).

В 1901 году за свое открытие В. Рентген получил первую в мире Нобелевскую премию по физике и охотно признавал, что «применение трансформатора Теслы оказало мне неоценимую услугу» (25). Сам Рентген, насколько можно понять, не разрабатывал аппаратуру и сделал свое открытие едва ли не случайно с помощью разрядной трубки, которую дал ему Ф. Ленард. Аппаратура же Теслы уже в то время позволяла делать рентгеновские снимки с расстояния в 40 футов, и в этом смысле последующие промышленные «рентгеновские аппараты» более правильно было бы называть «тесловскими аппаратами».

Всего же за работы, напрямую связанные с рентгеновским излучением, Нобелевские премии присуждались еще 12 раз. Обстоятельства некоторых из этих работ и награждений представляются весьма любопытными.

1896–1897 гг. Тесла опубликовал как минимум 10 научных статей, посвященных исследованию природы и свойств рентгеновских лучей (43). Одним из важнейших результатов являлось обнаружение Теслой отраженного излучения и постановка экспериментов для одновременного исследования прямых и отраженных лучей, которые после отражения пропускались через коллиматор.

Оценив количество отраженных рентгеновских лучей примерно в 2 % от совокупных падающих лучей, Тесла тем не менее изготовил рефлектор в виде воронки из цинка и, поэкспериментировав с конструктивными параметрами такой системы, смог получить значительно более качественный рентгеновский отпечаток (Фото 32):

Здесь мы столь подробно излагаем результаты, полученные 120 лет назад Теслой, постольку, поскольку проблема отражения рентгеновских лучей и до сих пор остается жгучей проблемой современной физики.

Автор книги к настоящему времени не смог пока в полной мере провести удовлетворительный сравнительный анализ данных Теслы с современными представлениями в этой области, а свои собственные соображения считает себя вправе до поры не раскрывать. Тем не менее кое-что сказать представляется возможным, и это «кое-что» в некотором роде оказывается даже интереснее беспроводной передачи энергии.

Фото 32. Рентгеновский снимок справа сделан Теслой в апреле 1896 года, месяц спустя после первого (слева), с добавлением в установку цинкового отражателя: «Я избрал тот же самый объект, что был представлен в моем первом сообщении на ваших страницах, с тем чтобы дать более наглядное представление о достигнутых успехах. Легче всего будет оценить прогресс, если сообщить, что в этом опыте расстояние увеличено более чем в два раза, а время экспозиции сокращено более чем наполовину» (44)

С одной стороны, по современным понятиям рентгеновское излучение полностью определяется изменением энергетического состояния электронов и ничем иным. Здесь Тесла, сразу же связав природу возникновения рентгеновских лучей с электрическими свойствами вещества, далеко опередил в понимании физических процессов остальных ученых. Например, сам Рентген попросту считал Х-лучи продольными волнами в эфире, волновой гипотезы придерживался и Ф. Ленард. Напомним, что в 1896 г. электрон еще не был «официально открыт», это якобы сделал чуть позже Дж. Дж. Томсон, который совместно с Резерфордом открыл явление ионной проводимости газов под действием рентгеновского излучения и затем смог оценить заряд и отношение массы к заряду элементарной корпускулы, названной им «электроном». Надо сказать, некоторые научные выводы и даже формулировки Дж. Дж. Томсона «один к одному» повторяют фразы из чуть более ранних статей Николы Теслы о рентгеновских лучах. Автору книги представляется, что строгое исследование этого наблюдения могло бы стать темой для первой научной работы способного студента. Интересно, что еще в 1891 году состоялась публичная научная переписка Дж. Дж. Томсона и Николы Теслы по вопросам истолкования физики электрических разрядов в вакуумных трубках, в которой Тесла очень вежливо, но твердо указал на ошибки профессора Дж. Дж. Томсона (43). По-видимому, ошибки были учтены, ибо в последующем Дж. Дж. Томсон стал лауреатом Нобелевской премии по физике как раз с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы».

С другой стороны, в 1903 г. английский физик Чарльз Баркла, ученик Дж. Дж. Томсона, исследуя рассеянные, или, иными словами, вторичные рентгеновские, лучи, сделал довольно унылое и, по-видимому, ошибочное открытие, что интенсивность рассеяния увеличивается пропорционально атомному весу вещества, на котором происходит рассеяние. В совокупности с поглощающими свойствами вещества, которое также находится в определенной пропорции к порядковому номеру химического элемента, данные наблюдения привели к повсеместному использованию свинцовых экранов для защиты от рентгеновских излучений. Насколько удалось понять при беглом обзоре научных публикаций, в целом и в общем так и считается до сих пор. Современные исследования идут по пути комбинации и сплавов различных веществ, а также синтеза кристаллических структур, но добиться существенного коэффициента отражения пока не удалось. Впрочем, в 2010 г. физики из Аргонской и Брукхейвенской национальных лабораторий (США) сумели создать отражатель из алмаза, который отражает 90 % монохроматичного жесткого рентгеновского излучения определенной частоты, даже падающего под прямым углом, но официальное объяснение, скорее, подтверждает общепринятую теорию (45).

Никола Тесла же еще в 1896 г. разработал прибор для концентрации (фактически для фокусировки!) рентгеновских лучей (43), что в некотором смысле превосходит даже нынешнее состояние науки в этой области.

Некоторое представление о достижениях Теслы дает снимок (Фото 33), полученный в 1896 году.

Из других достижений стоит упомянуть, что Тесла первым получил рентгеновские снимки с помощью безэлектродной вакуумной лампы, не имеющей ни анода, ни катода. Заметил изменения в проникающей способности излучения, прошедшего сквозь препятствия, что явно соответствует изменению энергии вторичных лучей (через десяток лет Ч. Баркла, исследуя это явление, откроет т. н. характеристическое излучение, а еще через пару десятилетий А. Комптон назовет эффект рассеяния рентгеновских лучей с изменением энергии излучения своим именем). При этом монография Артура Комптона 1922 года по вторичному рентгеновскому излучению явно соотносится с серией статей Теслы 1896–1897 гг. об отраженных лучах (46).

Кроме того, Тесла первым пришел к идее того, что сегодня называется «многослойными рентгеновскими зеркалами»:

Фото 33. Рентгеновский снимок человеческой стопы в ботинке. Тесла получил это изображение в 1896 г. с помощью вакуумной трубки собственной конструкции, с расстояния в 8 футов. Document № MNT, VI/II, 122 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade)

Изучая свойства рассеивания в воздушной среде, я прихожу к идее повышения эффективности рефлекторов, предусмотрев не один, а несколько отдельных, наложенных друг на друга отражающих слоев, и использую тонкие листы металла, слюды или иных веществ. Эффективность слюды в качестве отражателя объясняется в первую очередь тем, что она состоит из множества наложенных один на другой слоев, каждый из которых отражает отдельно.

В заключение стоит сказать, что все вышеперечисленные физики, кроме Теслы, – В. Рентген, Ф. Ленард, Дж. Дж. Томсон, Э. Резерфорд, Ч. Баркла, А. Комптон и еще несколько человек – стали в разное время Нобелевскими лауреатами, причем именно за работы по исследованию структуры вещества, катодных и рентгеновских лучей и связанных с ними эффектов.

1896 г. В серии статей о рентгеновских лучах (43) Тесла в противовес другим ученым идентифицирует излучение как поток мельчайших частиц и одновременно как волны. Это мнение основывалось на целой серии экспериментов, которые, вообще говоря, свидетельствовали больше в пользу гипотезы о материальных потоках, но Тесла, указывая на различные аргументы и доказательства, все-таки воздерживался от формулировки окончательного суждения, пока лично не исследовал все обстоятельства и доводы.

Наиболее четко гипотезу о рентгеновских лучах как корпускулярных потоках и одновременно волнах Тесла сформулировал в статье «Рентгеновские лучи или потоки» (48).