По стечению обстоятельств трактат Гисберта Кэппа, первоначально опубликованный в двух частях в декабрьском номере журнала «Электришн» за 1890 год в Лондоне, широко использовался Чарльзом Штейнмецем в 1891 и 1892 годах, когда тот работал над созданием моторов переменного тока в мастерской в Нью-Йорке, прежде чем его нанял Томсон, по словам Б. Беренда – автора одной из самых выдающихся работ о моторе переменного тока. Швейцарский эмигрант Беренд начал работу в «Нью Ингланд Гранит Компани» – подразделении «Дженерал Электрик» – в 1896 году. Разочарованный тактикой таких авторов, как Штейнмец, которые использовали открытия других ученых и не упоминали их имен в библиографии, Беренд позднее стал одним из самых значительных союзников Тесла. В предисловии к своей книге Беренд писал: «Тенденция писать книги без ссылок произрастает в основном из-за желания избежать прочтения работ других авторов. Такое отношение не идет на пользу читателю, поскольку он может предпочесть оригинал тому автору, произведение которого читает. Кроме того, знание литературы необходимо для понимания нашей профессии и честной интерпретации той роли, которую играли в ней наши коллеги».
В письме к Оливеру Хэвисайду о таких авторах, как Штейнмец, Беренд цитировал слова Хаксли: «Magna est veritas et praevalebit!», переводя их следующим образом: «Правда, конечно, важна, но, учитывая ее важность, странно, сколько времени ей требуется на то, чтобы воцариться». Основная часть его книги начиналась с предложения: «Индукционный мотор, или мотор вращающегося поля, был изобретен Николой Тесла в 1888 году». На фронтиспис также был помещен портрет Тесла.
Всю жизнь Беренд пытался установить истину: кто же был настоящим автором многофазной системы переменного тока. Когда Вестингауз подал в суд на «Нью Ингланд Гранит» за нарушение патентных прав, Беренд «оказался в затруднительном и неприятном положении»: боссы с Уолл-стрит хотели, чтобы он выступил против Тесла.
3 мая 1901 года Беренд написал адвокату Артуру Стему: «Дорогой сэр, вы видите, что я теперь, даже больше, чем раньше, придерживаюсь мнения, что невозможно найти аргументы, доказавшие бы нежизнеспособность патентов Тесла в суде… Поэтому я не могу взять на себя эту обязанность».
Королевское общество
В феврале 1891 года Тесла обратился за первым из трех удивительных патентов на превращение и распределение электрической энергии. Это изобретение, законченное после его возвращения из Европы, представляло собой механический осциллятор – совершенно уникальное, многоцелевое приспособление. В отличие от разрядного аппарата Герца, который производил медленные, ритмичные разряды, осциллятор Тесла гарантировал постоянную передачу тока – не только сотни тысяч или даже миллионов вольт, но также возможность настройки на особые частоты. В течение всей жизни Тесла часто говорил: «Я создал не менее пятидесяти видов этих трансформаторов, доведя каждый до полного завершения».
Новое изобретение представляло собой, по сути, маленький двигатель почти без движущихся частей. «Действующий поршень не был связан с другими деталями, а свободно вибрировал на огромной скорости. В этом изобретении мне удалось обойтись без обмоток, клапанов и смазки, хотя использование масла подразумевалось самим дизайном. Соединив двигатель с динамо, я создал высокоэффективный генератор, вызывающий неизменный уровень колебаний», – заявлял Тесла. Поскольку ток «был устойчивым и однообразным, по этой машине можно было определять время». В действительности ученый использовал свой осциллятор как часы.
В июне 1891 года Тесла наткнулся на статью профессора Дж. Дж. Томсона. Этот британский ученый, получивший Нобелевскую премию за открытие электрона, занимался работой над направлением электрических лучей из катодных трубок для изучения действия электромагнитной энергии. Эти исследования привели к оживленным дискуссиям в электрических журналах между этими двумя учеными и побудили Тесла «с новой энергией обратиться к моим экспериментам. Вскоре все мои усилия были сосредоточены на том, чтобы на малой площади вызвать интенсивное индукционное действие». Тесла сообщил об этих волнующих результатах лично Томсону полгода спустя во время лекций, которые читал в Лондоне.
В тот же год Тесла получил еще два патента на моторы переменного тока, которые должен был передать Вестингаузу, также он получил патент на электрический счетчик и конденсатор, а еще два на лампу накаливания.
8 января 1892 года Т.К. Мартин, Джош Уэтцлер и Джордж Шип прислали Тесла приглашение «поужинать и провести вечер перед отъездом в Европу». Стеклодув Тесла Дэвид Хиргессель подготовил все необходимые трубки. Отплыв шестнадцатого числа, Тесла прибыл в Лондон двадцать шестого. Сэр Уильям Прис предоставил молодому ученому конный экипаж и пригласил Тесла остановиться в его доме. Тесла собирался выступить в Институте инженеров-электриков неделю спустя и «немедленно отправиться в Париж», чтобы выступать перед Французским обществом электриков.
Должно быть, Тесла доставляло большое удовольствие то, что им заинтересовался Прис, так как это был человек старого поколения. Он был старше Тесла на двадцать два года и считался одним из патриархов британского научного сообщества. Это был джентльмен с хорошими манерами, с густой длинной бородой, высоким лбом, в очках с проволочной оправой и самоуверенным видом. Глава правительственной почтово-телеграфной службы, Прис работал в области телеграфии еще с 1860 года и привез телефон Белла вместе с самим изобретателем на Британские острова в середине 1870-х годов. С 1877 года он также общался с Эдисоном, придумав термин «эффект Эдисона» после посещения ученого в 1884 году, чтобы ознакомиться с его работой с вакуумными лампами и особым «эффектом», при котором электронные частицы пролетали в пространстве с отрицательного полюса к положительному. Используя это устройство как регулятор напряжения, Прис вернулся в Англию, чтобы показать его своим коллегам, особенно Амброузу Флемингу.
После нескольких дней приятного общения и путешествия по Лондону Тесла немного успокоился и в среду 3 февраля представил свой доклад под названием «Эксперименты с переменным током высокого потенциала и высокой частоты».
«В течение двух часов мистер Тесла держал аудиторию в напряженном внимании. Перед Дж. Дж. Томсоном, Оливером Хэвисайдом, Сильванусом П. Томпсоном, Джозефом Своном, сэром Джоном Амброузом Флемингом, сэром Джеймсом Дьюаром, сэром Уильямом Присом, сэром Оливером Лоджем, сэром Уильямом Круксом и лордом Кельвином Тесла объявил о движущей силе своих мотивов: «Я хочу задать вам вопрос: что может быть интереснее, чем изучать природу переменного тока? Мы видим, как эта энергия приобретает многообразные формы света, тепла, механической энергии и даже химического сродства… Все эти наблюдения зачаровывают нас. Каждый день мы идем на работу в надежде, что кто-то, неважно кто, сможет найти решение одной из самых насущных проблем, и каждый день мы возвращаемся к нашим задачам с новым рвением; даже если у нас ничего не получается, наши усилия не пропадут даром, потому что в наших трудах мы обрели часы несказанного удовольствия, направляя усилия на благо человечества».
«Любое преимущество, которое может заключаться в моих изобретениях, – скромно отмечал Тесла, – основано на трудах многих ученых, присутствующих сегодня здесь, тех, которые могут предъявить больше требований к моим творениям, чем я сам. – Оглядев комнату блестящими глазами, Тесла продолжал: – По крайней мере, одного я должен назвать. Это имя связано с самым блестящим изобретением: Крукс! Я уверен, что причиной моих успехов была эта очаровательная книжечка о лучистой энергии, которую я прочитал много лет назад».
Зарядив свою огромную катушку и стоя среди сверкающих молний, Тесла был похож на волшебника; он заявил, что его знания позволили ему оживить то, что раньше было неподвижным. «С удивлением и восторгом мы наблюдаем действие странных сил, которые позволяют нам преображать, передавать и направлять энергию по нашему желанию. На наших глазах масса железа и проводов ведет себя так, словно она наделена жизнью».
Внезапно лампочки вспыхнули «разноцветным фосфоресцирующим светом». Тесла прикоснулся к проводу, и от него в стороны разлетелись искры; он создавал светящиеся завесы, направлял «электрические потоки на маленькие поверхности», заставлял светиться беспроводные трубки, просто дотрагиваясь до них, и «гасил» их, «прикасаясь к проводу на другом конце» (т. е. заземлял) или схватывая трубку обеими руками, – в результате посередине «появлялась темнота», а потом медленным движением разводил руки в стороны. Он легко вращал трубки в «направлении оси катушки» и возобновлял поток света.
Теории Тесла о связи длины волн со структурой и производством света, а также его демонстрация беспроводных флюоресцентных лучевых трубок вызвали замечание одного из слушателей о том, что в будущем освещение домов может развиться до такой степени, что даже «весь воздух в комнате будет мягко светиться».
Во второй месяц 1892 года Тесла обнародовал свое изобретение – первую настоящую электронную лампу – в присутствии крупнейших представителей этой области исследования. Чтобы добиться создания наиболее совершенного вакуума, начинающий ученый удалил воздух из лампы, находящейся внутри другой вакуумной трубки. Через этот внутренний резервуар Тесла пропускал луч света, «лишенный всякой инерции». Создавая необычайно высокие частоты, он добивался появления электрической «щетки», которая была настолько чувствительной, что реагировала даже на «напряжение мускулов в руке человека»! Эта щетка двигалась по кругу в противоположную сторону от приближающегося человека, но всегда по часовой стрелке. Заметив, что луч чрезвычайно «чувствителен к магнитным влияниям», Тесла предположил, что его направление вращения, вероятно, вызывается геомагнитными кручениями Земли. Далее он высказал гипотезу о том, что эта щетка будет двигаться против часовой стрелки в Южном полушарии. Только магнит может уловить поток света, чтобы изменить направление вращения. «Я твердо убежден, – говорил Тесла, – что такая щетка, когда мы научимся ее правильно делать, сможет стать средством передачи информации на большое расстояние без проводов».
«Из всех этих феноменов, – начал Тесла свою следующую часть, – самыми привлекательными для слушателей, несомненно, являются те, которые отмечаются в электростатическом поле при передаче на значительное расстояние. При помощи правильно созданной катушки мне удалось воздействовать на вакуумные лампы независимо от их местонахождения в комнате».
Ссылаясь на работу Дж. Дж. Томсона и Дж. А. Флеминга в области создания светящейся нити с помощью вакуумной лампы, Тесла продолжал обсуждать различные методы воздействия на вакуумные лампы посредством изменения длины волны или длины лампы.
Назвав в качестве примера веер и обсуждая исследования Приса, Герца и Лоджа о электромагнитных излучениях в земле и космосе, Тесла продемонстрировал «беспроводные» моторы: «Нет необходимости создавать даже малейшую связь между таким мотором и генератором, кроме, возможно, земли или разреженного воздуха. Вне всякого сомнения, что огромный потенциал светящихся разрядов может передаваться на много миль в разреженном воздухе, а направляя энергию в сотни лошадиных сил, можно оперировать моторами и лампами на значительных расстояниях из стационарных источников».
Основываясь на исследованиях, проведенных год назад, которые были подсказаны работой Дж. Дж. Томсона в области распространения электрической энергии, Тесла перешел к своей высокочастотной кнопочной лампе, которая могла дематериализовывать или «испарять» вещество. Мы видим, что это изобретение почти в точности является предшественником лазерных лучей. Скорее всего, в то время Тесла уже демонстрировал лазерные лучи. Однако ни он, ни другие ученые, присутствующие на лекции, не осознавали всей важности направленных лучей, поскольку это было сочетание свойств других световых эффектов в результате расщепления материи, на которую было направлено их действие.
Существуют два типа стандартных лазеров, соответствующих изобретениям Тесла: 1) рубиновый лазер, отражающий энергию к ее источнику, который, в свою очередь, стимулирует начало особого излучения атомов; и 2) газовый лазер, состоящий из трубки, наполненной гелием и неоном. Через два электрода у оснований трубки пропускается высокое напряжение, и происходит разряд. В обоих случаях возбужденные атомы собираются в свободном пространстве, а затем отражаются в одном направлении. Они отличаются от обычных вспышек не только тем, что испускают свет с одинаковой длиной волны, но и тем, что перед появлением света наступает пауза (метастабильное состояние).
Тесла работал с лампами, созданными этими двумя способами. Первую он называл кнопочной лампой, а вторую – фосфоресцирующей. Их основным назначением было эффективное освещение, а второстепенные функции заключались в том, что они служили лабораторными аппаратами для различных экспериментов. В одной лампе, наполненной «разреженным газом, при нагревании стекла по всей ее длине проходил постоянный разряд». Другая лампа «была покрыта с одной стороны фосфоресцирующей пудрой или смесью и давала ослепительный свет, намного превосходящий свет обычной лампы».
«Простой эксперимент заключался в прохождении энергии катушки, равной нескольким тысячам лошадиных сил. После этого я прикреплял к палке кусок фольги и приближался к катушке. Фольга не просто таяла, а испарялась, и весь процесс занимал не больше времени, чем пушечный выстрел. Это был удивительный опыт».
Тесла также придумал разновидность кнопочной лампы, которая могла расщеплять любой материал, включая цирконий и алмазы – самые твердые вещества в мире. Лампа представляла собой шар, покрытый внутри отражающим материалом, как лейденская банка, и с «кнопкой» из любого материала, чаще всего из углерода, которая была до блеска отполирована и прикреплена к источнику энергии. При прохождении электричества кнопка начинала излучать энергию, которая была направлена на внутреннюю поверхность лампы и на саму кнопку, что приводило к усилению эффекта «бомбардировки». Таким образом кнопка «испарялась».
Затем Тесла подробно описал работу рубинового лазера за пятьдесят лет до его изобретения в середине двадцатого столетия. Это описание вполне исчерпывающе:
«В фосфоресцирующей лампочке можно сконцентрировать любое количество энергии на поверхности крошечной кнопки из циркония, которая испускает интенсивное свечение, а поток вылетающих из нее частиц окрашен в ярко-белый цвет. Отмечаются великолепные световые эффекты, о природе которых трудно дать адекватное представление. Для иллюстрации эффекта с рубиновой каплей представим, что сначала появляется узкий коридор белого света, выступающий в верхнюю часть шара, где создается неровный участок фосфоресцирующего света. Таким способом образуется светящаяся четко очерченная линия (выделено курсивом. – Прим. авт.), окаймляющая контуры капли, которая медленно распространяется по всему шару по мере увеличения размеров капли. Еще более захватывающее зрелище можно наблюдать при создании цинковой завесы, выполняющей двойное действие усилителя и отражателя».
Свою речь ученый закончил размышлениями о том, что усовершенствование конструкции рассчитанных на большие расстояния кабелей, по его предположениям, сделает возможной телефонную связь на другом берегу Атлантики. Важно упомянуть, что тогда он еще не мог предвидеть беспроводную передачу голоса, речь шла скорее о передаче информации (код Морзе), света и энергии. Однако беседы Тесла с Присом о существовании земных течений становились все чаще, и вскоре после этого Тесла начал размышлять над идеей передачи голоса и даже изображений посредством беспроводных конструкций.
«Моей главной целью было указать на новые феномены или черты, – сказал в завершение Тесла, – и распространить идеи, которые, я надеюсь, будут служить отправными точками для новых исследований. В этот вечер моим желанием было удивить вас необычными экспериментами. Ваши аплодисменты, такие частые и щедрые, убедили меня, что замысел удался».
В конце лекции «мистер Тесла, раздразнив слушателей, сообщил, что показал им только одну треть того, что собирался показать, и все присутствующие остались на своих местах, не желая расходиться, настаивая на продолжении, и мистеру Тесла пришлось прочесть дополнительную лекцию. Можно с уверенностью сказать, как заметил мистер Тесла, но что пока кажется невероятным, – практически все показанные эксперименты были новыми и никогда не демонстрировались раньше; они не были повторением экспериментов, показанных в Америке».
Увидев, как ученый запросто управляется с огромным напряжением, многие слушатели между собой обменивались удивленными репликами и набирались смелости, чтобы спросить, как Тесла «осмеливается пропускать ток через свое тело».
«Это результат длительных внутренних споров, – ответил Тесла, – но после расчетов и приведения разумных доводов я пришел к выводу, что ток не опаснее для жизни, чем световые вибрации. Представьте себе тонкую диафрагму в водопроводной трубе с действующими в разных направлениях ударами поршня значительной частоты, и вы поймете, что диафрагма будет тотчас разорвана, – привел пример ученый. – Если уменьшить силу ударов, диафрагма порвется не так быстро, но если пустить по трубе поток, совершающий много тысяч вибраций в секунду, больше не будет опасности разрыва. Так же обстоит дело и с током». Другими словами, Тесла увеличил частоту в секунду, но сильно снизил амплитуду. После этого волшебник опять привел в действие свою катушку, пропуская сквозь тело десятки тысяч вольт, и зажег две электронные лампы, которые театрально держал в руках. «Как видите, я вполне жив», – добавил Тесла.
«Это понятно, но чувствуете ли вы боль?» – спросил один из присутствующих.
«Естественно, через руки проходит искра, на коже может ощущаться покалывание, иногда я получаю легкий ожог, но не более того. И даже этого можно избежать, если держать в руке проводник нужного размера, а затем создавать ток».
«Несмотря на ваши доводы, мне кажется, что вы испытываете чувство человека, который собирается прыгнуть с Бруклинского моста», – покачав головой, возразил другой ученый.
Услышав слова Тесла о том, что он показал всего лишь небольшую часть приготовленных экспериментов, проницательный профессор Дьюар – создатель сосуда Дьюара, или термоса для холодной и горячей жидкости, – поверил ученому и понял, что у того есть в запасе кое-что еще. У волшебника просто кончилось время. Будучи членом совета Королевского института, расположенного в Лондоне, Дьюар знал, что многие высокопоставленные лица не побывали на этой лекции, особенно лорд Рэлей, поэтому он принял решение уговорить Тесла на следующий вечер представить еще одну лекцию.
После окончания лекции Дьюар повел Тесла осмотреть Королевский институт, где показал ему работу своих предшественников, особенно аппарат Майкла Фарадея. «Почему бы вам не прочитать еще одну лекцию?» – поинтересовался Дьюар.
«Я должен ехать в Париж», – ответил Тесла, памятуя о своем желании сократить время визитов до минимума, чтобы как можно скорее вернуться в Штаты.
«Как вы думаете, часто ли выпадает шанс посетить лаборатории таких ученых, как Крукс или Кельвин?» – спросил Дьюар со своим шотландским акцентом. Он пригласил Тесла в свою лабораторию, где работал над созданием чрезвычайно низких температур, которые приближались к абсолютному нулю, и проводил исследования электромагнитных эффектов в такой среде, как жидкий кислород. «Вы уже успели пожить в Париже. Теперь посмотрите Лондон!»
«Я всегда был твердым человеком, – позднее вспоминал Тесла, – но легко поддался настойчивым уговорам великого шотландца. Он усадил меня в кресло и налил полстакана великолепной коричневой жидкости, переливающейся всеми цветами радуги и напоминающей по вкусу нектар».
«А сейчас вы сидите в кресле Фарадея и наслаждаетесь виски, которое он пил», – заявил Дьюар, весело блеснув глазами и одарив собеседника улыбкой, которая вызвала ответную улыбку на лице ученого.
«Это был завидный опыт. На следующий вечер я прочитал лекцию перед Королевским институтом», – вспоминал Тесла.
В разгар лекции, большая часть которой представляла собой новый материал, которого не было накануне, однако связанный с ним по смыслу, Тесла подарил лорду Кельвину одну из своих катушек, а лорд Рэлей поднялся на кафедру для заключительного слова. Тесла вспоминал: «Он сказал, что я обладал особым даром открытия и что мне следует сосредоточиться на великой идее».
Эти слова «идеального ученого», который разработал математические уравнения длины световой волны и высчитал атомную массу многих элементов, произвели большое впечатление. Тесла почувствовал прикосновение судьбы, начав понимать, что ему предстоит создать нечто превосходящее все его ранние изобретения переменного тока.
На следующий день Тесла получил приглашение от Амброуза Флеминга посетить его лабораторию в Университетском колледже в выходной. Флемингу удалось получить «колебательные разряды с помощью катушки Споттисвуда в качестве первичной обмотки и лейденской банки в качестве вторичной», и он хотел поделиться с Тесла своими успехами. Флеминг был консультантом Эдисона, когда тот создавал свою осветительную промышленность, а потом четыре года будет работать с Маркони над созданием беспроводного сообщения, а еще несколько лет спустя изобретет выпрямитель тока – приспособление для превращения электромагнитных лучей переменого тока в постоянный. Посетив обе лекции, Флеминг «сердечно поздравил (Тесла. – Прим. авт.) с его величайшими успехами. После этого никто не будет сомневаться в вашем праве на звание самого главного волшебника в своем роде». Английский аристократ посвятил Тесла в рыцари шутливого «Ордена пылающего меча».
Тесла разжег воображение своих британских коллег, и вскоре многие из них начали повторять его эксперименты и совершать собственные открытия. В лаборатории сэра Уильяма Крукса Тесла сделал ему в подарок электрическую катушку и научил Крукса самому создавать такие катушки, однако Крукс пожаловался: «Свечение моего тела с созданной мною катушкой значительно меньше, чем с той маленькой, что вы подарили мне».
Как обычно, Тесла работал без перерыва, пока Крукс не заставил его прерваться, и вечером после ужина оба ученых сидели в креслах и беседовали. Они говорили о результатах своих собственных исследований и будущем их науки, религии, родине Тесла и метафизике.
Покручивая длинные навощенные усы, которые топорщились, словно хвостовые перья райской птицы, бородатый наставник признался, что проводил эксперименты по беспроводной передаче информации еще до того, как Герц начал свои исследования в 1889 году. Крукс говорил о возможности проникновения электрических волн сквозь твердые предметы, например стены, и выступал против предположения Кельвина, что жизненная сила и электричество – одно и то же. «Тем не менее электричество оказывает значительное влияние на феномен жизни, и в свою очередь создается живым существом, животным или растением». Крукс ссылался на разные виды животных, такие, как электрический угорь, светящиеся морские черви и жуки-светляки. Далее оба ученых обратились к возможности использования электричества для очистки воды и уничтожения «канализационных и промышленных отходов».
«Возможно, можно создавать необходимые частоты для электрической обработки садов, чтобы стимулировать рост растений, отпугивая от них насекомых-вредителей», – предположил Крукс.
В письме к Оливеру Хэвисайду о таких авторах, как Штейнмец, Беренд цитировал слова Хаксли: «Magna est veritas et praevalebit!», переводя их следующим образом: «Правда, конечно, важна, но, учитывая ее важность, странно, сколько времени ей требуется на то, чтобы воцариться». Основная часть его книги начиналась с предложения: «Индукционный мотор, или мотор вращающегося поля, был изобретен Николой Тесла в 1888 году». На фронтиспис также был помещен портрет Тесла.
Всю жизнь Беренд пытался установить истину: кто же был настоящим автором многофазной системы переменного тока. Когда Вестингауз подал в суд на «Нью Ингланд Гранит» за нарушение патентных прав, Беренд «оказался в затруднительном и неприятном положении»: боссы с Уолл-стрит хотели, чтобы он выступил против Тесла.
3 мая 1901 года Беренд написал адвокату Артуру Стему: «Дорогой сэр, вы видите, что я теперь, даже больше, чем раньше, придерживаюсь мнения, что невозможно найти аргументы, доказавшие бы нежизнеспособность патентов Тесла в суде… Поэтому я не могу взять на себя эту обязанность».
Королевское общество
(1892)
Лекция мистера Тесла долго будет жить в памяти каждого человека, который его слышал, открыв многим из них впервые, по-видимому, безграничные возможности применения и управления электричеством. Редко можно было встретить в одном месте столько выдающихся инженеров-электриков нашего времени.Быстрый прогресс в области электромагнитного излучения, начавшийся с открытий сэра Уильяма Крукса, сэра Оливера Лоджа и особенно Герца, вызвал в Тесла непреодолимое желание осуществить как можно больше своих патентов. Призвав на помощь все свои способности к самоотречению, умению обходиться без сна и собрав всю силу воли, Тесла принялся за развитие своих изобретений. В это время ему пришла грандиозная идея о беспроводной передаче электрической энергии, и он в ужас приходил от мысли о том, что кто-то может сделать это открытие раньше него. Итак, он приступил к созданию еще более мощных катушек, одновременно продолжая бесчисленные эксперименты с высокочастотным освещением, производством озона, превращением переменного тока в постоянный и беспроводной коммуникацией.
«Электрикал Ревью»
В феврале 1891 года Тесла обратился за первым из трех удивительных патентов на превращение и распределение электрической энергии. Это изобретение, законченное после его возвращения из Европы, представляло собой механический осциллятор – совершенно уникальное, многоцелевое приспособление. В отличие от разрядного аппарата Герца, который производил медленные, ритмичные разряды, осциллятор Тесла гарантировал постоянную передачу тока – не только сотни тысяч или даже миллионов вольт, но также возможность настройки на особые частоты. В течение всей жизни Тесла часто говорил: «Я создал не менее пятидесяти видов этих трансформаторов, доведя каждый до полного завершения».
Новое изобретение представляло собой, по сути, маленький двигатель почти без движущихся частей. «Действующий поршень не был связан с другими деталями, а свободно вибрировал на огромной скорости. В этом изобретении мне удалось обойтись без обмоток, клапанов и смазки, хотя использование масла подразумевалось самим дизайном. Соединив двигатель с динамо, я создал высокоэффективный генератор, вызывающий неизменный уровень колебаний», – заявлял Тесла. Поскольку ток «был устойчивым и однообразным, по этой машине можно было определять время». В действительности ученый использовал свой осциллятор как часы.
В июне 1891 года Тесла наткнулся на статью профессора Дж. Дж. Томсона. Этот британский ученый, получивший Нобелевскую премию за открытие электрона, занимался работой над направлением электрических лучей из катодных трубок для изучения действия электромагнитной энергии. Эти исследования привели к оживленным дискуссиям в электрических журналах между этими двумя учеными и побудили Тесла «с новой энергией обратиться к моим экспериментам. Вскоре все мои усилия были сосредоточены на том, чтобы на малой площади вызвать интенсивное индукционное действие». Тесла сообщил об этих волнующих результатах лично Томсону полгода спустя во время лекций, которые читал в Лондоне.
В тот же год Тесла получил еще два патента на моторы переменного тока, которые должен был передать Вестингаузу, также он получил патент на электрический счетчик и конденсатор, а еще два на лампу накаливания.
8 января 1892 года Т.К. Мартин, Джош Уэтцлер и Джордж Шип прислали Тесла приглашение «поужинать и провести вечер перед отъездом в Европу». Стеклодув Тесла Дэвид Хиргессель подготовил все необходимые трубки. Отплыв шестнадцатого числа, Тесла прибыл в Лондон двадцать шестого. Сэр Уильям Прис предоставил молодому ученому конный экипаж и пригласил Тесла остановиться в его доме. Тесла собирался выступить в Институте инженеров-электриков неделю спустя и «немедленно отправиться в Париж», чтобы выступать перед Французским обществом электриков.
Должно быть, Тесла доставляло большое удовольствие то, что им заинтересовался Прис, так как это был человек старого поколения. Он был старше Тесла на двадцать два года и считался одним из патриархов британского научного сообщества. Это был джентльмен с хорошими манерами, с густой длинной бородой, высоким лбом, в очках с проволочной оправой и самоуверенным видом. Глава правительственной почтово-телеграфной службы, Прис работал в области телеграфии еще с 1860 года и привез телефон Белла вместе с самим изобретателем на Британские острова в середине 1870-х годов. С 1877 года он также общался с Эдисоном, придумав термин «эффект Эдисона» после посещения ученого в 1884 году, чтобы ознакомиться с его работой с вакуумными лампами и особым «эффектом», при котором электронные частицы пролетали в пространстве с отрицательного полюса к положительному. Используя это устройство как регулятор напряжения, Прис вернулся в Англию, чтобы показать его своим коллегам, особенно Амброузу Флемингу.
После нескольких дней приятного общения и путешествия по Лондону Тесла немного успокоился и в среду 3 февраля представил свой доклад под названием «Эксперименты с переменным током высокого потенциала и высокой частоты».
«В течение двух часов мистер Тесла держал аудиторию в напряженном внимании. Перед Дж. Дж. Томсоном, Оливером Хэвисайдом, Сильванусом П. Томпсоном, Джозефом Своном, сэром Джоном Амброузом Флемингом, сэром Джеймсом Дьюаром, сэром Уильямом Присом, сэром Оливером Лоджем, сэром Уильямом Круксом и лордом Кельвином Тесла объявил о движущей силе своих мотивов: «Я хочу задать вам вопрос: что может быть интереснее, чем изучать природу переменного тока? Мы видим, как эта энергия приобретает многообразные формы света, тепла, механической энергии и даже химического сродства… Все эти наблюдения зачаровывают нас. Каждый день мы идем на работу в надежде, что кто-то, неважно кто, сможет найти решение одной из самых насущных проблем, и каждый день мы возвращаемся к нашим задачам с новым рвением; даже если у нас ничего не получается, наши усилия не пропадут даром, потому что в наших трудах мы обрели часы несказанного удовольствия, направляя усилия на благо человечества».
«Любое преимущество, которое может заключаться в моих изобретениях, – скромно отмечал Тесла, – основано на трудах многих ученых, присутствующих сегодня здесь, тех, которые могут предъявить больше требований к моим творениям, чем я сам. – Оглядев комнату блестящими глазами, Тесла продолжал: – По крайней мере, одного я должен назвать. Это имя связано с самым блестящим изобретением: Крукс! Я уверен, что причиной моих успехов была эта очаровательная книжечка о лучистой энергии, которую я прочитал много лет назад».
Зарядив свою огромную катушку и стоя среди сверкающих молний, Тесла был похож на волшебника; он заявил, что его знания позволили ему оживить то, что раньше было неподвижным. «С удивлением и восторгом мы наблюдаем действие странных сил, которые позволяют нам преображать, передавать и направлять энергию по нашему желанию. На наших глазах масса железа и проводов ведет себя так, словно она наделена жизнью».
Внезапно лампочки вспыхнули «разноцветным фосфоресцирующим светом». Тесла прикоснулся к проводу, и от него в стороны разлетелись искры; он создавал светящиеся завесы, направлял «электрические потоки на маленькие поверхности», заставлял светиться беспроводные трубки, просто дотрагиваясь до них, и «гасил» их, «прикасаясь к проводу на другом конце» (т. е. заземлял) или схватывая трубку обеими руками, – в результате посередине «появлялась темнота», а потом медленным движением разводил руки в стороны. Он легко вращал трубки в «направлении оси катушки» и возобновлял поток света.
Теории Тесла о связи длины волн со структурой и производством света, а также его демонстрация беспроводных флюоресцентных лучевых трубок вызвали замечание одного из слушателей о том, что в будущем освещение домов может развиться до такой степени, что даже «весь воздух в комнате будет мягко светиться».
Во второй месяц 1892 года Тесла обнародовал свое изобретение – первую настоящую электронную лампу – в присутствии крупнейших представителей этой области исследования. Чтобы добиться создания наиболее совершенного вакуума, начинающий ученый удалил воздух из лампы, находящейся внутри другой вакуумной трубки. Через этот внутренний резервуар Тесла пропускал луч света, «лишенный всякой инерции». Создавая необычайно высокие частоты, он добивался появления электрической «щетки», которая была настолько чувствительной, что реагировала даже на «напряжение мускулов в руке человека»! Эта щетка двигалась по кругу в противоположную сторону от приближающегося человека, но всегда по часовой стрелке. Заметив, что луч чрезвычайно «чувствителен к магнитным влияниям», Тесла предположил, что его направление вращения, вероятно, вызывается геомагнитными кручениями Земли. Далее он высказал гипотезу о том, что эта щетка будет двигаться против часовой стрелки в Южном полушарии. Только магнит может уловить поток света, чтобы изменить направление вращения. «Я твердо убежден, – говорил Тесла, – что такая щетка, когда мы научимся ее правильно делать, сможет стать средством передачи информации на большое расстояние без проводов».
«Из всех этих феноменов, – начал Тесла свою следующую часть, – самыми привлекательными для слушателей, несомненно, являются те, которые отмечаются в электростатическом поле при передаче на значительное расстояние. При помощи правильно созданной катушки мне удалось воздействовать на вакуумные лампы независимо от их местонахождения в комнате».
Ссылаясь на работу Дж. Дж. Томсона и Дж. А. Флеминга в области создания светящейся нити с помощью вакуумной лампы, Тесла продолжал обсуждать различные методы воздействия на вакуумные лампы посредством изменения длины волны или длины лампы.
Назвав в качестве примера веер и обсуждая исследования Приса, Герца и Лоджа о электромагнитных излучениях в земле и космосе, Тесла продемонстрировал «беспроводные» моторы: «Нет необходимости создавать даже малейшую связь между таким мотором и генератором, кроме, возможно, земли или разреженного воздуха. Вне всякого сомнения, что огромный потенциал светящихся разрядов может передаваться на много миль в разреженном воздухе, а направляя энергию в сотни лошадиных сил, можно оперировать моторами и лампами на значительных расстояниях из стационарных источников».
Основываясь на исследованиях, проведенных год назад, которые были подсказаны работой Дж. Дж. Томсона в области распространения электрической энергии, Тесла перешел к своей высокочастотной кнопочной лампе, которая могла дематериализовывать или «испарять» вещество. Мы видим, что это изобретение почти в точности является предшественником лазерных лучей. Скорее всего, в то время Тесла уже демонстрировал лазерные лучи. Однако ни он, ни другие ученые, присутствующие на лекции, не осознавали всей важности направленных лучей, поскольку это было сочетание свойств других световых эффектов в результате расщепления материи, на которую было направлено их действие.
Существуют два типа стандартных лазеров, соответствующих изобретениям Тесла: 1) рубиновый лазер, отражающий энергию к ее источнику, который, в свою очередь, стимулирует начало особого излучения атомов; и 2) газовый лазер, состоящий из трубки, наполненной гелием и неоном. Через два электрода у оснований трубки пропускается высокое напряжение, и происходит разряд. В обоих случаях возбужденные атомы собираются в свободном пространстве, а затем отражаются в одном направлении. Они отличаются от обычных вспышек не только тем, что испускают свет с одинаковой длиной волны, но и тем, что перед появлением света наступает пауза (метастабильное состояние).
Тесла работал с лампами, созданными этими двумя способами. Первую он называл кнопочной лампой, а вторую – фосфоресцирующей. Их основным назначением было эффективное освещение, а второстепенные функции заключались в том, что они служили лабораторными аппаратами для различных экспериментов. В одной лампе, наполненной «разреженным газом, при нагревании стекла по всей ее длине проходил постоянный разряд». Другая лампа «была покрыта с одной стороны фосфоресцирующей пудрой или смесью и давала ослепительный свет, намного превосходящий свет обычной лампы».
«Простой эксперимент заключался в прохождении энергии катушки, равной нескольким тысячам лошадиных сил. После этого я прикреплял к палке кусок фольги и приближался к катушке. Фольга не просто таяла, а испарялась, и весь процесс занимал не больше времени, чем пушечный выстрел. Это был удивительный опыт».
Тесла также придумал разновидность кнопочной лампы, которая могла расщеплять любой материал, включая цирконий и алмазы – самые твердые вещества в мире. Лампа представляла собой шар, покрытый внутри отражающим материалом, как лейденская банка, и с «кнопкой» из любого материала, чаще всего из углерода, которая была до блеска отполирована и прикреплена к источнику энергии. При прохождении электричества кнопка начинала излучать энергию, которая была направлена на внутреннюю поверхность лампы и на саму кнопку, что приводило к усилению эффекта «бомбардировки». Таким образом кнопка «испарялась».
Затем Тесла подробно описал работу рубинового лазера за пятьдесят лет до его изобретения в середине двадцатого столетия. Это описание вполне исчерпывающе:
«В фосфоресцирующей лампочке можно сконцентрировать любое количество энергии на поверхности крошечной кнопки из циркония, которая испускает интенсивное свечение, а поток вылетающих из нее частиц окрашен в ярко-белый цвет. Отмечаются великолепные световые эффекты, о природе которых трудно дать адекватное представление. Для иллюстрации эффекта с рубиновой каплей представим, что сначала появляется узкий коридор белого света, выступающий в верхнюю часть шара, где создается неровный участок фосфоресцирующего света. Таким способом образуется светящаяся четко очерченная линия (выделено курсивом. – Прим. авт.), окаймляющая контуры капли, которая медленно распространяется по всему шару по мере увеличения размеров капли. Еще более захватывающее зрелище можно наблюдать при создании цинковой завесы, выполняющей двойное действие усилителя и отражателя».
Свою речь ученый закончил размышлениями о том, что усовершенствование конструкции рассчитанных на большие расстояния кабелей, по его предположениям, сделает возможной телефонную связь на другом берегу Атлантики. Важно упомянуть, что тогда он еще не мог предвидеть беспроводную передачу голоса, речь шла скорее о передаче информации (код Морзе), света и энергии. Однако беседы Тесла с Присом о существовании земных течений становились все чаще, и вскоре после этого Тесла начал размышлять над идеей передачи голоса и даже изображений посредством беспроводных конструкций.
«Моей главной целью было указать на новые феномены или черты, – сказал в завершение Тесла, – и распространить идеи, которые, я надеюсь, будут служить отправными точками для новых исследований. В этот вечер моим желанием было удивить вас необычными экспериментами. Ваши аплодисменты, такие частые и щедрые, убедили меня, что замысел удался».
В конце лекции «мистер Тесла, раздразнив слушателей, сообщил, что показал им только одну треть того, что собирался показать, и все присутствующие остались на своих местах, не желая расходиться, настаивая на продолжении, и мистеру Тесла пришлось прочесть дополнительную лекцию. Можно с уверенностью сказать, как заметил мистер Тесла, но что пока кажется невероятным, – практически все показанные эксперименты были новыми и никогда не демонстрировались раньше; они не были повторением экспериментов, показанных в Америке».
Увидев, как ученый запросто управляется с огромным напряжением, многие слушатели между собой обменивались удивленными репликами и набирались смелости, чтобы спросить, как Тесла «осмеливается пропускать ток через свое тело».
«Это результат длительных внутренних споров, – ответил Тесла, – но после расчетов и приведения разумных доводов я пришел к выводу, что ток не опаснее для жизни, чем световые вибрации. Представьте себе тонкую диафрагму в водопроводной трубе с действующими в разных направлениях ударами поршня значительной частоты, и вы поймете, что диафрагма будет тотчас разорвана, – привел пример ученый. – Если уменьшить силу ударов, диафрагма порвется не так быстро, но если пустить по трубе поток, совершающий много тысяч вибраций в секунду, больше не будет опасности разрыва. Так же обстоит дело и с током». Другими словами, Тесла увеличил частоту в секунду, но сильно снизил амплитуду. После этого волшебник опять привел в действие свою катушку, пропуская сквозь тело десятки тысяч вольт, и зажег две электронные лампы, которые театрально держал в руках. «Как видите, я вполне жив», – добавил Тесла.
«Это понятно, но чувствуете ли вы боль?» – спросил один из присутствующих.
«Естественно, через руки проходит искра, на коже может ощущаться покалывание, иногда я получаю легкий ожог, но не более того. И даже этого можно избежать, если держать в руке проводник нужного размера, а затем создавать ток».
«Несмотря на ваши доводы, мне кажется, что вы испытываете чувство человека, который собирается прыгнуть с Бруклинского моста», – покачав головой, возразил другой ученый.
Услышав слова Тесла о том, что он показал всего лишь небольшую часть приготовленных экспериментов, проницательный профессор Дьюар – создатель сосуда Дьюара, или термоса для холодной и горячей жидкости, – поверил ученому и понял, что у того есть в запасе кое-что еще. У волшебника просто кончилось время. Будучи членом совета Королевского института, расположенного в Лондоне, Дьюар знал, что многие высокопоставленные лица не побывали на этой лекции, особенно лорд Рэлей, поэтому он принял решение уговорить Тесла на следующий вечер представить еще одну лекцию.
После окончания лекции Дьюар повел Тесла осмотреть Королевский институт, где показал ему работу своих предшественников, особенно аппарат Майкла Фарадея. «Почему бы вам не прочитать еще одну лекцию?» – поинтересовался Дьюар.
«Я должен ехать в Париж», – ответил Тесла, памятуя о своем желании сократить время визитов до минимума, чтобы как можно скорее вернуться в Штаты.
«Как вы думаете, часто ли выпадает шанс посетить лаборатории таких ученых, как Крукс или Кельвин?» – спросил Дьюар со своим шотландским акцентом. Он пригласил Тесла в свою лабораторию, где работал над созданием чрезвычайно низких температур, которые приближались к абсолютному нулю, и проводил исследования электромагнитных эффектов в такой среде, как жидкий кислород. «Вы уже успели пожить в Париже. Теперь посмотрите Лондон!»
«Я всегда был твердым человеком, – позднее вспоминал Тесла, – но легко поддался настойчивым уговорам великого шотландца. Он усадил меня в кресло и налил полстакана великолепной коричневой жидкости, переливающейся всеми цветами радуги и напоминающей по вкусу нектар».
«А сейчас вы сидите в кресле Фарадея и наслаждаетесь виски, которое он пил», – заявил Дьюар, весело блеснув глазами и одарив собеседника улыбкой, которая вызвала ответную улыбку на лице ученого.
«Это был завидный опыт. На следующий вечер я прочитал лекцию перед Королевским институтом», – вспоминал Тесла.
В разгар лекции, большая часть которой представляла собой новый материал, которого не было накануне, однако связанный с ним по смыслу, Тесла подарил лорду Кельвину одну из своих катушек, а лорд Рэлей поднялся на кафедру для заключительного слова. Тесла вспоминал: «Он сказал, что я обладал особым даром открытия и что мне следует сосредоточиться на великой идее».
Эти слова «идеального ученого», который разработал математические уравнения длины световой волны и высчитал атомную массу многих элементов, произвели большое впечатление. Тесла почувствовал прикосновение судьбы, начав понимать, что ему предстоит создать нечто превосходящее все его ранние изобретения переменного тока.
На следующий день Тесла получил приглашение от Амброуза Флеминга посетить его лабораторию в Университетском колледже в выходной. Флемингу удалось получить «колебательные разряды с помощью катушки Споттисвуда в качестве первичной обмотки и лейденской банки в качестве вторичной», и он хотел поделиться с Тесла своими успехами. Флеминг был консультантом Эдисона, когда тот создавал свою осветительную промышленность, а потом четыре года будет работать с Маркони над созданием беспроводного сообщения, а еще несколько лет спустя изобретет выпрямитель тока – приспособление для превращения электромагнитных лучей переменого тока в постоянный. Посетив обе лекции, Флеминг «сердечно поздравил (Тесла. – Прим. авт.) с его величайшими успехами. После этого никто не будет сомневаться в вашем праве на звание самого главного волшебника в своем роде». Английский аристократ посвятил Тесла в рыцари шутливого «Ордена пылающего меча».
Тесла разжег воображение своих британских коллег, и вскоре многие из них начали повторять его эксперименты и совершать собственные открытия. В лаборатории сэра Уильяма Крукса Тесла сделал ему в подарок электрическую катушку и научил Крукса самому создавать такие катушки, однако Крукс пожаловался: «Свечение моего тела с созданной мною катушкой значительно меньше, чем с той маленькой, что вы подарили мне».
Как обычно, Тесла работал без перерыва, пока Крукс не заставил его прерваться, и вечером после ужина оба ученых сидели в креслах и беседовали. Они говорили о результатах своих собственных исследований и будущем их науки, религии, родине Тесла и метафизике.
Покручивая длинные навощенные усы, которые топорщились, словно хвостовые перья райской птицы, бородатый наставник признался, что проводил эксперименты по беспроводной передаче информации еще до того, как Герц начал свои исследования в 1889 году. Крукс говорил о возможности проникновения электрических волн сквозь твердые предметы, например стены, и выступал против предположения Кельвина, что жизненная сила и электричество – одно и то же. «Тем не менее электричество оказывает значительное влияние на феномен жизни, и в свою очередь создается живым существом, животным или растением». Крукс ссылался на разные виды животных, такие, как электрический угорь, светящиеся морские черви и жуки-светляки. Далее оба ученых обратились к возможности использования электричества для очистки воды и уничтожения «канализационных и промышленных отходов».
«Возможно, можно создавать необходимые частоты для электрической обработки садов, чтобы стимулировать рост растений, отпугивая от них насекомых-вредителей», – предположил Крукс.