Тесла обращался к своей диаграмме (или очень похожей на нее) в лекции перед Американским обществом инженеров-электриков в 1888 году. На рисунке изображен один и тот же механизм на разных стадиях вращения. Две независимые обмотки расположены крест-накрест. Токи в обмотках на девяносто градусов сдвинуты по фазе. В первой позиции якорь мотора (на рисунке обозначен стрелкой) обращен на север (обмотка север/юг, идущая от правого нижнего края к верхнему левому). Вторая обмотка (лево низ/ право верх) находится в стадии смены полярности, так что магнитное поле отсутствует и ни один полюс не заряжен. Если на долю секунды позже, в то время, когда ток продолжает меняться, обратить внимание на правый угол второй позиции, мы заметим, что заряд начинает появляться и во второй обмотке (идущей от нижнего левого края к правому верхнему). В этот момент в первой обмотке заряд начинает спадать, но пока сохраняет ту же полярность. Так как теперь мы имеем два «северных полюса», якорь мотора поворачивается, чтобы оказаться между ними. В третьей позиции обмотка «право низ лево верх» нейтрализуется, собираясь менять полярность, в то время как обмотка «лево низ право верх» только что обретенную полярность поддерживает. Таким образом, якорь продолжает вращение к самой северной точке и так далее.
«Менее чем за два месяца я создал практически все виды моторов и все модификации системы, которые теперь ассоциируются с моим именем, – писал Тесла. – Это было состояние счастья такого полного, какого я больше не знал в жизни. Мысли шли нескончаемым потоком, и единственной трудностью было успеть их зафиксировать». Тогда Тесла изобрел не только однофазные моторы со сдвигом по фазе в девяносто градусов, но и многофазные, которые использовали три или более цепей одной и той же частоты с разницей в определенное количество градусов. В голове ученого постоянно вращались различные схемы моторов, просчитывались варианты улучшения и дополнения системы, и, наконец, в записную книжку переносились планы и математические расчеты. Такая пошаговая процедура стала обязательной.
Ференц Пушкас, у которого первоначально работал Тесла, спросил, не хочет ли тот помочь его брату Тивадару управлять новой электрической компанией Эдисона в Париже. Тесла ответил: «Я с радостью принимаю это предложение». Жигети также предложили должность, и Тесла был доволен, что сможет разделить с лучшим другом новую радость.
Был ли Тесла первым, кто придумал вращающееся магнитное поле? Нет. Еще в 1824 году французский астроном Франсуа Араго экспериментировал с вращением стрелки магнита при помощи медного диска.
Первое вращающееся магнитное поле, похожее на открытое Тесла в 1882 году, было создано тремя годами ранее мистером Уолтером Бэйли, который продемонстрировал принцип его действия перед Лондонским физическим обществом 28 июня 1879 года, в докладе под названием «Способ создания вращений Араго». Изобретение состояло из двух батарей, присоединенных к двум парам электромагнитов, крепящихся друг к другу в форме буквы Х, а переключателем служил коллектор. Вращающееся магнитное поле создавалось и поддерживалось ручным переключением коллектора. По этому случаю Бэйли заметил: «Диск можно заставить вращаться посредством перемежающегося вращения поля, создаваемого электромагнитами».
Два года спустя, на Парижской выставке 1881 года, появилось изобретение Марселя Депре, который рассчитал, что «вращающееся магнитное поле можно создавать без помощи коллектора, заряжая электромагниты двумя несинхронизированными потоками переменного тока». Однако творение Депре, завоевавшее награду на электрической выставке, имело существенный недостаток: один из потоков «создавался самой машиной». Поэтому изобретение так и не было показано в действии.
Другими изобретателями, которые также создавали вращающееся магнитное поле, аналогичное полю Тесла, созданному в начале 1882 года, были профессор Галилео Феррарис из Турина, Италия (1885–1888) и американский инженер Чарльз Брэдли (1887). На Феррариса оказала влияние работа Люсьена Голара и Джорджа Гиббса, которые в середине 1880-х годов разработали трансформаторы переменного тока. В 1883 году они представили свою систему в Королевском аквариуме Лондона, а в 1885 году установили систему распределения энергии в Италии, где и встретились с Феррарисом. Это изобретение, купленное Джорджем Вестингаузом за 50 000 фунтов, на следующий год было установлено в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс, Уильямом Стэнли, главным инженером Вестингауза. Однако изобретение Голара-Гиббса по-прежнему было снабжено коллектором, от которого Тесла сумел отказаться.
В опубликованном труде Феррариса, посвященном независимому открытию вращающегося магнитного поля, он писал: «Этот принцип не может обладать такой же коммерческой ценностью, как мотор». После открытия Тесла Феррарис заявил: «Разработки Тесла намного глубже моих».
8 мая 1887 года Брэдли получил патент на многофазное устройство переменного тока (№ 390 439). Тесла к тому времени уже были выданы девять патентов. В том же году Газельвандер на место коллектора в устройстве постоянного тока Томсона – Хьюстона поместил скользящие кольца и также применил двух– и трехфазные обмотки в устройствах постоянного тока.
Вопрос «очередности» в отношении изобретения Тесла обсуждался Сильванусом П. Томсоном, лондонским профессором физики, в вышедшей в 1897 году статье о моторах переменного тока. Томпсон (почти однофамилец Элайхью Томсона) в то время был, «возможно, одним из самых лучших авторов, писавших о проблеме электричества». Он заявил, что открытие Тесла было совершенно не похоже на открытия его предшественников и современников – был «создан новый метод электрической передачи энергии (выделено курсивом. – Прим. авт.)».
Остается нерешенным вопрос, знал ли Тесла о работе Бэйли. Вполне возможно, что он читал его труды, хотя никто в то время, включая самого Бэйли, не осознавал важности исследования и не понимал, как применить это открытие на практике. В начале 1890-х годов Тесла сказал: «Я сознаю, что уже не ново вращать мотор, периодически изменяя полюса одного из элементов… В таких случаях я использую настоящий переменный ток, и мое изобретение состоит в открытии модели или метода использования такого тока».
Несколькими годами ранее в деле об очередности выдачи патентов, получившем известность как «многофазная система переменного тока Тесла», судья Таунсенд из окружного суда Коннектикута отметил, что до изобретения Тесла и лекции, прочитанной в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году, моторов переменного тока не существовало; более того, ни один из присутствующих на лекции не назвал никаких предшественников. В то время как Бэйли имел дело с «далекими от практики абстракциями, Тесла создал действующий механизм, послуживший толчком к началу революции в этой области». Патенты Тесла также выдержали наступление со стороны отдельных лиц, в том числе Чарльза Брэдли, сеньоров Кабанеллы и Дюмениля, Уильяма Стэнли и Элайхью Томсона.
Пересказывая похожий случай, судья Таунсенд ссылался на то, что сегодня известно под названием «доктрина очевидности»:
«Явная простота нового изобретения часто заставляет неискушенного человека думать, будто его мог бы создать любой, кто разбирается в данной области, однако из десятков, а возможно, даже и сотен людей никому не пришло в голову создать подобное изобретение (процесс Потты против Кригера, 155, 597). Бэйли и другие (Брэдли, Феррарис, Стэнли) открыли не изобретение Тесла, они говорили об электрических машинах с коллекторами. Известные электрики были едины во мнении, что из-за изменения направления и скорости чередования мотор переменного тока непрактичен и будущее принадлежит механизму постоянного тока с коллектором…
Гений Тесла сумел превратить игрушку Араго в мощный двигатель».
Открытие способа эффективного управления вращающимся магнитным полем было всего лишь мизерной частью работы Тесла. До его изобретения электричество можно было провести максимум на одну милю и только для освещения зданий. После Тесла электричество можно было передавать на сотни миль, применяя его не только для освещения, но также для работы бытовых приборов и промышленных машин на фабриках. Открытие Тесла было огромным скачком, стремительно приближающим техническую революцию.
Тесла встречается с «колдуном из Менло-Парка»
Уроженец Манчестера Бачелор, «главный механик», десять лет назад был послан в Америку представлять новое оборудование по производству нитей накаливания, созданное его работодателями – «Коутс Тред Компани». Там он встретил Эдисона и вскоре стал его правой рукой. Бачелор работал над созданием первых фонографов и над улучшением нитей накаливания в лампочках. Он также вел дела в Нью-Джерси и в Европе, владея десятью процентами капитала многочисленных всемирных компаний Эдисона. Бачелор был открыт и доступен для общения, хотя у него и было много дел.
Антони Жигети, возможно, в то же самое время эмигрировал из Будапешта, поскольку он наряду с Тесла был нанят Пушкасом. Тесла и Жигети почти «постоянно вместе находились в Париже». Жигети писал: «Тесла очень волновала идея создания моторов. Он много раз говорил со мной на эту тему и поделился своим планом создания моторов без коллектора».
Недавно купив большой завод по производству генераторов и лампочек в Ивр-сюр-Сен, Бачелор – ближайший партнер Эдисона – планировал возвести по всей Европе центральные электростанции. У него также были планы в Англии, где на выставке в Хрустальном дворце демонстрировалась новая лампа накаливания Эдисона. Бачелору нужны были надежные люди для управления концернами, и он в письмах часто обращался к Эдисону с просьбой оценить того или иного сотрудника. Его определенно впечатлил Пушкас, который успешно руководил электрической экспозицией Эдисона на парижской выставке 1881 года. «Пушкас – единственный работник, обладающий буквально «пушечным» напором. Я думаю, вы захотите взять его в партнеры», – писал Бачелор.
Через шесть месяцев «Эдисон Континентал» будет производить лампочки, превосходящие те, что сделаны в Америке; компания начнет строить центральные электростанции в крупных городах Европы для освещения домов и устанавливать большие дуговые лампы на городских улицах. Тесла, работавший в Ивр-сюр-Сен, вместе с другими сослуживцами выезжал на эти объекты. «Никогда не забуду впечатления, которое произвел на меня волшебный город. По приезде я в течение нескольких дней бродил по улицам, совершенно ошеломленный новым зрелищем. В городе было так много интересного, но, увы, деньги очень быстро растаяли. Когда мистер Пушкас спросил, как у меня дела, я ответил, что «последние двадцать девять дней месяца самые тяжелые!»
По утрам перед службой Тесла вставал в пять, проплывал двадцать семь кругов в купальне на Сене, а по вечерам играл в бильярд с сослуживцами и обсуждал свое новое открытие – переменный ток. «Один из них, мистер Д. Канингем, старший механик, предложил создать акционерное общество. Это предложение показалось мне до крайности смехотворным. У меня не было ни малейшего представления, что это означает, я только знал, что именно так обычно поступают американцы».
Т.К. Мартин пишет: «Если бы не настойчивые просьбы нескольких друзей в коммерческих кругах, которые уговорили его создать компанию для использования изобретения, мистер Тесла, тогда еще не умудренный опытом молодой человек, немедленно опубликовал бы свои идеи, считая их радикальным прорывом в теории электричества, который должен оказать сильнейшее влияние на производство динамо-машин».
В свободное время Тесла, по обыкновению, заносил в записную книжку вычисления и расчеты и разрабатывал альтернативный проект собственных летательных аппаратов. Вероятно, он искал финансовой поддержки. Например, однажды он получил от «известного французского промышленника» приглашение на охоту. Вероятно также, что ученый еще не оправился от своей странной болезни, которая чуть не погубила его в Будапеште, потому что после этой прогулки ему казалось, что «весь мозг в огне». Он вспоминал: «Я видел вспышку, похожую на маленькое солнце, и всю ночь прикладывал к моей бедной голове холодные компрессы». Написав эти слова почти сорок лет спустя, Тесла добавил: «…эти световые вспышки по-прежнему появляются время от времени, когда мне в голову приходит новая мысль».
Летом он работал над освещением в парижской опере или бывал в Баварии, где помогал наладить электроснабжение местного театра, а осенью вместе с другими прокладывал подземный кабель для новой центральной электростанции в Париже и ездил в Берлин, чтобы установить лампы накаливания в кафе.
В конце года Тесла «представил одному из управляющих компании, мистеру Рау, план усовершенствования динамо и получил возможность осуществить его». Луи Рау, директор «Эдисон Континентал» на улице Моншаньен, проживал в «великолепном доме, освещенном лампами системы Эдисона»; он разрешил Тесла заняться модернизацией динамо-машины. Вскоре молодой ученый закончил работу над автоматическими регуляторами, которые были с благодарностью приняты. Вероятно, Тесла рассчитывал получить некую сумму за свое нововведение, но его отправили работать в Страсбург.
В январе 1883 года Бачелор переправил на страсбургскую фабрику, расположенную у железнодорожной станции, тысячу двести ламп. Через три месяца туда прибыл Тесла, чтобы следить за ходом работы. Там он и провел следующие двенадцать месяцев.
Бачелор уговаривал Эдисона проверять генераторы, поступающие из Америки, по крайней мере «два или три дня с полной нагрузкой», поскольку участились случаи возгорания из-за плохой изоляции. В частности, эта проблема периодически возникала на страсбургской электростанции. Поскольку «все наши предприятия устроены по-разному», для качественного управления понадобятся квалифицированные и творческие инженеры. Бачелор выразил уверенность в способностях Тесла, отправив его в Страсбург, но, по-видимому, в переписке с Эдисоном не упоминал его имени. В любом случае доклад Тесла о ситуации в Страсбурге созвучен мнению Бачелора: «В проводке был дефект, и на церемонии открытия в присутствии императора Вильгельма I из-за короткого замыкания взорвалась стена. Немецкое правительство отказалось принимать фабрику, и французская компания понесла серьезные убытки. Из-за знания немецкого языка и опыта в данной области мне доверили сложное задание: устранить неполадку».
Предвидя, что ему придется пробыть в Страсбурге долго, Тесла привез из Парижа материалы для своего первого мотора переменного тока. Как только появилось время, Тесла втайне от всех соорудил мотор в чулане «механического магазина, расположенного напротив железнодорожной станции». Однако лето наступило прежде, чем первый двигатель был готов к работе. Помощник Тесла – Антони Жигети выковал железный диск, который Тесла «насадил на иглу», частично окружив его обмоткой. «Наконец я с удовлетворением увидел вращение, вызываемое переменным током различных фаз, без скользящих контактов и коллектора, как и было мною задумано год назад. Это несказанное удовольствие, однако его не сравнить с восторгом первого открытия», – писал Тесла.
Тесла представил новое изобретение своему другу, господину Бозину – мэру города, который сделал все возможное, чтобы заинтересовать богатых спонсоров. «Но, увы, ответа не было». По возвращении в Париж Тесла попытался получить обещанное вознаграждение за успех в Страсбурге и обратился к своим работодателям. «После нескольких дней хождения по порочному кругу я понял, что моя награда – не более чем воздушный замок… Мистер Бачелор настоял, чтобы я отправился в Америку модифицировать машины Эдисона, и я решился попытать судьбу в земле обетованной».
Джон O’Нейл, первый крупный биограф Тесла, предположил, что Бачелор написал Эдисону следующее рекомендательное письмо: «Я знаю двух великих людей, и вы один из них, а другой – этот молодой человек». Документальных свидетельств, подтверждающих истинность этой часто цитируемой истории, нет. До приезда Тесла Бачелор провел в Америке по крайней мере три месяца. Таким образом, ему ни к чему было писать рекомендацию, он мог высказать свои мысли по поводу Тесла Эдисону лично. Более того, есть свидетельства, что Эдисон уже встречался с Тесла в Париже – во время малоизвестного путешествия, предпринятого им для проверки работы своих европейских предприятий. О’Нейл также неверно ссылается на Бачелора как на «бывшего помощника» Эдисона, в то время как Бачелор всю жизнь проработал с ним бок о бок. Эдисон подтверждает: «Тесла работал на меня в Нью-Йорке. Из Парижа его привез Бачелор, мой помощник», однако об оценке Бачелором гения Тесла не сказано ни слова. 28 октября 1883 года, ровно через год после того, как Тесла начал работать на «Эдисон Континентал» в Страсбурге, Бачелор, по свидетельству Эдисона, выделил «имена двух или трех способных работников: мистера Стаута – инспектора, мистера Виссье – моего помощника, мистера Джеффри, о чьих заводах отзываются очень хорошо… Есть и другие талантливые работники, но эти лучшие». Естественно, если бы Тесла поразил Бачелора, как это утверждает О’Нейл, его имя было бы упомянуто в этом письме или в других многочисленных письмах к Эдисону, которые автор данной книги просмотрел.
До отъезда в Америку Тесла проводил время с ученым, изучавшим микроскопические организмы, обитающие в питьевой воде. После страшного столкновения с холерой, произошедшего несколько лет назад, у Тесла появилась фобия, из-за которой он избегал некипяченой воды, тщательно мыл перед едой посуду и воздерживался от посещения не очень чистых ресторанов. Позднее он писал: «Если вы всего несколько минут понаблюдаете за этими ужасными существами, волосатыми и жуткими, разрывающими друг друга, так что клубящиеся соки растворены повсюду в воде, вы больше никогда не выпьете ни капли сырой или необеззараженной воды».
Весной 1884 года, получив деньги на путешествие от своих сербских дядюшек Пахо и Петара, Тесла упаковал чемоданы и на ближайшем пароходе отплыл в Америку. Хотя у него украли деньги, билет и часть багажа, молодой человек не отчаялся. «Решимость вкупе с ловкостью меня спасли, мне удалось высадиться на пристань Нью-Йорка с остатками багажа и стихами собственного сочинения, а также со статьями и расчетами, сделанными в попытке решить неразрешимую проблему интеграла и моего летательного аппарата». Похоже, путешествие было не из приятных: на корабле разразился своего рода «бунт», и Тесла едва не выбросили за борт.
В 1808 году сэр Хамфри Дэйви создал искусственное освещение, пропуская электрический разряд сквозь небольшой зазор между двумя угольными электродами. Это простое приспособление позже превратилось в дуговую лампу, использовавшуюся в английских маяках в 1860-х годах и представленную на Филадельфийской выставке в 1876 году Мозесом Фармером. К 1877 году многочисленные ученые принялись работать над созданием эффекта накаливания в стеклянных сосудах, поскольку они были безопаснее для оснащения домов, и началась своего рода гонка между такими учеными, как Чарльз Браш, Томас Эдисон, Мозес Фармер, Сент-Джордж Лейн-Фокс, Хайрем Максим, Уильям Сойер и Джозеф Суонн.
«Я понял, что дело далеко не продвинулось и у меня есть шанс», – говорил Эдисон. И он бросил вызов партнеру Фармера – Уильяму Уоллису: кто быстрее создаст эффективную лампу. Хвастаясь, что скоро осветят Нью-Йорк пятьюстами тысячами ламп накаливания, Эдисон и его управляющий Гроувенор Лауэри получили солидный капитал от Генри Вилларда – владельца первой трансамериканской железной дороги и финансиста Дж. Пирпонта Моргана.
В ноябре 1878 года, после трех лет изысканий пьяница-телеграфист по имени Уильям Сойер и его партнер-юрист Альбион Мэн подали патентную заявку на лампу с углеродными нитями накаливания, заполненную азотом. Они заявили, что побили Эдисона. Джозеф Суонн, другой участник соревнования, удалил азот, оставив углеродную спираль, но сопротивление такой лампы оказалось низким. Поняв, что при низком сопротивлении понадобится небывалое количество энергии для подачи освещения даже на несколько сотен футов, Эдисон в сентябре 1878 года на базе лампы низкого сопротивления создал вакуумную лампу высокого сопротивления, которая потребляла значительно меньше энергии. Успех Эдисона вкупе с революционно новой проводкой, получившей название фидера, был в дальнейшем развит при помощи нового компрессора Шпренгеля, который Уильям Крукс рекомендовал для создания вакуума в запаянных стеклянных трубках. Прошло целых полгода, прежде чем 22 апреля 1879 года Эдисон обратился за патентом, хотя новый проект значительно уменьшал затраты энергии и, следовательно, снижал расходы на медь в сотни раз.
Шла яростная борьба, и финансовые покровители Эдисона испугались. Они предложили ученому выкупить патенты Сойера и объединить две компании. Эдисон еще не был до конца уверен, что спирали надо делать именно из углерода, и тратился на эксперименты с бором, иридием, магнием, платиной, кремнием и цирконием. Он отправлял эмиссаров на Амазонку, в Боливию, Японию и на Суматру в поисках редкого вида бамбука, о котором тоже подумывал. И только в 1881 году Эдисон окончательно остановился на разновидности пропитанной углеродом бумаги.
В это время втайне от Эдисона Сойер и Мэн обратились к Лауэри. Их лампа превосходила лампу Эдисона, на нее был получен патент, и она работала. Лауэри пытался пригласить Эдисона на четырехстороннюю дискуссию, однако Эдисон прислал на встречу представителя, который «не посмел передать Эдисону все, что сказал Лауэри. Впрочем, этого было достаточно, чтобы Эдисон прекратил колебаться… Изрыгая проклятия и плюясь пережеванным табаком, он воскликнул, что это старая история – недостаток уверенности».
Эдисон был тверд в своем нежелании сотрудничать с Сойером, Суонном или с кем-либо другим. Он продолжал устраивать рекламные кампании, которые кричали о «настоящей лампе Аладдина» («Эта лампа Эдисона – триумф великого ученого»).
При поддержке магнатов с Уолл-стрит Эдисон начал освещать Менло-Парк и частные владения богатых жителей Нью-Йорка. Первым из них был Дж. Пирпонт Морган, чьи дома находились на Тридцать шестой улице и на Мэдисон-авеню. Шел 1881 год.
Для работы генератора Эдисон сконструировал паровой двигатель и бойлер и разместил электростанцию под конюшнями в недавно вырытом подвале, в задней части дома. Провода подводились к новым лампам накаливания, помещенным в газовые рожки, через кирпичный туннель, который располагался под землей у самой поверхности и тянулся через весь двор. «Конечно, часты были короткие замыкания, а генератор нередко ломался. Даже при нормальной работе он причинял много беспокойства семье и соседям, которые жаловались на шум динамо. Миссис Джеймс М. Браун, живущая неподалеку, говорила, что из-за вибраций ее дом трясется». Моргану пришлось выложить подвал мешками с песком и поместить агрегаты на толстые резиновые коврики, чтобы «приглушить шум и смягчить вибрацию. Благодаря этому удалось добиться тишины и вернуть покой соседям, но только до зимы, когда все бродячие коты района повадились греться на теплом участке земли, и соседи стали еще пуще жаловаться на их вопли».
«Менее чем за два месяца я создал практически все виды моторов и все модификации системы, которые теперь ассоциируются с моим именем, – писал Тесла. – Это было состояние счастья такого полного, какого я больше не знал в жизни. Мысли шли нескончаемым потоком, и единственной трудностью было успеть их зафиксировать». Тогда Тесла изобрел не только однофазные моторы со сдвигом по фазе в девяносто градусов, но и многофазные, которые использовали три или более цепей одной и той же частоты с разницей в определенное количество градусов. В голове ученого постоянно вращались различные схемы моторов, просчитывались варианты улучшения и дополнения системы, и, наконец, в записную книжку переносились планы и математические расчеты. Такая пошаговая процедура стала обязательной.
Ференц Пушкас, у которого первоначально работал Тесла, спросил, не хочет ли тот помочь его брату Тивадару управлять новой электрической компанией Эдисона в Париже. Тесла ответил: «Я с радостью принимаю это предложение». Жигети также предложили должность, и Тесла был доволен, что сможет разделить с лучшим другом новую радость.
Был ли Тесла первым, кто придумал вращающееся магнитное поле? Нет. Еще в 1824 году французский астроном Франсуа Араго экспериментировал с вращением стрелки магнита при помощи медного диска.
Первое вращающееся магнитное поле, похожее на открытое Тесла в 1882 году, было создано тремя годами ранее мистером Уолтером Бэйли, который продемонстрировал принцип его действия перед Лондонским физическим обществом 28 июня 1879 года, в докладе под названием «Способ создания вращений Араго». Изобретение состояло из двух батарей, присоединенных к двум парам электромагнитов, крепящихся друг к другу в форме буквы Х, а переключателем служил коллектор. Вращающееся магнитное поле создавалось и поддерживалось ручным переключением коллектора. По этому случаю Бэйли заметил: «Диск можно заставить вращаться посредством перемежающегося вращения поля, создаваемого электромагнитами».
Два года спустя, на Парижской выставке 1881 года, появилось изобретение Марселя Депре, который рассчитал, что «вращающееся магнитное поле можно создавать без помощи коллектора, заряжая электромагниты двумя несинхронизированными потоками переменного тока». Однако творение Депре, завоевавшее награду на электрической выставке, имело существенный недостаток: один из потоков «создавался самой машиной». Поэтому изобретение так и не было показано в действии.
Другими изобретателями, которые также создавали вращающееся магнитное поле, аналогичное полю Тесла, созданному в начале 1882 года, были профессор Галилео Феррарис из Турина, Италия (1885–1888) и американский инженер Чарльз Брэдли (1887). На Феррариса оказала влияние работа Люсьена Голара и Джорджа Гиббса, которые в середине 1880-х годов разработали трансформаторы переменного тока. В 1883 году они представили свою систему в Королевском аквариуме Лондона, а в 1885 году установили систему распределения энергии в Италии, где и встретились с Феррарисом. Это изобретение, купленное Джорджем Вестингаузом за 50 000 фунтов, на следующий год было установлено в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс, Уильямом Стэнли, главным инженером Вестингауза. Однако изобретение Голара-Гиббса по-прежнему было снабжено коллектором, от которого Тесла сумел отказаться.
В опубликованном труде Феррариса, посвященном независимому открытию вращающегося магнитного поля, он писал: «Этот принцип не может обладать такой же коммерческой ценностью, как мотор». После открытия Тесла Феррарис заявил: «Разработки Тесла намного глубже моих».
8 мая 1887 года Брэдли получил патент на многофазное устройство переменного тока (№ 390 439). Тесла к тому времени уже были выданы девять патентов. В том же году Газельвандер на место коллектора в устройстве постоянного тока Томсона – Хьюстона поместил скользящие кольца и также применил двух– и трехфазные обмотки в устройствах постоянного тока.
Вопрос «очередности» в отношении изобретения Тесла обсуждался Сильванусом П. Томсоном, лондонским профессором физики, в вышедшей в 1897 году статье о моторах переменного тока. Томпсон (почти однофамилец Элайхью Томсона) в то время был, «возможно, одним из самых лучших авторов, писавших о проблеме электричества». Он заявил, что открытие Тесла было совершенно не похоже на открытия его предшественников и современников – был «создан новый метод электрической передачи энергии (выделено курсивом. – Прим. авт.)».
Остается нерешенным вопрос, знал ли Тесла о работе Бэйли. Вполне возможно, что он читал его труды, хотя никто в то время, включая самого Бэйли, не осознавал важности исследования и не понимал, как применить это открытие на практике. В начале 1890-х годов Тесла сказал: «Я сознаю, что уже не ново вращать мотор, периодически изменяя полюса одного из элементов… В таких случаях я использую настоящий переменный ток, и мое изобретение состоит в открытии модели или метода использования такого тока».
Несколькими годами ранее в деле об очередности выдачи патентов, получившем известность как «многофазная система переменного тока Тесла», судья Таунсенд из окружного суда Коннектикута отметил, что до изобретения Тесла и лекции, прочитанной в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году, моторов переменного тока не существовало; более того, ни один из присутствующих на лекции не назвал никаких предшественников. В то время как Бэйли имел дело с «далекими от практики абстракциями, Тесла создал действующий механизм, послуживший толчком к началу революции в этой области». Патенты Тесла также выдержали наступление со стороны отдельных лиц, в том числе Чарльза Брэдли, сеньоров Кабанеллы и Дюмениля, Уильяма Стэнли и Элайхью Томсона.
Пересказывая похожий случай, судья Таунсенд ссылался на то, что сегодня известно под названием «доктрина очевидности»:
«Явная простота нового изобретения часто заставляет неискушенного человека думать, будто его мог бы создать любой, кто разбирается в данной области, однако из десятков, а возможно, даже и сотен людей никому не пришло в голову создать подобное изобретение (процесс Потты против Кригера, 155, 597). Бэйли и другие (Брэдли, Феррарис, Стэнли) открыли не изобретение Тесла, они говорили об электрических машинах с коллекторами. Известные электрики были едины во мнении, что из-за изменения направления и скорости чередования мотор переменного тока непрактичен и будущее принадлежит механизму постоянного тока с коллектором…
Гений Тесла сумел превратить игрушку Араго в мощный двигатель».
Открытие способа эффективного управления вращающимся магнитным полем было всего лишь мизерной частью работы Тесла. До его изобретения электричество можно было провести максимум на одну милю и только для освещения зданий. После Тесла электричество можно было передавать на сотни миль, применяя его не только для освещения, но также для работы бытовых приборов и промышленных машин на фабриках. Открытие Тесла было огромным скачком, стремительно приближающим техническую революцию.
Тесла встречается с «колдуном из Менло-Парка»
(1882–1885)
О, большой болтун и обжора! Помню, как впервые увидел его. Мы проводили кое-какие эксперименты в местечке неподалеку от Парижа, и как-то раз пришел высокий, долговязый парень и сказал, что ему нужна работа. Мы взяли его, думая, что новое занятие его скоро утомит, потому что мы трудились по 20–24 часа в день, но он работал не покладая рук, и, когда напряжение немного спало, один из моих людей сказал ему: «Что ж, Тесла, ты хорошо поработал, теперь поедем в Париж и я угощу тебя роскошным ужином». Его повели в самое дорогое кафе Парижа, где подают толстый стейк между двумя тонкими стейками. Тесла с легкостью умял огромную порцию, и мой человек спросил его: «Что-нибудь еще, сынок? Я угощаю». – «Тогда, если не возражаете, сэр, – ответил мой ученик, – я бы съел еще один стейк». После ухода от меня Тесла стал работать в других областях и немногого достиг.Следуя совету своего друга Ференца Пушкаса, Тесла в апреле 1882 года отправился из Будапешта в Париж. Он был в восторге оттого, что вскоре встретит людей Эдисона, приехавших из Америки. Ученый намеревался доаботать свой мотор и найти спонсоров. Кроме того, поездку оплачивали. В 1880-х годах Париж был законодателем современной моды: мужчины в визитках и шелковых цилиндрах, женщины с заплетенными в косы волосами, в длинных кружевных платьях с турнюрами, богатые туристы, желающие увезти на родину последние утонченные новинки. Тесла встретил брат Ференца Пушкаса Тивадар – властный человек, про которого говорили, будто он «склонен витать в облаках». Тесла, также любивший предаваться мечтам, встретил надежного союзника. Помня о необходимости сохранять секретность, они обсуждали, как лучше подступиться к Чарльзу Бачелору, управляющему недавно созданной Континентальной компанией Эдисона, с новым изобретением – мотором Тесла.
Томас Эдисон
Уроженец Манчестера Бачелор, «главный механик», десять лет назад был послан в Америку представлять новое оборудование по производству нитей накаливания, созданное его работодателями – «Коутс Тред Компани». Там он встретил Эдисона и вскоре стал его правой рукой. Бачелор работал над созданием первых фонографов и над улучшением нитей накаливания в лампочках. Он также вел дела в Нью-Джерси и в Европе, владея десятью процентами капитала многочисленных всемирных компаний Эдисона. Бачелор был открыт и доступен для общения, хотя у него и было много дел.
Антони Жигети, возможно, в то же самое время эмигрировал из Будапешта, поскольку он наряду с Тесла был нанят Пушкасом. Тесла и Жигети почти «постоянно вместе находились в Париже». Жигети писал: «Тесла очень волновала идея создания моторов. Он много раз говорил со мной на эту тему и поделился своим планом создания моторов без коллектора».
Недавно купив большой завод по производству генераторов и лампочек в Ивр-сюр-Сен, Бачелор – ближайший партнер Эдисона – планировал возвести по всей Европе центральные электростанции. У него также были планы в Англии, где на выставке в Хрустальном дворце демонстрировалась новая лампа накаливания Эдисона. Бачелору нужны были надежные люди для управления концернами, и он в письмах часто обращался к Эдисону с просьбой оценить того или иного сотрудника. Его определенно впечатлил Пушкас, который успешно руководил электрической экспозицией Эдисона на парижской выставке 1881 года. «Пушкас – единственный работник, обладающий буквально «пушечным» напором. Я думаю, вы захотите взять его в партнеры», – писал Бачелор.
Через шесть месяцев «Эдисон Континентал» будет производить лампочки, превосходящие те, что сделаны в Америке; компания начнет строить центральные электростанции в крупных городах Европы для освещения домов и устанавливать большие дуговые лампы на городских улицах. Тесла, работавший в Ивр-сюр-Сен, вместе с другими сослуживцами выезжал на эти объекты. «Никогда не забуду впечатления, которое произвел на меня волшебный город. По приезде я в течение нескольких дней бродил по улицам, совершенно ошеломленный новым зрелищем. В городе было так много интересного, но, увы, деньги очень быстро растаяли. Когда мистер Пушкас спросил, как у меня дела, я ответил, что «последние двадцать девять дней месяца самые тяжелые!»
По утрам перед службой Тесла вставал в пять, проплывал двадцать семь кругов в купальне на Сене, а по вечерам играл в бильярд с сослуживцами и обсуждал свое новое открытие – переменный ток. «Один из них, мистер Д. Канингем, старший механик, предложил создать акционерное общество. Это предложение показалось мне до крайности смехотворным. У меня не было ни малейшего представления, что это означает, я только знал, что именно так обычно поступают американцы».
Т.К. Мартин пишет: «Если бы не настойчивые просьбы нескольких друзей в коммерческих кругах, которые уговорили его создать компанию для использования изобретения, мистер Тесла, тогда еще не умудренный опытом молодой человек, немедленно опубликовал бы свои идеи, считая их радикальным прорывом в теории электричества, который должен оказать сильнейшее влияние на производство динамо-машин».
В свободное время Тесла, по обыкновению, заносил в записную книжку вычисления и расчеты и разрабатывал альтернативный проект собственных летательных аппаратов. Вероятно, он искал финансовой поддержки. Например, однажды он получил от «известного французского промышленника» приглашение на охоту. Вероятно также, что ученый еще не оправился от своей странной болезни, которая чуть не погубила его в Будапеште, потому что после этой прогулки ему казалось, что «весь мозг в огне». Он вспоминал: «Я видел вспышку, похожую на маленькое солнце, и всю ночь прикладывал к моей бедной голове холодные компрессы». Написав эти слова почти сорок лет спустя, Тесла добавил: «…эти световые вспышки по-прежнему появляются время от времени, когда мне в голову приходит новая мысль».
Летом он работал над освещением в парижской опере или бывал в Баварии, где помогал наладить электроснабжение местного театра, а осенью вместе с другими прокладывал подземный кабель для новой центральной электростанции в Париже и ездил в Берлин, чтобы установить лампы накаливания в кафе.
В конце года Тесла «представил одному из управляющих компании, мистеру Рау, план усовершенствования динамо и получил возможность осуществить его». Луи Рау, директор «Эдисон Континентал» на улице Моншаньен, проживал в «великолепном доме, освещенном лампами системы Эдисона»; он разрешил Тесла заняться модернизацией динамо-машины. Вскоре молодой ученый закончил работу над автоматическими регуляторами, которые были с благодарностью приняты. Вероятно, Тесла рассчитывал получить некую сумму за свое нововведение, но его отправили работать в Страсбург.
В январе 1883 года Бачелор переправил на страсбургскую фабрику, расположенную у железнодорожной станции, тысячу двести ламп. Через три месяца туда прибыл Тесла, чтобы следить за ходом работы. Там он и провел следующие двенадцать месяцев.
Бачелор уговаривал Эдисона проверять генераторы, поступающие из Америки, по крайней мере «два или три дня с полной нагрузкой», поскольку участились случаи возгорания из-за плохой изоляции. В частности, эта проблема периодически возникала на страсбургской электростанции. Поскольку «все наши предприятия устроены по-разному», для качественного управления понадобятся квалифицированные и творческие инженеры. Бачелор выразил уверенность в способностях Тесла, отправив его в Страсбург, но, по-видимому, в переписке с Эдисоном не упоминал его имени. В любом случае доклад Тесла о ситуации в Страсбурге созвучен мнению Бачелора: «В проводке был дефект, и на церемонии открытия в присутствии императора Вильгельма I из-за короткого замыкания взорвалась стена. Немецкое правительство отказалось принимать фабрику, и французская компания понесла серьезные убытки. Из-за знания немецкого языка и опыта в данной области мне доверили сложное задание: устранить неполадку».
Предвидя, что ему придется пробыть в Страсбурге долго, Тесла привез из Парижа материалы для своего первого мотора переменного тока. Как только появилось время, Тесла втайне от всех соорудил мотор в чулане «механического магазина, расположенного напротив железнодорожной станции». Однако лето наступило прежде, чем первый двигатель был готов к работе. Помощник Тесла – Антони Жигети выковал железный диск, который Тесла «насадил на иглу», частично окружив его обмоткой. «Наконец я с удовлетворением увидел вращение, вызываемое переменным током различных фаз, без скользящих контактов и коллектора, как и было мною задумано год назад. Это несказанное удовольствие, однако его не сравнить с восторгом первого открытия», – писал Тесла.
Тесла представил новое изобретение своему другу, господину Бозину – мэру города, который сделал все возможное, чтобы заинтересовать богатых спонсоров. «Но, увы, ответа не было». По возвращении в Париж Тесла попытался получить обещанное вознаграждение за успех в Страсбурге и обратился к своим работодателям. «После нескольких дней хождения по порочному кругу я понял, что моя награда – не более чем воздушный замок… Мистер Бачелор настоял, чтобы я отправился в Америку модифицировать машины Эдисона, и я решился попытать судьбу в земле обетованной».
Джон O’Нейл, первый крупный биограф Тесла, предположил, что Бачелор написал Эдисону следующее рекомендательное письмо: «Я знаю двух великих людей, и вы один из них, а другой – этот молодой человек». Документальных свидетельств, подтверждающих истинность этой часто цитируемой истории, нет. До приезда Тесла Бачелор провел в Америке по крайней мере три месяца. Таким образом, ему ни к чему было писать рекомендацию, он мог высказать свои мысли по поводу Тесла Эдисону лично. Более того, есть свидетельства, что Эдисон уже встречался с Тесла в Париже – во время малоизвестного путешествия, предпринятого им для проверки работы своих европейских предприятий. О’Нейл также неверно ссылается на Бачелора как на «бывшего помощника» Эдисона, в то время как Бачелор всю жизнь проработал с ним бок о бок. Эдисон подтверждает: «Тесла работал на меня в Нью-Йорке. Из Парижа его привез Бачелор, мой помощник», однако об оценке Бачелором гения Тесла не сказано ни слова. 28 октября 1883 года, ровно через год после того, как Тесла начал работать на «Эдисон Континентал» в Страсбурге, Бачелор, по свидетельству Эдисона, выделил «имена двух или трех способных работников: мистера Стаута – инспектора, мистера Виссье – моего помощника, мистера Джеффри, о чьих заводах отзываются очень хорошо… Есть и другие талантливые работники, но эти лучшие». Естественно, если бы Тесла поразил Бачелора, как это утверждает О’Нейл, его имя было бы упомянуто в этом письме или в других многочисленных письмах к Эдисону, которые автор данной книги просмотрел.
До отъезда в Америку Тесла проводил время с ученым, изучавшим микроскопические организмы, обитающие в питьевой воде. После страшного столкновения с холерой, произошедшего несколько лет назад, у Тесла появилась фобия, из-за которой он избегал некипяченой воды, тщательно мыл перед едой посуду и воздерживался от посещения не очень чистых ресторанов. Позднее он писал: «Если вы всего несколько минут понаблюдаете за этими ужасными существами, волосатыми и жуткими, разрывающими друг друга, так что клубящиеся соки растворены повсюду в воде, вы больше никогда не выпьете ни капли сырой или необеззараженной воды».
Весной 1884 года, получив деньги на путешествие от своих сербских дядюшек Пахо и Петара, Тесла упаковал чемоданы и на ближайшем пароходе отплыл в Америку. Хотя у него украли деньги, билет и часть багажа, молодой человек не отчаялся. «Решимость вкупе с ловкостью меня спасли, мне удалось высадиться на пристань Нью-Йорка с остатками багажа и стихами собственного сочинения, а также со статьями и расчетами, сделанными в попытке решить неразрешимую проблему интеграла и моего летательного аппарата». Похоже, путешествие было не из приятных: на корабле разразился своего рода «бунт», и Тесла едва не выбросили за борт.
В 1808 году сэр Хамфри Дэйви создал искусственное освещение, пропуская электрический разряд сквозь небольшой зазор между двумя угольными электродами. Это простое приспособление позже превратилось в дуговую лампу, использовавшуюся в английских маяках в 1860-х годах и представленную на Филадельфийской выставке в 1876 году Мозесом Фармером. К 1877 году многочисленные ученые принялись работать над созданием эффекта накаливания в стеклянных сосудах, поскольку они были безопаснее для оснащения домов, и началась своего рода гонка между такими учеными, как Чарльз Браш, Томас Эдисон, Мозес Фармер, Сент-Джордж Лейн-Фокс, Хайрем Максим, Уильям Сойер и Джозеф Суонн.
«Я понял, что дело далеко не продвинулось и у меня есть шанс», – говорил Эдисон. И он бросил вызов партнеру Фармера – Уильяму Уоллису: кто быстрее создаст эффективную лампу. Хвастаясь, что скоро осветят Нью-Йорк пятьюстами тысячами ламп накаливания, Эдисон и его управляющий Гроувенор Лауэри получили солидный капитал от Генри Вилларда – владельца первой трансамериканской железной дороги и финансиста Дж. Пирпонта Моргана.
В ноябре 1878 года, после трех лет изысканий пьяница-телеграфист по имени Уильям Сойер и его партнер-юрист Альбион Мэн подали патентную заявку на лампу с углеродными нитями накаливания, заполненную азотом. Они заявили, что побили Эдисона. Джозеф Суонн, другой участник соревнования, удалил азот, оставив углеродную спираль, но сопротивление такой лампы оказалось низким. Поняв, что при низком сопротивлении понадобится небывалое количество энергии для подачи освещения даже на несколько сотен футов, Эдисон в сентябре 1878 года на базе лампы низкого сопротивления создал вакуумную лампу высокого сопротивления, которая потребляла значительно меньше энергии. Успех Эдисона вкупе с революционно новой проводкой, получившей название фидера, был в дальнейшем развит при помощи нового компрессора Шпренгеля, который Уильям Крукс рекомендовал для создания вакуума в запаянных стеклянных трубках. Прошло целых полгода, прежде чем 22 апреля 1879 года Эдисон обратился за патентом, хотя новый проект значительно уменьшал затраты энергии и, следовательно, снижал расходы на медь в сотни раз.
Шла яростная борьба, и финансовые покровители Эдисона испугались. Они предложили ученому выкупить патенты Сойера и объединить две компании. Эдисон еще не был до конца уверен, что спирали надо делать именно из углерода, и тратился на эксперименты с бором, иридием, магнием, платиной, кремнием и цирконием. Он отправлял эмиссаров на Амазонку, в Боливию, Японию и на Суматру в поисках редкого вида бамбука, о котором тоже подумывал. И только в 1881 году Эдисон окончательно остановился на разновидности пропитанной углеродом бумаги.
В это время втайне от Эдисона Сойер и Мэн обратились к Лауэри. Их лампа превосходила лампу Эдисона, на нее был получен патент, и она работала. Лауэри пытался пригласить Эдисона на четырехстороннюю дискуссию, однако Эдисон прислал на встречу представителя, который «не посмел передать Эдисону все, что сказал Лауэри. Впрочем, этого было достаточно, чтобы Эдисон прекратил колебаться… Изрыгая проклятия и плюясь пережеванным табаком, он воскликнул, что это старая история – недостаток уверенности».
Эдисон был тверд в своем нежелании сотрудничать с Сойером, Суонном или с кем-либо другим. Он продолжал устраивать рекламные кампании, которые кричали о «настоящей лампе Аладдина» («Эта лампа Эдисона – триумф великого ученого»).
При поддержке магнатов с Уолл-стрит Эдисон начал освещать Менло-Парк и частные владения богатых жителей Нью-Йорка. Первым из них был Дж. Пирпонт Морган, чьи дома находились на Тридцать шестой улице и на Мэдисон-авеню. Шел 1881 год.
Для работы генератора Эдисон сконструировал паровой двигатель и бойлер и разместил электростанцию под конюшнями в недавно вырытом подвале, в задней части дома. Провода подводились к новым лампам накаливания, помещенным в газовые рожки, через кирпичный туннель, который располагался под землей у самой поверхности и тянулся через весь двор. «Конечно, часты были короткие замыкания, а генератор нередко ломался. Даже при нормальной работе он причинял много беспокойства семье и соседям, которые жаловались на шум динамо. Миссис Джеймс М. Браун, живущая неподалеку, говорила, что из-за вибраций ее дом трясется». Моргану пришлось выложить подвал мешками с песком и поместить агрегаты на толстые резиновые коврики, чтобы «приглушить шум и смягчить вибрацию. Благодаря этому удалось добиться тишины и вернуть покой соседям, но только до зимы, когда все бродячие коты района повадились греться на теплом участке земли, и соседи стали еще пуще жаловаться на их вопли».