Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток
Шрифт:
Стоя на резонансной катушке, Марк Твен держит металлическое кольцо с лампой накаливания. Ток высокой частоты и напряжения проходит через его тело и зажигает лампу. На заднем плане — Тесла, включающий цепь.
Никола Тесла первым идентифицировал его и предложил интерпретацию природы данного излучения. В статье, где говорилось о нем, изобретатель заявлял, что катодный поток состоял из мельчайших частиц. Такая мысль открывала для исследователя верный путь к пониманию явления. Квантовая физика в течение еще многих лет занималась описанием свойств элементарных частиц, носителей разных форм электромагнитного излучения и в силу
Тесла открыл, что лучи, невидимые человеческому глазу, могут проходить через человека даже с расстояния нескольких метров, и получил невероятные изображения человеческих тел, которые назвал «тениграммы». Заметив, что некоторые ткани тела меньше пропускают лучи, он предложил использование излучения в медицине, например для того, чтобы определить положение инородных предметов в теле.
В ту эпоху ученые не знали об опасности экспериментов с излучением. Жажда открытий и энтузиазм привели многих исследователей рентгеновских лучей, а затем и радиоактивности к проведению очень вредных для здоровья опытов. Сам Тесла по 40 минут занимался фотографированием своего черепа, после чего у него возникали сонливость, временная потеря памяти и ощущение жжения в голове. Сначала он решил, что излучение может иметь терапевтический эффект и стимулировать работу мозга, но постепенно симптомы становились все более тревожными: раздражение и боль в глазах, ожоги на коже, выпадение волос... Тесла довольно скоро осознал, что излучение не безобидно. Одним из первых он заговорил о трех принципах безопасности при работе с рентгеновскими лучами — расстоянии, времени и защите.
В рентгеновской трубке ток нагревает катод, испускающий электроны, начинается термоионное излучение. Электроны ускоряются из-за разности потенциалов, сталкиваются с анодом и там рассеиваются. Они в основном взаимодействуют с ядрами атомов анода и передают им импульс. Согласно классической физике, заряженная частица в результате ускорения (как в случае электрона при взаимодействии с анодом) должна постоянно испускать электромагнитное излучение. Так как масса ядра значительно превышает массу электрона, он практически не получает энергии. Если Тн — начальная кинетическая энергия электрона, а Тк— конечная, то в процессе торможения в виде тормозного излучения будет рассеяна энергия, равная значению Т:
Т = Тн– Тк.
В тот момент, когда Тесла был поглощен этими ключевыми исследованиями, произошли обстоятельства, замедлившие его быстро продвигающуюся работу. В апреле 1895 года был запущен первый большой генератор гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде, названный именем Теслы и с указанием номеров его патентов, выгравированных на дощечке. План развития проекта реализовывался весьма успешно, с соблюдением всех сроков. Но как часто случалось в жизни Теслы, счастливые моменты достижений приходили одновременно с несчастьями:
13 марта того же года, ночью, в 02:35, начался пожар на первых этажах дома 33-35 по Пятой авеню. Пламя быстро распространялось, пятиэтажное здание запылало и обрушилось. Лаборатория Николы Теслы находилась на пятом этаже.
Гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде по своему масштабу была признана новым чудом света; ее строительство продолжалось несколько лет и потребовало участия многих видных инвесторов и ведущих инженерных компаний. Вестингаузу пришлось уступить «Дженерал Элеткрик», владеющей основными патентами, контракт на линии передачи и распределения между Ниагарским водопадом и первым большим населенным пунктом, которого должны были достичь линии, Буффало, находящимся на расстоянии 40 км.
В 1896 году электрический свет от Ниагарской станции пришел на улицы и в дома этого города, что шумно отметили выстрелами пушек, звоном колоколов и свистом. Следующий этап был связан с переходом на переменный ток «Питтсбург Редакшн Компани»,
Зал генераторов электростанции № 1, названной станцией Эдварда Дина Адамса, комплекса Ниагарской ГЭС.
Это был непоправимый удар. Труды половины жизни изобретателя с моделями, чертежами, заметками, архивами, фотографиями и инструментами сгорели дотла, и восстановить их не представлялось возможным. Это были бесчисленные потери лабораторного оборудования и аппаратов собственного изготовления, копий которых не существовало, а также ущерб с точки зрения вложенных в лабораторию знаний и времени. Ни лаборатория, ни оборудование не были застрахованы. До того времени Тесла прекрасно жил благодаря продажам патентов, не заботясь о финансовой стороне, но все полученные средства он вложил в исследовательское оборудование. По расчетам прессы ущерб составлял 50 000 долларов, но изобретатель называл цифру в один миллион, принимая во внимание потери от будущих неполученных патентов и затраты на возобновление работ практически с нуля. Непосредственным следствием пожара стала задержка в его исследованиях, по некоторым направлениям Тесла так и не смог достичь прежнего уровня, как в случае с рентгеновскими лучами. Находки последних месяцев в этой области были уничтожены огнем.
Многие выказали солидарность с Теслой в его трагедии, в газетах печатались статьи с кричащими заголовками, такими как «Пропали труды гения». Сам Эдисон пришел на помощь бывшему врагу, дав разрешение временно пользоваться своей лабораторией в Нью-Джерси. Именно тогда, в сложных обстоятельствах, в которых оказался Тесла, Эдвард Дин Адамс, председатель комиссии по Ниагарскому водопаду и глава фирмы, занимающейся его использованием, предложил изобретателю полмиллиона долларов для создания нового общества при поддержке корпорации Джона Моргана. Тесла серьезно задумался над предложением. В пользу его принятия говорило то, что поручители обещали ему спокойную жизнь. С другой стороны, Морган был известен своей жесткостью: произошедшее по его инициативе слияние компаний Эдисона и Томсона в «Дженерал Электрик» нейтрализовало обоих изобретателей, что поставило в безвыходное положение Вестингауза. Решение Теслы было следующим: он принял помощь в размере 40000 долларов, но отказался создавать фирму. Многие из его окружения посчитали это его второй крупной ошибкой в мире бизнеса.
В ноябре 1895 года, когда Тесла еще не нашел места для новой лаборатории, немецкий физик Вильгельм Рентген (1845-1923), занимавшийся катодными лучами, обнаружил существование излучения неизвестной природы и назвал его икс-излучением. Его волны появлялись, когда катодные лучи воздействовали на стеклянные стенки вакуумной трубки и распространялись от этого источника во всех направлениях. Их траектория была прямолинейной, как у света, они воздействовали на фотоматериалы и не отклонялись в присутствии электрического или магнитного полей. В течение многих лет не было до конца понятно, волны это или частицы. Рентген открыл, что они легко могут проходить через вещества с низкой плотностью, такие как мускулы человека, и поглощаются материалами с высокой плотностью, такими как кости. Ученый предложил использовать лучи в медицине для получения внутренних изображений тела человека. В январе 1896 года был опубликован отчет о его открытии вместе с радиографией костей руки его жены. Данный снимок стал знаменитым на весь мир.
Скоро после публикации открытия Рентген получил письмо из США с поздравлениями от уважаемого изобретателя Николы Теслы, а также серию его «тениграмм», которые удалось спасти из пожара в лаборатории. Это были изображения, сделанные с помощью икс-лучей: одно из них демонстрировало кости руки самого изобретателя, другое — кости ноги, снятые через ботинок. Ответ немца не заставил себя ждать:
«Уважаемый господин, Вы невероятно поразили меня своими замечательными фотографиями и разрядами. Благодарю Вас за них.