Никола Тесла. Изобретатель будущего, Карлсон Бернард

Никола Тесла. Изобретатель будущего

на обложку

Карлсон Бернард

Шрифт:

Когда Тесла готовился покинуть Госпич, чтобы приступить к учебе в Граце, мать подарила ему сделанную своими руками сумку на длинном ремне. Яркая и красиво расшитая, эта сумка была типичным текстильным изделием его родной провинции Лики. Тесла дорожил этой сумкой и носил ее в течение всей жизни {79} .

Вместе с этой сумкой, материальным напоминанием о семье и родине, Тесла увез из Граца и нематериальные ценности, о которых можно только догадываться. Как и другие сербы, жившие в австрийской Военной Границе, его бабушки и дедушки с обеих сторон выжили и преуспели, делая карьеру в духовенстве или вооруженных силах. Как мы видим, благодаря своему происхождению Тесла мог хорошо приспособиться к жизни в Америке, он обладал необходимыми эмоциональными и интеллектуальными ресурсами, чтобы быстро преуспеть, будучи иммигрантом в Нью-Йорке в 1880-х годах.

Nikola Tesla Museum, 1952–2003 (Belgrade: NTM, 2006), 108.

От своих родителей Тесла унаследовал черты, сослужившие

ему хорошую службу. От матери он унаследовал не только технологическую изобретательность, но также и чувство удовлетворения от создания полезных вещей. Хотя его отношения с отцом были напряженными, от него Тесла впитал некоторые ценности как от социального реформатора. В частности, с возрастом Тесла стал меньше интересоваться получением денег от своих изобретений и больше думать о том, какую пользу они могут принести человечеству. Во многом как и его отец, который надеялся, что образование и политическая независимость приведут к повышению качества жизни сербов, Тесла полагал, что его изобретения, такие, как его радиоуправляемая лодка и беспроводная передача энергии, положат конец войне и ознаменуют начало новой эпохи процветания.

Но самое главное, что Тесла вынес из своего детства, – это важные для изобретателя интеллектуальные способности. Он родился с необычно сильным визуальным воображением, настолько сильным, что время от времени он не мог отличить воображаемое от действительности. Однако в подростковом возрасте Тесла научился управлять своим воображением и направлять его в нужное русло. Вначале он лишь отправлялся в воображаемые путешествия, но постепенно обнаружил, что может управлять своим воображением для создания новых устройств. Чтобы добиться этого, Тесла понял, что должен установить баланс между полетом воображения и упорядоченным мышлением, необходимым для детальной разработки механизма. Опираясь также на свое православное религиозное образование, он считал, что в каждом изобретении должен быть основной принцип, идеал. Взбудораженный тем, как можно использовать свое воображение для поиска этих принципов и создать новую технологию, Тесла нутром чувствовал, что хочет быть изобретателем. Таким образом, когда он отправился в Грац с котомкой за плечами, Тесла покинул свой дом в Лике, унеся с собой традиции, черты характера и навыки, которые помогли ему осуществить свою мечту стать изобретателем.

Глава II

Мечты о двигателях

(1878–1882)

Тесла приехал в Грац осенью 1875 года, чтобы начать обучение в Политехнической школе Йоаннеум. Йоаннеум был основан в 1811 году в качестве дара эрцгерцога Иоганна [5] графствам Штирии (область в Австрии), и в 1864 году он получил статус Technische Hochschule [6] . Наряду с институтами в Вене, Праге и Брно Йоаннеум был одним из четырех учебных заведений в Австрийской империи, готовивших инженеров {80} .

Хотя в школе был курс по гражданскому строительству, Тесла выбрал изучение математики и физики, намереваясь стать преподавателем {81} . Вероятно, Тесла принял решение пойти по стопам своего дяди Иосифа и таким образом заслужить одобрение отца. Хотя он стремился поддержать своего оставшегося сына, Милутину все же трудно было представить, что Тесла станет инженером, и карьера преподавателя математики казалась ему более приемлемой {82} .

Эрцгерцог Иоганн Австрийский (нем. Johann von "Osterreich), полное имя: Иоганн Баптист Йозеф Фабиан Себастьян (нем. Johann Baptist Josef Fabian Sebastian; 1782–1859) – эрцгерцог Австрийский, австрийский фельдмаршал, русский генерал-фельдмаршал, сын императора Леопольда II и испанской инфанты Марии-Луизы, брат Франца II.

Технический институт. – Перевод с нем.

Josef W. Wohinz, Hg., Die Technik in Graz: Aus Tradition f"ur Innovation (Wien: B"ohlau, 1999).

Tesla biography, 1890.

Копия учебной ведомости Теслы, Box 7, Folder 13, KSP.

Знакомство с электричеством

В Йоаннеуме Тесла делал успехи в математике, но его любимыми были лекции профессора Якова Пешля по физике. «Профессор Пешль, – вспоминал Тесла, – был со странностями: говорили, что он носил одно и то же пальто в течение двадцати лет. Но недостаток личной привлекательности он с лихвой компенсировал своей манерой изъясняться. Я никогда не видел, чтобы он упустил какое-то слово или жест, и его демонстрации и эксперименты отличались необыкновенной точностью» {83} .

1915 Autobiographical Sketch.

На лекциях Пешля Тесла познакомился с электричеством. Как и все лекторы, рассказывавшие об электричестве в XIX веке, Пешль наверняка сделал экскурс в историю электричества, со времен древних греков и до передовых изобретений электрического двигателя и освещения. Чтобы лучше понять последующие изобретения Теслы в области электричества, давайте рассмотрим ключевые моменты, которые Пешль излагал Тесле приблизительно в 1876 году.

Хотя древние греки знали, что статическую электроэнергию можно получить, натерев янтарь шелком, наше современное понимание электричества появилось в конце XVII – начале XVIII века. В то время несколько исследователей, в числе которых Генри Кавендиш [7]

и Бенджамин Франклин [8] , занимались изучением статического электричества. Эти естествоиспытатели сконцентрировали свое внимание на изучении природы электрических зарядов и искр. В начале XIX века наука шагнула от исследования статического заряда к исследованию явления, которое в то время называли динамическим электричеством, или электропроводностью. Опираясь на работу Луиджи Гальвани [9] , в 1800 году Алессандро Вольта создал первый источник постоянного тока, состоявший из кусочков двух различных видов металла, разделенных прослойкой смоченных в кислоте бумаг. Изобретение, получившее название «вольтов столб», стало первой аккумуляторной батареей. Пока химики и философы энергично спорили, каким образом в вольтовом столбе вырабатывалось электричество, другие ученые использовали его, чтобы проводить новые эксперименты {84} .

Генри Кавендиш (англ. Henry Cavendish; 1731–1810) – британский физик и химик, член Лондонского королевского общества (с 1760 года).

Бенджамин Франклин (англ. Benjamin Franklin; 1706–1790) – американский политический деятель, дипломат, изобретатель, писатель, журналист, издатель, масон. Один из лидеров войны за независимость США.

Луиджи Гальвани (итал. Luigi Galvani; 1737–1798) – итальянский врач, анатом, физиолог и физик, один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, основоположник экспериментальной электрофизиологии. Первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении («животное электричество»). Обнаружил возникновение разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита.

Michael Brian Schiffer, Draw the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment (Berkeley: University of California Press, 2003).

Среди этих ученых был Ханс Кристиан Эрстед [10] , который в 1820-м обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Эрстед присоединил провод к вольтову столбу и затем поднес к нему магнитный компас. К изумлению Эрстеда, стрелка компаса отклонялась, только когда он присоединял или отсоединял провод от вольтова столба. Эксперименты Эрстеда повторил Андре-Мари Ампер [11] , который установил, что это было движение зарядов – ток, который взаимодействовал с магнитным полем стрелки компаса и вызывал ее отклонение. Но какова же связь между током, магнетизмом и движением?

Ганс Кристиан Эрстед (дат. Hans Christian Orsted; 1777–1851) – датский ученый, физик, исследователь явлений электромагнетизма.

Андре-Мари Ампер (фр. Andr'e-Marie Amp`ere; 1775–1836) – великий французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности, иностранный почётный член Петербургской академии наук (1830). Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток».

В 1831 году Майкл Фарадей ответил на этот вопрос. Используя тороидальную катушку провода и стержневой магнит, он продемонстрировал закон электромагнитной индукции. Фарадей показал, что можно индуцировать, или создать, ток в катушке, вставляя магнит в катушку и извлекая его обратно. И наоборот, если пропустить ток через катушку, магнит будет двигаться. Однако, чтобы произошло какое-либо из этих явлений – вырабатывался ток или производилось движение, – катушка и стержневой магнит должны были находиться перпендикулярно друг другу. На самом деле вызванный ток двигался под прямым углом в третьей плоскости, перпендикулярно и катушке, и магниту. В современной науке это называется правилом правой руки.

Фарадей понял значение наблюдения Эрстеда о том, что стрелка компаса двигалась только в том случае, когда ток включали или выключали; когда ток тек по проводу постоянно, никакого движения не было. Фарадей выдвинул гипотезу, что и магнит, и электрическая катушка были окружены электромагнитным полем (часто изображаемым как серия силовых линий) и что ток или движение производились, когда одно из этих полей изменялось. Когда ток в проводе Эрстеда включали или выключали, это приводило к возбуждению либо деактивации магнитного поля провода, и это изменение взаимодействовало с магнитным полем стрелки компаса, заставляя ее двигаться. Как мы увидим позже, понимание, что изменение магнитного поля может вызвать ток или произвести движение, было важно для работы Теслы над двигателями.

В середине XIX века ученые не смогли в полной мере осознать всех тонкостей теории Фарадея. Однако, взяв за основу модели Фарадея, исследователи и производители приборов быстро схватили суть его идей и разработали множество генераторов и двигателей. Для прикладных исследователей закон электромагнитной индукции Фарадея сводился к следующему: чтобы создать электрический генератор, нужно перемещать проводник через магнитное поле, и в нем будет индуцироваться ток. Аналогично, чтобы сделать электродвигатель, нужно использовать электрический ток для создания электромагнитного поля, которое заставит магнит или проводник двигаться {85} .

Michael Brian Schiffer, Power Struggles: Scientific Authority and the Creation of Practical Electricity before Edison (Cambridge, MA: MIT Press, 2008), 49–74.