НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Шрифт:
Другое наблюдение состояло в том, что с помощью таких осцилляции можно было новым и более экономичным образом получать свет, что обещало дать идеальную систему электрического освещения вакуумными трубками, освобождая от необходимости замены ламп или нитей накаливания и возможно также даже от использования проводов внутри зданий. Эффективность этого света возрастает пропорционально частоте осцилляции, и коммерческий успех, таким образом, зависит от экономичного получения электрических вибраций с частотами, выходящими за пределы обычных. В этом направлении я был вознагражден дальнейшими успехами, и практическое введение этой новой системы освещения уже недалеко.
Исследования привели меня к новым наблюдениям и результатам, одним из наиболее важных из которых была демонстрация осуществимости подачи электрической энергии через один провод без возвратного. Сначала я мог передавать этим новым способом только очень небольшие количества электрической энергии, но и в этом направлении мои усилия были вознаграждены таким же успехом.
Фотография, приведенная на Рис. 3, показывает, как поясняет надпись под ней, действительную передачу такого рода, выполненную с помощью аппарата, который использовался
После демонстрации осуществимости этого способа передачи мне естественным образом пришла мысль использовать в качестве проводника Землю, тем самым избавившись от проводов совсем. Чем бы ни являлось электричество, это факт, что оно ведет себя как несжимаемая жидкость, и Землю можно рассматривать как огромный резервуар электричества, которое, как я полагаю, можно было бы эффективно распределять с помощью надлежащей электрической машины. Соответственно, мои дальнейшие усилия были направлены на разработку специального аппарата, который бы мог эффективно создавать возмущение электричества в Земле. Прогресс в этом новом направлении был, естественно, очень медленными, и работа удручала, пока я наконец не преуспел в создании нового вида трансформатора или индукционной катушки, практически подходящей для этой особой цели. То, что этим способом возможно не только передавать маленькие количества электрической энергии для работы точных электрических устройств, как я намеревался в начале, но и электрическую энергию в заметных количествах, станет понятно из рассмотрения Рис. 4, который показывает реальный эксперимент этого рода, выполненный с тем же аппаратом. Полученный результат был тем более замечателен, что верхний конец катушки не был подсоединен к проводу или пластине для усиления эффекта.
"БЕСПРОВОДНАЯ" ТЕЛЕГРАФИЯ — СЕКРЕТ НАСТРОЙКИ — ОШИБКИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ГЕРЦА — ПРИЕМНИК ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Первым существенным результатом моих экспериментов в этом последнем направлении стала система телеграфии без проводов, которую я описал в двух научных лекциях в Феврале и Марте 1893. Она механически проиллюстрирована на диаграмме С, где в верхней части показана электрическая схема как я ее тогда описывал, а в нижней — ее механическая аналогия. Система в принципе чрезвычайно проста. Представьте два камертона, F и F j; один на передающей, а второй, соответственно, на принимающей станции, и у каждого к нижней ножке прикреплен маленький поршень р, вставленный в цилиндр. Оба цилиндра сообщаются с большим резервуаром R, с упругими стенками, который предполагается закрытым и наполнен легкой несжимаемой жидкостью. Если начать ударять по одному из рожек камертона F, то маленький поршень р под ним начнет вибрировать, и его вибрации, передаваемые через жидкость, достигнут удаленного камертона Fj, который "настроен" на камертон F, или, иначе говоря, имеет точно ту же ноту, что и первый. Тогда камертон Fj начнет вибрировать, и его вибрация будет усиливаться под постоянным воздействием находящегося на расстоянии камертона F, пока его верхний рог, достигнув достаточно сильного размаха, не войдет в электрическое соприкосновение с неподвижным контактом с", тем самым запуская электрические или иные устройства, которые можно использовать для записи сигнала. Этим простым способом две станции могут обмениваться сигналами, если еще установить такой же контакт С' близко к рогу камертона F, так чтобы аппарат на каждой станции мог выступать и в качестве приемника, и в качестве передатчика.
Электрическая система, изображенная в верхней части диаграммы с, по принципу в точности такая же, два провода или цепи ESP и ЕJSJPJ, которые вертикально идут на [большую] высоту, соответствуют двум камертонам с прикрепленными к ним поршнями. Эти цепи подсоединены к земле через пластины Е и Еj, и к двум находящимся на высоте металлическим листам Р и Pj, которые сохраняют электричество и тем существенно усиливают эффект. Закрытый резервуар R с упругими стенками в этом случае заменяет Земля, а жидкость
— электричество. Обе цепи "настроены" и работают точно так же, как два камертона. Вместо ударов по камертону F на передающей станции, в вертикальном передающем или отправляющем проводе ESP создаются, в результате действия стоящего на этом проводе источника S, электрические осцилляции, которые распространяются через землю и достигают
Диаграмма с. МЕХАНИЧЕСКАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ "БЕСПРОВОДНОЙ" ТЕЛЕГРАФИИ.
удаленного вертикального принимающего провода Е/SJPJ, возбуждая в нем ответные электрические осцилляции. В этот последний провод, или цепь, включено чувствительное
Точная настройка двух цепей дает огромные преимущества, и на самом деле очень существенна при практическом использовании этой системы. В этом отношении существует много распространенных ошибок, и как правило, в технических отчетах по этому вопросу цепи и устройства описываются как этими преимуществами обладающие, хотя из самой их природы очевидно, что это невозможно. Чтобы достичь наилучших результатов важно, чтобы длина каждого провода или цепи от земли до самого верха была равна одной четвертой длины волны электрической вибрации в этом проводе, или же равнялась этой длине волны умноженной на нечетное число. Без соблюдения этого правила практически невозможно избежать интерференции и обеспечить приватность сообщений. Здесь и лежит секрет настройки. Чтобы добиться наиболее удовлетворительных результатов, нужно использовать электрические вибрации с низким питчем (периодом). Обычно применяемый экспериментаторами искровой аппарат Герца, который производит осцилляции с очень высокой частотой, не позволяет добиться эффективной настройки, и малейших возмущений достаточно, чтобы сделать обмен сообщениями невыполнимым. Но научно разработанные, эффективные аппараты допускают почти совершенную юстировку. Эксперимент, проведенный с улучшенным аппаратом, о котором неоднократно упоминалось, чтобы дать о нем представление, проиллюстрирован на Рис. 5, который достаточно легко понять из пояснения к нему.
С тех пор, как я описал эти принципы телеграфии без проводов, я имел много случаев отметить, что используются одни и те же особенности и элементы с ясной уверенностью, что сигналы передаются на значительные расстояния Герцевыми" излучениями. Это всего лишь одно из многих превратных представлений, которые взрасли на исследованиях почивших физиков. Около тридцати трех лет назад Максвелл, развивая заставляющий задуматься эксперимент Фарадея [поставленный] в 1845, построил идеально простую теорию, которая близко связала между собой свет, лучистое тепло и электрические явления, объясняя их все как следствия вибраций гипотетического непостижимо тонкого флюида, названного эфиром. Не было никаких экспериментальных подтверждений, пока Герц по предложению Гельмгольца не предпринял для этого ряд экспериментов. Герц проявил необыкновенную изобретательность и проницательность, но посвятил недостаточно усилий улучшению своего старомодного аппарата. В результате чего не смог наблюдать важную роль, которую играл воздух в его экспериментах, и которую я открыл впоследствии. Повторив его эксперимент и получив другие результаты, я рискнул указать на этот недосмотр. Сила доказательств, предоставленных Герцем в поддержку Максвелловской теории, лежала в правильной оценке частот вибраций использовавшихся им цепей. Но я удостоверился в том, что он не мог производить частоты, которые как он думал он получал. Вибрации, получаемые с помощью аппарата, идентичного тому, который использовал он, как правило, намного медленнее, что обусловлено присутствием воздуха, который оказывает ослабляющее воздействие на быстро вибрирующую электрическую цепь высокого напряжения, так же как жидкость на камертон. Я открыл с тех пор и другие причины ошибки, и давно перестал смотреть на его результаты как на экспериментальное подтверждение возвышенных концепций Максвелла. Эта работа великого Немецкого физика сработала как сильнейший стимул для электрических исследований в то время, но она также и, соразмерно, своим очарованием парализовала научные умы, препятствуя этим независимым исследованиям. Каждое новое явление, которое открывалось, должно было соответствовать этой теории, поэтому истина часто неосознанно искажалась.
Когда я развил эту систему телеграфии, моим умом владела идея осуществления коммуни- кации на расстояние через Землю или окружающую среду, практическую реализацию которой я считал неимоверно важной, главным образом благодаря нравственному воздействию, которое бы она не могла не оказать на весь мир. В качестве первого шага в направлении этой цели я предполагал, в то время, использовать релейные станции с настроенными цепями, надеясь сде- лать осуществимой передачу сигналов на огромные расстояния даже с помощью аппарата очень умеренной мощности, который тогда был в моем распоряжении. При этом, я был убежден, что с надлежащим оборудованием сигналы можно будет передавать в любую точку земного шара, не важно как далеко удаленную, без необходимости использования этих промежуточных стан- ций. Меня привело к этому убеждению открытие странного электрического явления, которое я описал в начале 1892 в лекциях, прочитанных перед несколькими научными обществами за гра- ницей, и назвал "вращающейся щеткой". Это сноп света, который при определенных условиях образуется в вакуумной трубке, настолько чувствительный к магнитным и электрическим воз- действиям, что это граничит со сверхъестественным. Этот сноп света быстро вращается под воздействием земного магнетизма, до двадцати тысяч оборотов в секунду, и направление вра- щения его в этой части света противоположно вращению в южном полушарии, а в области маг- нитного экватора он вообще не должен вращаться. В его наиболее чувствительном состоянии, которого добиться очень трудно, он с невероятной чуткостью откликается на электрические или магнитные воздействия. Можно различить, как на него воздействует даже простое напряжение мышц руки и вызываемое этим слабое электрическое изменением в теле исследователя, стоя- щего на некотором расстоянии от него. Когда он находится в этом высокочувствительном со- стоянии, он может регистрировать самые слабы магнитные и электрические изменения, происходящие в Земле. Наблюдение этого удивительного явления сильно впечатлило меня, убедив, что с его помощью можно осуществить связь на любом расстоянии, если сделать аппа- рат, способный производить, пусть и сколь бы то ни было малое, электрическое или магнитное изменение состояния земного шара или окружающей среды.