Борис Ржонсницкий

НИКОЛА ТЕСЛА





ПРЕДИСЛОВИЕ

В дни десятилетия Октябрьской революции активисты Киевского общества друзей радио и работники Киевского политехнического института устроили выставку электро– и радиооборудования. Мне было шестнадцать лет, когда вместе с несколькими приятелями, такими же начинающими радиолюбителями, я попал на эту выставку.

В одной из подвальных комнат мы увидели странное сооружение. На полу в центре комнаты стояла картонная труба метра два высотой, обмазанная смолой и обмотанная проводом.

Студент-политехник в фуражке с черным лакированным козырьком и темно-зеленым бархатным околышем, на котором поблескивал золотом значок – скрещенные молоток и разводной ключ, погасил свет, включил рубильник. Яркие молнии окутали черную смоленую трубу. По комнате заметались огненные зигзаги.

– Что это? – робко спросил кто-то из моих друзей.

– Тесла, – небрежно и высокомерно ответил студент. Это был высоковольтный высокочастотный резонансный трансформатор Теслы. Мы не знали еще тогда о существовании электрика-изобретателя Николы Теслы. Для нас слово «Тесла» означало не фамилию человека, а название аппарата. Но какого аппарата! Удивительнейшего из удивительных. И в наши дни опыты с трансформатором Теслы являются одними из самых эффектных электротехнических демонстраций.

Быть может, именно в тот день у многих из нас окончательно созрело решение посвятить себя электротехнике, избрать в ней область токов высокой частоты.

Никола Тесла является одним из творцов промышленной электротехники переменных многофазных токов. В конце прошлого века им были созданы первые конструкции двухфазных генераторов и электродвигателей. Дальнейшее развитие электротехники переменного тока пошло но пути трехфазных систем, создание которых связано с именем Михаила Осиповича Доливо-Добровольского. Здесь уместно привести слова самого Доливо-Добровольского из его статьи, написанной в 1917 году: «…Открытие трехфазного тока не есть единичное открытие; дело идет даже не только о многих типах электродвигателей, но о принципах конструкций и расчетов; вопрос охватывает схемы включения, трансформаторы и расположение первичных машин, то есть «электрическую систему». Это уже больше не отдельные независимые вопросы, а комплексная область». И далее с большой похвалой Доливо-Добровольский отзывается об исследованиях Теслы.

Другой цикл работ, проведенный Николой Теслой, относится к токам высокой частоты, беспроволочной передаче электроэнергии.

Здесь необходимо сказать несколько слов об общей обстановке, в которой проводились опыты по беспроволочной передаче электроэнергии.

В 1873 году Максвелл опубликовал свой знаменитый трактат об электричестве и магнетизме. Этим было завершено построение общей теории электромагнитных явлений. В дальнейшем уже не было обнаружено ни одного факта, который бы не укладывался в рамки теории Максвелла.

В 1889 году вышла в свет работа Генриха Герца «Силы электрических колебаний в соответствии с теорией Максвелла». В ней был дан количественный расчет мощностей, передаваемых при помощи электромагнитного излучения.

Экспериментальные и теоретические исследования Герца окончательно установили, что электрическая энергия может быть передана без проводов тремя различными способами: электрической индукцией, электромагнитной индукцией и, наконец, электромагнитной волной.

Исследователи в различных странах обратилась к решению поставленной жизнью задачи – осуществлению беспроводной передачи электромагнитных волн. Это был коллективный труд, кооперация современников, многие из которых даже не знали о существовании друг друга, но работали в одном направлении, двигали общее дело.

Говоря о передаче сигналов без проводов, мы в первую очередь называем Александра Степановича Попова, который уже в 1895 году демонстрировал радиоприемное устройство – свой знаменитый грозоотметчик.

Тесла много занимался беспроводной передачей сигналов, для чего им был создан специальный резонансный трансформатор и впервые в мире применил антенное устройство.

Электромагнитные волны Тесла с успехом применил не только для передачи телеграмм, но и для передачи сигналов управления различными механизмами. Тесла построил модель радиоуправляемого судна и потому по справедливости может быть назван родоначальником радиотелемеханики.

Он поставил перед собой и еще более грандиозную задачу: передавать без проводов не только слабые телеграфные или телефонные сигналы, но также и большие количества энергии, достаточные для питания мощных электрических устройств.

Нужно четко различать передачу сигналов от передачи энергии. Смешение этих понятий недопустимо.

При передаче сигналов могут иметь место потери, которые во много раз превышают полезную мощность, получаемую приемником. Тысячи киловатт излучает мощная современная радиовещательная станция, а радиоприемник получает ничтожные доли ватта (часто меньше одной миллиардной доли от энергии, излученной передатчиком). Энергия радиоволны, уловленной приемником, не может выполнить ощутимой работы; необходим вспомогательный источник энергии (электросеть, батарея и т. п.), чтобы привести радиоприемник в действие.

При передаче энергии для силовых целей дело должно обстоять иначе, чем при передаче сигналов: приемник должен получать значительные мощности, и потери при передаче должны быть малы. Поэтому при силовой передаче совершенно недопустимо посылать энергию во все стороны: «Всем, всем, всем!» – как это делается при радио– или телевещании. При силовой передаче энергия от передатчика должна направляться к каким-то вполне определенным приемникам. При силовой передаче электромагнитные волны должны не свободно распространяться во все стороны, а идти сосредоточенным потоком-лучом.

Передавать электроэнергию на значительное расстояние с малыми потерями электромагнитным лучом можно только при помощи очень коротких радиоволн. За последние два десятилетия созданы электронные приборы (генераторы с группированным электронным потоком), которые позволяют получать большие мощности на очень коротких волнах. Созданы также антенны, обладающие высокой направленностью, дающие возможность производить и излучать концентрированные потоки электромагнитных волн.

В конце прошлого века, когда вел свои опыты Тесла, не существовало реальных путей к получению значительных мощностей на коротких волнах. Да и в высказываниях Теслы ничего не говорится о необходимости применения направленных потоков волн. Его положения о возможности передавать электроэнергию без проводов с малыми потерями, используя колебания потенциала земного шара, основаны на недоразумениях и ошибках.

Однако подобно тому как алхимик Бранд в поисках несуществующего «философского камня» кипятил мочу и в конце концов нашел новый химический элемент – фосфор, так и Тесла в результате своих опытов по передаче электроэнергии хотя и не достиг главной цели, все же создал ряд новых важных электротехнических аппаратов. В первую очередь это упомянутый резонансный трансформатор. Тесла дал первую практическую разработку принципа использования явления резонанса для получения высоких электрических напряжений. Этот принцип ныне широко применяется во всех ускорителях заряженных частиц для ядерных исследований. Резонансные ускорители – важная отрасль современной экспериментальной ядерной физики.

Возвращаясь к вопросу о беспроволочной передаче энергии, необходимо заметить, что и в наши дни, когда есть уже технические предпосылки для ее осуществления, такая передача во многих случаях оказывается неэкономичной, нецелесообразной. Например, передавать энергию от электростанций к центрам потребления, видимо, всегда будет выгоднее кабельными и воздушными линиями, а не волновым потоком.

Тесла демонстрировал лампы, светящиеся без проводов. В наше время подобные опыты показывают иногда даже в цирке. Но вряд ли электросветильники без проводов надо вводить в быт. Для действия беспроводных светильников необходимы сильные электромагнитные поля. Пребывание в таких полях не безразлично для человеческого организма, к тому же для действия беспроводных светильников расходуется энергии больше, чем в обычных лампах.

Однако ряд направлений беспроволочной передачи энергии широко применяется и усиленно разрабатывается в современной технике. В первую очередь необходимо назвать высокочастотный электронагрев, при котором энергия передается на расстояния всего лишь в несколько сантиметров. Но это дает во многих случаях огромный эффект. Так производят поверхностную закалку стальных изделий, сушку, стерилизацию, плавят различные высококачественные сплавы, оптические стекла, нагревают заготовки для ковки и штамповки и пр.

В 1943 году в Москве впервые в мире была продемонстрирована возможность беспроводной передачи энергии наземному транспорту при помощи токов высокой частоты. В 1958 году пущена в промышленную эксплуатацию установка подземного высокочастотного транспорта на одной из шахт Донбасса.

Высокочастотное безконтактное энергопитание представляет большой интерес и для городского транспорта и для снабжения энергией различных сельскохозяйственных машин.

В 1954 году в Донбассе были проведены опыты по разрушению горных пород концентрированным потоком высокочастотной энергии.

Надо ожидать, что проблемы беспроводной передачи электроэнергии будут интенсивно разрабатываться и в электротехнике грядущих десятилетий. Инициатива Теслы будет вдохновлять новые поколения исследователей-электриков.

Разные исследователи идут разными путями к своим изобретениям и обобщениям. Многие начинают с подробных расчетов, точных вычислений. У Теслы же на первом месте была игра воображения. Описывая свои опыты в Колорадо с токами высокой частоты высокого напряжения, Тесла не дает детальных описаний своих приборов, не приводит данных точных измерений. Он рассказывает о том, как обострились его зрение и слух, как благодаря приподнятости духа он мог быстрее делать свои умозаключения. Некоторые строки из научных работ Теслы напоминают предсказания библейских пророков своей туманностью и неопределенностью.

Тесла видел конечные цели своих исследований, но не всегда мог ясно представить всю ту долгую дорогу, которая могла бы привести к этой конечной цели. Он пренебрегал отдельными деталями, а некоторые стороны проблемы представляй себе неточно и подчас неверно.

В работах Николы Теслы можно найти немало положений, ошибочных с позиций современной электротехники. Но с какой меркой подходить к оценке этих «ошибок» Теслы?

Вспомним, как ложные, давно отвергнутые научные теории о «теплороде», «флогистоне», «электрических жидкостях» в свое время помогли глубже познать природу и в конечном счете воздвигнуть величественное здание современной науки. Из работ Николы Теслы выросли и развились многие отрасли современной электротехники. Его предложения и идеи до сих пор продолжают волновать исследователей, звать к новым поискам.

В заключение, быть может, стоит сказать о трагедии одиночества Николы Теслы. В прошлом веке авторами изобретений и открытий часто бывали исследователи-одиночки. С началом нашего века положение изменилось. Серьезные исследования стало возможным вести только в больших лабораториях с дорогостоящим оборудованием, большими коллективами работников: на смену «кустарному», «героическому» периоду истории техники пришел период организованного коллективного исследовательского труда. Особенно болезнен был этот переход в условиях капиталистического общества, где научная и техническая деятельность всегда подчинялась идее наживы.

Тесла начал как изобретатель-одиночка и в дальнейшем не сумел войти в какой-либо коллектив или создать свой исследовательский коллектив. За последние десятилетия своей жизни Тесла не смог внедрить в практику ни одного нового предложения.

В наши дни в Советском Союзе проблемы электротехники, автоматики и другие, над которыми когда-то работал Тесла, изучаются большими коллективами на заводах и в исследовательских институтах. В подготовке и проведении одного-единственного опыта теперь участвует иногда много сотен и даже тысяч людей.

Имя Теслы забыть нельзя. Его работы не только в прошлом, они пронизывают современную технику и открывают пути в ее будущее.

Молодым исследователям Советского Союза будет интересно и поучительно познакомиться с жизнью Николы Теслы, со взлетами и падениями этого гениального мечтателя.

Г. И. Бабат

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

НАЧАЛО ПУТИ





ГЛАВА ПЕРВАЯ

Детство Николы Теслы. Жизнь в семье. Школьные годы. Болезнь. Кем быть?



На западе современной Югославии, в Народной республике Хорватии, у подножья восточного склона Велебитских гор, покрытых густыми, непроходимыми лесами, расположен город Госпич – центр провинции Лика.

Величественна и прекрасна природа этих мест. На вершинах гор дикие скалы нагромождены друг на друга. С трудом можно найти между ними небольшие клочки земли, пригодной для обработки под посев. Недаром в Хорватии существует народное сказание, будто бы бог, равномерно распределяя по земле камни, летал над ней с большим мешком. Над Ликой мешок прорвался, и весь остаток камней высыпался, образовав Велебиты.

Невдалеке за горным хребтом – побережье лазурного Адриатического, или, как зовут его здесь, Ядранского моря; всего в нескольких часах пути – поразительные в своей красоте Плитвицкие озера, окруженные могучими дубовыми, буковыми и кленовыми лесами. Быстрые реки каскадами водопадов сбегают с высоких гор в долину плоскогорья Лика.





В гуще этих лесов затерялось небольшое село Смиляны. И хотя до города Госпича всего двенадцать километров, только пешими горными тропами жители этого села добираются до центра провинции.

Сто лет назад, когда Хорватия входила в состав империи Габсбургов, захватившей земли хорватов и словенов и поработившей свободолюбивые славянские народы, Смиляны состояли всего из нескольких домов, школы, где преподавание велось не на родном хорватском языке, а на немецком, костела да православной церкви, рядом с которой находился небольшой домик священника. В этом домике, сохранявшемся до 1942 года, в семье священника Милутина Теслы ровно в полночь с 9 на 10 июля 1856 года родился четвертый ребенок, получивший имя Никола.





В те годы в стране, испытавшей гнет различных поработителей: турецких, венгерских, австрийских, православная церковь была одним из очагов сопротивления свободолюбивых славянских народов. Милутин Тесла был священником по призванию. Он происходил из старинного сербского рода, с давних времен переселившегося из Сербии в Хорватию, в провинцию Лика. Еще в XVII веке род этот назывался Драгнич, что означает по-сербски «дорогой», но, переселившись в Хорватию, он получил другое имя – Тесла[1], связанное с основной профессией большинства членов семьи.

Представители этого рода отличались не только как мастера своего ремесла, но и как храбрые защитники родины. Родители Милутина Теслы были военными. Его вместе с братом Иосипом также отдали в свое время в офицерскую школу. Но военные науки, муштра и шагистика не интересовали обоих братьев. Милутин вскоре бросил офицерскую школу и поступил в духовную семинарию, дававшую возможность наряду с изучением богословия в свободное время заниматься естественными науками и математикой. Иосип, окончив школу, преподавал математику в военных учебных заведениях и впоследствии стал профессором Военной академии в Австрии.

Окончив в 1845 году духовную семинарию, Милутин Тесла женился на Джуке Мандич. После женитьбы он получил должность капеллана греческой восточной церкви в местечке Сенью, где прожил с 1846 по 1852 год. Здесь в семье Теслы родились трое старших детей: сын Дане и две дочери – Ангелина и Милка. В 1852 году Милутин Тесла был переведен в Смиляны.

Образованный и одаренный человек, смилянский священник интересовался не столько богословием, сколько литературой, философией и естественными науками. Как и брат его Иосип, Милутин очень увлекался изучением математики и проявил в этой науке недюжинные способности. Он знал в совершенстве несколько европейских языков, много читал, любил книги и собрал большую библиотеку, содержавшую не только редкие богословские фолианты, но и прекрасно подобранную литературу по естествознанию.

Таков был отец Николы Теслы. Однако не меньшее влияние на формирование характера будущего ученого оказала и его мать Джука. Это была своеобразная и очень одаренная натура.

Рано лишившись матери, Джука, старшая в большой семье, должна была взять на себя все заботы о шестерых братьях и сестрах. Всю жизнь она оставалась неграмотной (на родине ее, в Грагаце, не было сербских школ, а отец Джуки не захотел отдать ее в школу, где учили на чужом языке), но рано обнаружила глубокий природный ум, художественный вкус и любовь к народному творчеству. Джука Тесла знала на память много сербских народных песен, отрывков из «Горного венца» – творения замечательного черногорского поэта Петра Негоша.

Она была также известна во всей округе своими рукоделиями, а особенно своим трудолюбием и изобретательностью.

Случалось не раз, что путник, нашедший приют в одном из горных селений Хорватии, с интересом рассматривал замысловатые приспособления для различных домашних работ или замечательный ткацкий станок, на котором можно было изготавливать любые ткани – и грубые для верхней одежды и тончайшие, идущие на вышивку и рукоделия.

– Кто придумал эти приспособления? Кто изобрел такой замечательный ткацкий станок? – невольно интересовался удивленный гость.

– Наша Джука, – с гордостью отвечал владелец редкостного станка, – Джука Мандич из Грагаца. Зайдите к ней, если ваш путь лежит через Грагац. Во всей округе вы не найдете мастерицу искуснее и хозяйку гостеприимнее. Она охотно покажет вам вышивки и кружева своей работы, каких не найти и на ярмарке в Загребе, да еще и споет немало песен, расскажет не одну старинную легенду.

О рукодельном мастерстве Джуки Мандич сохранилось почти легендарное свидетельство старожилов – вы услышите его и сейчас в Грагаце: руками, загрубевшими от домашней работы, она могла завязать три узелка на ресничке.

Замужество и большая семья не изменили ее характера, жизнерадостного и жизнелюбивого. Материнская ласка, нежная забота и неизменная звонкая песня на всю жизнь запомнились ее детям. Но вместе с тем это была требовательная мать, воспитавшая в своих детях несгибаемую волю, настойчивость в достижении поставленной цели, благородство помыслов и желаний.

В такой обстановке вырос Никола Тесла. Годы его детства, проведенного в незаурядной семье, среди изумительной природы, были наполнены поэзией и сказочными преданиями старины, они оставили неизгладимый след во впечатлительной душе будущего ученого. Не раз впоследствии воспоминания детства, картины мирной жизни гордого, свободолюбивого, мужественного народа, с исключительной стойкостью переносившего все превратности истории, вдохновляли Николу Теслу и помогали ему в преодолении возникавших трудностей.

Семья воспитала в нем самое ценное – любовь к людям, к их труду, гуманизм в самом высоком значении этого слова.

Еще в раннем детстве, прежде чем он пошел в начальную школу, родные заметили, что Никола обладает необычайно живым воображением. Мальчик очень много читал, увлекался поэзией и музыкой. Достаточно было ему прочитать или услышать что-либо, как перед его глазами мгновенно воссоздавалась живая картина прочитанного или услышанного.

Богатая природная фантазия была еще больше развита рассказами матери, легендами и народными песнями, наполненными, казалось, несбыточными мечтами об облегчении труда простых людей. И уже в те детские, а особенно в юношеские годы Никола Тесла поставил своею целью поиски путей облегчения жизни простого человека.

«Неужели люди должны весь век трудиться так тяжело? – думал он, глядя на изнуренных крестьян. – Нет, я должен построить такую машину, которая будет сама работать, а человек лишь присматривать за ней!»

И он часами рассказывал младшей сестре Марице, как должна быть устроена эта машина, соединявшая в себе послушность верного слуги и выносливость мула. Было где разыграться фантазии! Много раз на протяжении долгой жизни вспоминал Тесла эти мечты и в них черпал силы для достижения поставленной цели.

В 1861 году семья Теслы перенесла тяжелое горе – в результате несчастного случая погиб старший сын, Дане, необычайно одаренный и способный юноша, которого боготворили все в доме.

После смерти Дане, являвшегося гордостью семьи, вся любовь родителей постепенно перешла на Николу, хотя отец и старшие сестры долго еще относились к нему с некоторой отчужденностью. Поверенными тайных мыслей Николы были лишь мать и младшая сестра Марица, восторженно любившая его всю жизнь.

Одно из ранних детских воспоминаний Николы Теслы, собственноручно записанное им в возрасте восьмидесяти лет для двенадцатилетней дочери его близкого друга, связано со следующим происшествием.

В морозный январский вечер, когда сумерки едва сгустились и в доме еще не зажигали огня, шестилетний Никола играл с черной кошкой. Однако забава была прервана необычайным явлением, показавшимся чудом не только ребенку. Спина кошки неожиданно озарилась полосой голубоватого света, а прикосновение к ней вызвало целый сноп искр.

Отец и мать Николы стояли как зачарованные.

– Перестань играть с кошкой, – сказала, наконец, мать, – а то можешь вызвать пожар.

Отец мальчика, имевший обычно ответ на любой вопрос, затруднился объяснить это непонятное явление, но сказал, что, по-видимому, это электричество, подобное тому, какое бывает во время грозы.

Электричество? Мальчик впервые услышал это слово, но сказочное явление запомнилось на долгие годы. Не в этот ли вечер возник интерес Теслы к непонятному явлению, заставивший его отдать изучению электричества восемьдесят лет жизни?

В первом классе начальной школы Тесла учился в Смилянах, а затем продолжал учение и окончил начальное реальное училище в городе Госпиче, куда в 1864 году переехала вся семья. Там Николе пришлось преодолевать возникшую с первых дней неприязнь некоторых учителей и одноклассников, вызванную тем, что развитие его не соответствовало возрасту, а способности поражали всех окружающих. Необычайная память, редкая способность производить сложные математические вычисления в уме, молниеносно называя ответ, когда учитель еще только заканчивал диктовать задачу, – все это восстанавливало против необычайного ребенка. Не по годам высокий, худой, неуклюжий, левша (впоследствии Тесла научился одинаково хорошо владеть обеими руками), он при первом появлении в школе не вызывал симпатии у своих одноклассников.

Но вскоре учителя поняли, что имеют дело с ребенком, на редкость одаренным, а сверстники оценили ловкость Николы в играх, умение плавать как рыба, умение дружить и быть верным дружбе в любых условиях. Нельзя не рассказать об одном эпизоде из школьной жизни Теслы. Прекрасно успевая по всем предметам, свободно владея уже в эти годы, кроме сербского и хорватского, немецким, французским, итальянским языками, Никола считался последним учеником по рисованию и черчению, хотя дома он прекрасно чертил и недурно рисовал. Эта загадка объясняется тем, что ученик, занимающий последнее место по черчению и рисованию, в соответствии с правилами училища подлежал исключению. Один из мальчиков, имевший средние оценки по всем предметам, рисовал и чертил хуже всех, и это грозило ему исключением. Тогда Тесла решил стать худшим учеником класса по этим предметам, будучи уверен, что его успехи по математике и физике не позволят применить к нему строгую меру наказания.

Тесла был живым ребенком. Ему нравились подвижные детские игры, но еще больше любил он далеко уходить в горы и часами следить за стадами овец в глубоких ущельях – овцы казались маленькими, ненастоящими, игрушечными. Облака в небе над ними, принимавшие временами причудливые формы, казались великанами. Иногда мальчика заставала в горах гроза, и он с восторгом взирал на полыхающее от бесчисленных молний небо. И каждый раз Никола вспоминал тот случай с кошкой…

Часто Никола забирался в глубь леса, ловил там в самодельные силки певчих птиц. Но он недолго томил в неволе своих пленников и обычно через несколько дней выпускал их на свободу. Никола и Марица всегда держали у себя дома много голубей, заботливо кормили их, придумывали им ласковые имена и прозвища.

Никола был отличным пловцом и приобрел в Госпиче большую известность своим умением нырять и под водой переплывать реку. Это увлечение неоднократно приводило его к опасным приключениям. Так, однажды, когда Николе было четырнадцать лет, он нырнул, переплыл под водой реку и вынырнул на другой стороне как раз под плотом. Мальчик едва не утонул, его спасло только большое самообладание: собрав все силы, он раздвинул бревна, просунул в отверстие голову, набрал воздуха, вновь погрузился в воду и, проплыв под плотом, вынырнул у берега.

Годы учения в Госпиче были началом изобретательской деятельности Николы Теслы. Именно тогда, при несколько необычных обстоятельствах состоялось первое знакомство с машинами. В этом маленьком городке добровольная пожарная команда приобрела однажды новый пожарный насос. Первое испытание его было обставлено весьма торжественно; но можно представить себе разочарование присутствующих, когда оказалось, что насос не в состоянии качать воду. Всеобщее замешательство нарушил Никола Тесла – наблюдательный мальчик быстро нашел неисправность и, устранив ее, пустил насос в действие. Не обошлось без курьеза – внезапно начавший действовать насос обдал струей холодной воды толпу слишком близко подошедших знатных горожан, не ожидавших от мальчика познаний, достаточных для устранения неисправности.

Вскоре Никола построил сам несколько моделей водяных турбин, установил их на реке и начал внимательно изучать их работу. Тогда же он стал знакомиться с серьезной технической литературой. В одной из книг Тесла натолкнулся на описание Ниагарского водопада. Мальчик, уже видевший Плитвицу, представил себе величественный вид Ниагары и в своих мечтах стал проектировать турбину для использования ее энергии. В это время у Теслы впервые зародилась мысль поехать в Америку и построить станцию на Ниагарском водопаде.

В школе, где учился Тесла, имелись механические и электрические приборы, с которыми учитель проделывал множество интересных опытов. Никола заинтересовался ими и, спустя некоторое время, начал сам экспериментировать с электрической машиной и лейденской банкой. Искра, проскакивающая при разряде этой банки, произвела на него большое впечатление: это было еще одно проявление той непонятной и грозной силы, с которой он встречался в горах Велебита. И мальчик жадно набросился на книги об электричестве.

Вскоре у тринадцатилетнего Николы появились кое-какие собственные мысли об атмосферном электричестве, и он высказал своему школьному учителю идею управления дождями с помощью создания искусственной молнии.

За время учения у Теслы еше больше развилась способность к быстрому счету. Он производил все математические вычисления на мысленно представляемой классной доске, мгновенно называя конечный результат. Эта особенность сохранилась у Теслы на всю жизнь. Уже будучи знаменитым ученым, он производил подсчеты и конструировал в уме, представляя в воображении взаимодействие частей изобретенного им аппарата. Тесла навсегда сохранял в памяти конструкции созданных им машин и даже через десятки лет мог назвать размеры любой детали.

Однажды Никола тяжело заболел. Жизнь его находилась в опасности. Выздоровление, по собственному рассказу Теслы, наступило совершенно неожиданно – во время болезни он начал читать «Приключения Тома Сойера» Марка Твена. Жизнерадостная книга возбудила у него такое желание жить, что усилием воли он заставил себя перебороть болезнь и вскоре, к удивлению лечивших его врачей, выздоровел. Произведения Марка Твена навсегда остались любимыми книгами Теслы, и он был несказанно счастлив, когда много лет спустя лично познакомился и подружился с великим американским писателем.

Между тем пришло время продолжать учение в Высшем реальном училище, и Николу Теслу отправили в город Карловец к двоюродной сестре его отца Станке Бранкович. Здесь он усиленно занимался все теми же любимыми предметами: математикой и физикой.

Дом тетки не знал никакой нужды. Семья была вполне обеспечена, но Станка Бранкович, отличавшаяся немалыми странностями, кормила племянника впроголодь, считая вредным для худого и болезненного юноши, каким был Никола Тесла в те годы, есть досыта. Муж ее, дядя Николы, пытался тайком подкармливать юношу, но вскоре эти попытки были обнаружены и прекращены властолюбивой теткой. Позднее в автобиографии Н. Тесла объясняет свои усиленные занятия в Карловце именно необходимостью заглушить чувство голода. Так это или нет, судить трудно, но ему действительно удалось закончить четырехлетний курс обучения за три года и получить степень бакалавра.

После окончания Высшего реального училища перед юношей встал вопрос о выборе профессии. Сам Никола считал лучшей в мире специальность инженера-электрика. Однако намерение его продолжать учение в Высшей технической школе встретило резкое противодействие отца, мечтавшего видеть сына священником. Никола Тесла горячо протестовал против этого желания отца не только из-за страстного желания стать инженером, но еще и потому, что уже в то время он не признавал никакой религии.

В разгар бурных споров Никола тяжело заболел. Впоследствии он сам считал, что перенес холеру, но воспоминания его близких о ходе болезни не подтверждают этого. Тревога всей семьи за его жизнь не поддается описанию. Сам Никола успокаивал родных, уверяя, что если отец даст согласие на продолжение технического образования, он направит всю свою волю на выздоровление. Если же в этом будет отказано, то смерть неизбежна.

Отец долго противился просьбе сына. Лишь когда, по выражению одного из биографов ученого, дверь потустороннего мира была отворена для Николы, Милутин Тесла дал клятвенное обещание не препятствовать намерениям сына.

Событие это не прошло для Николы Теслы бесследно. Предполагая, что он болел холерой, Тесла, опасаясь вновь заразиться ею, на протяжении всей жизни оставался мнительным и болезненно брезгливым, что особенно бросалось в глаза в годы его материального благополучия.

Вообще все недуги Николы Теслы, несомненно, имели характер довольно редких аллергических заболеваний, связанных с повышенной реакцией органов чувств на внешние раздражения, и наложили свой отпечаток на весь его образ жизни.

ГЛАВА ВТОРАЯ

Высшая школа. Студент и профессор, инженер Телеграфной компании. Болезнь. Удивительное изобретение. Париж, Страсбург, снова Париж. «Лошадиный круг». Из Европы в Америку



Выздоровление, казалось бы, окончательно решало вопрос о дальнейшем образовании Николы. Однако выяснилось, что юноше предстоит в течение трех лет отбывать воинскую повинность в армии австро-венгерской монархии. Готовый в любое время с оружием в руках защищать свободу и независимость родной Хорватии, Тесла не пожелал служить в армии ее угнетателей. Чтобы избежать призыва, отец отправил сына в горы, где тот скрывался в течение целого года. Длительное пребывание на лоне природы значительно укрепило нарушенное было здоровье Николы.

В Хорватии в те годы не было своих высших учебных заведений, и для получения высшего технического образования молодые люди должны были уезжать в Пешт, Вену, Прагу и другие иноземные города. Поэтому в 1875 году Никола Тесла отправился в Грац, где поступил в Высшую техническую школу.





Наконец-то сбылась мечта Николы! С первых же дней учения он отдался ему со всей страстью девятнадцатилетнего юноши и в конце учебного года успешно сдал экзамены по девяти предметам, хотя требовалось сдать только по четырем. Для этого Тесла занимался по восемнадцать-девятнадцать часов в сутки, приучив себя обходиться лишь пятью-шестью часами отдыха. В одиннадцать часов вечера он ложился в постель и читал, пока не засыпал, в пять часов утра он был уже на ногах и после небольшой прогулки садился за занятия. К семи утра Никола шел на лекции, после которых проводил свободное время в лабораториях школы.

Преподаватели и здесь, как раньше в начальной школе и реальном училище, предсказывали ему блестящее будущее. Декан технического факультета писал его отцу: «Ваш сын – звезда первой величины».

С осени 1876 года, продолжая увлекаться изучением электричества, он особенно охотно работал в лаборатории профессора Якова Пешля. На лекциях по электротехнике у Теслы зародилась мысль о несовершенстве машин постоянного тока. Еще не видя в натуре ни одной подобной машины, он в своем воображении совершенно ясно представил себе не только схему ее, но и конструктивные особенности и быстро пришел к убеждению в возможности и необходимости отказаться от электрических машин постоянного тока и перейти к использованию переменного тока. Мысль эта, будь она высказана в те годы, несомненно, была бы встречена как абсурдная. Да и кто бы поверил доводам юноши, никогда не видавшего ни одной электрической машины ни постоянного, ни переменного тока! Однако чем больше Тесла размышлял о достоинствах переменного тока, тем более он был убежден в своей правоте.

Вскоре в школе была получена из Парижа машина Грамма[2], с которой профессор Пешль начал производить опыты, используя ее то в качестве генератора, то в качестве электродвигателя. В последнем случае щетки машины сильно искрили, и это окончательно убедило Теслу в необходимости создания электродвигателя, основанного на другом принципе, исключающем возможность таких помех, как искрение. Да и с точки зрения получения высокого коэффициента полезного действия электромашины постоянного тока, в обмотках которых первоначально образуется переменный ток, выпрямляемый затем с помощью коллектора в постоянный (генератор) или обратно – из постоянного в переменный (двигатель), являются машинами с неоправданными потерями. Значительно целесообразнее прямо получать переменный ток и использовать его для самых различных нужд, избегая коллектора.

Идея для Теслы была ясна, но конструктивное оформление генератора и особенно электродвигателя переменного тока найти было не так-то легко. Тесла был убежден в полной осуществимости своей идеи и высказал ее профессору Пешлю. Но такая мысль показалась профессору кощунством. Целую лекцию посвятил он тому, чтобы перед всем курсам опровергнуть доводы Теслы. Шаг за шагом разбивал он их и в конце концов, казалось, убедил юного изобретателя в неосуществимости его идеи.

– Тесла, несомненно, совершит великие дела, – говорил Пешль, – но осуществить высказанную им идею ему никогда не удастся. То, что предлагает Тесла, сходно с действием гравитационных сил (сил всемирного тяготения. – Б. Р.), которые никогда не смогут вызвать вращения. Тесла вздумал создать вечный двигатель, перпетуум-мобиле, а это невозможно. Отбросьте же, дорогой Тесла, эти мысли и направьте ваши усилия на что-либо более реальное.

Что мог возразить профессору юноша, еще не имевший опыта? Однако один из аргументов Пешля – невозможность притяжением и отталкиванием магнитных полюсов создать вращение – показался Тесле несостоятельным. Его не остановило безапелляционное суждение такого авторитетного профессора, каким был Пешль. Тесла сам построил модель машины Грамма и внес в нее немало усовершенствований. Экспериментируя с этой моделью, он пришел к ряду весьма важных и оригинальных выводов. Как выяснилось позднее, многие электротехники, имевшие значительный практический опыт, пытались так же, как и он, превратить машину постоянного тока в двигатель переменного тока. Это были уже вполне самостоятельные искания. В них, правда, Тесла еще не находил опытного опровержения взглядов Пешля, однако интуитивно он чувствовал, что идет по правильному пути. В своей автобиографии он писал позднее:

«Интуиция – это нечто такое, что опережает точное знание. Наш мозг обладает, без сомнения, очень чувствительными нервными клетками, что позволяет ощущать истину, даже когда она еще недоступна логическим выводам или другим умственным усилиям. Под воздействием авторитета профессора я на некоторое время отказался от своей идеи, но быстро пришел к выводу, что я прав. И я принялся за работу со всем жаром и беспредельной верой юности».

Действительно, самостоятельность мысли, проявленная Теслой уже в этом юном возрасте (ему не было еще и двадцати одного года), чрезвычайно характерна для всего его научного творчества. Несмотря на повсеместное распространение постоянного тока, для Теслы уже тогда была ясна необходимость внимательного изучения свойств переменных токов. Мысль эта не покидала Теслу во все годы учения в Высшей технической школе. Она настолько овладела им, что, запустив основные занятия в школе, он дни и ночи проводил в поисках решения поставленной задачи – найти принцип, на основе которого можно было бы создать электродвигатель переменного тока.

Перейдя на третий курс, Тесла отдал дань шумным и подчас небезвредным развлечениям студентов. На это, по его словам, толкало не только желание развлечься, но и неудачи в достижении намеченной цели. Тесла начал посещать ночные кафе, где проводил время за азартной игрой в карты, бильярд, шахматы, домино. Счастье переменчиво, и он проигрывал большие суммы, выигрыши же всегда раздавал проигравшим и скоро прослыл чудаком. Страсть к азартной карточной игре вызвала большую тревогу матери, которая боялась, что карты могут помешать осуществлению жизненного плана ее сына. Но Никола уверял мать, что сможет отказаться от овладевшей им страсти, как только убедится, что она мешает ему.

Однажды, когда Тесла проводил каникулы в Госпиче, он сильно проигрался и попросил денег у матери. Мать заняла нужную сумму у своей приятельницы и дала ему деньги со словами:

– Иди и веселись. Когда ты проиграешь все, что мы имеем, будет лучше. Думаю, что тогда-то ты сможешь справиться со своей страстью.

Тесла сначала проиграл все деньги, данные матерью, а затем даже те, что были отложены на оплату права учения в Высшей технической школе. Но в последний момент пришла удача, и Тесла начал выигрывать. Отыграны были деньги матери, проигрыши предыдущих дней, и к утру Тесла возвратился домой с огромной суммой. С той памятной ночи Тесла ни разу в жизни не садился за карточную игру.

С такой же твердостью справился он и с другими своими слабостями.

В 1878 году Тесла окончил Высшую техническую школу в Граце и в следующем году начал работать помощником инженера в городе Мариборе. Тогда же его постигло большое несчастье – умер отец. Семья осталась без средств к существованию.

И все же Тесла, исполняя волю отца, решил продолжать образование. Он поступил на философский факультет Пражского университета и в течение года изучал философию, математику и физику.

Тяжелое материальное положение семьи заставило Николу Теслу в 1881 году прервать занятия в Пражском университете и искать работу. По совету Теодора Пушкаса – одного из друзей его дяди Иосипа Теслы – он поступил в Венгерскую правительственную телеграфную компанию в Будапеште в качестве инженера-электрика.

По инициативе Пушкаса, компания начала заниматься проведением телефонных линий и строительством центральной телефонной станции. Тесла с увлечением занялся этой работой. Он сделал ряд изобретений и, в частности, создал оригинальный усилитель голоса для телефона. Но все свое свободное время он по-прежнему отдавал размышлениям об электродвигателе.

Переутомление, вызванное чрезмерной работой, вновь вызвало редкое заболевание – все органы чувств Теслы стали необычайно восприимчивыми. Он мог видеть весьма отдаленные предметы, видеть ночью. Слух Теслы обострился настолько, что разговор шепотом казался ему криком, а тикание карманных часов в соседней комнате – ударами молота по наковальне. Прикосновение пальцев к любым предметам вызывало резкую боль. Легкое прикосновение к телу Никола воспринимал как удар, ощущал колебания кровати или кресла, вызываемые проезжавшими по улице повозками. Пульс его изменялся от тридцати до ста – ста двадцати ударов в минуту. На протяжении всей этой странной и страшной болезни Тесла боролся с нею, продолжая в полубреду проектировать свой электродвигатель. Временами ему казалось, что решение так близко, что стоит только выздороветь, как он создаст конструкцию, во всем отвечающую его идее.

Выздоровление и на этот раз пришло независимо от усилий докторов. Оно наступило внезапно, и трудно объяснить, чем было вызвано возвращение нормальных функций всем органам чувств. Самому Тесле казалось, что теперь он еще более ясно представляет себе все условия, необходимые для создания электродвигателя переменного тока.

В один из февральских дней 1882 года Тесла, едва оправившийся после болезни, прогуливался со своим школьным другом Сцигети в городском парке Будапешта. Друзья любовались великолепной картиной захода солнца. Тесла был в особо приподнятом настроении. Он цитировал любимых поэтов, читал наизусть строки из Гёте, радуясь, что болезнь не изгладила из памяти стихи, знакомые еще с детства:



Взгляни: уж солнце стало озарять
Сады и хижины прощальными лучами.
Оно заходит там, скрывается вдали
И пробуждает жизнь иного края…
О, дайте крылья мне, чтоб улететь с земли
И мчаться вслед за ним, в пути не уставая![3]



Произнеся эти слова, Тесла замер. Сцигети, не решаясь нарушить молчание, смотрел на длинную фигуру друга, находившегося как бы в состоянии транса. Через несколько минут, глядя на заходящее солнце, Тесла заговорил:

– А все-таки оно будет вращаться и в обратном направлении. Все зависит от моего желания.

Сцигети, думая, что слова эти относятся к заходящему солнцу, не мог понять, что происходит с Теслой. Но Никола, увлеченный своими мыслями, быстро начал чертить тростью на песке схему электродвигателя переменного тока, основанного на использовании того, что впоследствии было названо вращающимся магнитным полем.

«В одно мгновение, – писал Тесла в автобиографии, – истина была открыта. Своею тростью я сделал на песке набросок принципа, который изложил шесть лет спустя на конференции в Американском институте электроинженеров. И мой друг, находившийся рядом со мною, понял мою мысль и выразил полное согласие с ней».

Подготовленное многолетними размышлениями открытие возможности создания и использования вращающегося магнитного поля – одно из величайших завоеваний технической мысли XIX века, ставшее основой всей современной электротехники, – действительно пришло внезапно. Но это не было случайностью. Ни одно открытие не может возникнуть по наитию, без предварительных длительных размышлений и ясного представления стоящей перед изобретателем задачи. Рассказ об обстоятельствах, при которых было сделано это открытие, может быть поставлен в один ряд с легендами об открытии Архимедом своего знаменитого закона, о яблоке, упавшем с дерева перед Ньютоном, или о кипящем чайнике, крышка которого привлекла внимание Джемса Уатта. Все они справедливо говорят о последней, заключительной стадии великих открытий, подготовленных большими, порой многолетними поисками.

Наступил необычайно плодотворный период в творчестве Николы Теслы. В течение нескольких месяцев им были разработаны многочисленные конструкции электродвигателей переменного тока, основанные на применении принципа вращающегося магнитного поля. Тесла едва успевал наносить на бумагу все варианты, возникавшие в его голове. Однако работа в телефонном отделе Будапештского правительственного телеграфа не давала возможности практически осуществить изобретение Теслы, и он по совету Пушкаса и с его рекомендательным письмом отправился в Париж, чтобы поступить в Континентальную компанию Эдисона.

В конце 1882 года Тесла начал работу в компании в качестве инженера-электрика по монтажу электроустановок, строящихся в разных городах Центральной Европы. Здесь ему пришлось иметь дело с электрегенераторами и электродвигателями постоянного тока известного американского изобретателя и конструктора Томаса Альвы Эдисона. Вдумчивый инженер, глубоко исследовавший все особенности этих машин, Тесла предложил немало усовершенствований и вскоре стал пользоваться большим авторитетом.

Одной из наиболее крупных работ, осуществляемых компанией, было сооружение электростанции для железнодорожного вокзала в Страсбурге. Однако дела здесь шли очень плохо, строительство не было закончено в срок. Компания попала в неудобное положение, и исправление его было поручено Николе Тесле. Его опыту и знаниям компания доверила одну из своих самых ответственных строек в Европе.

В 1883 году Тесла переселился в Страсбург и энергично занялся исправлением допущенных ошибок и промахов при строительстве электростанции. Несмотря на исключительную занятость делами компании, Тесла сумел найти время и для работы в мастерских, где он собственноручно создал модель электродвигателя переменного тока своей конструкции. Модель прекрасно работала, что подтвердило теоретические соображения изобретателя.

Видя успешный ход работ на строительстве электростанции, мэр города Страсбурга Баузен заинтересовался молодым инженером. Тесла был приглашен к нему на завтрак, во время которого с увлечением рассказал о своих опытах, чем привлек внимание всех присутствовавших. Вскоре Баузен стал горячим поклонником таланта Николы Теслы и с интересом слушал его теоретические соображения о возможности получения и использования вращающегося магнитного поля для создания электродвигателя, значительно более простого, чем электродвигатель постоянного тока. Модель электродвигателя, изготовленная Николой, еще более убедила Баузена в огромных перспективах многофазных переменных токов, и он собрал у себя нескольких богатых страсбургских предпринимателей, перед которыми Тесла продемонстрировал работу модели[4]. Двигатель действовал безотказно и наглядно выявил все преимущества переменного тока перед постоянным. Но на предложение приступить к выпуску этих двигателей никто из присутствующих не ответил согласием. Осторожные страсбургские буржуа не решились финансировать производство электродвигателей Теслы, предпочитая выждать, пока практика оправдает возлагаемые на них надежды. Тесла был подавлен. Он не мог понять, как можно отвергать проект, который в самое непродолжительное время может дать миру средство облегчить труд человека, неизмеримо повысить его производительность.

Строительство электростанции Страсбургского вокзала было закончено только весной 1884 года. Возвращаясь в Париж, Тесла ожидал получения большой награды, обусловленной при поездке в Страсбург в случае удачного выполнения задания. Кроме того, компания обещала награды и за все те усовершенствования машин Эдисона, которые были приняты фирмой. Эти средства Тесла хотел употребить на дальнейшие эксперименты по улучшению своей системы переменного тока, надеясь, что после этого, несомненно, удастся организовать массовое производство изобретенных им машин.

Но жизнь дала ему жестокий урок. Дельцы из Континентальной компании Эдисона не хотели так легко расставаться с 25 тысячами долларов, которые они должны были Тесле. Мистер Смит, к которому обратился Никола Тесла за получением обусловленных наград, послал его к мистеру Стиву. Тот, признавая право Теслы на награду, направил его к мистеру Ионесу, от которого надо было идти к мистеру Куку. После посещения еще двух мистеров Тесла получил указание обратиться снова к Смиту, который, выразив крайнее удивление, еще раз направил его к мистеру Стиву. Прогоняв, изобретателя по цинично называемому в их среде «лошадиному кругу», эти дельцы добились желаемого – Тесла, оскорбленный подобным издевательством, отказался от работы в компании и решил попытаться осуществить свои замыслы в какой-либо другой стране.

Первая мысль его была поехать в Петербург, так как в России в те годы были сделаны многие важные для развития электротехники открытия и изобретения. Имена Павла Николаевича Яблочкова, Дмитрия Александровича Лачинова, Владимира Николаевича Чиколева и других были хорошо известны электрикам всех стран, статьи их печатались в наиболее распространенных электротехнических журналах мира и, несомненно, были известны и Тесле. Зная об их неутомимой деятельности и достигнутых результатах, он рассчитывал найти поддержку своим мыслям и планам. Намерение переехать в Петербург было уже близко к осуществлению, но случайное обстоятельство заставило Теслу изменить свое решение и искать счастья за океаном.

Узнав о проделке всех «мистеров» парижской конторы, один из администраторов Континентальной компании, Чарлз Бечлор, в прошлом ассистент и личный друг Эдисона, после многочасовой беседы уговорил Николу Теслу поехать в Америку и предложить Эдисону свои услуги по усовершенствованию машин.

– Согласитесь с тем, что ваше намерение ехать в Петербург неразумно, – убеждал Бечлор, – вы не слыхали о судьбе бедного Яблочкова, едва не погибшего в своей лаборатории? Этот известный во всем мире изобретатель вынужден был покинуть свою родину и искать возможности усовершенствовать свое изобретение в Париже. А вы стремитесь из Парижа в Петербург. Послушайте меня, я хочу вам помочь. Поезжайте в Америку. Я дам вам письмо к Эдисону.

И Бечлор тут же написал коротенькую записку: «Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Вы еще будете мне благодарны, мистер Эдисон, за то, что я не пожалел нескольких часов для убеждения этого молодого человека отказаться от мысли ехать в Петербург. Я знаю двух великих людей – один из них вы, второй – этот молодой человек».

Уговоры Бечлора подействовали, и поездка в Петербург не состоялась. Продав все свои книги и немногочисленные личные вещи, Тесла собрал небольшую сумму денег, едва достаточную для покупки билетов на поезд до Гавра и затем на небольшое судно, направлявшееся в Нью-йорк. Наконец сборы окончены, билеты куплены. Прощальная прогулка по Парижу была полна воспоминаниями о несбывшихся надеждах и мечтами о близком осуществлении своего замысла.

Наутро Тесла отправился на вокзал. Багаж его состоял из маленького сверточка с бельем. Все остальное было рассовано по карманам. Наиболее ценные вещи – две тетради, в одной из которых мелким почерком были записаны мысли, вызванные изобретением, сделанным в Будапештском городском парке, а в другой стихи сербских и хорватских поэтов, – также лежали во внутреннем кармане пиджака.

На многолюдном перроне вокзала Гаврской железной дороги в Париже Тесла вновь отдался своим мыслям и вскоре обнаружил отсутствие свертка в руках и пропажу кошелька с деньгами и, главное, с обоими билетами. Пока он размышлял о создавшемся положении и искал выхода из него, поезд тронулся с места. Продолжая раздумывать, Тесла побежал за поездом, мысленно подсчитывая сохранившуюся в жилетных карманах мелочь. У самого конца перрона он все же принял решение и вскочил на подножку последнего вагона.

На следующей станции Тесла приобрел самый дешевый билет до Гавра. В парту он убедил владельца парохода в том, что его билет потерян, и так как к отходу парохода действительно не нашлось претендента на его место, «безбилетному» пассажиру было разрешено ехать до Нью-Йорка.

Для Николы Теслы это путешествие было мучительной пыткой. Без соответствующей одежды, голодный, он просиживал большую часть времени в своей каюте. Счастливый случай пришел на помощь. Капитан парохода обратил внимание на странного пассажира и пригласил его к своему столу. Услышав историю молодого изобретателя, капитан предложил Тесле обедать вместе с ним все время пути. Будущий знаменитый инженер охотно принял это любезное приглашение, сделанное как нельзя кстати.

Но неожиданное нелепое происшествие нарушило благополучное путешествие. На палубе вспыхнула драка между матросами, причем, как это всегда бывает, команда разделилась на две группы. В разгар драки Тесла случайно очутился в ее центре, между обеими группами. Не имея ни малейшего желания участвовать в потасовке, он, однако, был вынужден защищаться от сыплющихся на него со всех сторон ударов. Будучи на целую голову выше самого высокого из матросов, длиннорукий, физически очень сильный, Тесла легко обеспечил свою безопасность. На беду на палубу выскочил капитан. По-видимому, вид дерущегося Теслы произвел на него неблагоприятное впечатление. Во всяком случае, он перестал приглашать беспокойного пассажира обедать в своем обществе.

К счастью, пароход вскоре прибыл в Нью-Йорк. Всего с четырьмя центами в кармане, никому не известный в этой стране, надеясь лишь на свою необычайную трудоспособность и преисполненный самых радужных надежд, вступил Никола Тесла на землю, прозванную «землей золотых обещаний».

Скоро, очень скоро он узнал, что означают эти «обещания». Жизнь открыла ему глаза на их истинную цену.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

У Эдисона. Иммигрант не понял «шутки». Годы нужды. Фирма «Никола Тесла и К°». Двигатель создан. Патенты и лекция



Без денег, полуголодный, сошел Никола Тесла на берег в Нью-Йорке. Решение немедленно отправиться к Эдисону он принял не без колебаний – ни костюм, ни состояние его не могли создать благоприятного впечатления. В раздумье шагал Тесла по незнакомым улицам в направлении, указанном полисменом. Рассматривая витрины магазинов и мастерских, Никола случайно увидел сквозь одну из них, как выбившийся из сил пожилой мужчина тщетно пытался наладить работу небольшого генератора, служившего для освещения. Тесла решительно вошел в помещение и предложил свои услуги. Недоверчивое отношение владельца мастерской вскоре сменилось удивлением. Когда же генератор заработал и Тесла, довольный своим успехом, хотел удалиться, хозяин заставил его принять не только слова благодарности, но и небольшую сумму денег. Вряд ли когда-либо Тесла был более обрадован неожиданным заработком, чем на этот раз. Полученные им несколько долларов позволили прилично пообедать, снять номер в гостинице.

На следующее утро Тесла отправился в контору Нью-Йоркского отделения Общества электрического освещения Эдисона. Здесь, в старинном доме на Пятой авеню, помещались лаборатория, мастерские и личный кабинет Томаса Альвы Эдисона. Отыскать этот дом было нетрудно – с утра до поздней ночи около него толпились любопытные, привлеченные редкой по тем временам рекламой Общества электрического освещения.

– Могу ли я видеть мистера Эдисона? – спросил Тесла секретаря.

– Мистер Эдисон не имеет возможности принимать всех желающих его видеть, – последовал ответ.

– Но я специально прибыл для этого из Европы.

Секретарь Эдисона подняла глаза на высокого худощавого мужчину и без тени удивления сказала:

– К мистеру Эдисону приезжают и из других частей света, но это не увеличивает числа часов в сутках.

– Тогда я попрошу вас передать мистеру Эдисону письмо, которое я привез ему от Чарлза Бечлора.

– О! Это другое дело. Я сейчас же доложу о вас мистер, мистер…

– Тесла. Никола Тесла.

Через несколько минут Никола Тесла вошел в кабинет того, кого во всех уголках США называли «волшебником из Менло-парка».

Прославленный изобретатель прочитал письмо Бечлора и внимательно выслушал Николу Теслу, но остался совершенно равнодушным к его идеям применения многофазных переменных токов. Он и раньше из сообщений Континентальной компании знал кое-что о своем посетителе и ценил в молодом инженере только его действительно исключительную работоспособность.

Эдисон познакомил Теслу с Итоком, председателем Нью-Йоркского отделения общества, и рекомендовал его как опытного инженера-электрика. Тесла немедленно был принят в мастерские общества на скромную должность инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Вскоре Нью-Йоркское отделение общества получило заказ на ремонт генератора на корабле «Орегон», который должен был отплыть в Европу к вечеру следующего дня. Казалось невозможным в такой короткий срок найти и устранить неисправность в генераторе. Отмена же рейса потребовала бы уплаты большой неустойки, так как все билеты на судно были распроданы.

Дело поручили Тесле. Опыт работы в Европе и глубокие знания помогли ему быстро установить неисправность генератора – короткое замыкание витков обмотки – и устранить ее, перемотав сгоревшую катушку. Для этого Тесле пришлось проработать свыше двадцати часов, не сходя с судна. Эдисон и Иток остались очень довольны Теслой, но Эдисом высказал свое удовлетворение лишь нескольким близким друзьям.

После этого случая авторитет Теслы как инженера сильно возрос, хотя Эдисон относился к нему довольно холодно. С увлечением работая в мастерских по восемнадцать-двадцать часов в сутки, Тесла все же находил время для разработки вопросов использования многофазных переменных токов. Эдисон все более и более открыто высказывал неодобрение направлению личных изысканий Теслы. Вскоре между Эдисоном, стремившимся главным образом к разработке изобретений, обещавших быструю реализацию и значительные доходы[5], и «философствующим», как назвал его Эдисон, Николой Теслой наметились серьезные разногласия. Их взаимную холодность к тому же усугубил совершенно различный подход обоих изобретателей к решению инженерных проблем. Эдисон отрицал необходимость теоретических предпосылок экспериментальных исследований. Решение поставленной задачи он находил путем производства огромного числа разнообразных опытов, что требовало значительных, часто совершенно неоправданных затрат труда.

Однажды в дружеской беседе с Итоном Тесла так охарактеризовал метод работы Эдисона:

– Если бы ему понадобилось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наиболее вероятное место ее нахождения, но немедленно, с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не нашел бы предмета своих поисков. Его методы крайне неэффективны: он может затратить огромное количество энергии и времени и не достигнуть ничего, если только ему не поможет счастливая случайность. Вначале я с печалью наблюдал за его деятельностью, понимая, что небольшие теоретические знания и вычисления сэкономили бы ему тридцать процентов труда. Но он питал неподдельное презрение к книжному образованию и математическим знаниям, доверяясь всецело своему чутью изобретателя и здравому смыслу американца.

Узнав об этой оценке своей деятельности, Эдисон ответил Тесле словами, смысл которых почти полностью совпал с тем, что позднее было произнесено им в день своего сорокалетия в 1887 году:

– Я не исследую законов природы и не сделал крупных открытий. Я не изучал их так, как изучали их Ньютон, Кеплер, Фарадей и Генри для того, чтобы узнать истину. Я только профессиональный изобретатель. Все мои изыскания и опыты производились исключительно в целях отыскать что-либо имеющее практическую ценность.

В противоположность Эдисону Тесла любую возникавшую у него идею глубоко и всесторонне обдумывал, основывал теоретически все положения и приступал к экспериментальной проверке лишь того, что было им тщательно отобрано среди различных вариантов. Тесла совмещал в себе и выдающегося ученого и блестящего экспериментатора, причем именно первый преобладал в нем.

Это различие методов работы двух выдающихся инженеров отражает глубокую противоположность их образа мышления, их теоретической подготовки, их внутренних убеждений. Изобретатель-экспериментатор и изобретатель-ученый шли в своей творческой деятельности различными путями. До некоторых пор эти различия не мешали совместной работе обоих инженеров. Однако вскоре они стали поводом многочисленных споров и значительно обострили отношения между Н. Теслой и Эдисоном.

Несмотря на это, увлечение Теслы работой было необычайным. Он приходил в мастерские в десять часов тридцать минут утра и трудился до пяти часов утра следующих суток. Не обзаведясь ни постоянным жильем, ни семьей, Тесла часто оставался отдохнуть на несколько часов здесь же в мастерской. Насколько Эдисон ценил это качество, видно хотя бы из той характеристики, которую он дал одному из своих помощников. Возможно, это было сказано именно о Тесле, возможно, и о ком-либо другом, но слова эти полностью могут быть, отнесены к нему: «Когда он чувствовал потребность в отдыхе, – писал Эдисон, – он ложился на скамейку, здесь же в мастерской и после 20 минут сна вставал свежий и бодрый. В этом отношении был он чрезвычайно похож на меня, и я очень гордился тем, что мне, наконец, удалось найти такого человека».

Но взгляды обоих изобретателей, обладавших изумительной работоспособностью, на цель интенсивной деятельности человека были прямо противоположны. Эдисон считал идеальными и образцовыми для всего общества порядки своей лаборатории, в которой сотрудники работали по 20 часов в сутки, отдыхая не более четырех. Тесла, возражая на это, говорил, что он отдает все свои силы созданию такой техники, которая сделала бы достаточным четырехчасовой рабочий день, давая возможность всем людям двадцать часов в сутки использовать для отдыха и учения.

Однажды Эдисон предложил Николе Тесле разработать конструктивные улучшения электрических машин постоянного тока, изобретенных самим Эдисоном. В случае успешного решения поставленной задачи он обещал премию в 50 тысяч долларов. Тесла принялся за дело и вскоре сконструировал двадцать четыре различные разновидности машины Эдисона, создав для нее новый коммутатор и регулятор, чем значительно улучшил эксплуатационные качества этих наиболее распространенных в то время в США электрогенераторов и электродвигателей.

Работа доставила Тесле большое удовлетворение – его усовершенствования полностью решали задачи, поставленные, но не решенные самим Эдисоном. К тому же заслуженная премия должна была дать возможность организовать опыты по дальнейшему совершенствованию разработанной Теслой системы машин многофазных переменных токов.

Эдисон полностью одобрил все предложения Теслы, но по поводу обещанных 50 тысяч долларов сказал, что, по-видимому, иммигрант, недавно живущий в США, еще плохо понимает американский юмор и что обещание этой награды было не более чем шуткой.

Вряд ли знал Эдисон, какую глубокую травму нанес он впечатлительному и доверчивому изобретателю. На всю жизнь запомнил Тесла эту злую шутку, так грубо разрушавшую все его мечты о дальнейшей работе. Значит, в мире, где все продается и покупается, нет слова чести. И Тесле было особенно больно оттого, что этот урок капиталистических нравов ему преподал человек науки, талантливый и знаменитый. Несмотря на полную материальную необеспеченность, гордый и щепетильный иммигрант немедленно отказался от дальнейшей работы у Эдисона. Это произошло весной 1885 года, всего через год после приезда его в США. За этот небольшой срок Тесла приобрел известность в деловых кругах США, ценивших в нем глубокие и разносторонние знания в области электротехники и работоспособность.

Узнав о разрыве между Теслой и Эдисоном, группа электротехников-дельцов предложила Тесле организовать собственное общество электрического освещения. Но, выслушав его проекты применения переменного тока, они отказались от своего первоначального предложения и ограничились советом создать проект дуговой лампы, пригодной для освещения улиц и площадей.

Через год Тесла разработал конструкцию такой лампы. Однако вместо оплаты дельцы, с которыми имел дело Тесла, дали ему часть акций созданной компании по эксплуатации его изобретения и постарались отделаться от него. На протесты Теслы последовала разнузданная кампания клеветы, причем самого его пытались опорочить как инженера и изобретателя. В глубоком отчаянии Тесла пришел к убеждению, что Новый Свет (как тогда называли Америку) ничем не лучше Старого.

С осени 1886 года до весны 1887 года он перепробовал самые различные профессии: работал поденщиком, грузчиком, рыл канавы. Год, прожитый в необычайных лишениях, когда он, по собственному признанию, «спал, где придется, ел, что найдет», подействовал на него угнетающе. «Я жил этот год со слезами и сердечной болью», – писал позднее Николай Тесла. Почти умирающий с голоду, затравленный материальной нуждой, хорошо оценивший все прелести «земли золотых обещаний», он уже окончательно решил уехать обратно в Европу.

В апреле 1887 года Тесла познакомился с инженером Брауном, близким к некоторым руководителям Западной телеграфной компании, но в это время вынужденным, как Никола, жить случайными заработками. После нескольких месяцев совместной работы Браун, увлеченный смелыми мыслями изобретателя, уговорил своих знакомых оказать Тесле небольшую финансовую помощь для создания общества электрического освещения. Сам Браун внес весь свой наличный капитал – пятьдесят долларов – в дело, которое, по его твердому убеждению, вскоре должно было принести миллионные прибыли. Но Тесла и не думал о прибылях. Обрадованный возможностью продолжать работу над совершенствованием своего изобретения, он согласился с друзьями Брауна, советовавшими создать собственную компанию «Тесла арк лайт компани» лишь для того, чтобы иметь мастерские, в которых он мог бы экспериментировать со своими машинами переменного тока.

На этот раз Тесле повезло. Созданная им компания вскоре начала осуществлять в больших масштабах освещение улиц и площадей городов США дуговыми лампами Теслы. Деятельность ее приобрела огромный размах. Появились надежды на такие доходы, о которые Тесла ранее не смел и мечтать.

По какой-то прихоти он нанял помещение под контору своей кампании в доме №35 на Пятой авеню, неподалеку от дома Общества электрического освещения Эдисона. Между двумя изобретателями началась жестокая конкурентная борьба, отражающая соперничество между постоянным и переменным током. На стороне Эдисона был могущественный союзник – банкирский дом Моргана. И хотя финансовая мощь той или иной компании всегда оказывалась сильнее всех других доводов, сильнее научных фактов, «Тесла арк лайт компани», не имевшая влиятельные покровителей, все же постепенно расширяла свою деятельность. Вскоре Тесла организовал общество «Тесла электрик компании», значительно более мощное, имевшее необходимые средства для обеспечения постановки опытов в области переменных токов.

Получив возможность продолжить изобретательскую деятельность, Тесла снова загорелся. Несмотря на то, что со времени его открытия в Будапештском парке прошло пять лет, он помнил до мельчайших подробностей все продуманные тогда схемы электродвигателей многофазного переменного тока. В мастерских «Тесла электрик компани» он создал модели генераторов, электродвигателей, трансформаторов и всей аппаратуры, необходимой для эксплуатации устройств переменного двухфазного тока. Построенные им двухфазные электродвигатели обладали свойствами, близкими к свойствам лучших электродвигателей постоянного тока, и обещали в будущем еще более хорошие результаты.

Большое значение для дальнейших успехов Теслы в области конструирования электродвигателей переменного тока имело признание профессором Корнельского университета Антони эффективности двухфазного тока. Антони заявил, что на основании испытания модели, переданной Теслой в Корнельский университет в 1886 году, можно утверждать: электродвигатели двухфазного тока обладают коэффициентом полезного действия не ниже электродвигателей постоянного тока, соединяя это свойство со значительной простотой.

Антони доказал также, что теория, на основе которой построены эти двухфазные электродвигатели, распространима не только на систему с частотой в 60 периодов в секунду (частота модели Теслы), но и на весь диапазон от более высоких (133) до более низких (25) частот.

Успешные испытания созданных Теслой электродвигателей переменного многофазного тока привели к тому, что 12 октября 1887 года он подал в Патентную комиссию США заявку на патент[6]. В ней были описаны его научные открытия и изобретения, относящиеся к новой системе передачи электроэнергии с помощью переменного тока.

Однако поверенный Николы Теслы, представитель конторы «Дункан, Куртье и Пеж», посоветовал отказаться от такого обобщенного патента и разделить его на ряд отдельных. Тесла согласился, но разделил заявку лишь на две части. По обеим заявкам 1 мая 1888 года Николе Тесле были выданы ставшие затем знаменитыми патенты за номерами 381968 и 382280. В тот же день Тесла послал патентные заявки на свое изобретение в Англию и Германию и вскоре получил патенты и в этих странах.

Неумолимы законы капиталистического мира. Только запатентовав свои изобретения, Никола Тесла смог выступать публично с подробным изложением совершенных им открытий. Теперь он охотно принял предложение президента Американского института электроинженеров Томаса Камерфорда Мартина прочесть лекцию в этом институте – честь, которой в те годы удостаивались лишь немногие.

16 мая 1888 года Тесла изложил свои мысли в лекции «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов». Эта лекция была затем опубликована в электротехнических журналах разных стран и принесла Тесле мировую известность. Оценивая ее значение для развития электротехники, видный американский конструктор электрических машин Б. А. Беренд, бывший в 1888 году одним из слушателей Теслы, позднее говорил: «Со времени появления экспериментальных исследований Фарадея в области электротехники никогда ни одна экспериментальная истина не была представлена так просто и понятно, как описание Теслой его способа получения и использования многофазных переменных токов. Его имя делает эпоху в развитии науки об электричестве. В результате его исследований произошла революция в электротехнике».

Итак, патенты получены, в лекции разъяснены все недоуменные вопросы, изобретение Николы Теслы получило признание во всем мире. Теперь и мы можем подробнее познакомить читателя с открытием Теслы, рассказать о значении сделанного им изобретения, выяснить, справедлива ли столь восторженная оценка его трудов.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

Из истории электротехники. «Сказка об электричестве». Века и люди. Тесла или Феррарис? Михаил Осипович Доливо-Добровольский



Начнем наш рассказ словами самого Теслы, написавшего незадолго до смерти замечательный очерк истории электротехники «Сказку об электричестве»: «Кто действительно хочет понять все величие нашего времени, тот должен познакомиться с историей науки об электричестве. И тогда он узнает сказку, какой нет и среди сказок ”Тысячи и одной ночи”».

Впервые явления, ныне называемые электрическими, были замечены в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Сохранившиеся предания гласят, что древнегреческому философу Фалесу Милетскому (640–550 гг. до н. э.) было уже известно свойство янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать обрывки бумаги, пушинки и другие легкие тела. От греческого названия янтаря – «электрон» – явление это позднее получило наименование электризации.

Об янтаре в «Сказке» Теслы мы находим следующие поэтические строки: «Рассказ начинается задолго до начала нашей эры, в те времена, когда Фалес, Теофраст и Плиний говорили о чудесных свойствах «электрона» (янтаря), этого удивительного вещества, возникшего из слез Гелиад, сестер несчастного юноши Фаэтона, который пытался овладеть колесницей Феба и едва не сжег всю землю»[7].

Однако, создав поэтические легенды о янтаре, греки не продолжали изучения его свойств. Римляне ничего не прибавили к знаниям древних греков, а в средние века было забыто и то, что знали о янтаре в древнем мире. Только в конце XVI века придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гильберт изучил все, что было известно о свойствах янтаря древним народам, и сам провел немало опытов с янтарем и магнитами. В 1600 году он издал большой труд «О магните, магнитных телах и о самом большом магните – Земле» – настоящий свод знаний того времени об электричестве и магнетизме.

Гильберт впервые обнаружил, что свойства электризации присущи не только янтарю, но и алмазу, сере, смоле. Он заметил также, что некоторые тела, например металлы, камни, кость, не электризуются, и разделил все тела, встречающиеся в природе, на электризуемые и неэлектризуемые. Обратив особое внимание на первые, он производил опыты по изучению их свойств.

В середине XVII века известный немецкий ученый, бургомистр города Магдебурга, изобретатель воздушного насоса Отто фон Герике построил специальную «электрическую машину», представлявшую шар из серы величиной с детскую голову, насаженный на ось. Если при вращении шара его натирали ладонями рук, он вскоре приобретал свойство притягивать и отталкивать легкие тела.

На протяжении нескольких столетий машину Герике значительно усовершенствовали англичанин Хоксби, немецкие ученые Бозе, Винклер и другие. Опыты с этими машинами привели к ряду важных открытий: в 1707 году французский физик дю Фей обнаружил различие между электричеством, получаемым от трения стеклянного шара (или круга) и получаемым от трения круга из древесной смолы. В 1729 году англичане Грей и Уилер обнаружили способность некоторых тел проводить электричество и впервые указали на то, что все тела можно разделить на проводники и непроводники электричества.

Но значительно более важное открытие было описано в 1729 году Мушенбреком – профессором математики и философии в городе Лейдене. Он обнаружил, что стеклянная банка, оклеенная с обеих сторон оловянной фольгой (листочками станиоля) способна накапливать электричество. Заряженное до определенного потенциала (понятие о котором появилось значительно позднее), это устройство могло быть разряжено со значительным эффектом – большой искрой, производившей сильный треск, подобный разряду молнии, и оказывавшей физиологические действия при прикосновении рук к обкладкам банки.

От названия города, где производились опыты, прибор, созданный Мушенбреком, был назван лейденской банкой. Исследования ее свойств производились в различных странах и вызвали появление множества теории, пытавшихся объяснить обнаруженное явление конденсации заряда.

Одна из теорий этого явления была дана выдающимся американским ученым и общественным деятелем Вениамином Франклином, который указал на существование положительного и отрицательного электричества. С точки зрения этой теории Франклин объяснил процесс заряда и разряда лейденской банки и доказал, что ее обкладки можно произвольно электризовать разными по значению электрическими зарядами. Франклин, как и русские ученые М. В. Ломоносов и Г. Рихман, уделил немало внимания изучению атмосферного электричества, грозового разряда (молнии). Как известно, Рихман погиб, проводя опыт по изучению молнии.

Работы русских академиков Эпинуса, Крафта и других выявили целый ряд весьма важных свойств электрического заряда, но все они изучали электричество в состоянии неподвижном или мгновенный разряд его, то есть свойства статического электричества. Движение его проявлялось лишь в форме разряда. Об электрическом токе, то есть о непрерывном движении электричества, еще ничего не было известно.

Практическое значение накопленных за два столетия знаний об электричестве было сравнительно невелико. Это объясняется тем, что потребности практики, промышленности не выдвигали перед наукой требований познания электричества и изучения возможности его использования. «Об электричестве мы узнали кое-что разумное только с тех пор, как была открыта его техническая применимость», – писал Энгельс в письме к Г. Штаркенбургу 25 января 1894 года.

Самым крупным открытием в этой области в XVIII веке было обнаружение в 1791 году итальянским анатомом Луиджи Гальвани появления электричества при соприкосновении двух разнородных металлов с телом препарированной лягушки. Сам Гальвани ошибочно считал, что это явление вызывается наличием особого животного электричества.

Но вскоре другой итальянский ученый, Алессандро Вольта, дал иное объяснение этим опытам. Он экспериментально доказал, что электрические явления, которые наблюдал Гальвани, объясняются только тем, что определенная пара разнородных металлов, разделенная слоем специальной электропроводящей жидкости, служит источником электрического тока, протекающего по замкнутым проводникам внешней цепи.

Эта теория, разработанная А. Вольтой в 1794 году, позволила создать первый в мире источник электрического тока в виде так называемого Вольтова столба. Последний представлял набор кружков из двух металлов (меди и цинка), разделенных прокладками из войлока, смоченного в соляном растворе или щелочи. Описание этого прибора, изготовленного в конце 1799 года, дано в письме А. Вольты к президенту Лондонского королевского общества Банксу от 20 марта 1800 года.

Надо заметить, что и Гальвани был недалек от истины: как это установили позднее, в любом организме жизненные процессы сопровождаются возникновением электричества, которое с полным основанием может быть названо животным, не имеющим, однако, ничего общего с электричеством, открытым самим Гальвани.

Одним из первых глубоко исследовал свойства электрического тока в 1801 –1802 годах петербургский академик В. В. Петров. Работы этого выдающегося ученого, построившего самую крупную в мире в те годы батарею из 4 200 медных и цинковых кружков, установили возможность практического использования электрического тока для нагрева проводников. Кроме того, Петров наблюдал явление электрического разряда между концами слегка разведенных углей как в воздухе, так и в других газах и вакууме, получившее название электрической дуги.

В. В. Петров не только описал открытое им явление, но и указал на возможность его использования для освещения или плавки металлов и тем самым впервые высказал мысль о практическом применении электрического тока. С этого момента и должно начинать историю электротехники как самостоятельной отрасли техники.

Опыты с электрическим током привлекали внимание многих ученых разных стран. В 1802 году итальянский ученый Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводнику. В конце 1819 года это явление было вновь наблюдаемо датским физиком Эрстедом, который в марте 1820 года опубликовал на латинском языке брошюру под заглавием «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку». В этом сочинении «электрическим конфликтом» был назван электрический ток.

Небольшая, всего в пять страниц, книжка Эрстеда в том же году была издана в Копенгагене на шести языках. Сами опыты его были повторены осенью 1820 года швейцарским естествоиспытателем де ля Ривом на съезде естествоиспытателей в Женеве. На этом съезде присутствовал член Парижской Академии наук Араго, который по возвращении показал в заседании академии опыт Эрстеда. Еще до конца 1820 года Араго провел ряд исследований, из которых наиболее важным было открытие в 1824 году явления увлечения медного диска вращающимся вблизи него магнитом. Это явление, названное «магнетизмом вращения», долгое время оставалось лишь эффектным физическим опытом. Но позднее именно оно послужило основой многих практических изобретений и, в частности, электродвигателя переменного гока.

Большое значение имели также открытие Био и Саваром законов действия тока на магнитную стрелку.

Особо следует сказать о деятельности замечательного ученого Андре Мари Ампера[8], положившего начало изучению динамических действий электрического тока и установившему целый ряд законов электродинамики.

Едва лишь Араго продемонстрировал на заседании Парижской Академии наук опыт Эрстеда, как Ампер, повторив его, 18 сентября 1820 года, ровно через неделю, представил в академию сообщение о своих исследованиях. На следующем заседании, 25 сентября, Ампер докончил чтение доклада, в котором он изложил законы взаимодействия двух токов, протекающих по параллельно расположенным проводникам. С этого момента академия еженедельно слушала новые сообщения Ампера о его опытах, завершивших открытие и формулирование основных законов электродинамики.

Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он впервые объединил два разобщенных ранее явления – электричество и магнетизм – одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы. Эта теория, встреченная современниками Ампера с большим недоверием, была весьма прогрессивной и сыграла огромную роль в правильном понимании открытых позднее явлений.

Через пять лет после первых работ Ампера был построен первый электромагнит и началось глубокое изучение законов электромагнетизма. В 1827 году немецкий ученый Георг Ом открыл один из фундаментальных законов электричества, устанавливающий основные зависимости между силой тока, напряжением и сопротивлением цепи, по которой протекает электрический ток; в 1847 году Кирхгоф сформулировал законы развертывания токов в сложных цепях.

Открытия Эрстеда, Араго, Ампера заинтересовали гениального английского физика Майкла Фарадея и побудили его заняться всем кругом вопросов о превращении электрической и магнитной энергии в механическую. В 1821 году он нашел еще одно решение поставленной задачи превращения электрической и магнитной энергии в механическую и продемонстрировал свой прибор, в котором он получал явление непрерывного электромагнитного вращения. В тот же день Фарадей записал в свой рабочий дневник обратную задачу: «Превратить магнетизм в электричество». Более десяти лет потребовалось, чтобы решить ее и найти способ получения электрической энергии из магнитной и механической. Лишь в конце 1831 года Фарадей сообщил об открытии им явления, названного затем электромагнитной индукцией и составляющего основу всей современной электроэнергетики.

Исследование Фарадея и работы русского академика Э. X. Ленца, сформулировавшего закон, по которому можно было определить направление электрического тока, возникающего в результате электромагнитной индукции, дали возможность создать первые электромагнитные генераторы и электродвигатели.

Вначале электрогенераторы и электродвигатели развивались независимо друг от друга, как две совершенно разные машины. Первый изобретатель электрического генератора, основанного на принципе электромагнитной индукции, пожелал остаться неизвестным. Произошло это так. Вскоре после опубликования доклада Фарадея в Королевском обществе, в котором было изложено открытие электромагнитной индукции, ученый нашел в своем почтовом ящике письмо, подписанное инициалами Р. М. Оно содержало описание первого в мире синхронного генератора и приложенный к нему чертеж.

Фарадей, внимательно разобравшись в этом проекте, направил письмо Р. М. и чертеж в тот же журнал, в котором был в свое время помещен его доклад, надеясь, что неизвестный изобретатель, следя за журналом, увидит опубликованным не только свой проект, но и сопровождающее его письмо Фарадея, исключительно высоко оценивающее изобретение Р. М.

Действительно, спустя почти полгода Р. М. прислал в редакцию журнала дополнительные разъяснения и описание предложенной им конструкции электрогенератора, но и на этот раз пожелал остаться неизвестным. Имя истинного создателя первого электромагнитного генератора так и осталось скрытым под инициалами, и человечество до сих пор, несмотря на тщательные розыски историков электротехники, остается в неведении, кому же оно обязано одним из важнейших изобретений.

Машина Р. М. не имела устройства для выпрямления тока и была первым генератором переменного тока. Но этот ток, казалось, не мог быть использован для дугового освещения, электролиза, телеграфа, уже прочно вошедших в жизнь. Необходимо было, по мысли конструкторов того времени, создать машину, в которой можно было бы получать ток постоянным по направлению и величине.

Почти одновременно с Р. М. конструированием генераторов занимались братья Пикси и профессор физики Лондонского университета и член Королевского общества В. Риччи. Созданные ими машины имели специальное устройство для выпрямления переменного тока в постоянный – так называемый коллектор.

Дальнейшее развитие конструкций генератора постоянного тока шло необычайно быстрыми темпами. Менее чем за сорок лет динамо-машина приобрела почти полностью форму современного генератора постоянного тока. Правда, обмотка этих динамо-машин была распределена по окружности неравномерно, что ухудшало работу таких генераторов – напряжение в них то возрастало, то снижалось, вызывая неприятные толчки.

В 1870 году Зенобей Грамм предложил особую, так называемую кольцевую обмотку якоря динамо-машины, Равномерное распределение обмотки якоря давало возможность получать совершенно равномерное напряжение в генераторе и такое же вращение двигателя, что значительно улучшило свойства электрических машин. По существу, изобретение это повторяло то, что было уже создано и описано в 1860 году итальянским физиком Пачинноти, но прошло незамеченным и осталось неизвестным З. Грамму.

Машины с кольцевым якорем получили особенно большое распространение после того, как на Венской всемирной выставке в 1873 году была обнаружена обратимость электрических машин Грамма: одна и та же машина при вращении якоря давала электрический ток, при протекании тока через якорь вращалась и могла быть использована в качестве электродвигателя.

С этого времени начинается быстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потребление электроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способа освещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова» – дуговой электролампы с параллельным расположением углей.

Простота и удобство «свечей Яблочкова», заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре «свет Яблочкова», «русский» или «северный» свет, освещал бульвары Парижа, набережные Темзы, проспекты столицы России и даже древние города Камбоджи. Это было подлинным триумфом русского изобретателя.

Но для питания этих свечей электроэнергией потребовалось создание особых электрогенераторов, дающих не постоянный, а переменный ток, то есть ток, хотя бы и не часто, но непрерывно меняющий свою величину и направление. Это было необходимо потому, что угли, соединенные с разными полюсами генератора постоянного тока, сгорали неравномерно – анод, подключенный к положительному, сгорал вдвое быстрее катода. Переменный ток попеременно превращал анод в катод и тем самым обеспечивал равномерное сгорание углей. Специально для питания «свечей Яблочкова» и был создан самим П. Н. Яблочковым, а затем усовершенствован французскими инженерами Лонтеном и Граммом генератор переменного тока. Однако о двигателе переменного тока еще не возникало и мысли.

Вместе с тем для раздельного питания отдельных свечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор – индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока в любом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.

Вскоре растущие потребности в электроэнергии и возможности получения ее в больших количествах вступили в противоречие с ограниченными возможностями передачи ее на расстояние. Применявшееся в то время низкое напряжение (100–120 вольт) постоянного тока и передача его по проводам сравнительно небольшого сечения вызывали огромные потери в линиях передачи. С конца 70-х годов прошлого столетия основной проблемой, от успешного решения которой зависело все будущее электротехники, стала проблема передачи электроэнергии на значительные расстояния без больших потерь.

Первое теоретическое обоснование возможности передачи любых количеств электроэнергии на любые расстояния по проводам сравнительно небольшого диаметра без значительных потерь путем повышения напряжения было дано профессором физики Петербургского лесного института Д. А. Лачиновым в июле 1880 года. Вслед за этим французский физик и электротехник Марсель Депре в 1882 году на Мюнхенской электротехнической выставке осуществил передачу электроэнергии в несколько лошадиных сил на расстояние 57 километров с коэффициентом полезного действия в 38 процентов.

В истории передачи электроэнергии на дальние расстояния эта первая передача из Мисбаха в Мюнхен имеет особое значение – на нее обратили внимание Маркс и Энгельс, живо интересовавшиеся опытами М. Депре. Их переписка об этих опытах, как и письмо Энгельса к Э. Бернштейну от 28 февраля 1883 года, содержит замечательное предвидение социальной и технической роли электрификации.

Позднее Депре произвел еще ряд опытов, осуществив передачу электроэнергии на расстояние в сотню километров и доведя мощность передачи до нескольких сот киловатт. Дальнейшее увеличение расстояния требовало значительного повышения напряжения. Депре довел его до 6 тысяч вольт и убедился, что изоляция пластин в коллекторе генераторов и электродвигателей постоянного тока не позволяет достигнуть более высокого напряжения.

Несмотря на все эти трудности, в начале 80-х годов развитие промышленности и концентрация производства все более и более настоятельно требовали создания нового двигателя, более совершенного, чем широко распространенная паровая машина. Уже было ясно, что электростанции выгодно строить вблизи месторождений угля или на реках с большим падением воды, в то время как фабрики возводить поближе к источникам сырья. Это зачастую требовало передачи огромных количеств электроэнергии к объектам ее потребления на значительные расстояния.

Такая передача была бы целесообразна лишь при применении напряжения в десятки тысяч вольт.

Но получить такое напряжение в генераторах постоянного тока было невозможно. На помощь пришли переменный ток и трансформатор: пользуясь ими, стали производить переменный ток низкого напряжения, затем повышать его до любой требуемой величины, передавать на расстояние высоким напряжением, а на месте потребления снова снижать до требуемого и использовать в токоприемниках. Но… снова возникало «но»…

Еще не существовало электродвигателей переменного тока. А ведь уже в начале 80-х годов электроэнергия потреблялась главным образом для силовых нужд. Электродвигатели постоянного тока для привода самых различных машин применялись все чаще и чаще. Создать электродвигатель, который мог бы работать на переменном токе, стало основной задачей электротехники.

В поисках новых путей всегда необходимо оглянуться назад. Не было ли в истории электротехники чего-либо такого, что могло бы подсказать путь к созданию электродвигателя переменного тока? Поиски в прошлом увенчались успехом. Вспомнили: еще в 1824 году Араго демонстрировал опыт, положивший начало множеству плодотворных исследований. Речь идет о демонстрации «магнетизма вращения». Медный (не магнитный) диск увлекался вращающимся магнитом.

Возникла идея, нельзя ли, заменив диск витками обмотки, а вращающийся магнит вращающимся магнитным полем, создать электродвигатель переменного тока? Наверное, можно, но как получить вращение магнитного поля?

В эти годы было предложено много различных способов применения переменного тока. Добросовестный историк электротехники должен будет назвать имена различных физиков и инженеров, пытавшихся в середине 80-х годов создать электродвигатели переменного тока. Он не забудет напомнить об опытах Бейли (1879 г.), Марселя Депре (1883 г), Бредли (1887 г.), о работах Венстрома, Хазельвандера и многих других. Предложения, несомненно, были очень интересны, но ни одно из них не могло удовлетворить промышленность: электродвигатели их были либо громоздки и неэкономичны, либо сложны и ненадежны. Не был еще найден сам принцип постройки простых, экономичных и надежных электродвигателей переменного тока.

Именно в этот период и начал, как мы уже знаем, поиски решения этой задачи Никола Тесла. Он шел своим путем, путем размышлений над сущностью опыта Араго, и предложил коренное решение возникшей проблемы, сразу же оказавшееся приемлемым для практических целей. Еще в Будапеште весной 1882 года Тесла ясно представил себе, что если каким-либо образом осуществить питание обмоток магнитных полюсов электродвигателя двумя различными переменными токами, отличающимися друг от друга лишь сдвигом по фазе, то чередование этих токов вызовет переменное образование северного и южного полюсов или вращение магнитного поля. Вращающееся магнитное поле должно увлечь и обмотку ротора машины.

Построив специальный источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и такой же двухфазный электродвигатель, Тесла осуществил свою идею. И хотя конструктивно его машины были весьма несовершенны, принцип вращающегося магнитного поля, примененный в первых же моделях Теслы, оказался правильным.

Рассмотрев все возможные случаи сдвига фаз, Тесла остановился на сдвиге в 90°, то есть на двухфазном токе. Это было вполне логично – прежде чем создавать электродвигатели с большим числом фаз, следовало начать с тока двухфазного. Но можно было бы применить и другой сдвиг фаз: на 120° (трехфазный ток). Не проанализировав теоретически и не осмыслив все возможные случаи, даже не сравнив их между собой (вот в чем большая ошибка Теслы), он все свое внимание сосредоточил на двухфазном токе, создав двухфазные генераторы и электродвигатели и лишь мельком упомянул в своих патентных заявках о многофазных токах и возможности их применения.

Но Тесла не был единственным ученым, вспомнившим об опыте Араго и нашедшим решение важной проблемы. В те же годы исследованиями в области переменных токов занимался итальянский физик Галилео Феррарис, представитель Италии на многих международных конгрессах электриков (1881 и 1882 годы в Париже, 1883 год в Вене и другие). Подготавливая лекции по оптике, он пришел к мысли о возможности постановки опыта, демонстрирующего свойства световых волн. Для этого Феррарис укрепил на тонкой нити медный цилиндр, на который действовали два магнитных поля, сдвинутых под углом в 90°. При включении тока в катушки, попеременно создающие магнитные поля то в одной, то в другой из них, цилиндр под действием этих полей поворачивался и закручивал нить, в результате чего поднимался на некоторую величину вверх. Устройство это прекрасно моделировало явление, известное под названием поляризации света.

Феррарис и не предполагал использовать свою модель для каких-либо электротехнических целей. Это был всего лишь лекционный прибор, остроумие которого заключалось в умелом применении электродинамического явления для демонстраций в области оптики.

Феррарис не ограничился этой моделью. Во второй, более совершенной модели ему удалось достигнуть вращения цилиндра со скоростью до 900 оборотов в минуту. Но за определенными пределами, как бы ни увеличивалась в цепи сила тока, создававшего магнитные поля (другими словами, как бы ни увеличивалась затрачиваемая мощность), достигнуть увеличения числа оборотов не удавалось. Подсчеты показали, что мощность второй модели не превышала 3 ватт.

Несомненно, Феррарис, будучи не только оптиком, но и электриком, не мог не понимать значения произведенных им опытов. Однако ему, по собственному его признанию, и в голову не приходило применить этот принцип к созданию электродвигателя переменного тока. Самое большое, что он предполагал, это использовать его для измерения силы тока, и даже начал конструировать такой прибор.

18 марта 1888 года в Туринской Академии наук Феррарис сделал доклад «Электродинамическое вращение, произведенное с помощью переменных токов». В нем он рассказал о своих опытах и пытался доказать, что получение в таком приборе коэффициента полезного действия свыше 50 процентов невозможно. Феррарис был искренне убежден, что, доказав нецелесообразность использования переменных магнитных полей для практических целей, он оказывает науке большую услугу.

Доклад Феррариса опередил сообщение Николы Теслы в Американском институте электроинженеров. Но заявка, поданная для получения патента еще в октябре 1887 года, свидетельствует о несомненном приоритете Теслы перед Феррарисом. Что же касается публикации, то статья Феррариса, доступная для чтения всем электрикам мира, была опубликована лишь в июне 1888 года, то есть после широко известного доклада Теслы.

На утверждение Феррариса, что работы по изучению вращающегося магнитного поля начаты им в 1885 году, Тесла имел все основания возразить, что он занимался этой проблемой еще в Граце, решение ее нашел в 1882 году, а в 1884 году в Страсбурге демонстрировал действующую модель своего двигателя Но, конечно, дело не только в приоритете. Несомненно, оба ученых сделали одно и то же открытие независимо друг от друга: Феррарис не мог знать о патентной заявке Теслы, так же как и последний не мог знать о работах итальянского физика.