Страница 17 из 30
Фото 26. Полевой эмиссионный электронный микроскоп: а) подлинный рисунок Теслы 1892 г.; б) современная схема принципа работы (32); в) пример автоэмиссионного изображения вольфрамового электрода, полученного в современном электронном микроскопе (32)
Приведенная цитата – точное описание картинки электронного микроскопа (Фото 26), сочетающего принципы полевой и термоэлектронной эмиссий.
Надо сказать, что, несмотря на то что субатомная структура строения вещества в то время еще была совсем неясна и Тесла называет в качестве причины появления изображения на колбе не электроны (официально открыты только несколько лет спустя), а «наэлектризованные атомы», суть открытого им принципа это не меняет. Он не только получил увеличенное во много раз изображение электрода, но и правильно понял и идентифицировал основные принципы его появления: «наэлектризованные атомы» нормально отталкиваются от поверхности электрода, формируя изображение во многом согласно законам геометрической оптики, и первым применил простейшие методы фокусировки такого потока для достижения нагрева или свечения.
В последующем открытие автоэлектронной (полевой) эмиссии электронов было приписано американскому физику-экспериментатору Роберту Вуду, который не более чем лишь повторил вышеописанный опыт Теслы: «Открытие явления автоэлектронной эмиссии в 1897 году связано с именем замечательного экспериментатора Роберта Вуда. При исследовании вакуумного разряда Вуд заметил в сильном электрическом поле испускание электронов, наблюдая свечение стекла под их воздействием, и описал это явление» (32).
Последующие достижения, которые привели к появлению огромного класса вакуумных электронных приборов: электронных ламп различных типов, сканирующих и просвечивающих электронных микроскопов, электронно-лучевых трубок и пр., а именно управляющие сетки, магнитные линзы, флуоресцентные экраны, растровые электронные зонды, корректоры аберраций и т. д., – несомненно, потребовали высочайшего инженерного искусства и научной прозорливости, но вряд ли их можно назвать фундаментальными физическими открытиями.
Первые промышленные электронные микроскопы были разработаны фирмой Siemens по заказу концерна «Farben Industrie» в 1930-х годах (М. Кнолль и Э. Руска), а Нобелевскими лауреатами по физике за создание электронных микроскопов стали Э. Руска, Г. Биннинг и Г. Рорер, ни много ни мало, в 1986 г.! Нужно ли говорить, что в своей Нобелевской лекции никто из них и не вспомнил, что соответствующее принципиальное открытие и первое электронное изображение получил Никола Тесла почти на 100 лет раньше их нобелевского банкета.
1892 г. В той же лекции, поместив внутрь лампы (Фото 26, а) рубиновую каплю, Тесла продемонстрировал опыт, который можно трактовать как демонстрацию лазера.
В целом во время плавки были замечены великолепные световые эффекты, о которых трудно дать адекватное представление. Рисунок … должен проиллюстрировать эффект, наблюдавшийся с рубиновой каплей. Сначала можно наблюдать узкий столб белого света, который проецируется на верхнюю часть колбы, где он образовывает неровно очерченное светящееся пятно. Когда кончик рубина оплавляется, свечение становится очень мощным; но поскольку атомы испущены с намного большей скоростью с поверхности капли, вскоре стекло нагревается и «устает», и теперь светится только кромка пятна. Таким образом формируется очень яркая и четко очерченная линия, соответствующая внешнему контуру капли, которая медленно расширяется по верхней части колбы по мере того, как капля растет. Когда эта масса начинает кипеть, образуются пузырьки и мелкие пустоты, которые вызывают на поверхности колбы темные пятна.
Удивительно, но, по сути, идея о возможном существовании явления вынужденного излучения, которое лежит в основе работы лазеров, вскользь высказана Теслой еще в предыдущей лекции 1891 г. Приведем этот отрывок, где Тесла размышляет о производстве мощного практичного источника света:
Но мощные электростатические эффекты – непременное условие производства света так, как показывает теория…электромагнитные волны, длина которых во много раз больше длины световых волн и которые вырабатываются посредством резкого разряда конденсатора, использовать, кажется, нельзя… Мы не можем при помощи таких волн воздействовать на статические заряды молекул или атомов газов и заставить их вибрировать и излучать свет. Длинные поперечные волны, очевидно, не могут дать нужный эффект, тогда как крайне малые электромагнитные возмущения могут проходить мили в воздухе. Такие невидимые волны, если только они не имеют длину волн света, не могут, как кажется, возбуждать световое излучение в трубке Гейсслера, а световые эффекты, которые порождаются индукцией в трубке, лишенной электродов, я склонен считать имеющими электростатическую природу.
Дальше в лекции Тесла рассуждает о том, что если на рубиновую каплю «подавать энергию, которая волнообразно изменяется в соответствии с определенным законом», то рубин будет испускать, помимо «невидимых волн разных длин», видимые «волны вполне определенного характера», которые «не существуют при постоянной энергии, и всё же они помогают расшатать и ослабить структуру (Материала. – К.)», после чего «рубиновая капля будет излучать соответственно меньше видимых и больше невидимых волн, чем раньше». Это место в лекции почему-то буквально все исследователи совершенно неверно истолковывают, говоря о том, что Тесла имел в виду еще не открытые рентгеновские лучи. На самом деле здесь, наоборот, явно сказано о видимых волнах «с особыми свойствами», и из контекста можно допустить, что Тесла имеет в виду когерентные световые волны, которые как раз и генерируются лазером после накачки рабочего тела энергией – «не существуют при постоянной энергии»! Напомним, это сказано в 1892 году, когда даже подходящей терминологии не существовало!
Марк Сейфер (Marc J. Seifer) в своей работе «Никола Тесла: история лазера и лучевого оружия» собрал воедино отрывки из более чем 50 первоисточников и утверждает, что уже в те годы Тесла наглядно продемонстрировал и дал исчерпывающее объяснение работы двух типов излучателей, являющихся основой соответственно рубинового и газоразрядного лазеров, за 60 лет до их официального изобретения (7). Однако, по мнению автора настоящей книги, этот вопрос требует дополнительного изучения. Последующие разработки Теслы отличались от современных хотя бы тем, что позволяли преобразовывать и концентрировать в виде луча сотни киловатт электрической мощности, как в импульсном, так и в постоянном режиме (33). Это воистину оружие «звездных войн» недостижимо и по сей день, и, конечно же, даже постановка такой задачи вызовет глубокий скепсис у академической науки.
Я вполне согласен с этими сомневающимися и, вероятно, более пессимистичен в этом отношении, чем кто-либо еще, я говорю это из многолетнего опыта. Лучи необходимой энергии не могут быть произведены, и потом, опять же, их интенсивность уменьшается с квадратом расстояния. Но тот агент, который я использую, позволит передавать в далекую точку в миллиарды раз больше энергии, чем это возможно посредством луча любого вида.