Страница 8 из 43
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 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 собой 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 Уиллер 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 теорий, 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 знаку 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, производя 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.
7
По сказаниям древних греков, Фаэтон был сыном бога Солнца Гелиоса и Океаниды Клименты. Услыхав высказываемые сомнения о происхождении его от Гелиоса, Фаэтон обратился к отцу с просьбой разрешить ему один день управлять солнечной колесницей, запряженной бессмертными конями. Гелиос был связан клятвой исполнить одну просьбу сына и передал управление колесницей Фаэтону, но юноша не сумел совладать с неукротимыми конями, сбился с пути и едва не сжег вселенную. Чтобы предотвратить несчастье, Зевс Громовержец ударом молнии убил храбреца. Сестры Фаэтона, прекрасные Гелиады, с горя превратились в тополя, а их слезы — в янтарь.