Но кто знает? Возможно, и к лучшему, что в этом мире всякая революционная идея или изобретение вместо помощи и поддержки встречает препятствия и помехи в самом своем зарождении, страдая из-за недостатка средств, педантизма, ограниченности и невежества, что его глушат и душат, что оно подвергается суровым испытаниям и невзгодам, вступая в борьбу с бессердечным миром коммерции. Именно таким образом мы получили свет. Именно таким образом все, что было гениально в прошлом, отвергалось, высмеивалось, подвергалось нападкам, подавлялось — только для того, чтобы, перенеся все эти испытания, стать еще более могучим и торжествующим».
После досадного фиаско с «Глобальным электрическим резонатором» Тесла всецело переключился на исследования трансформаторов и катушек индуктивности. Впоследствии они так и назывались: «трансформаторы Теслы» и «катушки Теслы». Их удивительные свойства и необычные параметры до сих пор удивляют инженеров-электротехников.
В это же время изобретатель продолжил свои ранние впечатляющие эксперименты с электронными трубками, колбами и лампами.
Тесла начал свои эксперименты с простейшими герметично запаянными колбочками, из которых был откачан воздух или же которые были заполнены сильно разреженным газом. В эти прообразы электронных ламп изобретатель впаивал два электрода: с одной стороны катод, подключавшийся к отрицательному полюсу электрической батареи; с другой — анод, подключавшийся к положительному полюсу. При подаче на электроды высокого напряжения с трансформаторов Теслы разреженный газ в трубке начинал светиться. Это свечение ученые приписывали так называемым «катодным лучам».
Бурные дебаты о природе катодных лучей продолжались всю вторую половину девятнадцатого века. Тесла вместе с большинством видных ученых придерживался мнения, что катодные лучи представляют собой, подобно свету, волновые возмущения невидимого эфира. Противоположное мнение высказывал молодой, но многообещающий английский физик Дж. Дж. Томсон, считавший, что катодные лучи состоят из ионизированных молекул или атомов самого газа. Наконец в 1897 году, используя трубку новой конструкции, Томсон положил конец этим спорам раз и навсегда, а заодно прославился как первооткрыватель первой элементарной частицы — электрона. Он выяснил, что соотношение между электрическим и магнитным полями, при котором их действие уравновешивается, зависит от скорости, с которой движутся частицы. Проведя ряд измерений, Томсон смог определить скорость движения катодных лучей. Оказалось, что они движутся значительно медленнее скорости света, из чего следовало, что катодные лучи могут быть только частицами. Эти неизвестные частицы Томсон назвал «корпускулами», но вскоре они стали называться «электронами».
Электронно — лучевая трубка Дж. Дж. Томсона
В своем опыте Томсон использовал усовершенствованную катодно-лучевую трубку, конструкция которой была дополнена электрическими катушками, создававшими внутри трубки магнитное поле, и набором параллельных электрических конденсаторных пластин, создававших внутри трубки электрическое поле. Благодаря этому появилась возможность исследовать поведение катодных лучей под воздействием и магнитного, и электрического поля.
Сразу же стало ясно, что электроны обязаны существовать в составе атомов, иначе откуда бы они взялись? Именно заседание Лондонского королевского общества (Академии наук Великобритании) 30 апреля 1897 года, где Томсон доложил о полученных им результатах, по праву считается днем рождения электрона. И в этот день отошло в прошлое представление о «неделимости» атомов.
Тесла живо интересовался экспериментами Томсона, приветствовал рождение «атома электричества» — электрона и даже тут же с ходу предложил модель атома столь любимого им эфира. Правда, надо признать, что схема «эфирного атома» была явно не проработана, так, в ней электроны «роились» вокруг некоего «положительного эфирного потенциала». Впрочем, изобретатель и сам прекрасно понимал скудность своего незаконченного технического образования (Тесла имел степень бакалавра инженерных наук), поэтому об «атомах эфира» он рассказывал только малосведущим журналистам.
Конструирование разнообразных вакуумных приборов Теслой было связано с еще одним выдающимся открытием уходящего девятнадцатого века. Речь идет об открытии Х-лучей Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28 декабря 1895 года, однако есть весомые основания считать, что рентгеновские лучи наблюдались и до этого. Дело в том, что катодно-лучевая трубка, которую Рентген использовал в своих экспериментах, была разработана задолго до этого видным английским физикохимиком Уильямом Круксом (трубка Крукса).
Рентгеновская трубка X — рентгеновские лучи, К — катод, А — анод, С — охладитель, Uh — напряжение накала катода, Ua — ускоряющее напряжение, Win, Wout — водяное охлаждение.
Тесла провел множество экспериментов с трубками Крукса и открыл необычный эффект загорания газоразрядных лампочек вблизи работающих катодно-лучевых баллонов. Однако он не осознал значения сделанного им открытия и не опубликовал своих результатов. Тем не менее какие-то подозрения у изобретателя возникли, поскольку он после присуждения Рентгену Нобелевской премии по физике за открытие им Х-лучей не раз таинственно намекал приятелям-репортерам, что мог бы вполне быть соавтором открытия рентгеновских лучей.
Несомненно, что Тесле принадлежит много оригинальных конструкций электровакуумных приборов, ставших основой для последующих радиоламп. Поэтому он и высказывал сомнения в реальности изобретения вакуумной лампы Эдисоном в 1883 году. Он даже написал письмо Круксу, указывая, что Эдисон в очередной раз выступил бессовестным плагиатором, запатентовав один из вариантов трубки Крукса, к тому же давно используемый им в публичных опытах. В письме он также привел мнение Дж. Дж. Томсона о том, что наблюдаемые им явления были связаны с излучением мельчайших электрических корпускул под воздействием какого-то невидимого излучения, исходящего из трубки Крукса.
Лаборатория Теслы в Колорадо-Спрингс, 1899 год
Момент, когда кто-то конструирует воображаемый прибор, связан с проблемой перехода от сырой идеи к практике. Поэтому любому сделанному таким образом открытию недостает деталей, и оно обычно неполноценно. Мой метод иной. Я не спешу с эмпирической проверкой. Когда появляется идея, я сразу начинаю ее дорабатывать в своем воображении: меняю конструкцию, усовершенствую и «включаю» прибор, чтобы он зажил у меня в голове. Мне совершенно все равно, подвергаю ли я тестированию свое изобретение в лаборатории или в уме. Даже успеваю заметить, если что-то мешает исправной работе. Подобным образом я в состоянии развить идею до совершенства, ни до чего не дотрагиваясь руками. Только тогда я придаю конкретный облик этому конечному продукту своего мозга. Все мои изобретения работали именно так. За двадцать лет не случилось ни одного исключения. Вряд ли существует научное открытие, которое можно предвидеть чисто математически, без визуализации. Внедрение в практику недоработанных, грубых идей — всегда потеря энергии и времени.
Никола Тесла
Тесла стал разрабатывать электровакуумные лампы еще в начале девяностых годов девятнадцатого века, руководствуясь двумя причинами. Во-первых, он надеялся получить надежный и экономичный люминесцентный светильник, а во-вторых, его уже тогда интересовала идея дистанционного управления автоматическими устройствами с помощью сигналов «беспроволочного телеграфа». Изобретатель даже освоил непростую профессию стеклодува, что очень ему помогло в разработке сотен вариантов ламп для исследования радиоволн и получения света.
Задолго до первых опытов Эдисона Тесла создал лекционный курс работы с электровакуумными приборами. С ним он выступал перед переполненными залами, демонстрируя восхищенной аудитории любопытные эффекты с лампами и токами высокой частоты. Так, однажды он поместил длинную стеклянную трубку с частично откачанным воздухом внутрь более длинной медной трубки с продольным разрезом. Когда к медной оболочке он подвел высокое переменное напряжение, остатки воздуха во внутренней трубке вспыхнули ярким светом. Казалось, что электричество «протекает» через стекло и «воспламеняет» разреженный воздух. В своих лекциях он подробно останавливался на описании специфических электровакуумных ламп, чувствительных к электрическому и магнитному полю. Под воздействием высокочастотного тока эти приборы испускали лучи, которые позволяли проводить много любопытных экспериментов. Так, когда баллон лампы свободно подвешивался на непроводящем шнуре, Тесла мог, приближаясь к ней, менять направление распространения луча. Иногда луч начинал быстро вращаться, в зависимости от положения магнита.
