Никола Тесла - Статьи

Когда оказалась доказана реальность этого способа передачи, возникла мысль использовать землю в качестве проводника, освобождаясь, естественно, от всех проводов. Известно, что каким бы ни было электричество, оно ведет себя подобно несжимающейся жидкости, а землю можно рассматривать в качестве неисчерпаемого источника электричества, которую, как я считал, можно эффективно возмущать с помощью должным образом сконструированной электрической машины. Тогда в соответствии с этой задачей я направил свои усилия на создание специального устройства, которое будет с высокой эффективностью создавать возмущение электричества в земле. Успехи в этом новом направлении были редки, и работа приносила разочарования, пока, в конце концов, не удалось завершить работу над трансформатором, или индукционной катушкой, нового типа, специально предназначенного для этой цели. То, что этот способ позволяет передавать не только небольшие количества электрической энергии для приведения в действие чувствительных электроприборов, как я вначале предполагал, но и значительных ее количеств, явствует из фотографии ( Ил. 6 ), где показан опыт с тем же трансформатором. Достигнутый результат был тем более замечателен, что верхний конец катушки не соединялся ни с проводом, ни с обкладкой для усиления эффекта.

Первым значительным успехом моих опытов в последнем из упомянутых направлений стала система беспроводной телеграфии, описанная мною в двух научных лекциях в феврале и марте 1893 года. Ее в самом общем виде иллюстрирует схема ( Ил. 13 ), верхняя часть которой демонстрирует электрическое устройство, мною тогда описанное, в то время как нижняя часть представляет ее механический аналог. Система чрезвычайно проста в принципе. Представьте себе два камертона F, F 1, — один на передающей станции, а другой, соответственно, на принимающей; к нижнему зубцу каждого из них присоединен небольшой поршень Р , помещенный в цилиндр. Оба цилиндра сообщаются с большим резервуаром R , имеющим упругие стенки, который должен быть закрытым и заполненным легкой несжимающейся жидкостью. Частые удары по одному из зубцов камертона F вызовут вибрацию находящегося внизу малого поршня Р , а его вибрации, переданные через жидкость, дойдут до дальнего камертона F 1, «настроенного» на камертон F или, говоря другими словами, имеющего точно такую же ноту, какой обладает последний. Теперь камертон F 1начнет вибрировать, и его вибрация будет усиливаться от постоянного воздействия находящегося на расстоянии камертона F , пока его верхний зубец, увеличивая амплитуду своих колебаний, не осуществит электрическое соединение со стационарным контактом c '', включающим таким образом электрические или другие приборы, которые могут быть использованы для записи сигналов. Этим простым способом можно обмениваться сообщениями между двумя станциями, предусмотрев для этой цели контакт с ' рядом с верхним зубцом камертона F так, чтобы прибор на каждой станции мог быть попеременно и приемником, и передатчиком.

Ил. 13. Схема механической модели, иллюстрирующая беспроводную телеграфию.

Электрическая схема, представленная в верхней части чертежа, в принципе абсолютно та же: два контура ESP и E 1 S 1 P 1, которые вытягиваются, достигая некоторой высоты, выполняют роль двух камертонов с присоединенными к ним поршнями. Эти контуры имеют заземление через пластины E, E 1и два находящихся на высоте металлических листа P, P 1, накапливая электричество, значительно усиливают эффект. Закрытый резервуар R с упругими стенками в этом случае заменен землей, а жидкость — электричеством. Оба контура «настроены» и действуют точно так же, как два камертона. Вместо ударов по камертону F на передающей станции в контур ESP под действием подключенного к цепи источника S возникают электрические колебания, которые распространяются по земле и достигают находящийся на расстоянии принимающий контур E 1 S 1 P 1возбуждая в нем аналогичные электрические колебания. Ко второй цепи, или контуру, подключен чувствительный прибор, или приемник S 1который таким образом приводится в рабочее состояние и предназначен для подключения реле или другого прибора. Каждая станция, конечно, снабжена и источником электрических колебаний S , и чувствительным приемным устройством S 1, а несложные устройства позволяют использовать каждый из двух контуров попеременно для отправления и приема сообщений.

Необходимым условием функционирования системы является точная настройка двух контуров. И тут возникают недоразумения: как правило, в технических докладах по этой теме представляются схемы приборов с их якобы преимуществами, тогда как сама их природа свидетельствует о невозможности этого. Для достижения лучших результатов общая длина всех проводников или контура от точки заземления до верхнего конца должна равняться одной четвертой длины волны электрического колебания или кратной нечетному числу. Без соблюдения этого правила невозможно исключить помехи и обеспечить тайну сообщений. В этом состоит секрет настройки. Однако чтобы достичь наиболее удовлетворительных результатов, необходимо настроиться на электрические вибрации низкого тона. Искровой прибор Герца, обычно используемый экспериментаторами, производит колебания очень высокой частоты, не позволяя осуществить эффективную настройку, и достаточно легких возмущений, чтобы сделать невозможным обмен сообщениями. Но созданные на научной основе эффективные приборы позволяют добиться почти безупречной настройки. Неоднократно упоминаемый опыт с усовершенствованным прибором, дающим представление об этом свойстве, показан на фото ( Ил. 8 ), подпись под ним объясняет его сущность.

С тех пор как я описал простые принципы беспроводной телеграфии, часто находил повод отметить, что исследователи глубоко убеждены, будто, передавая сигналы на значительные расстояния, используют волны, идентичные по свойствам и компонентам излучениям Герца. Это только одно из многих ошибочных суждений, почерпнутых из исследований недавно оплаканного физика. Почти тридцать три года тому назад Максвелл, продолжая многообещающий опыт Фарадея 1845 года, развил идеально простую теорию, которая объединяла свет, тепловые лучи и феномен электричества, объясняя их происхождение вибрациями гипотетической жидкости непостижимо тонкой структуры, называемой эфиром. Никакого экспериментального доказательства не было найдено, пока Герц по предложению Гельмгольца не предпринял с этой целью серию опытов. Герц проявил необыкновенную изобретательность и интуицию, но уделил мало внимания усовершенствованию своего устаревшего прибора. И как следствие — он не заметил важной функции воздуха, которая проявлялась в его экспериментах и которую я впоследствии открыл. Повторяя его опыты и получая другие результаты, я решился указать на эту оплошность. Доказательства, приведенные Герцем в поддержку теории Максвелла, подкреплялись правильной оценкой частоты колебания контура, который он использовал. Но я убедился, что он не мог добиться частот, которые, как думал, получает. Колебания, получаемые с помощью прибора, идентичного тому, что использовал он, как правило, намного ниже, что происходит из-за присутствия воздуха, который действует угнетающе на вибрирующий с большой частотой электрический контур высокого напряжения, так же, как это делает жидкость, попадая на вибрирующий камертон. Но с тех пор я открыл другие причины ошибки и уже давно перестал воспринимать его результаты как экспериментальное подтверждение поэтичных концепций Максвелла. Работа великого немецкого физика явилась великолепным стимулом современных исследований в области электричества, но благодаря своей привлекательности она до некоторой степени парализовала научные умы и, таким образом, затрудняла самостоятельные исследования. Каждое новое открытое явление подгонялось под теорию, и поэтому истина часто невольно искажалась.