"Катушка Теслы" всего лишь разновидность трансформатора, которому тоже требуется источник питания.
Источник переменного напряжения подключают к первичной обмотке, обмотка создает магнитное поле. Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют колебательный контур, в нем накапливается переданная ему энергия. Часть времени вся энергия в колебательном контуре хранится в форме напряжения. Таким образом, чем больше энергии поступает в контур, тем выше полученное напряжение. Основные характеристики "катушки Теслы" - резонансная частота вторичного контура, коэффициент связи первичной и вторичной обмоток, добротность вторичного контура.
Коэффициент связи определяет, как быстро энергия из первичной обмотки передается во вторичную, а добротность - насколько долго колебательный контур может сохранять энергию. Эксперты, самостоятельно конструирующие "катушки Теслы", сравнивают принцип их работы с качелями: качели - это колебательный контур; человек, который приводит качели в движение толчком, - первичная обмотка. Скорость качелей-ток во вторичной обмотке, а высота подъема - напряжение. Человек толкает качели, таким образом передает в них энергию. После нескольких толчков качели взлетают на предельную высоту - они накопили много энергии. Нечто подобное происходит и с "катушкой Теслы": только когда энергии становится слишком много, происходит пробой воздуха и возникают красочные эффекты - стримеры (газовые разряды) - разветвленные светящиеся пучки, искровые, коронные и дуговые разряды.
Конструкция катушки проста и доступна для любого, кто прослушал курс физики средней школы: в верхней части располагается похожее на бублик кольцо - тероид, именно оно накапливает энергию, необходимую для образования стримера, и формирует электростатическое поле, которое отталкивает стример от вторичной обмотки катушки:
далее, если перемещать внимание по рисунку сверху вниз, расположена главная часть катушки - вторичная обмотка: от 800-1200 витков проволоки, плотно расположенных друг к другу. Эксперты рекомендуют соблюдать пропорцию в соотношении длины обмотки катушки к диаметру намотки 4:1–5:1. В целях защиты катушки вторичную обмотку вскрывают несколькими тонкими слоями специальных лаков или эпоксидной смолой;
затем следует защитное кольцо - незамкнутый виток медного провода, его функция защищать первичную обмотку от прямого попадания стримера. Защитное кольцо требует заземления отдельным проводом;
первичная обмотка изготавливается из провода большого сечения или тонкой трубки с низким сопротивлением - только так она сможет пропускать большой ток. Важно правильно установить первичную обмотку относительно вторичной обмотки, чтобы обеспечить нужный коэффициент связи. Первичные обмотки бывают цилиндрическими, плоскими или коническими;
заземление - банальная, но очень важная деталь "катушки Теслы". Без достаточно мощного заземления стримеры, вместо того чтобы извергаться в воздух, будут бить прямиком в катушку, вызывая ее замыкание.
Сам ученый изготавливал катушки только одного типа - на разряднике, в современной классификации их обозначают SGTC (Spark Gap Tesla Coil). Материалы и методы их обработки существенно изменились за сто лет, и теперь изготавливают целый спектр различных катушек - с использованием ламп, полупроводников, катушки с несколькими резонансными контурами и т. д. Типы катушек традиционно обозначают аббревиатурой, составленной из названия типа катушки, определенного на английском языке.
Тесла мечтал превратить свое детище в устройство, способное генерировать и распространять электрическую энергию без проводов. В конце двадцатых годов прошлого века научные сотрудники в Институте Карнеги пытались использовать "катушки Теслы" для расщепления атома, но по иронии судьбы - "катушка Теслы" далеко не самое востребованное из его изобретений. Их использование крайне ограничено - "катушки Теслы" применяются в радио- и телевизионном оборудовании, а также как генератор эффектных газовых разрядов или как лабораторное оборудование
Новое, двадцатое столетие начиналось с войны, страшной и разрушительной. Детища прогресса - отравляющие газы, субмарины и глубинные бомбы, аэростаты со смертоносным грузом на борту, бронепоезда и самоходные бронированные машины, оборудованные гаубицами и скорострельными пулеметами, день за днем уносили тысячи солдатских жизней, не приближая желанной победы. Именно Первая мировая война с мощнейшим арсеналом невиданного доселе оружия пробила серьезную брешь в непогрешимом авторитете прогресса.
Сам Никола Тесла - как истинный апостол технических решений - верил, что в будущем новых изматывающих и опустошительных войн можно избежать посредством невиданного по мощности оружия - оружия сдерживания, одинаково губительного для всех участников конфликта.
…Недалеко то время, когда все ужасающие военные потери будут прекращены, и тогда битвы, если и будут существовать, станут вестись с помощью силы воды и электрических волн. То, что человечество быстро двигается к претворению этого в жизнь, очевидно из многих показателей…"
Но лучшие умы "прогрессивного человечества" были слишком напуганы, чтобы услышать аргументы ученого-провидца. Политическая доктрина "военных паритетов и взаимного сдерживания" оформится и восторжествует только в 60-70-х годах двадцатого века, до которых миру предстояло прожить еще множество бесконечно долгих, кровавых десятилетий.
Человечество отшатнулось от прогресса технического и обратило полные надежды взоры к прогрессу социальному: по миру прокатилась еще одна разрушительная волна - шквал социальных революций, лишь усугубивший разочарование в возможностях прогресса. Конкуренция политических систем, естественный итог революционного движения, лишь на некоторый срок отодвинула окончательный крах прогресса как главного стимула и цели развития человечества.
Зато, рухнув вместе с Берлинской стеной, идея прогресса окончательно похоронила под обломками еще один крайне привлекательный вектор движения человечества - идею достижимого социального равенства, и тогда профессор Фукуяма объявил "конец истории" высшей точкой человеческого прогресса.
Изнанка прогресса обернулась волной эсхатологических ожиданий. Перспектива атомной войны, ядерной зимы, новых эпидемий, масштабной техногенной или экологической катастрофы - наполнила мир предчувствием скорого Апокалипсиса и дискредитировала академическую науку. Классовая структура общества начала замещаться корпоративными иерархиями, а технологии - как производственные, так финансовые и политические - стали слишком сложны для понимании простыми потребителями. В обществе, уязвимом для информационных потоков, лишенном привычных консьюмеристских ориентиров и отвыкшем за эпоху торжества прогресса от религиозных ценностей, стали стремительно формироваться заместительные механизмы - новая магическая мифология и соответствующий ей культурологический пласт.
Для описания современного общества, болезненно зависимого от сложных технологий и в то же время склонного искать магическое объяснение явлений и процессов, российский культуролог Дина Хапаева использует весьма уместный термин "готическое общество"
"Готическое общество".
Культурологические истоки определения "готическое" применительно к современному обществу коренятся не в архитектурном стиле былых времен, а в эпохе романтизма, когда возник жанр "готического романа". Книги этого жанра с непременным мрачным колоритом средневекового замка, сложными композиционными приемами, персонажами, наделенными магической силой, переполняли легендарные существа - эльфы, волшебники, гоблины и вампиры. Готический роман обычно завершался открытым финалом или полной победой демонических сил. Жанр возник на самом пике эпохи прогресса, во второй половине девятнадцатого века, как своеобразная форма протеста - так интеллектуалы выражали свое презрение к традиционным ценностям "эпохи Просвещения" и перспективам самого великого прогресса. Жанр, возникший как забава узкого круга литераторов, очень быстро обрел широкую популярность, перешел в разряд "бульварных". Еще через несколько десятилетий "готический роман" стал основой самых популярных направлений современной массовой культуры - комиксов, аниме, мистики, фэнтези, хоррора, даже треша и техно-панка, огромного числа сюжетно-ролевых и компьютерных игр. Апофеозом нового магического мировоззрения стал всемирный успех романов Джоан Роулинг о маленьком волшебнике Гарри Поттере, киносаги "Властелин колец", а в России - кинодилогии "Ночной дозор" и "Дневной дозор".
Но магическое мировоззрение проникло далеко за рамки кино, литературы и молодежных субкультур. С восьмидесятых годов прошлого века в мире набирает силу движение "нью-эйдж" - совокупность разнородных псевдорелигиозных групп, экологических, духовных организаций, адептов оздоровительных или медитативных практик, основанных на смеси нескольких религий или психологических школ. Еще одна характерная черта "нью-эйдж" - вольная трактовка научных постулатов; например, психологическую методику достижения личных желаний посредством творческого воображения (или "творческой визуализации") объясняют, пользуясь постулатами квантовой физики, как в популярнейшей книге Ронды Берн "Тайна" или более ранних работах Хосе Сильвы, Роберта Стоуна и Джеймса Рэдфилда. Сторонники "нью-эйдж" активно пропагандируют альтернативные медицинские практики, отказ от многих достижений прогресса в пользу более экологичных технологий, добровольное ограничение потребления.
Хотя на постсоветском пространстве термин "нью-эйдж" не получил широкого распространения, фактически число его сторонников - адептов "нетрадиционной медицины и биоэнергетики", оздоровительных практик Иванова, Малахова и Норбекова, последователей психологических школ Вадима Зеланда, Дмитрия Верищагина, Александра Свияша и прочих подобных авторов велико как никогда, а еженедельники с многозначительными названиями "Нострадамус", "Оракул", "Народные снадобья и заговоры" расходятся многотысячными тиражами, и даже религиозные православные обряды зачастую рассматриваются "новыми верующими" как разновидность некоей магической практики, что с тревогой отмечают церковные иерархи.
Магическое мышление стало общемировой тенденцией и поразило мышление и общественную жизнь российских граждан ничуть не меньше, чем их европейских и американских современников.
В рамках успеха новой мифологии, возникшей в "готическом обществе", фигура Николы Теслы вновь оказалась актуальной именно благодаря закрепившейся за изобретателем славе "мага и чародея", то есть личности почти оккультной. Тесла стал прототипом множества безумных ученых и гениев-одиночек в романах и кинолентах, его имя использовала в качестве названия популярная музыкальная группа, а культовая рок-звезда Дэвид Боуи исполнил роль Теслы - ученого-инопланетянина - в фильме Николса Рэга "Человек, который упал на землю".
Симптоматично, что маститый британский литератор Кристофер Прист в романе "Престиж" реализовал метафорическое определение "мастер иллюзий" и представил Теслу не столько как "покорителя переменного тока", а именно как создателя уникального оборудования для фокусника - не просто авантюриста, а настоящего декларированного иллюзиониста. В 2007 году роман "Престиж" был экранизирован, режиссером выступил Кристофер Нолан, фильм сразу же получил статус культового.
Никола Тесла предстал перед новыми поколениями вовсе не как изобретатель, наделенный особым даром технической перспективы, чьи изобретения - от дистанционного управления до индивидуальных приборов мобильной связи - были успешно реализованы на новом витке технологического развития, а в первую очередь как могущественный маг, ступающий по земле в ореоле сверкающих молний и искр, эдакий вытянувшийся и повзрослевший Гарри Поттер, сжимающий в руках вместо волшебной палочки беспроводную электролампу "холодного света".
Оставим в стороне мифологический флер, насколько это возможно, и вернемся к фактам биографии, техническому и в особенности философскому наследию ученого.
"Черная метка" научного сообщества
Талантливый публицист, убедительный оратор и неутомимый рассказчик, Никола Тесла оставил в память потомкам автобиографию, больше похожую на роман, созданный по всем правилам жанра. Это интригующая, увлекательная, афористичная, местами сентиментальная книга…
Самые трогательные сцены он посвятил детству-в них нашлось место и сказочной горной стране, населенной гордым народом с тысячелетней историей, и ласковым материнским рукам, и домашнему любимцу - коту Мачеку, и первым гениальным озарениям будущего покорителя переменного тока. О подобных выборочных воспоминаниях французы в шутку говорят - "у памяти хороший вкус".
Пасторальные картины, созданные Теслой, были весьма далеки от реальности городка Госпич и расположенной неподалеку от него деревушки Смиляны, где родился и провел детские годы будущий ученый. Госпич примостился на самой окраине Австро-Венгрии, государства по европейским меркам молодого, лишенного имперских амбиций, пестрого по этническому составу и довольно провинциального даже в годы всеобщего индустриального подъема.
Семейство Николы Теслы, старинное и уважаемое в Сербии и Хорватии, не относилось к числу родовой аристократии, но состояло из людей образованных, по большей части священнослужителей православного вероисповедания, и, безусловно, принадлежало к зарождающейся национальной элите. Многие родственники Теслы занимали значительные посты в православной церковной иерархии. С изменением государственного статуса Сербии и Хорватии политическое влияние семьи росло. Племянник ученого, Савва Косанович, стал первым послом молодой Республики Югославии в США и долгие годы поддерживал родственные контакты с Николой Теслой. Политическая ситуация на Балканах в период между мировыми войнами менялась с калейдоскопической скоростью, естествоиспытателю доводилось встречаться с членами королевской семьи и даже получить из рук короля Александра I престижный титул "великого офицера ордена св. Саввы". Позднее трон убитого в 1 934 году короля Александра унаследовал князь-наместник Павел.
Именитый ученый с полным правом скажет о себе в 1921 году: "Я принадлежу к очень выносливому и очень древнему роду…".
В юные годы любознательного и мечтательного мальчугана подстерегали травмы, а лихорадки и тяжелые инфекции на долгие месяцы приковывали его к постели, подводили к самому порогу смерти, создавая благоприятную почву для современных инсинуаций о подмене четвертого ребенка Дуки и Милютина Тесла "выходцем из иных, звездных миров". Но помимо болезней тела психика будущего ученого тоже подвергалась серьезным испытаниям, главным из которых стала трагическая гибель старшего брата мальчика, Данэ. После похорон Никола стал отстраненным и необщительным, подверженным множеству необъяснимых, почти патологических страхов. Уже в зрелые годы он утверждал, что именно после смерти брата стал испытывать видения, с трудом отличимые от реальности, а мозг его стал периодически озаряться вспышками света, сверкающими как снопы электрических искр. Тесла утверждал, что подобные состояния стимулировали его творческое воображение.
Невозможно с точностью определить, испытывал ли Никола нечто подобное в действительности, или же рассказ о видениях был частью его личной легенды, примирявшей с потерями и лишениями, пережитыми в юные годы, и наделявшей болезненного мальчика из семейства скромного достатка особым ореолом в глазах сверстников. "Перемещенные состояния сознания" и "мистические озарения" много раз сослужили Тесле добрую службу, выступая в качестве психологического буфера между его сверхчувствительной психикой и агрессивной социальной средой, но в то же время стали питательной почвой для мифа о магической природе его технического гения.
Именно во время болезни юному Тесле удалось получить согласие отца на занятия инженерным делом, и вскоре подросток поступил в политехническую школу Граца. Школа имела достойную репутацию - здесь преподавали психолог Густав Теодор Фехнер, профессор геометрии Рогнер и выдающийся физик и философ Эрнст Мах.
Портрет.
Эрнст Мах (1838–1916 гг.) - профессор физики в Граце, позднее ректор Карлова университета в Праге. Занимался изучением света и звука как физических явлений, предложил принцип, согласно которому наличие у тела инертной массы является следствием его гравитационного взаимодействия со всем веществом Вселенной. Феномен получил название "принцип Маха". По философским убеждениям Мах был субъективным идеалистом, сторонником эмпириокритицизма, то есть учения о непосредственном опыте человека как отправной точке познания, философ разделял эзотерические концепции о всеобщей связи вещей и событий. Именно Махом было введено и обосновано понятие "мыслительного эксперимента", а его идеи оказали существенное влияние на технические и философские взгляды Теслы.
Обучаясь в политехнической школе, начинающий инженер работал над изобретениями сколь привлекательными, столь же и фантастическими: летательные машины, устроенные по типу воздухоплавательных шаров, применявшихся в армии Наполеона, - он слышал о таких от деда; подводная трубка - отдаленный аналог пневмопочты, - способная передавать письма и посылки через моря и океаны; движущееся кольцо вокруг экватора, способное перевозить людей и грузы из одной части земного шара в другую. Уже тогда техническому творчеству юного Николы были присущи экстравагантность и размах - мысль о благе всего человечества не оставляла юношу, воспитанного в семье, где бережно блюли религиозные ценности. В те же годы Тесла начал работу над вечным двигателем.
Техническая мечта многих поколений энтузиастов-дилетантов, талантливых самородков и непризнанных гениев, с легкостью воплощаемая на уровне "мыслительного эксперимента" и абсолютно невозможная с точки зрения науки и техники, "вечный двигатель" стал своего рода "черной меткой" официальной науки для своих создателей.