Испаряя карборунд, Тесла заметил, что «он нисколько не затемняет колбу, его полезно было бы использовать для покрытия нитей накаливания в обычных лампах». Очевидно, что в этих опытах уносившийся с электрода карборунд оседал в т. ч. и на подводящем ток электроде лампы (Фото 26).
Некоторые эффекты, которые я не наблюдал раньше, полученные при первых опытах с карборундом, я приписывал фосфоресценции, но в последующих экспериментах выяснилось, что он лишен этого свойства. Кристаллы обладают интересным качеством. В лампе с одним электродом в форме небольшого металлического диска, к примеру, при определенной степени разрежения электрод покрылся молочной дымкой, которая отделена темным промежутком от свечения, наполняющего лампу. Когда металлический диск покрыт кристаллами карборунда, пленка гораздо более интенсивная и снежно-белая Я провел ряд опытов с полученными кристаллами в основном потому, что было бы интересно обнаружить их способность к фосфоресценции по причине их проводимости. Я не смог получить отчетливой фосфоресценции, но должен сказать, что нельзя делать окончательных выводов до тех пор, пока не будут поставлены дальнейшие опыты.
По всей видимости, на тот момент Тесла приписал замеченное им свечение контакта металл-карборунд (металл-полупроводник) странному поведению металла, ибо предыдущие четыре крупных абзаца с некоторым недоумением размышляет над тем, как это может быть, ведь «как известно, проводники не фосфоресцируют», да еще странным «мертвенно-бледным», холодным светом:
Допустим, в уставшей лампе, под молекулярной бомбардировкой, часть металлического предмета или другого проводника представляется сильно светящейся, но в то же время оказывается, что она остаётся достаточно холодной, можно ли это свечение назвать фосфоресценцией?
По современным понятиям, контакт металл-карборунд действительно не фосфоресцирует, а свечение вызывается рекомбинацией носителей заряда различных типов в месте контакта. Строгие ученые, вероятно, сразу скажут, что назвать Теслу первооткрывателем этого явления, столь известного в технике, было бы преувеличением.
Что ж, посмотрим, кто у нас считается первооткрывателем свечения на контакте металл-полупроводник. Оказывается, британский экспериментатор Генри Раунд из лаборатории Маркони. В 1907 г. Раунд «впервые» открыл и упомянул люминесценцию, обнаруженную им при изучении прохождения тока в паре металлкарбид кремния (карборунд)!
Дальнейшая история полупроводниковой техники на длительное время тоже связана с карборундом. В 1922 г. талантливейший самоучка Олег Лосев в Нижегородской радиолаборатории обнаружил в месте контакта металл-карбид кремния «холодное свечение» и описал явление, которое в дальнейшем получило название электролюминесценции (в то время понятия «полупроводниковый переход» ещё не существовало). Мало того, Лосев установил тождественность обнаруженного им свечения свечению, которое возникает при бомбардировке карборунда в разрядной трубке (35), т. е., по сути, прямо повторил опыт Теслы.
В 1920-х гг. Олег Лосев настолько продвинул полупроводниковые приборы, что далеко обошел даже «телефункен» и американцев. Загадочное свечение карборунда за рубежом долгое время называли «Losev light». А вот почему Советский Союз не стал лидером в области полупроводниковой техники, а первые советские светодиоды (на основе карбида кремния, кстати) появились только в 1970-х годах, мы разберем позже.
Скажем только, что Нобелевская премия по физике за изобретение особо чудесных светодиодов была выдана группе американо-японских товарищей (И. Акасаки, Х. Амано, С. Накамура) в 2014 году.
1893 г. В Филадельфийской лекции Тесла высказал важнейшую мысль, которую нельзя истолковать иначе, как утверждение о квантовании заряда:
Атом настолько мал, что если бы он заряжался от вступления в контакт с наэлектризованным телом и заряд предположительно следовал бы тому же закону, как в случае с телами измеримых размеров, он должен сохранять объем электричества, который в полной мере может учесть эти силы и колоссальную скорость вибрации. Но атом ведет себя в этом отношении своеобразноон всегда берет один и тот же «заряд».
Сама мысль о существовании некоей минимальной единицы электрического заряда, насколько можно судить, по состоянию на 1893 год уже не являлась совсем новой, но в данном случае интересно другое.
Как известно, Нобелевскую премию по физике «за работы по определению элементарного электрического заряда и фотоэлектрическому эффекту» получил в 1923 г. американский физик Роберт Милликен. Не обсуждая пока научную ценность его работ, скажем только, что в 1891 г. Милликен, в то время бывший выпускником Колумбийского колледжа, лично присутствовал на лекции Теслы и много лет спустя честно написал:
Немалая часть моей исследовательской работы была проделана с помощью принципов, о которых я узнал в тот вечер.
Впрочем, в своей Нобелевской лекции Р. Милликен не был столь откровенен и не счел нужным упомянуть имя Николы Теслы. Как будет показано позже, эта история имеет важное продолжение.
18891893 гг. Тесла одним из первых исследовал явление электромагнитных волн, существование которых установил Генрих Герц, опубликовавший основополагающие работы в 1887 и 1888 годах. Однако, в то время когда Герц все еще генерировал электромагнитные колебания с помощью простейшего искрового промежутка, Тесла создал самый настоящий волновой осциллятор с возможностью генерации непрерывных и затухающих колебаний, а также настройки в широком диапазоне частот и мощностейоснову любого радиопередатчика, и первым выдвинул радикально новые идеи о беспроводной передаче сообщений и энергии в промышленных целях. Нужно сказать, что Тесла совершенно иначе объяснял природу электромагнитных волн и не согласился с результатами опытов Герца.
С тех пор, как была анонсирована электромагнитная теория Максвелла, научные исследователи всего мира устремились к её экспериментальной проверке. Они были убеждены, что это будет сделано, и жили в атмосфере нетерпеливого ожидания, чрезвычайно благоприятной для восприятия каких-либо доказательств этого. Неудивительно, что публикация результатов д-ра Генриха Герца вызвала особый трепет, какой я едва ли испытывал раньше. В то время я был посреди неотложных работ в связи с коммерческим внедрением моей системы передачи энергии (Имеется в виду работа на Вестингауза. К.), но тем не менее поймал огонь энтузиазма и сгорал от желания узреть чудо своими глазами. Соответственно, как только я освободился от настоятельных обязательств, то возобновил исследовательскую работу в моей лаборатории на Гранд-стрит, Нью-Йорк. Я начал, параллельно с генераторами переменного тока высокой частоты, конструирование нескольких видов устройств с целью изучения поля, которое открыл д-р Герц Во второй половине 1891 года я уже так далеко продвинулся в развитии этого нового принципа, что получил в свое распоряжение средства, значительно превосходящие то, что было у немецкого физика Для того чтобы последовательно обосновать мои сомнения, я прошел весь путь [проделанный Герцем] еще раз, очень осторожно, с этими улучшенными приборами. Сходные явления были отмечены, значительно увеличены по интенсивности, но они допускали другое и более правдоподобное объяснение. Я считал это настолько важным, что в 1892 году поехал в Бонн, Германия, чтобы обсудить с доктором Герцем мои наблюдения. Он казался разочарованным до такой степени, что я уже пожалел о моей поездке и расстался с ним с сожалением. В последующие годы я провел многочисленные эксперименты с той же целью, но результаты были неизменно отрицательными. В 1900 году, однако, после того как я развил беспроводной передатчик, который позволил мне получить электромагнитную активность во много миллионов лошадиных сил, я сделал последнюю отчаянную попытку доказать, что возмущения, исходящие от осциллятора, были колебания эфира сродни световым, но опять-таки встретился с полным провалом. На протяжении более восемнадцати лет я читал трактаты, отчеты о научных трудах и статьи по телеграфии посредством волн Герца, чтобы держать себя в курсе, но они всегда оставляли впечатление как произведения художественной литературы.
История науки показывает, что теории являются скоропортящимися. С каждой новой раскрытой истиной мы получаем более глубокое понимание природы, и наши представления и взгляды изменяются. Доктор Герц не обнаружил новый принцип. Он просто поддержал фактами гипотезу, которая была давно сформулирована. Это был вполне хорошо установленный факт, что контур, по которому проходит периодический ток, излучает некий вид пространственных волн, но мы были в неведении относительно их характера. Он, очевидно, дал экспериментальное доказательство того, что это были поперечные колебания в эфире. Большинство людей смотрит на это как на великое достижение. На мой взгляд кажется, что его бессмертная заслуга не столько в этом, сколько в фокусировке внимания исследователей на процессах, происходящих в окружающей среде. Теория волн Герца своей увлекательностью захватила воображение, сдерживает творческие усилия в беспроводном искусстве и затормозила его на двадцать пять лет. Но, с другой стороны, невозможно переоценить благотворное воздействие мощного стимула, который она дала во многих направлениях.
Нельзя не заметить особое ехидство, с которым Тесла в последующем отзывался о «так называемых волнах Герца», «если они существуют». Этот вопрос важен для понимания дальнейших работ Теслы, и мы к нему еще вернемся.
1893 г. Собственно, из предыдущего абзаца логически происходит вопрос о приоритетах в изобретении радиосвязи. Строго говоря, изобретателем радио, пожалуй, следует считать Генриха Герца, и в Германии так и считают до сих пор. Но Герц не оценил перспективы практического использования электромагнитных волн, это сделали другие. Изобретение А. С. Попова датируется 1895 годом и, строго говоря, является усовершенствованным прибором Герца, т. е. «разрядоотметчиком», а не радиоприемником в современном понимании, при этом в своих опытах Попов использовал вибратор Герца, усовершенствованный когерер Лоджа и заземленную мачтовую антенну Теслы.
Употребление мачты на станции отправления и на станции приема для передачи сигналов с помощью электрических колебаний не было, впрочем, новостью: в 1893 г. в Америке была сделана подобная попытка передачи сигналов известным электротехником Николаем Тесла.
Кроме опытов Герца, А. С. Попов первым в России воспроизвел и опыты с резонансным трансформатором Теслы (25). Напомним, что А. С. Попов познакомился с тесловской аппаратурой на чикагской выставке в 1893 г., где Тесла лично продемонстрировал свои беспроводные устройства. К сожалению, эта лекция Теслы, прочитанная 25.08.1893 г., не была опубликована и не сохранилась, и о её содержании известно только по отчетам журналистов того времени и свидетельствам участников. Однако мало сомнений, что в то время как множество ученых по всему миру повторяли опыты Герца с искровым промежутком (Э. Бранли, О. Лодж, У. Прис, А. Пуанкаре, В. Бьеркнесс, Я. О. Наркевич-Иодко, А. С. Попов, Г. Маркони, К. Ф. Браун, Э. Резерфорд, Р. Фесенден и др.), Тесла уже в тех самых первых показах использовал для беспроводной передачи и приема электромагнитных колебаний резонансным образом связанные и взаимонастроенные колебательные контуры с точно известной и настраиваемой длиной волны. В целом же основные идеи по беспроводной передаче различимых сигналов и энергии были сформулированы Теслой еще в лекциях 18911893 гг.
Похоже, что даже для электромагнитных волн Герца именно Тесла первым установил соотношение между длиной антенны и длиной излучаемой волны (9), обнаружил различие поля излучения в ближней и волновой зонах (По крайней мере, автор книги так понимает статью (30) с объяснениями и рисунками Теслы по этому поводу. К.).
Что касается Маркони, то он подал заявку на свое «усовершенствование» приборов Герца в Британии в 1896 году. Позиция Теслы во время судебных разбирательств с Маркони состояла в том, что Маркони просто жульничалполучив патенты на усовершенствованные приборы Герца, на практике использовал аппаратуру Теслы, причем даже не понимая до конца принципов ее работы.
Хорошо разрекламированный эксперт (Маркони. К.) выдал заявление в 1899 году, что мой аппарат не работал и что пройдет 200 лет, прежде чем сообщение промелькнет через Атлантику, и даже принял флегматично мои поздравления в связи с предположительной чрезвычайной ловкостью (Имеется в виду передача сигнала через Атлантику, якобы проведенная Маркони в конце 1901 г. К.). Но последующее изучение записей показало, что мои устройства тайно использовали все это время, и с тех пор, как я узнал об этом, я относился к этим методам Борджиа-Медичи с презрением, которого они заслуживают перед всеми непредвзятыми людьми. Оптовое присвоение моих изобретений было, однако, не всегда без смешной стороны. В качестве примера к пункту я могу упомянуть мой трансформатор колебаний с воздушным зазором. Он был, в свою очередь, заменен на угольную дугу, гасящую разрыв в атмосфере водорода, аргона или гелия, с помощью механического прерывания с противоположно вращающимися элементами, ртутный прерыватель или какие-то типы вакуумных колб, и с помощью таких «объездных путей» много новых «систем» было создано. Я имею в виду это, конечно, без малейшей неприязни, давайте продвигаться вперед всеми средствами. Но я не могу отделаться от мысли, насколько лучше было бы, если бы изобретательные люди, которые породили эти «системы», изобрели что-то свое, а не в зависимости от меня вообще.
Фото 27
Фото 28. Письмо Николы Теслы Президенту США Теодору Рузвельту, Roosevelt, Theodore. MNT, CXLIV, 161162 source (© Nikola Tesla Museum, Belgrade). Публикуется впервые с разрешения и по договору с Музеем Теслы
Тесла же первым публично продемонстрировал волновой радиопередатчик еще в 1893 году, первым начал использовать настраиваемые резонансные цепи в приемнике и передатчике (1893), а также вакуумную лампу для детектирования электромагнитных возмущений (1892), первым начал применять цепь антенна-земля (1889), первым разработал и применил принципы амплитудной модуляции непрерывного сигнала (не позднее 1899) (36), а также частотного разделения и кодирования каналов комбинацией частот или импульсов (не позднее 1899, там же), а также первым ввел усовершенствованный метод приёма незатухающих колебаний, так называемый метод биений, получивший широкое применение в радиотехнике под названием «гетеродиный приём». Таким образом, даже на момент опытов с «беспроводной телеграфией» Попова и Маркони в 18951897 годах Тесла опережал их на целое поколение радиоприборов.
В этом смысле Никола Тесла является единственным «отцом» если не радио, то радиотехники, ибо именно его фундаментальные разработки определили пути развития радиосвязи на несколько последующих десятилетий.
Что касается работ К. Ф. Брауна, который вместе с Маркони поделил Нобелевскую премию по физике 1909 г. «за развитие беспроводной телеграфии», то часто встречающиеся в литературе утверждения вроде того, что «в 1900 г. немецкий радиотехник Фердинанд Браун создал новое схемное решение, которое способствовало развитию дальней радиосвязи», с технической точки зрения попросту смехотворны, достаточно взглянуть на эти схемы и сравнить с работами Теслы.
На взгляд автора книги, заслугой Брауна является создание кристаллического детектора, а также нечто вроде фазированной антенной решетки для передачи направленного сигнала, но оба этих вопроса еще требуют изучения, так как значительная часть первоисточников по Тесле, в отличие от работ других ученых, все еще малодоступна.
Президенту,
Белый дом, Вашингтон, округ Колумбия
Ваше превосходительство!
Я являюсь гражданином Соединенных Штатов и изобретателем некоторых устройств, известных как «катушки Тесла, трансформаторы-осцилляторы» и системы беспроводной передачи энергии. Эти изобретения, патенты на которые были выданы мне в этой, а также в других цивилизованных странах, позволяют эксперту создавать электрические колебания любого желаемого шага и практически неограниченной интенсивности, а также экономически эффективно передавать электрическую энергию без проводов на самые большие расстояния по морям и континентам