сравнительно маленького, компактного трансформатора [4]. Задача создания такого трансформатора завладела им, но она не была единственной.
Если некоторые впечатляющие эксперименты, казалось, не подчинялись большинству элементарных законов электричества, Тесла бодро следовал туда, куда они вели. Иногда они выводили его на странные направления.
Радиотрубка, действующая за счет проводимости тока через вакуум, в частности, — оригинальный электронный прибор. Ее случайной предшественницей была вакуумная лампа, изобретенная Эдисоном в 1883 году. Он был озадачен тем, что называют эффектом Эдисона, но не видел в этом никакой пользы. Другие ученые, такие как сэр Уильям П р и с , Дж. А. Флеминг, Тесла, Элиу Томсон и Дж. Дж. Томсон, тем не менее, очень интересовались этим эффектом. Дж. Дж. Томсон определил, что наблюдаемое явление было вызвано эмиссией негативного электричества или электронов, переходивших с горячего элемента на холодный электрод. Эдисон, все еще находясь в недоумении и разочаровании из-за того, что не смог создать хорошую лампу, сообщил, что эффект, «как кажется, произвел впечатление на компании интеллектуалов ученого мира». Сам он занялся более насущными проблемами.
Тесла стал разрабатывать электронные лампы в начале 1890-х годов, ожидая, что они окажутся подходящими для обнаружения радиосигналов. Позднее он усердно осваивал профессию стеклодува и изобрел тысячи вариантов ламп, которые он использовал в радиоисследованиях и для получения света.
Но именно Флеминг после изучения работ Эдисона и Пирса успешно применил эффект Эдисона к детектированию радиосигналов, добившись более высокой чувствительности кристаллических детекторов по сравнению с применяемыми ранее. В 1907 году Ли де Форест добавил модулятор, или контролирующий элемент, к диоду Флеминга, назвав его аудион, и таким образом положил начало современной электронике.
Но задолго до этого Тесла описывал свою работу с вакуумными лампами и токами высокой частоты, делясь своим восхищением и недоумением с аудиторией на лекциях. Так, однажды он поместил длинную стеклянную трубку, частично вакуумированную, внутрь более длинной медной трубки с закрытым концом.
В трубке был сделан длинный узкий разрез, чтобы видеть стекло, находящееся внутри. Когда он подсоединил медь к клемме высокого напряжения, он обнаружил, что воздух во внутренней трубке ярко светится, хотя, казалось, не шло никакого тока через коротко замкнутую внешнюю медную трубку. Казалось, что электричество протекало через стекло в результате индукции и проходило через воздух, находящийся под низким давлением, а не через металл по металлическому внешнему корпусу.
Таким образом, изобретатель нашел способ передавать электрические импульсы любой частоты в газах. «Если бы частота была достаточно высокой, — размышлял он, — тогда можно было бы сделать необычную систему распределения, которая, возможно, заинтересовала бы газовые компании: металлические трубки, наполненные газом, при этом металл был бы диэлектриком, а газ — проводником, снабжающим флуоресцентные лампы и, может быть, даже еще не изобретенные устройства».
На самом деле то, что он описывал, было предшественником проводника для микроволновой передачи.
Это направление исследований привело Теслу к одной из его наиболее грандиозных концепций — «земному ночному свету», способу осветить всю Землю и окружающую ее атмосферу. Словно это была простая иллюминация. Он размышлял, что газы в атмосфере на большой высоте были в таком же состоянии, что и воздух в его лампах низкого давления, и поэтому он мог бы служить отличным проводником для высокочастотного тока. Эта концепция увлекала его многие годы. Он видел в ней возможность обезопасить морские пути и аэропорты в ночное время суток или способ осветить все города, не используя уличные лампы. Надо было только должным образом передавать достаточно высокочастотный ток в высшие слои воздуха на высоту 35 тыс. футов или чуть ниже. Когда его спросили, как он предлагает передавать такие токи в верхние слои воздуха, он просто ответил, что это не представляет никаких практических сложностей. У него было правило никогда не раскрывать своих методов, пока он не опробовал их на практике. «Земной ночной свет» был одной из его идей, которую пришлось отложить из-за недостатка денег на исследования.
Журналисты продолжали атаковать его вопросами и высказывать догадки. Некоторые предполагали, что он собирается использовать одну из своих молекулярно-бомбардируемых трубок, чтобы спроецировать мощный луч ультрафиолетового излучения в атмосферу, ионизирующий воздух на больших расстояниях и превращающий его в хороший проводник электричества всех видов при высоком напряжении. Этот метод, теоретизировали они, создаст проводящий проход к любой желаемой высоте, через который можно будет посылать высокочастотный ток. [5] Позднее, когда его огромная (и злополучная) башня вещания на весь мир была построена на Лонг-Айленде, верхняя платформа была сконструирована так, чтобы вмещать набор ультрафиолетовых ламп. Их предназначение никогда не было раскрыто.
В другой раз Тесла говорил о плане использования как Земли, так и верхних слоев воздуха в качестве проводников электричества и слоя воздуха между ними в качестве диэлектрика. Такая комбинация образовала бы нечто вроде гигантского конденсатора, способа накапливания и разрядки электричества. Если бы на Земле было создано электромагнитное поле, то верхние слои воздуха зарядились бы за счет индукции. Земной шар превратился бы в лейденскую банку, заряжающуюся и разряжающуюся. Ток, текущий как в почве, так и в верхних слоях воздуха, создаст свечение в верхнем слое атмосферы, которое осветит мир. Был ли это тот способ, которым Тесла предлагал доставить ток в верхние слои воздуха? Мы не знаем.
В своих лондонских лекциях 1892 года он подробно останавливался на описании наиболее специфической и чувствительной электронной лампы, которую он изобрел. Под воздействием высокочастотного тока она испускала лучи, которые со странной чувствительностью вели себя по отношению к электронным и магнитным воздействиям. С этой лампой он проводил любопытные эксперименты.
Когда лампочка свисала на проводе прямо вниз и от нее были отдалены все объекты, Тесла мог, за счет приближения к ней, заставить луч распространяться в противоположном направлении от лампочки, а если он ходил вокруг лампочки, то луч был постоянно на противоположной от нее стороне. Иногда луч начинал дико вращаться, в зависимости от положения магнита. Хотя лампа была наиболее чувствительна к магниту, но к электростатическому воздействию она была менее восприимчива. Ученый не мог совершить даже малейших движений, таких, допустим, как напряжение мышцы руки, не вызывая видимой реакции луча.
Тесла считал, что причиной может быть неравномерность стекла, которое не давало лучу одинаково проходить во все стороны. Восхищенный, он верил, что такой инструмент может помочь в исследовании природы силовых полей.
«Если происходит какое-либо движение в пространстве, которое можно измерить, — говорил он, — такое легкое воздействие должно себя обнаружить. Кстати сказать, это луч света, свободный от трения и инерции».
«Думаю, что это явление может найти практическое применение в телеграфии. При помощи столь легкого воздействия можно будет посылать депеши через Атлантику, например, с любой скоростью, поскольку чувствительность может быть столь высокой, что на нее будут воздействовать малейшие изменения. Если бы можно было сделать поток более интенсивным и более узким, его отклонения едва ли можно было бы сфотографировать».
Он завершил свою лекцию комментарием: «Чудо заключается в том, что при современном состоянии знания и достигнутом опыте не было сделано ни одной попытки нарушить электростатические и магнитные условия Земли и передать, если не что иное, так информацию…» [6]
Маленькая электронная лампа, тем не менее, в его планах не фигурировала как полезный детектор для определения на расстоянии электрических возмущений или радиосигналов. Его любопытство осталось неудовлетворенным. Когда Тесла пытался применить эту лампу как детектор, ее было очень трудно приспособить, в итоге она оказалась неподходящей для использования за исключением лабораторных исследований.
Но сейчас, когда наука начала интересоваться не очень изученными биологическими явлениями,
