Никола Тесла. Изобретатель будущего

Хотя Пешль, вероятно, просто не хотел, чтобы комментарии Теслы отвлекли внимание других студентов от изучения работы двигателя, он выразил общее мнение. Ученые и инженеры XIX века хорошо знали, что вращательное движение, необходимое, чтобы заставить работать машины времен Промышленной революции, не существовало в природе. Многие силы – такие, как сила тяжести, магнетизм или электрические токи, – обычно проявляются как линейные силы, в том смысле, что они тянут или толкают в одном направлении. Чтобы обеспечить желаемое вращательное движение за счет этих линейных сил, требуется некий преобразователь. Примерами преобразователей могут послужить водяное колесо, преобразующее линейный поток реки, или заводная рукоятка и маховое колесо на паровом двигателе, которые трансформируют возвратно-поступательные движения поршня во вращение. Для Пешля коммутатор выступал преобразователем, превращающим линейный электрический ток в серию переменных импульсов, которые приводили ротор в движение. Поскольку эти преобразователи всегда поглощали часть энергии, идея Теслы о создании бескоммутаторного двигателя, должно быть, казалась Пешлю попыткой обмануть Природу, в связи с чем Пешль насмешливо назвал ее схемой вечного двигателя.

Пешль предполагал, что его замечания обуздают полет фантазии Теслы, но вместо этого они разбудили в нем честолюбие. Наблюдая искры от щеток и слушая замечания Пешля, Тесла почувствовал вызов. «Инстинкт, – писал Тесла позже, – это что-то, что превалирует над знанием. У нас, несомненно, есть гораздо более тонко настроенные струны, которые позволяют нам чувствовать истины, когда логическое мышление или любое другое преднамеренное усилие мозга тщетны. Какое-то время я колебался, находясь под влиянием авторитета преподавателя, но вскоре убедился, я был прав, и принял вызов со всей юношеской пылкостью и безграничной верой»{91}.

Мысленное создание двигателя переменного тока

Чтобы принять вызов и разработать устойчивый к искрообразованию двигатель, Тесла оставил свои планы стать учителем и на втором году в Йоаннеуме перешел на обучение по технической программе. Как и во всех технических институтах в Европе и Америке в конце 1870-х годов, эта программа была направлена на обучение гражданскому строительству, а не электротехнике. Когда Тесла впервые рассказывал журналистам о своем образовании в конце 1880-х, он заявил, что учился в Йоаннеуме по специальности инженер-строитель{92}.

Хотя обучение инженерному делу должно было бы подтолкнуть Теслу к построению экспериментальной модели двигателя и проведению экспериментов, он предпочел исследовать предмет в своем воображении: «Я начал с того, что представил себе машину постоянного тока, запустил ее и поменял направление тока в роторе. Затем я вообразил генератор переменного тока и исследовал его работу подобным образом. После я визуализировал системы, запускающие двигатели и генераторы, и управлял ими различными способами. Изображения, которые я видел, были для меня совершенно реальными и материальными»{93}.

Как видно, в это время Тесла сделал два шага на пути к осмыслению своего двигателя. Во-первых, хотя он начал с мыслей о машине постоянного тока, подобной динамо Грамма, он решил в конечном итоге использовать переменный ток. Возникает вопрос: почему он отказался от постоянного тока в пользу переменного, так как большая часть работ по электричеству в конце 1870-х годов использовала постоянный ток? В Париже два инженера-электрика, Павел Яблочков[14] и Дьедонне Франсуа Лонтен, использовали переменный ток, чтобы запитать несколько дуговых ламп в одной цепи, но не известно, знал ли об их работе Тесла, учившийся в то время в Граце{94}.

Вместо того чтобы черпать вдохновение в существующих машинах, Тесла после тщательного изучения работы двигателя постоянного тока принял решение использовать переменный ток. Как мы уже говорили, ротор в двигателе постоянного тока поворачивается, потому что в каждый момент времени ток, текущий через катушки ротора, производит электромагнитное поле, которое противодействует электромагнитному полю, созданному катушкой статора. Чтобы ротор продолжал вращение, коммутатор периодически полностью изменяет направление тока, текущего по обмоткам ротора. Когда участок ротора вращается от одной стороны магнитного поля статора к другой, коммутатор автоматически изменяет направление тока так, чтобы электромагнитное поле в этом участке ротора отталкивалось магнитным полем статора. Так как магнитное поле ротора в двигателе постоянно меняется, думал Тесла, почему бы не использовать вырабатываемый генератором переменный ток, чтобы создать это поле? Тесла считал, что при помощи переменного тока можно избежать искрения щетки коммутатора, так как для изменения направления тока, подаваемого на ротор, коммутатор больше не понадобится.