Лекции - Никола Тесла

Основная идея обеих конструкций — сосредоточить тепло в центральной части лампы, прекратив циркуляцию воздуха. Этого удалось добиться, но вследствие нагрева внутренней колбы и постепенного испарения стекла трудно поддерживать вакуум, даже если выбрать конструкцию, помещенную на рисунке 28, где колбы сообщаются.

Но, конечно, идеальный путь — это достижение достаточно высокой частоты. Чем выше частота, тем медленнее воздухообмен и, я полагаю, можно достичь такой частоты, когда циркуляция совсем прекратится, независимо от того, сколько молекул воздуха окружают вывод. Тогда мы сможем получить пламя, при котором не будет потерь материала, и это будет странное пламя, так как оно будет твердым! При такой высокой частоте в игру вступит инерция частиц. Так как кисть, или пламя, получит твердость в силу инерции частиц, то их обмен прекратится. Это случится обязательно, так как с ростом числа импульсов уменьшается потенциал каждого из них, и в конце концов установятся только атомарные колебания, а передвижение сквозь измеримое пространство прекратится. Так, у обычной газовой горелки, соединенной с источником переменного потенциала можно повысить мощность до определенного уровня по двум причинам — за счет придания дополнительной вибрации, а также вследствие замедления процесса расхода материала. Но, поскольку обновление затруднится, а оно необходимо для поддержания горения, постоянный рост частоты импульсов, — если предположить, что они передаются напрямую пламени, — приведет к «гашению» его, при этом под данным термином мы понимаем прекращение химического процесса.

Я, однако, думаю, что в случае с электродом, помещенным в жидкую изолирующую среду и окруженным независимыми носителями зарядов, на которые он действует индуктивно, достаточно высокая "частота приведет к возникновению притяжения к электроду. Для этого только надо предположить, что независимые тела имеют неправильную форму; тогда они поворачиваются к электроду стороной, имеющей наибольшую электрическую плотность, а это то положение, при котором сопротивление, которое жидкость оказывает при приближении, меньше того, что она оказывает при отходе.

Нет сомнения, что общее мнение таково, что нет никакой возможности получить такие частоты, которые позволят — при допущении того, что некоторые из высказанных взглядов верны — прийти хотя бы к некоторым результатам из тех, что я только что обрисовал как возможные. В ходе исследований, наблюдая за этими явлениями, я пришел к убеждению, что эти частоты могут быть значительно ниже расчетных. В пламени мы вызываем небольшие колебания, заставляя молекулы или атомы сталкиваться. Но каков коэффициент этих столкновений и вызываемых вибраций? Конечно, он будет меньше коэффициента ударов колокола и звуковых вибраций или коэффициента разрядов и колебаний конденсатора. Мы можем заставить молекулы газа сталкиваться при помощи переменных электрических импульсов высокой частоты; также мы можем инициировать процесс в пламени; а из опытов с частотами, которые мы можем в настоящее время получать, я думаю, можно получить результат с импульсами, которые можно передать по проводу.

Рассуждая подобным образом, мне показалось интересным продемонстрировать твердость вибрирующего газового столба. Хотя с такой низкой частотой, как 10 000 колебаний в секунду, которую я без труда сумел получить от специально созданного генератора, задача сначала выглядела безнадежной, я всё же провел ряд опытов. Опыты с воздухом при обычном давлении не дали результатов, но когда я немного разредил воздух, мне кажется, получил несомненное опытное подтверждение искомого свойства. Так как такой результат может привести умелых экспериментаторов к важным выводам, я опишу один из опытов.

Хорошо известно, что когда из трубки немного откачан воздух, разряд может пройти в форме тонкой светящейся нити. Когда он вызывается током низкой частоты, полученным от катушки, работающей как обычно, эта нить инертна. Если поднести к ней магнит, то ближайшая ее часть притягивается или отталкивается, в зависимости от того, как направлены силовые линии магнита. Мне пришла мысль, что если такую нить получить от тока высокой частоты, то она должна быть более или менее твердой, а так как это можно увидеть, то можно и изучить. В соответствии с этим я приготовил трубку диаметром 1 дюйм и длиной 1 метр с покрытием на обоих концах. В трубке был создан вакуум до такой степени, что при небольшой нагрузке можно было получить нитевидный разряд. Надо сказать, что общий вид трубки и степень вакуумирования отличаются от того, какими они бывают при работе с обычными низкочастотными токами. Так как предпочтительнее работать с одним выводом, приготовленная трубка была подвешена на проводе, соединенном с одним выводом катушки через жестяное покрытие, к нижнему концу с покрытием иногда присоединялась изолированная пластина. Когда образовывалась нить, она тянулась через верхнюю часть трубки и терялась внизу. Если она обладала твердостью, то выглядела не как эластичный шнур, натянутый между двумя опорами, а как шнур, подвешенный на опоре с небольшим грузом на нижнем конце. Когда полюс магнита подносили к верхнему концу светящейся нити, она в этом месте меняла положение под магнитным или электростатическим воздействием; когда раздражитель быстро убирали, получался аналогичный результат, как будто подвешенный шнур оттянули, а потом быстро отпустили рядом с точкой подвешивания. При этом светящаяся нить начинала вибрировать и на ней образовывались два видимых и один неотчетливый узел. Вибрации продолжались полных восемь минут, постепенно затухая. Скорость колебаний часто ощутимо менялась, и можно было заметить электростатическое воздействие стекла на колеблющуюся нить; но было ясно, что электростатика не являлась причиной колебаний, ибо нить обычно была стабильна, а иногда колебания вызывались быстрым приближением пальца к верхней части трубки.

При помощи магнита нить можно было разбить на две части и обе вибрировали. Поднеся руку к нижней части трубки или к изолированной пластине можно было ускорить колебания; это можно было сделать, насколько я заметил, увеличив частоту и потенциал. Так, увеличение частоты или прохождение более сильного разряда той же частоты, соответствовало натяжению шнура. Я не получил опытного подтверждения при разрядах конденсатора. Световая полоса, возбуждаемая в трубке периодическими разрядами лейденской банки, должна обладать твердостью, и если ее деформировать и внезапно отпустить, должна вибрировать. Но, вероятно, количество вибрирующего вещества было настолько мало, что, несмотря на крайне высокую скорость, инерция не могла проявиться. Кроме того, наблюдение в таких случаях очень трудно производить по причине собственных колебаний.

Демонстрация того факта, который всё еще нуждается в экспериментальном подтверждении, что вибрирующий газовый столб имеет упругость, может сильно изменить взгляды мыслителей. Когда можно заметить это свойство при низких частотах и незначительном потенциале, то как же будет вести себя газообразная среда под воздействием огромного электростатического напряжения, которое может иметь место в межзвездном пространстве, и которое может колебаться с непостижимой скоростью? Существование такой электростатической, ритмично колеблющейся силы — электростатического поля — показало бы возможный путь формирования твердых веществ из ультрагазообразного правещества, а также как поперечные и другие типы колебаний могут передаваться сквозь газообразную среду, наполняющую всю Вселенную. Тогда эфир может быть настоящей жидкостью, лишенной упругости и находящейся в состоянии покоя, причем это необходимое звено в цепи взаимодействия. Что определяет упругость тела? Это должны быть скорость и количество движущегося вещества. В газах скорость может быть значительной, но плотность крайне мала; в жидкости скорость скорее всего мала, хотя плотность может быть значительной; и в обоих случаях инерционное сопротивление, оказываемое смещению, практически равно нулю. Но поместите столб газа (или жидкости) в напряженное, часто колеблющееся электростатическое поле, и инерционное сопротивление не заставит себя долго ждать. Тело может более или менее свободно двигаться сквозь вибрирующую массу, но в целом она будет упругой.

Есть тема, которой я должен коснуться в связи с этими опытами: высокий вакуум. Это предмет не только очень интересный, но и полезный, так как его изучение может привести к результатам огромной важности. В потребительских устройствах, таких, как лампы накаливания, которые питаются от обычных систем распределения, более высокая степень вакуумирования не принесет большой пользы. В таком случае вся нагрузка ложится на нить, а газ почти не причем; усовершенствование, следовательно, будет ничтожным. Но когда мы начинаем использовать очень высокие частоты и потенциалы, действие газа становится очень важным, и вакуум серьезно изменяет результаты. До тех пор, пока применялись обычные, даже очень большие катушки, изучение предмета было ограничено, так как именно в тот момент, когда это стало наиболее интересным, изучение прекратилось по причине того, что достигнут «неударный» вакуум. Но в настоящее время мы можем получить от разрядной катушки потенциалы гораздо более высокие, чем были способны дать самые большие катушки, и, что еще более важно, мы можем заставить потенциал меняться с огромной скоростью. Оба эти достижения позволяют нам пропускать световые разряды через вакуум любой степени, и поле наших исследований значительно расширилось. Я полагаю, что из всех возможных направлений разработки практичного осветительного прибора, направление высокого вакуума кажется наиболее многообещающим. Но для получения крайней степени вакуума приборы должны быть значительно усовершенствованы, и абсолютного совершенства мы не достигнем, пока не заменим механическую помпу усовершенствованной электрической. Молекулы и атомы могут быть вытеснены из лампы под воздействием огромного потенциала: таков будет принцип вакуумной помпы будущего. В настоящее же время мы должны получить наилучший результат механическими средствами. В этом плане не лишними окажутся несколько слов о методе и устройстве для получения крайне высокой степени вакуума, которые я создал в процессе моих исследований. Очень вероятно, что и другие исследователи могли пользоваться подобными установками, но так как, возможно, в описании этой будет нечто интересное, несколько замечаний, которые позволят обрисовать изыскания более полно, я всё же сделаю.