特斯拉的发明

对他最近一些电气工作的权威叙述

一篇关于特斯拉最新的电子工作:振荡器和其他发明的文章。
托马斯·马丁1895年4月写的

伟大的俄罗斯将军KOBELESS曾这样评价中亚的政治形势:它们每时每刻都在变化;因此,必须保持警惕,这是帝国的代价,不亚于自由的代价。因此,我们这个时代的思想和发明所压制的广阔的新电子领域的面貌也是变化无常的。那些想要在任何方面熟练地了解它的人,都必须始终保持一种紧张专注的态度。它的理论问题每天都呈现出新的阶段。它的旧设备不断地被后继者取代。它的生产、分配和利用方法每年都不同。它对时代的影响越来越深,但人们永远无法确切地知道,它下一步将把革命力量推向社会或工业体系的哪一部分。它昨天的幻想是明天的辉煌胜利,它在二十世纪走向统治地位的前进是不可阻挡的,就像蒸汽在十九世纪的发展一样。

在整个变革过程中,始终存在着一致的目标:坚定的目标瞄准明确的目标;大量有用的艺术证明了作品的坚固性。因此,如果我们发现,在经过25年的最高生产力之后,电工们已经准备好了,有了改革的英国政治家和其他的人,我们可以放心地认为,电力已经达到了另一个关键时刻,在那里,它变得值得一个偶然的外部观察者去看一看正在发生的事情。对于胆小和保守的人,甚至对于许多初出茅庐的人来说,这些新的离开确实变得令人恼火。他们要求抛弃既定的事实,坚持改变态度,无视哲学尊严。一只狗在内陆湖泊里生活了一辈子后,想要喝海水的感觉,与人的感觉相比是微弱的,人发现电与液体完全不同,他们从年轻时就相信它是液体,实际上没有电或电流这种东西。

事实上,近年来,电已经有了独特的新领域;它目前的动荡状态——也许在其他研究领域是无与伦比的——是由于最近的理论和实践,尼古拉·特斯拉先生的发现以一种惊人的方式混合在一起,他虽然不完全是一个人,但已经成为现在开始的这个时代的最重要和典型的人物。今天,特斯拉值得关注,无论是对电的本质的深刻研究,还是对实现光、热、电分配和智能远程通信中最追求的目标的最新手段的具体体现的美丽发明。任何一个渴望了解现代电气进步趋势和范围的人都会在这位发明家的工作中找到许多线索。本文将介绍他所取得的一些比较重要的成果,他所使用的一些方法和装置,以及他用来解释所取得成就的一两个理论。

通过简单的初步测量,我们可以确定我们的历史经度和纬度,从而更准确地确定我们所处的位置。有必要重述已知和公认的事实。那么,让我们注意到,除了困扰科学的理论和解释之外,三百年来,电作为一门艺术,主要是为了确保丰富、廉价、有效和经济地供应千变万化的代理,无论它是什么。摩擦机,莱登罐,线圈,电池,磁铁,发电机,振荡器,这些只是一个过程中的步骤,就像我们从原始的摇篮里从河沙中提取黄金到用现代机械和化学的所有设备提炼矿石一样,是有规律和明确的。电学发展的每一个阶段都见证了一些迄今未知的艺术的征服——电疗、电报、电话、电灯、电加热、电力传输;然而,每种方法都受到当时条件的限制。有了电池,很多事情都可以做;有了磁铁,就更多了;有了发电机,我们就能接触到各种各样的可能性,因为我们迫使溪流、煤田和风为我们服务;但有了特斯拉先生的新振荡器,我们甚至可以利用以太波,把我们任性的新兵变成不可抗拒的训练有素的部队,横扫各个大陆,带来难以想象的机会。

发电机在这五十年中逐渐完善,带来了巨大的好处,而且注定会有更大的用途。但是,我们现在所了解到的关于它的任何内在价值,都是把它做大,或者使它专门化;一旦一种设备达到了这种发展状态,人类的智慧就会开始寻找另一种元素更微妙、不那么粗俗的东西。电弧灯和有轨电车以现代发电机提供的电流为基础,试图垄断街道照明和交通,而白炽灯则抢先占领了我们大厅和家庭的内部。然而,放弃汽油、马匹和帆是缓慢的,因为发电机和它的辅助设备的边界很窄,跨越了这一界限,它们就不再提供希望,例如,大约15年前引进的白炽灯。即使是最愤世嫉俗的批评者也会承认,它的采用是迅速而广泛的;但是一个简单的事实是,如果纽约和芝加哥这两座城市只使用电力而不使用其他光源的话,那么今天全国所有的灯具和照明发电机都只能勉强满足这两座城市的需求。在全英国,只有175万盏白炽灯在与大约7500万盏煤气灯争夺霸主地位,而且增长率很小,如果它确实超过了煤气灯的话。显然,还缺乏某种因素,因此,即使仅仅是在商业工作中,也要寻求新的出发点,以便有更长的电路、更好的电流产生装置和不会烧坏的灯,以满足大众对纯净完美的光的需求。在动力传动方面,同样出现了同等规模的未解决问题。 “Is there any load that water cannot lift?” asked Emerson. “If there be, try steam; or if not that, try electricity. Is there any exhausting of these means?” None, provided that our mechanics be right.

我们不能认为新电力是打破传统的。在许多有教养的人心目中,普遍存在着这样一种观念:发明在很大程度上是一个拆除和建造的过程;而电力,在从一个工业部门传播到另一个工业部门的过程中,遇到了总是排斥创新者的偏见。这个假设是错误的。的确,在科学原则相争的角斗场上,一方或另一方总是屈服,拖出自己的死敌;但在艺术领域,凡是已被发现具有显著效用的器具,长久生存是其法则。这只是一个缩小范围的问题,在这个收缩范围内,旧的机构被新机构的出现所限制;这种关系一旦通过复杂的、长期持续的、甚至可以用数学来确定的过程建立起来,两者就会一起向前发展,在适应人类特定需求时相互补充。在其最新的发展中,电气应用就是一个例证。经过多年的使用,电机机械提供了所谓的“连续电流”,该技术已经得出结论,只有使用“交流电”,它才能完成后面的任务,并完成以前的任务。 With the continuous current we have learned the rudiments of lighting and power distribution. With the alternating current, manipulated and coaxed to yield its highest efficiency, we may solve the problems of aerial and marine navigation by electricity, operate large railway systems, transmit the energy of Niagara hundreds of miles, and, in Mr. Tesla’s own phrase, “hook our machinery directly to that of Nature”.

电流的产生

让我们看看这两种水流的区别在哪里。在所有的发电机中,我们所说的电流的产生是由磁铁前线圈的旋转所影响的,或者相反。从机器上引出并回到机器上完成必要回路的电线,可以比作一圈槽或一根管道;线圈和磁铁与泵机构相当;并由灯具或电机带动电流,使喷泉或水龙头上间隔出槽圈。这种比较本身是粗糙的,但它给出了一个相当准确的概念。电流沿着电线的表面而不是内部传播,它的磁性或以太轮就像橡皮筋沿着铅笔芯滑动。一台产生连续电流的机器,将线圈或线圈桶浸入磁场中,当它们四处放电时,所有的射流都朝着一个方向前进,为了“整流”,不可避免地要使用称为“换向器”的复杂装置。相反,一台产生交流电的机器,它的射流首先被抛到槽系统的一端,然后进入另一端,因此不需要整流阀或换向阀。另一方面,它需要对喷泉和水龙头进行特殊的调整,以适应水流的流向。 It is an inherent disadvantage of the continuous-current system that it cannot deliver energy successfully at any great distance at high pressure, and that therefore the pipe-line must be relatively as bulky as were the hollow wooden logs which were once employed for water-conduits in New York.

交流电的优点是,它可以在非常高的压力下通过非常细的电线输送,并在这个压力下使用,或者在更低或更高的压力下使用,通过“变压器”来获得,根据它的用途,它既符合磁减压阀的想法,也符合弹簧板落在上面的想法。显然,变压器输出的电流不能超过输入的电流,因此它输出的电流压力较小,体积较大,或者压力升高,体积减小。以类似的方式,一个团的士兵可以被快递送到任何一个码头,然后像印第安人的鱼贯一样,漫不经心地转移到一艘帆船或远洋班轮上;但在整个旅程中,士兵们将组成同一个团,当另一列火车穿过渡口接来的时候,尽管有逃兵和疾病造成的损失,即使队伍在填充车厢时被打断,在旅程结束时被改造成四人一排,身体也将保持其身份。

交流电

让我们继续概括熟悉的事实,对交流电所涉及的问题进行下一步的回顾。上面说过,消耗电流的装置,如马达,好比喷泉,需要先从一边调整流入,然后再从另一边调整。不要说得太强烈,它们不会起作用,而且到目前为止在很大程度上仍然不起作用。灯可以点着,但马达不能运转,这一事实严重地限制了灵活而有用的交流电的采用和使用范围,直到特斯拉先生发现了一个美丽而出乎意料的解决方案,从而开始了这项工作的一部分,现在每天都在揭示更大的可能性。自从发现了这种方法,传递尼亚加拉瀑布的力量就成为可能。在他所谓的“旋转磁场”中,安装在轴上的滑轮永远在磁“极”后面运行,却永远无法抓住它。其基本思想是产生循环的磁移,这与旧的和已知的磁在固定位置的现象形成对比。那些在卡里斯布鲁克城堡(Carisbrooke Castle)的井里见过这只耐心的动物的跑步机轮子的人,可以理解特斯拉计划的巧妙之处。

一般来说,像现在普遍使用的交流发电机,有许多突出的磁极来引起电流的变化,因此它们的“频率”很高——也就是说,电流每秒钟做许多次来回运动,电路中的每一次涨落都被称为“周期”或“频率”,一次变化是从零上升到最大值,然后又下降到零,另一次也是如此。如果我们画一条水平直线,然后在上面画一条圆形的霍加斯曲线,曲线上方的一半是正流,下半部分是负流;一个椭圆的顶部和另一个椭圆的底部分别是正最大值和负最大值;而曲线与直线相交的点就是电流改变方向的时刻。摆动的钟摆是科学家们用来通俗地说明交流电产生过程的一个比喻。每次在发电机电枢上的线圈中的铜线被旋转过发电机磁场的极点时,每个线圈中的电流就跟着这个上升和下降;所以磁铁和线圈的数量决定了周期或频率,如前所述。

磁铁越多,线圈旋转越快,电流的涨落就越快。但是,要做的功的性质和现有的条件决定了电流振动的速率;这里需要大量的技能和知识。能断言该做正确事情的人仍然少之又少。到目前为止,这个领域还很少有人探索。此外,在电气工程师们目前思考的一个最深刻的问题中,即通过这些新方法生产廉价的照明和廉价的电力,相反的条件会产生不同的影响。特斯拉先生不久前下定决心,对于电机行业来说,频率越少越好;电力传输的整个漂移都在这条路径上,尼亚加拉的工作采用的频率只有25。但是,这是很自然的,他把低频和高频的整个范围都检查了一遍,很快就发现,要获得光,一个巨大的秘密在于利用高频和高电位的电流。几年前,在如上所述解决了电力问题之后,特斯拉先生为了解决光的问题,制造了一些新型的交流电发电机,并使它们的转速达到每秒3万次。 These machines transcended anything theretofore known in the art, and their currents were further raised in pressure by “step up” transformers and condensers. But these dynamos had their shortcomings. The number of the poles and coils could not be indefinitely increased, and there was a limit to the speed. To go to the higher frequencies, therefore, Mr. Tesla next invented his “disruptive discharge coil”, which permitted him to reach remarkably high frequency and high pressure, and, what is more, to obtain these qualities from any ordinary current, whether alternating or continuous. With Tesla’s apparatus he surprised the scientists both of this country and of Europe in a series of most interesting demonstrations. It is not too much to say that these experiments marked an epoch in electricity, yielding results which lie at the root of Tesla’s later work with the oscillator in an inconceivably wider range of phenomena.

这台机器

到目前为止,我们一直在考虑由普通蒸汽机驱动的直流发电机和交流发电机。当今世界上成千上万的发电机中,大约有十分之九是这样运行的,其余的则由水轮、燃气发动机和压缩空气驱动。现在,从消耗锅炉下的煤炭,将蒸汽输送到发动机,到白炽灯灯丝的发光,每一步都伴随着损失。就像在其他与热转换有关的循环中一样,能量或多或少地被浪费掉了,就像在7月份,冰人推车上的货物在沿街运输时破碎融化一样。实际测试证明,在白炽灯中显示为光的能量仅为接收到的电流的5%。在气体火焰的亮度下,效率甚至更小。廷德尔教授认为,气体火焰中有用的光波不到燃烧产生的所有光波的1%。如果我们面对的是一个腐败的市政府,这种糟糕的浪费和低效是不能容忍的;在可悲的现实中,这种奢侈与为了几根木材而肆意破坏整个森林是一样的。大量的发明家投身于这些发生在热量、机械和电力过程的每一个阶段的野蛮损失所涉及的困难; and it is indeed likely that many lines of improvement have already been compelled to yield their utmost, reaching terminal forms. A moment’s thought will show that one main object must be the elimination of certain steps in the transfer of the energy; and obviously, if engine and dynamo both have large losses, it will be a gain to merge the two pieces of apparatus. The old-fashioned electric-light station or street-railway power-house is a giddy maze of belts and shafting; in the later plants engine and dynamo are coupled directly together on one base. This is a notable stride, but it still leaves us with a dynamo in which some part of the wire wound on it is not utilized at every instant, and with an engine or complicated mechanism. The steam-cylinder, with its piston, is the only thing actually doing work, and all the rest of the imposing collection of fly-wheel, governor-balls, eccentrics, valves, and what not, is for the purpose of control and regulation.

在他的振荡器中,特斯拉先生,首先,去掉了所有的控制机制。当线圈切断磁体的“力线”时,通过给线圈一个来回或往复的运动来产生电流,使线圈在各个方向上受到的影响相等,他克服了在旋转电枢中所经历的导线空闲部分的损失;此外,他最大的成就是使电流调节机械运动。驱动普通发电机的发动机,无论多么接近控制,有旋转电枢,电流的产生都有一定的不规则性。在特斯拉振荡器中,如果它的发明者和一个人的眼睛的证据可以相信的话,电流的振动是绝对稳定和均匀的,所以人们可以用机器来保持一天的时间,就像用时钟一样。其一,特斯拉所追求的就是这种振动或频率的最高稳定性。旧仪器引起的变化可能很小,但微小的误差乘以高发生率很快就会被察觉出来,并影响到理想的一致性和准确性。老式电气设备的不规范倾向的背后,是蒸汽机的同样或更大的倾向;最重要的是,由于锅炉下面的燃料释放的能量产生蒸汽的效率低下,造成了可怕的损失。

通过激进的创新在一个方向上获得收益,通常意味着通过不断增长的系列在许多其他方面获得收益。我承认我不知道振荡器的哪些优点应该放在第一位;我怀疑它的发明者是否能够坐下来,总结出它所能揭示的所有现实和可能性。他做的一件事是:向前冲。图2展示了他的振荡器的一种最新形式,而图1展示了一种早期形式的内部机制。图2将作为后续话语头的文本。蒸汽箱位于两个电磁系统之间的床板上,每个电磁系统由场线圈组成,在场线圈之间移动电枢或线圈。在箱中有两个活塞来接收进入蒸汽的动力,在目前的例子中,蒸汽以350磅的压力供应,尽管在类似的振荡器中也使用低至80磅的压力,在那里无法获得更高压力的蒸汽。我们立即注意到,普通发动机的所有控制装置都不见了。它们根本不存在。 The steam-chest is the engine, bared to the skin like a prize-fighter, with every ounce counting. Besides easily utilizing steam at a remarkably high pressure, the oscillator holds it under no less remarkable control, and, strangest of all, needs no packing to prevent leak. It is a fair interference, too, that, denuded in this way of superfluous weight and driven at high pressure, the engine must have an economy far beyond the common. With an absence of friction due to the automatic cushioning of the light working parts, it is also practically indestructible. Moreover, for the same pressure and the same piston speed the engine has about one thirtieth or one fortieth of the usual weight, and occupies a proportionately smaller space. This diminution of bulk and area is equally true of the electrical part. The engine-pistons carry at their ends the armature coils, and these they thrust reciprocatively in and out of the magnetic field of the field coils, thus generating current by their action.

如果你观察任何一台发电机,就会发现构成“电枢”的线圈在磁铁前旋转,就像在路障内旋转的旋转门一样;电流在线圈中感应产生,因为线圈切断了从磁体两端发出的影响线,形成了自法拉第时代以来所知的“力场”。在特斯拉振荡器中,线圈的旋转运动完全被放弃,它们只是在磁铁前面以很高的速度来回运动,从而通过非常快速地进出磁铁,以梭子的方式切割“力场”的线。尽可能迅速、顺利、有规律、经济地从一个激烈的力场中切割出尽可能多的线,这个伟大的目标,就这样以一种新的、特斯拉先生认为更好的方式完成了。以下对电学中显著的新现象的描述将证明他认为振荡器是一种极有价值的研究仪器,而时间将证明它在商业和工业上的各种好处。

顺便说一句,可以注意到,通过连接在往复蒸汽机活塞上的线圈或磁芯来获得电流的粗略想法,本身并不是一个完全的新鲜事物。还可以注意到,有时用转速极高的蒸汽轮机来代替缓慢移动的发动机来驱动发电机。但是,在第一类早已被抛弃的实验中,任何一种装置以前都没有取得过任何实际的结果;在第二类中,有一种反对意见认为,涡轮机是通过孤立的冲击来驱动的,这种冲击是任何设计的叶片都无法克服的,而且这种冲击会阻碍任何尝试执行目前正在调查的工作。我们在这里讨论的是一种双重的、相互作用的机器,一半是机械的,一半是电力的,体积最小,极其简单,在毫无疑问的最高效率的条件下利用蒸汽,它的振动不受负载和压力的影响,在实际工作或研究中传递的电流是已知的最规律的。这样的组合所产生的电力,是以前用熟悉的装置所需要的蒸汽消耗的一半,结果是相同的,我们不必感到惊讶;然而,想想在几乎每一个消耗能源的行业,这样的节省将意味着多少!

光的产生

获得了高电位、高频率、高规律性的振子电流后,应该如何处理它们呢?特斯拉先生已经成功地解决了长距离输电的巨大困难,如上所述,他首先回答了这个问题,大胆地攻击光的产生问题,也许,比以前尝试过的更接近于给我们阳光的方式。在我们和太阳之间伸展着纤细而敏感的以太,眼睛所体验到的每一种光的感觉都是由太阳分子能量有节奏地在以太上每秒500万亿波的影响造成的。如果波的频率低于500,000,000,000,000,它们将主要产生热量。在我们人工获取光的方法中,我们模仿地搅动以太,以至于我们的篝火所引起的波很少超过它们在热中对我们产生感觉的速度,只有少数波达到了引起光的感觉的正确音调或速度。在以太振动键盘的上端,是一个高亢、尖锐、但听不见的音符——“光”——我们想要敲击它,并一直敲击下去;但是,我们总是在乐器的低音端摸索,在触及最高音时,总是把大部分精力浪费在我们根本不想触及的中音上。光(高音)没有热(低音)是理想的。提到了气体火焰的低效率。在普通的白炽灯中,浪费没有那么大; but even there the net efficiency of any one hundred units of energy put into it as electric current is at the most five or six of light, the waste occurring in the process of setting the molecules of the filament and the little air left in the bulb into the state of vibration under which they must work before they can throw out energy-waves on the ether, which will be conveyed to us through the glass of the bulb by the ether as light rather than as heat. The glass is an unconfining to the ether as a coarse sieve is to water.

现在特斯拉先生利用他的高频高电位电流,把白炽灯置于这些电流之下,跳过了在旧方法中经历的低波振动的中间浪费热阶段,使带电的乙醚分子更快地进入产生光所必需的强烈搅拌状态。用他的电流,正如我们所看到的,用电磁产生的电流,给每个游离分子加载电荷,它接受电荷并进行静电运动,他使以太介质进入一种兴奋状态,在这种状态下,它似乎能够做几乎任何事情。在他最初的一次演讲中,特斯拉说:

静电效应可以在很多方面产生光。例如,我们可以把某种耐火材料制成的物体放在一个封闭的,最好是一个或多或少空气枯竭的球体里,把它连接到一个高的、快速交替的电势源上,使气体分子以极高的速度每秒多次撞击它,就这样,用数万亿无形的锤子,撞击它,直到它变成白炽灯。或者我们可以把一个身体放在一个非常疲惫的地球上,通过使用非常高的频率和电位来维持它在任何程度的白炽状态。或者我们可以扰乱气体分子所携带的乙醚,或它们的静电荷,使它们振动或发光。”

今天,特斯拉先生用一种革命性的老方法和三种新的方法证实了这些预期的陈述:(1)固体的白炽化;(2)磷光;(3)稀薄气体的白炽或磷光;(4)气体在常压下产生的光度。

用纽扣或条代替灯丝的灯

以第一类灯为例,可以这样说,人们通常认为灯中的发光导体是有效和实用的,应该是好的;因此,这种灯中的碳循环被称为“灯丝”。但是在特斯拉的电流中,灯丝对电流流动的阻力或摩擦不起任何作用:灯丝也可以又短又粗,因为通过合适的高频和电位的小电流,它将迅速达到并稳定地保持适当的白炽。灯丝被周围的分子轰击成一圈无情的“折磨者”,以每秒数百万次的速度被击中。电流以类似的方式振动,会引起固体分子和气体分子在灯中一个小的抛光碳或金属按钮或棒上无限的碰撞,通过这种方式也可以获得明亮的光。

用磷光灯泡照明和拍照

在磷光照明的领域,我们到达了迄今为止尚未涉足的领域。磷光一直与“冷光”的概念相联系,或通常所理解的,由于省略了燃烧的中间步骤而变得发光的特性。作为一种物理行为,我们从萤火虫的光中了解到这一点,兰利教授认为萤火虫的效率为100%,它的所有辐射都在可见光谱的范围内。利用特斯拉的电流,可以获得足以照相的磷光;和代表发明人本人的图3,是磷光拍摄的任何类型的第一张肖像或照片。一个灯泡的发光部件涂有经过特殊处理的锌硫化物,通过从高频变压器线圈获得的电流使其发出磷光。所使用的电流每秒交替或振荡约10,000次。曝光时间大约是8分钟。

图四是克莱门斯先生(马克·吐温)的照片,是几周后——1894年初——用同样的灯泡照的,曝光时间约为十分钟。为了更仔细地测试磷光的光化值,对一些受到高频电流照射的灯泡进行了拍照,或者,如果我们可以创造一个新词,“磷光照相”,曝光时间稍长一些。如图5所示。右边明亮的一对利用锌的硫化物以某种形式发光。第三个鳞茎,在它们的左边隐约可见,有一层硫化钙。虽然用肉眼判断,它的亮度与另外两颗完全相同,但光化度明显要低得多。也许不必多说,这些演示引起了无穷无尽的各种实验,在这些实验中,研究人员将发现许多新的现象,如电流产生的磷光和荧光。

光在自由空间中形成空灯泡

上文列举的由特斯拉电流获得的第三和第四类照明是由稀薄气体的白炽或磷光以及气体在常压下的发光引起的。我们得到了纯净、美丽的光,没有灯丝或任何燃烧。在图6、图7和图8中,我们有一些管子或灯泡,这些有趣的现象是通过它们来获得和说明的。图中所示的鳞茎或多或少地耗尽了空气。在图6和图7中,管子的玻璃是普通的德国玻璃。在图8中,采用了玻璃绿铀。最后一只手拿在手里,用它自己的光给它拍了一张照片;消极的不稳定。为了获得这三种灯泡都能看到的美丽照明,只需将灯泡靠近高频线圈或变压器的端子几英寸内即可。这里需要指出的是,灯是在自由空间中独立存在的。 Ordinary incandescent lighting is done, as everybody knows, with the lamps’ bases firmly attached to the two current-bearing wires. Even where the lamps have been used on the ordinary alternating circuits in which the transformer is employed to “step down”, or reduce, for safe use, the higher-tension current brought to it by the wire from the dynamo, the lamps have to be attached to the “secondary” wires of the coil so as to make a closed circuit for them. But as we rise in the frequency of the current, as we leave behind the electro-dynamic conditions for the electrostatic ones, so we free ourselves from the restrictions and limitations of solid wires for the conveyance of the effects sought, until at last we reach a point where all the old ideas of the necessity of a tangible circuit vanish. It is all circuit if we can properly direct the right kind of impulses through it. As Mr. Tesla long ago pointed out, most of the experiments usually performed with a static machine of glass plates can also be performed with an induction-coil of wire if the currents are alternated rapidly enough; and it is in reality here that Mr. Tesla parts company with other distinguished workers who have fixed their attention merely on the results attainable with electro-dynamic apparatus. Before passing on, let us quote the inventor himself:

“强大的静电效应是光在理论上所指示的线上产生的必要条件。电磁效应基本上是不存在的,因为要产生所要求的效应,我们必须让电流脉冲通过导体,而导体在脉冲达到所要求的频率之前很久就会停止传输脉冲。另一方面,电磁波比光波长许多倍,可以通过凝汽器突然放电产生,似乎不能被利用,除非我们像目前的方法一样利用它们对导体的影响,这是浪费的。我们不能用这种波来影响气体的静态分子或原子电荷,使它们振动并发光。长横波显然不能产生这样的效果,因为过小的电磁扰动可以轻易地穿过数英里的空气。这样的暗波,除非它们具有真正的光波的长度,否则似乎不能在盖斯勒管中激发发光辐射,而在没有电极的管中通过感应产生的发光效应,我倾向于认为具有静电性质。要产生这样的发光效果,需要直接的静电推力;无论它们的频率是多少,都可能扰乱分子电荷并产生光。”

与调谐但广泛分离的电路的影响

在特斯拉先生的实验室车间里进行的一些实验,让我们了解了在相隔数英尺的空间内产生强大静电效应的方法的灵活性。工作室是一间四十乘八十英尺的房间,十英尺或十二英尺高。一个由小电缆组成的电路从振荡器的两端围绕着它。在空旷、开阔的中心放置有线圈、绕鼓式,三、四英尺高,且不与电流源相连,保存通过大气介质。线圈提供,如图所示,有两个冷凝器板调整,站起来像铙钹。这些板起弹簧的作用,线圈相当于一个电磁砝码。因此,房间中间的设备系统有一定的振动周期,就好像它是一个音叉,或一片薄的共振玻璃。在房间周围,通过电缆,有从振荡器发出的电流振动。通过仔细地调整电容器板,使感应电流的周期性或摆动与电缆电流的周期性或摆动同步,在图9所示的密集流中,强大的火花在电容器板之间倾泻而过。通过这种方式,很容易达到高达20万和30万伏特的张力。

任何一个见证过这些重大实验的人,都不会对一种介质的现实性的证据印象深刻,不管你叫它以太或其他什么,尽管它有着奇妙的微妙,但它传递能量的能力就像空气或水一样。对于一个外行来说,更令人印象深刻的也许是这些精细调整所带来的自信和轻松精确。

在图10中,在同一个房间的中间有一个类似的线圈,它已经根据商店周围发出的振动进行了调整,以至于一盏普通的16支蜡烛的白炽灯都亮得很亮。

图11对此进行了进一步的研究。在线圈上方有一圈电线,由观察者拿着,一盏白炽灯附在圈上。像以前一样,线圈中以太的振动与电缆发出的振动和谐一致。观察者在自由空间中松散地握住的圆上的感应效应是如此明显,以至于灯立即被点亮,尽管它可能只与一根或两根端子线相连。使用100伏特的灯,通常使用时需要超过十分之一马力的连接电路直接从发电机的电线,使其达到适当的照明值。因此,正如将要看到的,这里有实际的证据证明,至少有这么多的能量通过大约20英尺的空间传输到灯泡,实际上根本没有电线。当我们记得,在晴朗的日子里,以太从太阳稳定地向地球表面每七平方英尺的地方传递一马力的能量时,我们就不必感到惊讶了:它传递能量的能力是如此之大。特斯拉先生用他的“静电推力”仅仅是学会了把一点千变万化的能量装到善良的以太上的诀窍,这种能量再多也不足以把它分解或让它发脾气。我们可以假设它的速度非常快,可以称之为以太的传送轮,因为它的重量小得不可思议;否则,以太仅仅是能量的传输器,因为它几乎是绝对不可压缩的。

大量“阻抗”现象

在图12中,我们展示了另一个引人注目的实验。站在线圈在房间的中心,观察者手里拿着一圈结实的电线。一个或多个灯用电线上的两点连接起来,这样灯就被短电线“短路”了。然而,振动是如此之快,以至于尽管相反的末端以这种方式结合在一起,电流并没有像它应该的那样,以明显更容易的路径流过它们,而是把它们带到明亮的白炽状态。我们之前有一个所谓“阻抗”现象的例子,在这种现象中,电流在某些点被奇怪地抑制,而在其他点却没有。在“阻抗”条件下,最好的电导体失去了导电性能,表现得像一种高阻物质。在进一步阐述这些实验结果时,特斯拉先生指出,如果电流振动得足够快,气体——在一般情况下是完美的无导体——可能比最好的铜线导电性更好。有一次,他开玩笑地提到了这种现象奇妙的一面,他说,也许有一天,我们可以用天然气来输送电力,用旧的煤气管道来绝缘。

由电流照亮的灯穿过人体

图13说明了一个最奇怪的现象。几年前,如果电工们真的不知道的话,他们会认为这是非常了不起的。观察者手里拿着一圈裸露的铁丝。线圈上的“共振”线圈产生的电流穿过观察者的身体,与此同时,当它们从他的双手之间流过时,它们把两到三盏灯带到明亮的白炽状态。虽然看起来很奇怪,但这些电流的电压是电刑电压的一、两百倍,却丝毫没有给实验者带来不便。克莱门斯先生所受到的高压电流阻止了它们对他造成任何伤害。

通过调谐或“共鸣”电流传递情报

已经提到了电路和线圈的“共振”质量。这将是令人厌倦的,实际上是没有必要的,在这里详述在建立“共鸣”的关系时经常经历的困难,以及它可以被扰乱的瞬时性。为了说明这些实验中观察到的条件,可以这样说:当一个电路被一个快速振荡的电流穿过时,在导线周围的乙醚中产生了波,这些波对与第一个电路有一定距离的另一个电路的影响可以通过适当的调整而大大改变。当第二个电路调整得与第一个电路的振动周期相同时,这种效应最为明显。这种协调是通过改变两个主要控制振动速度的要素中的任何一个来巧妙地完成的,即所谓的“容量”和“自感”。不管确切的过程是什么,很明显,这两个量在效果上几乎直接对应力学中所说的柔韧性和重量或惯性。把重物系在弹簧上,弹簧就会以一定的速率振动。通过改变重量,或修改弹簧的柔韧性,可以获得任何周期的振动。在非常精确的调整中,微小的变化就会完全打破平衡,例如,感应线圈中的最后一根细金属丝就会打破魔咒。正如特斯拉先生所言,无法获得纯共振,实在是一件幸运的事情; for if it were, all kinds of dangers might lie in store for us by the increasing oscillations of every kind that would be set up. It will, however, have been gathered that if one electrical circuit can be tuned to another effectively, we shall need no return wire, as heretofore, for motors or for lights, the one wire being, if anything, better than two, provided we have vibration of the right value; and if we have that, we might get along without any wires or any “currents”. Here again we must quote Mr. Tesla:

“关于共振效应和能量在单个导体上的传递问题,我想就一个我经常想到的问题说几句话,它关系到大家的福祉。我指的是在不使用电线的情况下,将可理解的信号,甚至是电力传输到任何距离。我越来越相信这个计划的可行性;虽然我很清楚,大多数科学家不会相信这样的结果可以立即实现,但我认为,所有人都认为,近年来一些工作者的发展已经鼓励朝着这个方向思考和实验。我的信念变得如此坚定,以至于我不再把这种能源或情报传输计划看作仅仅是理论上的可能性,而是作为电气工程中一个有朝一日必须实现的严重问题。不用电线传输情报的想法是最新电学调查结果的自然结果。一些热衷者表示他们相信通过空气感应到任何距离的电话都是可能的。我的想象力拓展不了这么远;但我坚信,用强大的机器扰乱地球的静电状态,从而传递可理解的信号,也许还有能量,是切实可行的。事实上,有什么理由反对实施这样的计划呢? We now know that electric vibration may be transmitted through a single conductor. Why, then, not try to avail ourselves of the earth for this purpose? We need not be frightened by the idea of distance. To the weary wanderer counting the mile-posts the earth may appear very large; but to that happiest of all men, the astronomer, who gazes at the heavens, and by their standard judges the magnitude of our globe, it appears very small. And so I think it must seem to the electrician; for when he considers the speed with which an electric disturbance is propagated through the earth, all his ideas of distance must completely vanish. A point of great importance would be first to know what is the capacity of the earth, and what charge does it contain of electricity. ”

地球电荷的扰动和演示

特斯拉最近的部分工作是朝着这里指出的方向进行的;因为在他的振荡器中,他不仅有一个新的实用设备,而且有一个新的科学研究工具。用振荡器,如果他还没有真正确定地球的电荷或“容量”,他已经获得了惊人的效果,这最终证明他已经成功地干扰了地球。特斯拉与地球相连,它的一端是一个产生快速振动电流的线圈,另一端在太空中是自由的。有了这个线圈,他所做的实际上就像一个泵将空气注入一个弹性足球一样。在每一次交替击球中,球会膨胀和收缩。但很明显,这样一个球,如果充满空气,当突然膨胀或收缩时,会以自己的速率振动。现在,如果泵的冲程与球的单个振动协调一致,就会产生强烈的振动或涌动。紫色的电飘带由此从大地中引出,并倾泻到周围的空气中,这是不可思议的。在图14中可以看到这样的显示,其中线圈的顶部,在特纳里夫峰向上逐渐变细,随着太阳光球的爆发而燃烧。

通过这种线圈进出地球的电流也可以被引导到人体上。一个观察者坐在椅子上,用一根金属棒触摸线圈,可以,通过仔细的调整,将足够的它转移到自己身上,使它从他周围的光碎片中显现出来。这种光晕效应是通过将地球的电流通过人体而获得的,它是在安全的情况下所给予的最高正电荷,退一步说,这是令人好奇和深刻发人深省的。特斯拉先生大胆地先在自己身上试验这种效果,只有通过他对地球上的放电量进行了仔细而准确的计算,才能证明这是正确的。

考虑到在必要的调整中,在线圈中添加一小段电线或任何一种小物体,或带入它的附近,都可能完全破坏所有的效果,可以想象,当研究者得到独特现象的奖励时,他们会感到多么高兴。在经过两三年的耐心努力寻找之后,他得到了一个提前计算的结果,他得以目睹了一个最壮观的景象:炽热的气流和发光的放电从电线尖端爆发出来,发出气井的轰鸣声。除了它们深刻的科学意义和作为奇观的奇妙魅力之外,这些影响指向许多新的实现,有助于人类的更高福利。权力和情报的传递只是一方面;气候条件的改变可能是另一个原因。也许有一天我们会用这种方式“呼叫”火星,两颗行星的电荷都被用作信号。

这里有伟大的成果、崇高的目标和高尚的思想;然而,他们只是特斯拉先生近年来通过他简单、谦虚的工作与他的名字联系在一起的所有人中的一小部分。特斯拉不是一个不切实际的空想家,而是一个有了坚实成就的工作者,他在追求更大更好的未来,追求更丰富的知识。我大胆地用他对以太的一些观点来补充他晚期发明的数据,在整个介绍他的工作的过程中,以太一直被亲切地视为宇宙万物的女仆。我们对事物的一切解释都只是对最终事实的一种折衷。总之,我们可以说,虽然特斯拉先生并不认同奥利弗·洛奇教授关于两个电和两个醚的巧妙而复杂的概念,也不认同以太本身就是电的概念,但他确实属于开尔文勋爵所说的19世纪全体会议学派,他接受一个醚代表光、热、电和磁,这是一种内在统一的外在表现,我们总有一天会知道这种内在统一的秘密。

罗伯特·安德伍德·约翰逊

在特斯拉的实验室
黑暗中有什么鬼影在按!- - - - - -
没有过去的幽灵,或冷酷或悲伤;
没有哀恸的灵魂;没有幽灵,穿着衣服
在白色飘移的云里,它无言的忧伤
是它的罪过它永不承认;
散落的海面上没有任何形状;他们也没有
生与死的连结-无泪的疯狂,
在沉闷的虚无中生或死:
但等待诞生的神灵
思想,能解开事物的枷锁;
《美好时光》;普遍的善。
他们的微笑像晨曦中欢乐的破晓;
多么美好,多么近,多么恋恋不舍!
听!那是天使翅膀的嗡嗡声。