Обычному человеку, пожалуй, не очень ясно, чем магнитная индуктивность (которую измеряют в генри) отличается от магнитной индукции, для измерения которой была предложена единица тесла. Но если он не слышал про гениального изобретателя-электротехника Николу Теслу (Nikola Tesla; 1856–1943), остается только грустно развести руками. Ведь без изобретений Теслы наша жизнь была бы сейчас гораздо менее комфортной. Переменный ток доходит до нашей электрической розетки от дальних электростанций. Электромоторы послушно выполняют самые разнообразные работы. Трансформаторы, радиостанции, даже микроволновые печи на кухнях – все они появились благодаря прозорливости и титаническому трудолюбию гениального ученого.
Тесла родился в Хорватии, в городке Смилян. Получил образование он сначала в техническом училище в Граце, а потом в Пражском университете. По окончании учебы Тесла поработал немного инженером общества по телефонизации Будапешта, после чего уехал в Париж, где в 1882–1884 годах работал в европейском отделении компании Эдисона. В 1884 году он с рекомендательным письмом руководителя отделения уехал в США и там начал работать у самого Эдисона.
Однако Тесла рассорился с Эдисоном навсегда из-за того, что тот обманул его, не заплатив обещанные 50 тысяч долларов. Хотя причины разногласий между двумя великими изобретателями были не только личные, но носили и принципиальный технический характер.
У Эдисона была уже вполне процветающая компания, нацеленная на внедрение электрического освещения на основе постоянного тока. Были, конечно, у постоянного тока определенные недостатки. Например, его нельзя было передавать на большие расстояния. Если хозяин хотел осветить свой дом электричеством, к дому не подводили, как сегодня, электрические провода от внешней сети, а устанавливали в подвале генератор, который довольно шумно вырабатывал электричество для всего дома. Это было неплохо для невысокого здания, но о том, чтобы подать электроэнергию, скажем, на 50-й этаж, речи не было. Впрочем, 50-этажных небоскребов в Америке в то время еще не строили. Так что Эдисон не считал недостатки постоянного тока принципиальными и рассчитывал с ними справиться по ходу дела. Авторитет Томаса Эдисона ценился дорого. Его компанию финансировал знаменитый миллионер Дж. П. Морган.
Тесла же был полон идей об использовании переменного тока. И не только идей. В 1888 году он получил патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. Теперь практически все было готово для электрификации не одного дома, а всей страны. Схема была простой. Мощные электростанции – это своеобразные заводы электрической энергии. Их строят на могучих реках или вблизи месторождений топлива. Трансформаторы повышают напряжение, вырабатываемое генераторами станции, что позволяет передавать энергию на большие расстояния без существенных потерь. Непосредственно перед поступлением к потребителю напряжение с помощью того же трансформатора снижается до безопасного значения. Кстати, переменный ток оказался более безопасным для человека, чем постоянный, хотя Эдисон и его сотрудники пытались доказать обратное.
Финансировать осуществление проектов Теслы взялся известный американский промышленник Джордж Вестингауз (George Westinghouse; 1846–1914). В 1869 году он получил патент на изобретенный им пневматический тормоз для железнодорожных вагонов. Позже Вестингауз придумал также новую систему сигнализации на железных дорогах, буфера для смягчения ударов при столкновениях вагонов в начале движения состава и при его остановке. Внедрение изобретений Вестингауза сделало его миллионером, и он «перевел стрелку» на другой путь: занялся электричеством и стал внедрять в жизнь идеи Н. Теслы. Компания «Вестингауз электрик» (в наше время ее название – «Дженерал электрик») стала внедрять в повседневную жизнь переменный электрический ток. В 1893 году электросеть Вестингауза освещала Всемирную выставку в Чикаго, а в 1894 году 10 электрогенераторов его конструкции были установлены на новой гидроэлектростанции Ниагарского водопада.
Сам Тесла стремился к воплощению в жизнь новых идей. В 1889 году он начал исследовать токи высокой частоты (ВЧ) и высоких напряжений. В 1899 году он переехал в штат Колорадо, известный могучими грозами, и одновременно с попытками разгадки тайн молнии начал строительство радиостанции мощностью 200 кВт.
Эксперименты с токами высокой частоты выглядели очень эффектно. Излучатели рассеивали в разные стороны искровые разряды и длинные линейные молнии. Тесла совсем не таил от журналистов и посетителей эти красивые и грозные эффекты. Демонстрации способствовали распространению слухов о нем как о настоящем чародее. Ничего удивительного нет в том, что до сих пор жива версия: это из-за экспериментов Теслы над сибирской тайгой утром 30 июня 1908 года произошел взрыв мощностью в 10–40 мегатонн (что соответствует энергии средней водородной бомбы). Тесле же приписывают эксперименты по превращению большого военного корабля США со всей его командой в невидимый объект с последующим его переносом в другую точку пространства.
Из тех американских ученых, чьи фамилии превратились в единицы измерения, хорошо известен нам Александр Грэхем Белл (Alexander Graham Bell; 1847–1922). Его известность сродни известности Колумба: все знают, кто открыл Америку, и всем известно, кто изобрел телефон.
А громкость звука измеряют в децибелах – об этом тоже все слышали. В акустике бел фактически принят за единицу громкости звука. Бел определяет соотношения двух мощностей: измеряемого звука и звука, который человеческое ухо уже не воспринимает (порог слышимости). Сравнение происходит не по обычной, а по логарифмической шкале: изменение громкости на одну единицу означает изменение соотношения мощностей в 10 раз. Так, громкость шепота – 30 дБ, значит, мощность шепота в 1 000 (103) раз превышает порог слышимости; шум легкового автомобиля – 60 дБ, то есть его мощность превышает порог слышимости в 1 миллион (106) раз; громкость нормальной человеческой речи – 70 дБ.
Александр Белл придумал аппарат для передачи на расстояние нормальной человеческой речи. Судьба, казалось, просто подталкивала его к этому изобретению. Дед, отец и дядя Белла были профессиональными риторами, то есть учителями красноречия. Да и сам он, окончив в 1860 году Королевскую школу в родном шотландском городе Эдинбурге, переехал в Лондон к деду, под руководством которого изучал литературу и ораторское искусство. Через три года, когда Александру исполнилось 16 лет, он стал учителем красноречия и музыки.
Но один за другим умерли от туберкулеза братья Александра. Признаки грозной болезни обнаружились и у него, и врачи порекомендовали ему переменить климат. В 1870 году семья, перебравшись в Канаду, поселилась в провинции Онтарио. В 1871 году Александр переехал в Бостон, где начал преподавать в школе для глухонемых, используя для обучения систему видимой речи (транскрипцию звуков буквенными символами), которую придумал еще в Шотландии его отец. В 1873 году школа влилась в состав Бостонского университета, и А. Белл стал университетским профессором.
Это было время расцвета телеграфа. Телеграфные провода потихоньку опутывали весь земной шар. Новое средство связи уже приносило ощутимый доход. Одна из крупнейших телеграфных компаний, Western Union, объявила конкурс на изобретение, позволяющее отправлять по одной линии несколько телеграмм одновременно. Это позволило бы компании сэкономить большие деньги на прокладке новых линий. Соответственно, и премия была солидной. Белл воодушевился и принял участие в конкурсе.
Идея Белла была достаточно простой – передавать по одной линии несколько телеграмм одновременно, причем каждую телеграмму на своей частоте. Гораздо позже, в 1894 году, эту идею осуществит французский инженер Жан Морис Эмиль Бодо (Jean Maurice Émile Baudot; 1845–1903); в честь него названа единица скорости передачи данных по каналу связи – бод. Сам же Белл пытался создать «музыкальный телеграф», в котором каждое отдельное сообщение должно было передаваться на частоте одной из нот музыкальной гаммы. Каждая из «рабочих частот» создавалась особыми камертонами. Вся передаваемая совокупность сообщений для постороннего уха должна была звучать странной «музыкой», вроде той, которую мы иногда слышим, отправляя факсы. И вот, пытаясь усовершенствовать телеграф, А. Белл пришел к открытию еще более эпохальному.