Nikola Tesla
američki izumitelj srpskog porijekla / From Wikipedia, the free encyclopedia
Nikola Tesla (10. juli 1856 – 7. januar 1943) bio je srpski i američki[2][3][4][5] izumitelj, inženjer elektrotehnike i mašinstva, fizičar i futurist srpskog porijekla, najpoznatiji po doprinosu u dizajnu savremenog sistema napajanja naizmjeničnom strujom (AC).[6]
Nikola Tesla | |
|---|---|
 Portret Nikole Tesle | |
| Rođenje | (1856-07-10) 10. juli 1856. Smiljan, Austrijsko Carstvo |
| Smrt | 7. januar 1943(1943-01-07) (86 godina) |
| Etnicitet | Srbin |
| Državljanstvo |
|
| Obrazovanje | Tehnički univerzitet u Grazu (napustio) |
| Zanimanje | |
| Roditelji | Milutin i Đuka |
| Nagrade |
|
| Potpis | |
 | |
Tesla je dobio iskustvo u telefoniji i elektrotehnici prije selidbe u SAD 1884. da radi za Thomasa Edisona u New Yorku. On se uskoro osamostalio uz pomoć investitora, osnivajući laboratorije i kompanije za razvoj velikog opsega električnih uređaja. Njegov patentirani naizmjenični indukcijski motor i transformator licencirao je George Westinghouse, koji je također zaposlio Teslu nakratko kao konsultanta. Njegov rad u formativnim godinama razvoja elektične snage bio je uključen u korporativni AC/DC "Rat struja" kao i različitih borbi s patentima. Postao je naturalizirani građanin SAD-a 1891. godine.[7]
Tesla je nastavio sa svojim idejama u vezi bežičnog osvjetljenja i prenosa struje u svojim eksperimentima sa visokim naponom i visokom strujom u New Yorku i Colorado Springsu i napravio je rane izvještaje (1893) o mogućnosti bežične komunikacije s njegovim uređajima. Pokušao je ove ideje sprovesti u stvarnost u zlosretnom pokušaju na međukontinentalnoj bežičnoj transmisiji, njegovom nezavršenom projektu "Wardenclyffe Tower".[8] U njegovom laboratoriju napravio je mnogo eksperimenata s mehaničkim oscilatorima/generatorima, elektrootpornim cijevima i ranim rendgenskim snimanjem. Također je napravio čamac na bežično upravljanje, jedan od prvih ikada izloženih.
Tesla je bio poznat po uspjesima i skretanju pažnje, čime je dobio reputaciju u popularnoj kulturi kao arhetipski "ludi naučnik".[9] Njegovi patenti su mu donijeli značajnu sumu novca, od čega je veći dio korišten za finansiranje njegovih projekata s različitim uspjehom.[10] Živio je veći dio života u nizu njujorških hotela kroz njegovu penziju. Tesla je umro 7. januara 1943.[11] Njegov rad je pao u relativni zaborav nakon njegove smrti, ali 1960. godine, Generalna konferencija za težine i mjere nazvala je SI jedinicu za gustoću magnetnog toka (fluks) tesla u njegovu čast.[12] Tokom 1990tih došlo je do ponovnog oživljavanja interesa za Teslom.[13]
Tesla je rođen 10. jula 1856. u porodici srpskog porijekla u ličkom selu Smiljan, u Austrijskom Carstvu (današnja Hrvatska).[15][16] U njegovoj rodnoj kući danas se nalazi Memorijalni centar. Njegov otac, Milutin Tesla (1819–1879),[17] bio je pravoslavni sveštenik.[18][19][20][21] Teslina majka, Đuka Tesla (djev. Mandić; 1822–1892), čiji je otac bio pravoslavni sveštenik,[22] imala je talent za pravljenje kućnih pomagala i mehaničkih uređaja kao i mogućnost da lahko zapamti pjesme. Đuka nikada nije imala formalno obrazovanje. Nikola je pripisivao svoje fotografsko pamćenje i kreativnost majčinoj genetici i utjecaju.[23][24] Teslini preci su bili iz zapadne Srbije, blizu crnogorske granice.[25] Ujak mu je bio sarajevski mitropolit Nikolaj Mandić, koji mu je po smrti ostavio svu imovinu.
Tesla je bio četvrto od petero djece. Imao je starijeg brata, imena Dane, i tri sestre, imena Milka, Angelina i Marica. Dane je poginuo u nesreći jašući konja kada je Nikola imao pet godina.[26] Godine 1861, Tesla je pohađao "nižu" odnosno "osnovnu" školu u Smiljanu, gdje je učio njemački jezik, aritmetiku i religiju.[27] Godine 1862. porodica Tesla konačno se preselila u Gospić, gdje je Teslin otac radio kao paroh. Nikola je završio osnovnu školu, nastavivši "nižu realnu gimnaziju".[27]
Godine 1870. Tesla se preselio u Karlovac[28] da nastavi školovanje na Višoj realnoj gimnaziji. Časovi su se održavali na njemačkom, jer je to bila škola u okviru austro-ugarske Vojne krajine.[29] Tesla će kasnije napisati da je postao zainteresiran u demonstracijama elektriciteta njegovog profesora fizike.[30] Tesla je napomenuo da su ga prikazi ove "misteriozne pojave" zainteresirali "da sazna više o ovoj čarobnoj sili".[31][32] Tesla je bio u mogućnosti da izvršava integralni račun u svojoj glavi, za što su njegovi profesori mislili da vara na ispitima.[33] Završio je četverogodišnji studij za tri godine, diplomirajući 1873. godine.[34]
Godine 1873, Tesla se vratio u svoju rodnu kuću, u Smiljan. Nedugo nakon što je došao, Tesla je obolio od kolere; bio je "zakovan za krevet" devet mjeseci i blizu smrti nekoliko puta. Teslin otac, u trenutku očaja, obećao je da će ga poslati u najbolju školu za inženjerstvo ako se oporavi od bolesti[28][35] (njegov otac je prvobitno htio da Nikola bude sveštenik).[36]
Godine 1874. Tesla je izbjegao regrutaciju u austro-ugarsku vojsku u Smiljanu[37] bježeći u Tomingaj, pored Gračca. Tamo je istraživao planine u lovačkoj odori. Tesla je rekao da ga je ovaj kontakt s prirodom učinio jačim, fizički i mentalno.[35] Pročitao je dosta knjiga u Tomingaju i kasnije je rekao da su mu Mark Twainova djela pomogla da se čudesno oporavi od ranijih bolesti.[28]
Godine 1875. Tesla se upisao na Austrijski politehnički fakultet u Grazu na stipendiji Vojne krajine. Tokom njegove prve godine nikad nije propustio lekciju, dobijao je najbolje moguće ocjene, položio devet ispita[28][35] (skoro duplo nego je potrebno[38]), započeo klub srpske kulture,[35] čak i dobio pismo preporuke od dekana na tehničkom fakultetu upućenu njegovom ocu, u kojem je pisalo, "Vaš sin je zvijezda prve klase."[38] Tesla je tvrdio da je radio od 3 ujutro do 11 navečer, uključujući nedjelje i praznike.[28] Bio je "zaprepašten kada je [njegov] otac zapalio neke od [tih] teško stečenih priznanja." Nakon smrti njegovog oca 1879. godine,[37] Tesla je našao paket pisama od njegovih profesora njegovom ocu, upozoravajući da ako ne bude izbačen iz škole, Tesla bi mogao umrijeti zbog pretjeranog rada.[28] Tokom njegove druge godine, Tesla je došao u konflikt sa profesorom Poeschl oko Gramme dinama, kada je Tesla tvrdio da komutatori nisu bili potrebni. Krajem njegove druge godine, Tesla je izgubio stipendiju i postao je ovisan o kockanju.[28][35] Tokom njegove treće godine, Tesla je prokockao svoju naknadu i svoju školarinu, kasnije vraćajući natrag svoje prvobitne gubitke i budžet svojoj porodici. Tesla je rekao da je "porobio [svoju] strast tu i tamo," ali kasnije u SAD-u ponovo je bio poznat po igranju bilijara. Kada je došlo vrijeme ispita, Tesla je bio nepripremljen te je pitao za produženje roka za učenje, što mu nije omogućeno. Nikad nije diplomirao na univerzitetu i nije dobio ocjene za zadnji semestar.[37]
U decembru 1878, Tesla je napustio Graz i prekinuo sve veze s rodbinom da sakrije činjenicu da je napustio školu.[37] Njegovi su prijatelji mislili da se utopio u rijeci Muri.[39] Tesla je otišao u Maribor (sadašnja Slovenija), gdje je radio kao tehnički crtač za 60 forinti mjesečno. On je provodio slobodno vrijeme igrajući karte sa lokalnim stanovnicima na ulicama.[37] U martu 1879, Milutin Tesla je otišao u Maribor da moli sina da se vrati kući, što je Nikola odbio.[40] Nikola je doživio nervni slom negdje u to vrijeme.[39]
Na 24. mart 1879. Tesla se vratio u Gospić pod policijskim nadzorom jer nije imao dozvolu za boravak. Dana 17. aprila 1879, Milutin Tesla je umro sa 60 godina nakon nepoznate bolesti[17] (mada neki izvori kažu da je umro od srčanog udara[41]). Tokom te godine, Tesla je podučavao veliki razred učenika u njegovoj staroj školi, Višoj realnoj gimnaziji u Gospiću.[17]
U januaru 1880, dvojica Teslinih ujaka sastavili su novac da bi mu pomogli napustiti Gospić za Prag, gdje bi studirao. On je došao prekasno da bi se upisao na Karlov-Ferdinandov univerzitet; nikad nije studirao grčki, obavezni predmet; a bio je nepismen na češkom, također obaveznom predmetu. Tesla je, ipak, pohađao časove, mada kao gost jer nije dobivao ocjene na kursevima.[42][43][44]
Godine 1881, Tesla se preselio u Budimpeštu da radi za Ferenca Puskása u telegrafskoj kompaniji, "Budapest Telephone Exchange". Pri dolasku, Tesla je shvatio da kompanija, tada u fazi konstrukcije, nije bila funkcionalna, tako da je radio kao crtač u Centralnom telegrafskom uredu umjesto toga. Za nekoliko mjeseci, Budapest Telephone Exchange je postala funkcionalna, a Tesla je dobio poziciju glavnog električara.[45] Tokom zaposlenja, Tesla je napravio više poboljšanja opreme Centralne stanice i tvrdio je da je usavršio repetitor ili pojačavač, koji nikad nije patentiran niti javno opisan.[28]
Godine 1882, Tesla se preselio u Francusku, gdje je počeo raditi za Continental Edison Company, dizajnirajući i praveći poboljšanja za elektroopremu.[46] U junu 1884, preselio se u New York City u Sjedinjenim Državama.[47][48][49] Uposlio ga je Thomas Edison da radi za Edison Machine Works u Manhattanu, Lower East Side. Teslin rad za Edisona počeo je s jednostavnom elektrotehnikom i brzo je napredovao do rješavanja složenijih problema.[50]
Selidba u SAD
Godine 1884, Edisonov menadžer Charles Batchelor, koji je nadgledao poslove u Parizu, doveden je nazad u SAD da upravlja s Edison Machine Works, proizvodnom divizijom s adresom u New Yorku, te je traženo da i Tesla bude doveden u SAD također.[52] U junu 1884, Tesla je odselio u Sjedinjene Države.[48] On je počeo skoro istovremeno raditi u Machine Worksu u Manhattanu, Lower East Side, u pretrpanoj radnji s radnom snagom od nekoliko stotina mehaničara, radnika, menadžera i 20 "terenskih inženjera" koji su se mučili sa zadatkom izgradnje velike elektrodistribucije u tom gradu.[53] Kao i u Parizu, Tesla je radio na rješavanju problema i poboljšanju generatora.[50] Historičar W. Bernard Carlson bilježi da je Tesla sreo osnivača kompanije, Thomasa Alvu Edisona, samo par puta.[53] Jedan od tih puta je zabilježen u Teslinoj autobiografiji gdje je, nakon ostajanja svunoć i popravljajući oštećene diname na prekookeanskom brodu SS Oregon, sreo Batchelora i Edisona koji su napravili pošalicu o njihovom "Parižaninu" koji je bio budan svunoć. Nakon što je Tesla rekao da je bio budan svunoć popravljajući Oregona, Edison je rekao Batcheloru da "je ovo prokleto dobar čovjek."[51] Jedan od projekata dat Tesli bio je da razvije lučni ulični rasvjetni sistem.[54][55] Lučna rasvjeta bio je najpopularniji tip ulične rasvjete, ali je trebao visoki napon, te je bio nekompatibilan s Edisonovim niskonaponskim žarnonitnim sistemom, uzrokujući da kompanija izgubi ugovore u gradovima koji su tražili uličnu rasvjetu. Teslini dizajneri nikad nisu dobili dozvolu za proizvodnju, vjerovatno zbog tehničkih poboljšanja u žarnonitnom uličnom sistemu i instalacijskom ugovoru koji je prekinut sa lučnorasvjetnom kompanijom.[56]
Tesla je radio u Machine Works ukupno šest mjeseci dok nije dao otkaz.[53] Nepoznat je razlog njegovog napuštanja. To je možda zbog bonusa koji nije dobio, bilo da je zbog redizajniranja generatora ili zbog lučnog rasvjetnog sistema koji je odložen.[54] Tesla je prethodno imao sukobe u Edisonovoj kompaniji zbog neplaćenih bonusa za koje je vjerovao da je zaradio.[57][58] U svojoj vlastitoj biografiji, Tesla tvrdi da je menadžer Edison Machine Worksa ponudio $50.000 bonusa da dizajnira "24 različita tipa standardnih mašina", "ali se ispostavilo praktičnom šalom"[59] Kasnije varijante ove priče imaju Thomasa Edisona kako nudi, a zatim odstupa od ugovora, šaleći se "Tesla, Vi ne razumijete naš američki humor."[60][61] Iznos bonusa u obje priče je naveden kao čudan jer je menadžer Machine Worksa, Batchelor, bio tvrdica sa plaćanjem[62] te kompanija nije imala tu količinu u gotovini (ekvivalentno $12 miliona danas) pri ruci.[63][64] Teslin dnevnik sadrži samo jedan komentar o tome šta se desilo na kraju njegovog zaposlenja, napomena koju je naškrabao preko dvije stranice od decembra 7, 1884. do januara 4, 1885. godine koje govore "Good by to the Edison Machine Works" (bosanski: Zbogom kompaniji "Edison Machine Works", gdje treba "Goodbye" umjesto "Good by", mada se isto izgovara.).[65][55]
Nakon napuštanja Edisonove kompanije, Tesla se udružio s dva biznismena 1886. godine, Robertom Laneom i Benjaminom Vailom, koji su pristali da finansiraju elektro-kompaniju sa Teslinim imenom, Tesla Electric Light & Manufacturing.[66] Kompanija je instalirala električne lučne svjetlosne sisteme koje je dizajnirao Tesla. Također je dizajnirao dinamo električne komutatore, prve patente izdate Tesli u SAD-u.[67]
Investitori su pokazivali malo interesa za Teslinim idejama oko novih vrsta motora i opreme elektroprenosa. Više su bili zainteresirani za razvoj električnih pomagala nego za izum novih sistema.[68] Eventualno su istjerali Teslu van, ostavivši ga bez penija. Čak je izgubio kontrolu nad patentima koje je napravio, jer ih je pripisao kompaniji u zamjenu za skladište.[68] Morao je raditi na raznim poslovima električne popravke kao kopač jaraka za $2 na dan. Kasnije u životu, Tesla se podsjeća zime iz 1886/1887. kao teškog vremena, gdje je napisao: "Moje visoko obrazovanje u raznim granama nauke, mehanike i književnosti činilo mi se kao ruganje".[69][67][70]
Krajem 1886, Tesla je upoznao Alfreda S. Browna, upravnika Western Uniona, i njujorškog advokata Charlesa F. Pecka. Ova dva čovjeka su bili iskusni u osnivanju kompanija i promoviranju izuma i patenata radi finansijskih dobitaka.[71] Zbog Teslinih patenata i ostalih ideja, složili su se da ga pomognu finansijski i upravljaju njegovim patentima. Zajedno su formirali "Tesla Electric Company" u aprilu 1887, sa sporazumom da će profiti od napravljenih patenata ići 1/3 Tesli, 1/3 Pecku i Brownu, a 1/3 za finansiranje razvoja.[71] Uspostavili su laboratorij za Teslu u 89 Liberty Street u Manhattanu, gdje je radio na poboljšanju i razvoju novih tipova elektromotora, generatora i ostalih uređaja.
Godine 1887, Tesla je razvio indukcijski motor koji je pogonjen naizmjeničnom strujom, oblik sistema snage koji se počeo graditi u Evropi i Sjedinjenim Državama zbog svojih prednosti na duge staze, s visokonaponskom transmisijom. Motor je koristio polifaznu struju, koja je generirala obrtno magnetno polje za obrtanje motora (princip za koji je Tesla tvrdio da je osmislio 1882. godine).[72][73][74] Ovaj inovativni elektromotor patentiran u maju 1888. bio je jednostavnog samopogonskog dizajna kojem nije bio potreban komutator, tako izbjegavajući iskrenje i teško održavanje konstantnog servisiranja i izmjenjivanja mehaničkih četkica.[75][76]
Godine 1888. urednik magazina Electrical World Thomas Commerford Martin (prijatelj i publicist) organizirao je da Tesla demonstrira svoj AC sistem, uključujući njegov indukcijski motor, u Američkom institutu elektroinženjera.[77] Inženjeri koji su radili za Westinghouse Electric & Manufacturing Company izvijestili su Georgeu Westinghouseu da Tesla ima održiv AC motor i povezan električni sistem – nešto za što je Westinghouse pokušavao osigurati patente. Westinghouse je tražio da dobije patent za sličan beskomutatorski, rotirajući indukcijski motor zasnovan na magnetnom polju razvijen 1885. godine i predstavljen u dokumentima u martu 1888. od strane italijanskog fizičara Galilea Ferrarisa, ali je smatrao da će Teslin patent vjerovatno kontrolisati tržište.[78][79]
U julu 1888, Brown i Peck su dogovorili licencni dogovor sa Georgeom Westinghouseom za Teslin dizajn polifaznog indukcijskog motora i transformatora za $60.000 u gotovini i dionicama i autorskim naknadama od $2,50 po konjskoj snazi proizvedenoj od svakog motora. Westinghouse je također zaposlio Teslu na jednu godinu za veliku naknadu od tadašnjih $2.000 mjesečno da bude konsultant u laboratorijama kompanije Westinghouse Electric & Manufacturing Company u Pittsburghu.[80]
Te godine je Tesla radio u Pittsburghu, pomažući da se napravi AC sistem koji bi napajao gradske tramvaje. On to smatra frustrirajućim periodom zbog konflikata s ostalim inženjerima Westinghousea oko toga kako najbolje primijeniti AC snagu. Dogovorili su se o 60-cikličnom AC strujnom sistemu koji je predložio Tesla (da bi se podudarila radna frekvencija Teslinog motora), ali su ubrzo shvatili da to neće raditi za tramvaje, jer Teslin indukcijski motor može samo raditi pri konstantnim brzinama. Na kraju su uzeli DC vučni motor umjesto prethodnog.[81][82]
Tržišno previranje
Teslina demonstracija njegovog indukcijskog motora i Westinghouseovog naknadnog licenciranja patenta 1888. godine došlo je u vrijeme esktremne konkurencije između električnih kompanija.[83][84] Tri velike firme, Westinghouse, Edison i Thompson-Houston, pokušavale su prerasti u kapitalne biznise dok su finansijski podrivale jedna drugu. Postojala je i propagandna kampanja "War of Currents" (bosanski: Ratovi struja) sa kompanijom Edison Electric koja je tvrdila da je njihov DC sistem bolji i sigurniji u odnosu na Westinghouseov AC sistem.[85][86] Konkurisanje na ovom tržištu značilo bi da Westinghouse nema novca ili inženjerskih resursa za istovremeno razvijanje Teslinog motora i povezanog polifaznog sistema.[87]
Dvije godine nakon potpisivanja Teslinog ugovora, Westinghouse Electric je bio u nevolji. Skori kolaps Barings Banke u Londonu izazvao je finansijsku paniku 1890, što je uzrokovalo da investitori povuku svoje kredite u Westinghouse Electricu.[88] Iznenadan nedostatak novca u gotovini natjerao je kompaniju da refinansira svoje dugove. Novi kreditori su zahtijevali da Westinghouse smanji višak troškova u smislu akvizicija ostalih kompanija, istraživanja i patenata, uključujući licencnu naknadu po motoru u Teslinom ugovoru.[89][90] U tom momentu, Teslin indukcijski motor je bio neuspješan i stao u razvoju.[88][87] Westinghouse je plaćao $15.000 godišnje garantovane licnencne naknade[91] čak iako su operativni primjeri motora bili rijetki, a polifazni sistem snage koji je bio potreban za pokretanje čak i rjeđi.[88][75] Početkom 1891, George Westinghouse je objasnio svoje finansijske poteškoće Tesli na oštar način, govoreći, da kojim slučajem on nije zadovoljio zahtjeve kreditora, da ne bi bio u kontroli nad Westinghouse Electricom i Tesla bi se morao "pozabaviti s bankarima" kako bi pokušao dobiti buduće licencne naknade.[92] Prednosti toga što je Westinghouse nastavio da razvija motor vjerovatno se činilo očiglednim Tesli i on se složio da oslobodi kompaniju licencnih naknada u ugovoru.[92][93] Šest godina kasnije Westinghouse će kupiti Teslin patent za ukupnu sumu od $216.000 kao dio sporazuma o podjeli patenata potpisanog sa General Electricom (kompanija kreirana spajanjem Edisona i Thompson-Houstona 1892. godine).[94][95][96]
Novac koji je Tesla zarađivao od licenciranja njegovih AC patenata učinio ga je nezavisno bogatim i dao mu je vremena i fondove da traga za vlastitim interesima.[97] Godine 1889, Tesla se iselio iz trgovine Peck and Brown u Liberty Streetu koju je rentao i sljedećih nekoliko godina će raditi iz serije radnji/laboratorija u Manhattanu. To su laboratorij u 175 Grand Street (1889–1892), četvrti sprat u 33–35 South Fifth Avenue (1892–1895), i šesti i sedmi sprat u 46 & 48 East Houston Street (1895–1902).[98][99] Tesla i njegovi uposlenici će uraditi neke od njegovih najznačajnijih radova u ovim radnjama.
Teslin transformator
U ljeto 1889. godine, Tesla je putovao na Exposition Universelle 1889. u Parizu i naučio od Heinrich Hertzovih 1886–88. eksperimenata koji su potvrdili postojanje elektromagnetnog zračenja, uključujući radiotalase.[100] Tesla je smatrao ovo novo otkriće "osvježavajućim" i odlučio da ga istražuje u većem obimu. U ponavljanju i širenju ovih eksperimenata, Tesla je pokušao pokrenuti Ruhmkorffov transformator s visokobrzinskim alternatorom koji je razvijao kao dio poboljšanog lučnog svjetlosnog sistema, ali je shvatio da visokofrekventna struja pregrijava željezno jezgro i topi izolaciju između primara i sekundara namotaja transformatora. Da popravi problem, Tesla je došao na ideju svog transformatora sa zazorom umjesto izolacionog materijala između primara i sekundara, tako da se željezno jezgro može pomjerati na različite pozicije unutar i van namotaja.[101]
Državljanstvo
Na 30. juli 1891, sa 35 godina, Tesla je postao naturalizirani građanin Sjedinjenih Američkih Država.[7][1] Iste godine, patentirao je svoj "Teslin transformator".[102]
Bežično osvjetljenje
Nakon 1890. godine, Tesla je eksperimentisao sa prenosom snage induktivnim i kapacitivnim spojnicama koristeći visoke AC napone generisane na njegovom transformatoru.[103] Težio je razviti bežični sistem osvjetljenja zasnovan na bliskom polju induktivne i kapacitivne spojnice i sproveo je serije javnih predstava gdje je osvjetljavao Geisslerove cijevi pa čak i žarnonitne sijalice širom pozornica.[104] Proveo je veći dio decenije radeći na varijacijama ove nove forme osvjetljenja uz pomoć raznih investitora, ali nijedan poduhvat nije uspio napraviti komercijalnim proizvodom iz ovih otkrića.[105]
Godine 1893, u St. Louisu, Missouri, Franklin Institut u Philadelphiji, Pennsylvania, i National Electric Light Association, Tesla je rekao posmatračima da je siguran da bi sistem kao njegov eventualno mogao provesti "razumljive signale ili možda čak i napajanje bilo kojoj udaljenosti bez upotrebe žica" vođenjem kroz Zemlju.[106][107]
Tesla je služio kao potpredsjednik Američkog instituta inženjera elektrotehnike od 1892. do 1894. godine, prethodnika današnjeg IEEE (zajedno sa Institutom radio-inženjera).[108]
Oscilirajući generator na parni pogon
Pokušavajući da dođe do boljeg načina za generisanje naizmjenične struje, Tesla je razvio klipni generator električne energije na parni pogon. Patentirao ga je 1893. godine i predstavio na Chicago World Columbian Exposition iste godine. Para je tjerana u oscilator i izlazila kroz seriju izlaza, gurajući klip gore i dolje koji je bio spojen na armaturu. Magnetna armatura je vibrirala gore i dolje velikim brzinama, proizvodeći naizmjenično magnetno polje. Ova inducirana naizmjenična struja u namotajima žice nalazila se u neposrednoj blizini. Radio je s komplikovanim dijelovima parne mašine/generatora, ali ovo nikada nije zapaženo kao izvodljivo inženjersko rješenje za proizvodnju električne energije.[109][110]
Polifazni sistem i kolumbijska izložba
Početkom 1893. godine, inženjer Westinghousea, Benjamin Lamme učinio je veliki napredak u razvoju efikasne verzije Teslinog indukcijskog motora, a Westinghouse Electric je počeo brendirati svoj potpuni polifazni AC sistem kao "Teslin polifazni sistem". Vjerovali su da su im Teslini patenti dali pravo prvenstva u odnosu na ostale AC sisteme.[111]
Westinghouse Electric je pitao Teslu da učestvuje u Svjetskoj kolumbijskoj izložbi 1893. u Chicagu gdje je kompanija imala veliki prostor u zgradi posvećenoj izložbama elektrike. Westinghouse Electric osvojili su ponudu da osvjetljavaju izložbu naizmjeničnom strujom i to je bio ključni događaj u historiji AC napajanja, kako je kompanija predstavila američkoj javnosti sigurnost, pouzdanost i efikasnost potpuno integrisanog AC sistema.[112][113][114] Tesla je pokazao seriju električnih efekata vezanih za naizmjeničnu struju, kao i svoj bežični sistem osvjetljenja, koristeći demonstraciju koju je prethodno izvodio širom SAD-a i Evrope;[115] ovo uključuje visokonaponsku, visokofrekventnu naizmjeničnu struju za osvjetljavanje gasne sijalice.[116]
Posmatrač je zabilježio:
U sobi su bile obješene dvije tvrdogumene ploče prekrivene tankom folijom. Bile su oko petnaest stopa udaljene i služile su kao terminali žica koje vode iz transformatora. Kada je strujno kolo uključeno, lampe ili cijevi, koje nisu imale žice prikopčane na njih, nego su bile na stolu između obješenih ploča, ili koje su mogle biti držane u ruci u bilo kojem dijelu sobe, bivale su osvijetljene. Ovo su bili isti eksperimenti i isti aparatus koji je Tesla prikazao u Londonu dvije godine ranije, "gdje su proizveli toliko čuđenja i zaprepašćenja".[117]
Tesla je također objasnio principe rotirajućeg magnetnog polja u indukcijskom motoru pokazujući kako napraviti da bakarno jaje stoji na kraju, koristeći uređaj koji je konstruisao poznat kao Teslino Kolumbovo jaje[118] te je predstavio svoj novi parni oscilatorni AC generator.
Konsultacije na Nijagari
Godine 1893, Edward Dean Adams, koji se zaputio prema Cataract Construction Company na Nijagarinim vodopadima, tražio je Teslino mišljenje o tome koji bi sistem bio najbolji za prenos snage generisane na vodopadima. Kroz nekoliko godina, bilo je nekoliko prijedloga i otvorenih konkurencija kako najbolje koristiti snagu vodopada. Među sistemima koje su predložile nekoliko američkih i evropskih kompanija bili su dvofazni i trofazni AC, visokonaponski DC i komprimirani zrak. Adams traži od Tesle informacije o trenutnom stanju svih konkurentnih sistema. Tesla savjetuje Adamsa da bi dvofazni sistem bio najpouzdaniji, te da postoji Westinghouse sistem koji napaja žarnonitne sijalice koristeći dvofazni nazmjenični napon. Kompanija je ponudila ugovor kompaniji Westinghouse Electric za izgradnju dvofaznog generirajućeg AC sistema na Nijagarinim vodopadima, prema Teslinom savjetu i Westinghouseovoj demonstraciji na Kolumbijskoj izložbi da mogu sagraditi potpun naizmjenični sistem. Istovremeno, naredni ugovor je dodijeljen General Electricu da sagradi naizmjenični distributivni sistem.[119]
Nikola Tesla Company
Godine 1895, Edward Dean Adams, pod utiskom onoga što je vidio kada je posjetio Teslin laboratorij, složio se da pomogne osnovati Nikola Tesla Company, postavi za finansiranje, razvije i prodaje niz Teslinih patenata i izuma. Alfred Brown se potpisao, dovodeći zajedno patente koji su razvijeni pod imenom Peck and Brown. Odbor su popunili William Birch Rankine i Charles F. Coaney.[120] Našli su nekoliko invetitora, sredina 1890tih bile su teško vrijeme finansijski, te su bežična rasvjeta i oscilatorski patenti postavljeni na tržište, ali se nije isplatilo. Kompanija je upravljala Teslinim patentima narednih nekoliko decenija.
Požar
U ranim jutarnjim satima 13. marta 1895, zgrada u South Fifth Avenue u kojoj je bio Teslin laboratorij uhvatila je vatra. Počela je u podrumu zgrade i bila tako jaka da je Teslin 4. sprat gdje je bio laboratorij izgorio i srušio se na drugi sprat. Vatra ne samo da je unazadila Tesline tekuće projekte, nego je uništila kolekciju ranijih zabilješki i istražnog materijala, modela i izložbenih dijelova, uključujući i dosta onih koji su bili izloženi na Svjetskoj kolumbijskoj izložbi 1893. Tesla je rekao The New York Timesu "U prevelikoj sam žalosti da bih pričao. Šta mogu reći?"[27] Nakon požara, Tesla se preselio u 46 & 48 East Houston Street i ponoo izgradio svoj laboratorij na 6. i 7. spratu.
Eksperimenti sa X-zrakama
Počevši 1894. godine, Tesla je počeo istraživati ono što je nazivao radijantnom energijom "nevidljive" vrste nakon što je zapazio oštećen film u svojoj laboratoriji u prethodnim eksperimentima[121] (kasnije identificirane kao "rendgen zrake" ili "X-zrake"). Njegovi raniji eksperimenti bili su sa Crookesovom cijevi, hladnokatodnom elektrootpornom cijevi. Tesla je možda slučajno snimio sliku X-zrakama – prethodeći nekoliko sedmica Röntgenovoj objavi o otkriću X-zraka u decembru 1895. godine – kada je pokušao fotografisati Mark Twaina osvijetljenog Geisslerovom cijevi, ranijim tipom gasne cijevi. Jedina stvar uslikana na slici bila je metalna zavrtka na objektivu kamere.[122]
U martu 1896, nakon što je čuo za Röntgenovo otkriće X-zraka i X-zračnog snimanja (radiografija),[124] Tesla je nastavio raditi svoje eksperimente u oblasti X-zraka, razvijanjem visokoenergetske jednoterminalne vakuumske cijevi vlastitog dizajna koja nije imala ciljnu elektrodu i koja je radila od izlaza Teslinog transformatora (moderni izraz za ovu pojavu je bremsstrahlung ili kočenje zračenja). U ovom istraživanju, Tesla je osmislio nekoliko proizvoljnih postavki za proizvodnju X-zraka. Smatrao je da će s njegovim strujnim krugovima, "instrument ... biti u mogućnosti generisati rendgensku zraku mnogo veće snage nego što je to slučaj sa standardnim aparatom."[125]
Tesla je zabilježio opasnosti rada a njegovim strujnim krugom i jednočvornim proizvodnim uređajem X-zraka. U više njegovih bilješki ranog istraživanja ove pojave, on pripisuje oštećenja kože različitim uzrocima. Vjerovao je sprva da oštećenje kože nije zbog X-zraka, već zbog ozona koji je generisan u kontaktu s kožom i u manjem omjeru zbog azotaste kiseline. Tesla je pogrešno vjerovao da su X-zrake longitudinalni talasi, kao oni u plazma talasa. Ovi plazma talasi se mogu javiti u magnetnim poljima bez sila.[126][127]
Na 11. juli 1934. Godine, New York Herald Tribune je objavio članak u vezi s Teslom, u kojem se pozvao na događaj koji se povremeno dešavao tokom eksperimentisanja sa njegovom vakuumskom cijevi; mala čestica bi se odlomila iz katode, izašla iz cijevi i povrijedila ga:
Tesla je rekao da može osjetiti oštru peckajuću bol gdje mu je ušla u tijelo, kao i na mjestu gdje bi izašla. U poređenju ovih čestica sa česticama metala koje je napravio njegov "električni pištolj," Tesla je rekao, "Čestice u zrakama snage ... će putovati mnogo brže nego takve čestice ... i bit će koncentrisane."[128]
Bežična radio kontrola
Godine 1898, Tesla je pokazao čamac koji je koristio radio-kontrolu – koji je nazvao "teleautomaton" – pri obraćanju publici tokom električne izložbe u Madison Square Gardenu.[67] Grupa koja je svjedočila demonstraciji dala je nečuvene tvrdnje da je rad na brodu kao magija, telepatija ili da brodom upravlja istrenirani majmun koji se sakrio unutra.[129] Tesla je pokušao prodati svoju ideju vojsci SAD-a kao tip torpeda koji se upravlja radio-signalom, ali su pokazali malo interesa.[130] Bežična radio-kontrola ostala je novitet do Prvog svjetskog rata i kasnije, kada je dosta zemalja to koristila u vojne programe.[131] Tesla je iskoristio šansu da dalje demonstrira "teleautomatiku" na sastanku u Commercial Clubu u Chicagu, dok je putovao u Colorado Springs, 13. maja 1899.[27]
Od 1890tih do 1906, Tesla je proveo dosta vremena na seriju projekata pokušavajući razviti prenos struje bez žica. Bila je to ekspanzija njegove ideje korištenjem namotaja za prenos snage koji je demonstrirao u bežičnom osvjetljenju. On je ovo vidio ne samo kao način prenosa velikih količina snage oko svijeta nego i, kako je spomenuo u svojim ranijim lekcijama, kao način komunikacije širom svijeta.
U to vrijeme, Tesla je formulisao svoje ideje da nema izvodljivog načina da se bežično prenosi komunikacijski signal na velike daljine, pogotovo ne velike količine snage. Tesla je proučavao radiotalase u ranoj fazi, u vrijeme kad su se zvali "Hertzian talasi" nakon otkrića Hertza, te je došao do zaključka da je teorija o njima bila netačna.[132][133] Također ovaj novi oblik zračenja bio je u to vrijeme smatran pojava na malu udaljenost da je izgledalo da se gubi u opsegu manje od milju.[134] Tesla je zabilježio čak i da su teorije o radiotalasima bile tačne, bile su potpuno neupotrebljive za ove namjerne svrhe jer ovaj oblik "nevidljivog svjetla" bi se smanjio s udaljenošću baš kao i bilo koji drugi oblik zračenja i putovao bi u pravcima van u svemir postajući "beznadežno izgubljen".[135]
Do sredine 1890tih, Tesla je radio na ideji da bi mogao provesti elektricitet na velike udaljenosti kroz Zemlju ili atmosferu i počeo je raditi na eksperimentima da testira ovu ideju uključujući postavljanje velikog rezonantnog transformatora sa predajnikom-pojačavačem u laboratoriju u East Houston Street.[136][137][138] Naizgled posuđujući zajedničku ideju u to vrijeme da je zemaljska atmosfera provodljiva,[139][140] preložio je sistem sačinjen od balona na kojima vise elektrode za predaju i prijem u zraku iznad 9100 m u visinu, gdje je mislio da će niži pritisak dopustiti mu da šalje visoki napon (milioni volti) na velike udaljenosti.
Colorado Springs
Da nastavi proučavati prirodu zraka pod niskim pritiskom, Tesla je uspostavio eksperimentalnu stanicu u velikoj visini u Colorado Springsu tokom 1899. Godine.[141][142][143][144] Tamo je mogao sigurno upravljati sa mnogo većim namotajima u odnosu na one u skučenom prostoru laboratorije u New Yorku, a suradnik je napravio aranžman za El Paso Power Company za opskrbu izmjeničnom strujom besplatno. Da finansira svoje eksperimente ubijedio je Johna Jacoba Astora IV da investira $100.000 te postane većinski vlasnik dionica u Nikola Tesla Company. Astor je mislio da primarno investra u novi bežični sistem osvjetljenja. Umjesto toga, Tesla je koristio novac da finansira eksperimente u Colorado Springsu.[27] [145] Pri njegovom dolasku, rekao je novinarima da planira provesti eksperimente bežične telegrafije, prenoseći signale iz Pikes Peaka do Pariza.[146]
Tamo je sproveo eksperimente sa velikim namotajima koji su radili u opsegu megavolti, proizvodeći vještačku munju (i grmljavinu) koja se sastojala od miliona volti i do 41 m dugim pražnjenjima i,[148] u jednom momentu, slučajno spalio generator u El Pasu, što je dovelo do nestanka struje.[149] Ono što je zapazio u električnoj buci udara munje, navelo ga je da (pogrešno) zaključi[150][151] da može koristiti čitav globus Zemlje da generira električnu energiju.
Tokom vremena provedenog u laboratoriji, Tesla je zapazio neobične signale sa njegovog prijemnika, za koje je smatrao da mogu biti komunikacije s druge planete. Spomenuo ih je u pismo reporteru u decembru 1899. godine[152] i društvu Red Cross Society u decembru 1900. godine.[153][154] Novinari su tu vijest tretirali kao senzaciju i došli do zaključka da je Tesla slušao signale s Marsa.[153] Rekao je više o signalima koje je čuo u članku u Collier's Weekly s nazivom "Talking With Planets" 9. februara 1901. godine gdje je rekao da mu nije odmah bilo jasno da je čuo "inteligentno upravljane signale" te da signali mogu biti s Marsa, Venere ili ostalih planeta.[154] Date su hipoteze da je možda presreo Marconijeve evropske eksperimente u julu 1899. godine – Marconi je prenosio slovo S (tačka/tačka/tačka) u mornaričkoj demonstraciji, jednaka tri impulsa koja je Tesla čuo u Coloradu[154] – ili signale od drugog eksperimentatora u bežičnom prenosu.[155]
Tesla je imao sporazum sa urednikom magazina The Century Magazine da napravi članak o njegovim otkrićima. Magazin je poslao fotografa u Colorado da uslika rad koji je tamo rađen. Članak, naslova "The Problem of Increasing Human Energy" (bosanski: Problem povećanja ljudske energije), pojavio se u izdanju iz juna 1900. godine. On je objasnio superiornost bežičnog sistema koji je zamislio, ali je članak bio više duga filozofska rasprava nego razumljiv naučni opis njegovog rada[156] ilustriran s onim što je postalo ikonska slika Tesle i njegovih eksperimenata u Colorado Springsu.
Wardenclyffe
Tesla je u New Yorku pokušavao naći investitore za ono što je mislio da će biti održiv sistem bežičnog prenosa, časteći ih vinom i večerom u Waldorf-Astoria Palm Gardenu (hotel gdje je živio tada), The Players klubu i Delmonico'su.[157] U martu 1901. dobio je $150.000 od J. Pierpont Morgana u zamjenu za 51% udjela bilo kojeg generisanog bežičnog patenta i počeo je planirati postrojenje Wardenclyffe Tower da bude napravljeno u Shorehamu, 161 km istočno od grada North Shore na Long Islandu.[158]
Do jula 1901, Tesla je objasnio svoje planove da sagradi jači predajnik da ikoči ispred Marconijevog radio sistema, za koji je Tesla smatrao da je kopija njegovog.[153] Tražio je od Morgana više novca za gradnju većeg sistema, ali je Morgan odbio dalje finansirati.[159] U decembru 1901, Marconi je uspješno prenio slovo S od Engleske do Newfoundlanda, poražavajući Teslu u trci da bude prvi koji je uspio takav prenos. Mjesec nakon Marconijevog uspjeha, Tesla je pokušao vratiti Morgana sa većim planom prenosa poruka i snage kontrolirajući "vibracije kroz globus".[153] U narednih pet godina, Tesla je napisao više od 50 pisama Morganu, moleći i tražeći dodatne finansije za završetak konstrukcije u Wardenclyffeu. Tesla je nastavio projekt za sljedećih 9 mjeseci do 1902. godine. Kula je podignuta u visinu 57 m.[155] U junu 1902, Tesla se preselio iz Houston Streeta u Wardenclyffe.[158]
Investitori Wall Streeta su stavljali svoj novac na Marconijev sistem te su se neki u štampi supotstavljali Teslinom sistemu, tvrdeći da je prevara[160] Projekt je ukinut 1905. godine, te 1906. godine finansijski problemi i ostali događaji doveli su do toga što Teslin biografičar Marc J. Seifer smatra nervnim slomom na Teslinoj strani.[161] Tesla je stavio pod hipoteku Wardenclyffe imovinu da pokrije svoje dugove u Waldorf-Astoria, koji su eventualno porasli na $20.000.[162] On je izgubio imovinu u prinudnoj naplati 1915. godine, a 1917. kula je srušena od strane novog vlasnika da bi učinio imovinu povoljnom za nekretnine.