2020. Október 31. Szombat

Érdekességek

Kezdőlap Nikola Tesla


NIKOLA TESLA (1856 – 1943)


Nikola Tesla Nikola Teslában a háromfázisú villamos-energia rendszer feltalálóját és megvalósítóját tiszteljük, kétségkívül a második ipari forradalom egyik legzseniálisabb alaka volt.

1856-ban született Horvátországban egy szerb ortodox pap fiaként. Ausztriában és Csehországban tanult, de éppen Budapesten tartózkodott, amikor a forgó mágneses mező és az indukciós motor ideája megfogalmazódott benne. Párizsban az Edison társaságnak dolgozott, majd 1884-ben 28 éves korában áthajózott Amerikába. Amikor megérkezett 4 cent, néhány saját vers és egy repülő szerkezet terve volt a zsebében. A következő évben a Westinghouse cég feje megvásárolta Tesla háromfázisú dinamójának, transzformátorának és motorjának a szabadalmi jogát, és ezzel kezdetét vette a küzdelem Edison egyenáramú és Tesla-Westinghouse váltóáramú rendszere között.

Ma már nehéz megérteni, hogyan védelmezhette egy olyan technikai zseni, mint Edison az egyenáramú rendszert a váltóáramúval szemben. A technika-történészek határozottan állítják, hogy ha beleilleszkedünk a kor műszaki ismeretkörébe és gondolkodásmódjába, Edison álláspontját nagyon is megalapozottnak kell tartanunk. A feszültség transzformálhatóságának a jelentőségével a veszteségek csökkentése érdekében ő is pontosan tisztában volt, de úgy gondolta, hogy ezt az egyenáramú rendszerben is meg lehet oldani. Tesla fellépése idején azonban a kérdés még nyitva volt, és Tesla technikai zsenialitását nem is értékelhetnénk méltóképpen, ha erről megfeledkeznénk. A Westinghouse cég gondoskodott az 1893-as chicago-i expo kivilágításáról, és nagy sikert aratott vele.

Ez a siker jelentős szerepet játszott abban, hogy a Westinghouse nyerte meg az első Niagara erőműre kiírt pályázatot, amely Tesla szabadalmai alapján készült el és az ő nevét viselte. Az erőmű 1896-tól látta el Buffalo-t árammal.

Ezek a sikerek azonban nem elégítették ki Tesla száguldó fantáziáját. Sokkal ambiciózusabb álmot dédelgetett magában, az üzemanyag nélküli motor tervét, ami fölöslegessé tett volna erőművet, hálózatot egyaránt. Tesla sohasem mutatott be ilyen motort a nyilvánosság előtt. De sokszor nyilatkozta a sajtóban, hogy a feladatot lényegében megoldotta. A sajtónyilatkozataiból, a magánleveleiből és főleg a szabadalmaiból kell kihámoznunk, milyen megoldásra célzott. Ezekből a dokumentumokból mindenekelőtt kiderül, hogy az "üzemanyag nélküli motor" elnevezés, ami magától Teslától származik, ebben a formájában félrevezető. Kizárólag az indokolja, hogy egy újságcikk címében röviden és provokatívan kellett megnevezni a szerkezetet, amit megálmodott. Valójában olyan motorra gondolt, amelyik képes üzemanyagként hasznosítani az anyagnak azokat a formáit, amelyek a közönséges földi körülmények között mindenütt jelen vannak. Elég ezt a tényt figyelembe venni és máris látjuk, hogy Tesla motorjának nem kell szükségképpen megsértenie a termodinamika egyik főtételét sem.

A technikai elgondolás az öngerjesztés elvén alapult. A generátor tekercseiben a Lorentz-erő következtében jön létre az áram, amikor a tekercs mágneses mezőben forog. De a létrejövő áram — ha egyszer megindult, — maga táplálhatja azt az elektromágnest, amelyik az őt generáló mágneses teret hozza létre. Ha kiderülne, hogy ehhez a folyamathoz, plusz még a tekercsek forgatásához kevesebb energia is elég, mint amennyi termelődik, akkor előttünk áll az üzemanyag nélküli motor.

Tesla Faraday egyik találmányához, a Faraday-koronghoz nyúlt vissza. Egy réz korongot állandó mágnes fölött forgatunk. A nyilakkal jelzett irányban áram indul meg, amely táplálja a villanykörtével szimbolizált fogyasztót. Ha a korong forgatását abbahagyjuk, de a villanykörte helyébe áramforrást kapcsolunk, akkor a korong forogni kezd — generátor üzemmódból motor üzemmódba térünk át.

Az öngerjesztés elve nem Tesla találmánya. Ezt akkor már nagyon jól ismerték. Tesla fő célkitűzése az volt, hogy az öngerjesztés hatékonyságát jelentősen megjavítsa. A javulásnak abban kellett megmutatkoznia, hogy ha külső erővel forgásba hozzuk a motort, majd abbahagyjuk a forgatást, milyen hosszú ideig fog tovább forogni önmagától. A szerkezet akkor válik üzemanyag nélküli motorrá, ha a forgás sohasem áll le (vagyis végez legalább annyi munkát, amennyi a súrlódási veszteségeket kompenzálja). Minden jel arra mutat, hogy Tesla ezt a célt elérhetőnek vélte. A The Electric Engineer egyik 1891 évi számában Tesla mélyenszántó analízist publikált Faraday korong-generátoráról, amelyben megjelölte a tökéletesítés konkrét útját. Egyebek között olyan nagy keresztmetszetű mágnest alkalmazott, amely nagyobb átmérőjű volt, mint a korong, és teljesen lefedte. De a leglényegesebb újítása az volt, hogy a rézkorongot szigetelőanyagból készített koronggal helyettesítette, viszont egészen speciális geometriájú tekercseléssel látta el, amelynek "negatív önindukciója" volt. Mint tudjuk, a szokásos tekercsekben az indukált feszültség a gerjesztő feszültség ellen hat. Tesla tekercselése azonban fordított irányban működött, és ő ezt kísérletileg igazolta is. A cikkben még azt is megjegyzi, hogy ezeknek az elveknek az alapján több olyan gépet is készített, amelyekben „az áram, ha egyszer elindult, nemcsak fenntartotta magát, hanem még növekedett is”. Tesla tisztában volt vele, hogy üzemanyag nélkül még a legtökéletesebb visszacsatolt Faraday-korong sem képes működni, azonban a lehetséges üzemanyagra vonatkozó elképzelései az anyagnak és az elektromosságnak olyan felfogásán alapultak, amelyek mára már tökéletesen elavultak.

Tesla előbb említett cikke 1891-ből származik, amikor az atomfizika, a kvantumelmélet, a szilárdtest-fizika még egyáltalán nem létezett. A Maxwell-féle elektrodinamika természetesen ismert volt, ezért tudta Tesla kidolgozni a probléma bizonyos szerkezeti-technikai oldalát. Az üzemanyag-kérdés azonban az anyagszerkezet körébe tartozó probléma, amelyről Maxwell elektrodinamikája lényegében semmit sem mond, de olyat biztosan nem, amit ma igaznak fogadhatunk el. Ez a magyarázata annak, hogy az üzemanyag kérdésében Teslának meg kellett maradnia a metafora szintjén. Több helyen is elmondta, hogy szerinte mihez hasonlatos az a folyamat, amely az üzemanyag nélküli motorjában lejátszódik.

Ez az elképzelés lényegében szó szerint Tesla egy 1900-ban keletkezett írásából:
„Képzeljük el, hogy egy tartályt helyezünk el egy tó fenekén és kiszivattyúzzuk belőle a vizet. Tudjuk, hogy amikor engedjük, hogy a víz újra megtöltse a tartályt, elvben munkavégzés történhet, de egy szemernyivel sem több, mint amennyit a kiszivattyúzásra fordítottunk.”

A víz és a tartály csupán hasonlat, igazából a tökéletesített Faraday-dinamó lebegett a szeme előtt. Így folytatja: „A hő például a folyadékhoz hasonlóan bizonyos általános mechanikai törvényeknek engedelmeskedik, de nem egészen pontosan olyan, mint a folyadék — energia, amely átalakítható az energia más formáivá, amikor egy magas szintről alacsonyabbra esik le. Tegyük fel, hogy a víz is, amikor bejut a tartályba, átalakul valami mássá, amit nagyon kis energia ráfordítással el lehet távolítani belőle. Például átalakulhat oxigénné és hidrogénné.”

Tesla azt már sehol sem részletezte, hogy konkrétan a tökéletesített Faraday-dinamó hogyan realizálja ezt az elgondolást. Minden bizonnyal volt elképzelése erről is, de nem tudjuk, milyen. Azonban bizonyos, hogy az elképzelése nem alapulhatott máson, mint a kor fizikai világképén, amiről ma már tudjuk, hogy éppen a Tesla szempontjából leglényegesebb ponton bizonyult tévesnek Nagyon valószínű ugyanis, hogy Tesla gondolatvilágában a példabeli víz szerepét az elektromágneses éter töltötte be, ahogy azt akkoriban, a relativitás-elmélet létrejötte előtt elképzelték. A szerkezet funkciója az volt, hogy a beáramlott étert "felritkítsa", és ezáltal lehetővé tegye, hogy a beáramlás során munkavégzés történjen - az elgondolás szerint nagyobb, mint amennyit a „felritkítás” követel. Ez az elképzelés nem különbözik lényegesen attól, ahogy a robbanómotor hasznosítja a szénhidrogének belső energiáját. Ha helyesen rekonstruáljuk Tesla elképzeléseit, akkor azt mondhatjuk, hogy Tesla „étermotort”; akart létrehozni. A felfedezők, akik olyan tájakra merészkednek, ahol előttük még senki se járt, joggal vívják ki a csodálatunkat és a rokonszenvünket - lényegében függetlenül attól, hogy mit hoznak haza a hátizsákjukban. Tesla is ilyen ember volt. De ennek a ténynek nem szabad elhomályosítania a tisztánlátásunkat. Tesla az üzemanyag nélküli motor tervét olyan spekulatív elképzelésekre alapozta, amelyeket a fizika fejlődése nem igazolt.

Tesla úgy képzelte, hogy azt az energiát, ami a Faraday-dinamót működtetné, pusztításra is fel lehetne használni (Pedig békeszerető ember volt. Egyszer azzal váltotta ki az amerikai közvélemény rosszallását, hogy nem vállalta, hogy egy gyilkos perében, amelyik halálbüntetéssel is végződhetett, esküdt legyen.) Itt is volt olyan reális kiindulópontja, mint a tökéletesített Faraday-dinamó: Ő állított elő a technika történetében először olyan intenzív nagyfrekvenciájú elektromágneses teret, amelyben a katódsugár csövek maguktól is elkezdtek világítani. Valószínűleg a két jelenséget - az elektromágneses térenergiát és a Föld töltésrezgéseit, - kombinálta Tesla azzal a feltételezéssel, hogy a mindenütt jelenlévő éter belső energiájának a rovására egy viszonylag kis gerjesztésnek, mint egy „szikrának” a segítségével óriási robbanást lehet előidézni. A század első évtizedében Tesla erőfeszítései a vezeték nélküli energiaátvitel megvalósítására összpontosultak, de az évtized közepe táján mély depresszió vett rajta erőt, amiben sok különböző tényező játszott közre: a rivális Marconi sikerei a rádiózásban, financiális problémák, a tudományos világ elutasító magatartása. És ekkor, 1908. jún. 30-án Közép-Szibériában, a Tunguzka folyó körzetében iszonyatos robbanás következett be, amelynek ereje 10-15 megatonna TNT-vel lehetett egyenértékű. Minden valószínűség szerint meteor volt, noha meteorkrátert máig se találtak. A történetbe pedig azért kerül be ez az esemény, mert olyan híresztelések keltek szárnyra, hogy talán az elkeseredett Tesla hozta működésbe pusztító energia-fegyverét.

Nikola Tesla 1943. január 7-én hunyt el New York City-ben. A St. John katedrálisban százak vettek részt a gyászszertartásán. Három Nobel-díjas közös táviratban fejezte ki tiszteletét „a világ egyik legkiemelkedőbb szelleme előtt, aki a modern idők jelentős technológiai eredményeinek a megszületésénél bábáskodott.”