تا پیش از ورود به قرن بیستم، برق همچنان یک کنجکاوی علمی محض باقی مانده بود و هنوز هم بسیاری نسبت به کارایی آن تردید داشتند اما این «نیکولا تسلا» بود که بیش از هر فرد دیگری این مسیر را تغییر داد. در حقیقت تحقیقات پیشگامانه تسلا در زمینه برق تنها بخشی از نوآوری ها و اختراعات علمی بود که باعث شد تا وی در حد یک «الهه علم» در جهان مشهور شود.
در واقع، «تسلا» نه تنها در کارها و پیشرفت های پیشینیان خود تحول ایجاد کرد، بلکه با پیشی گرفتن از دانشمندان معاصر خود، گامی بلندتر در این مسیر برداشت. همانطور که یک ستاره موسیقی باید برای رسیدن به عنوان «الهه موسیقی» جهان باید قطعاتی بی نظیر ساخت، در علم هم همین قانون صدق می کند چرا که باید آن قدر ماشین های نوآورانه و خلاقانه ساخت تا بلکه یکی از آنها به اختراعی علمی تبدیل شود.
علاوه بر تمامی این ها، چنین مخترعی باید ویژگی های متمایزی چون غیر عادی بودن، بصیرت و انگیزه و توان تحمل مشقت ها و ریاضت در راه علم را هم داشته باشد. در واقع، «نیوکلا تسلا» چنین فردی بود.
تسلا ظرفیت ها را مشاهده کرددر عصری که دلار در جهان قدرت نمایی می کرد و دانشمندان و مهندسان آن دوره توانستند با تنها یک یا دو پیشرفت ساده و پیش پا افتاده برای خودشان امپراتوری کسب و کار درست کنند، تمرکز تسلا هرگز از کارش منحرف نشد. همین مسئله باعث شد تا او در عین پرکار بودن همچنان دانشمندی فقیر باقی بماند زیرا هرگز مانند هم قطارانش روی کسب درآمد در آن زمان متمرکز نشده بود.
در حالی که رقبای تسلا در «جنگ جریان» یعنی مبارزه میان اردوگاه های تسلا و ادیسون بر سر اینکه تکنولوژی کدام یک از این دو در نهایت می تواند تاج و تخت سلطنت انحصار برق را با چنگ و دندان حفظ کند، قرار داشتند، تمایل تسلا جهت دریافت بودجه برای پروژه بزرگ بعدی، برای چندمین بار از عزم این دانشمند در حفظ حق مالکیت معنوی اختراعات و پتنت های خود حکایت می کرد.
تمرکز و دوراندیشی تسلا، تقریبا به همان نسبت که مخترعان به جامعه منفعت رساندند، به همان نسبت به ضرر او تمام شد. وی بر خلاف «توماس ادیسون» که از عموم جامعه برای اعتبارش هزینه کرد، از رسانه ها و مطبوعات برای تبلیغ و شهرت یا حتی حمله به مخالفانش و ایجاد موقعیت کسب و کار قدرتمند استفاده کرد.
از همه این ها مهم تر، دستاوردهای او حتی از یافته های سطحی هم قطارانش هم فراتر رفت. در عین حال، او جهت دریافت بودجه برای تامین هزینه های تحقیقات خود موانع بسیاری در پیش داشت. به عنوان مثال، تسلا پیشنهاد کرد تا از بدنه غیر فلزی و نارسانای ناوهای جنگی امواج الکتریسیته با فرکانس بالا منتشر شود اما نیروی دریایی ایالات متحده بودجه تحقیقاتی این پروژه را تصویب نکرد.
تسلا رویاهای بزرگی در سر داشتتسلا نیز مانند مخترعان دیگری که جهان را تغییر دادند، فردی بصیر و ژرف اندیش بود و وقتی توانست این بینش را به سایر پیشگامان علم نیز منتقل کند، کم کم کارش گرفت و پیشرفت کرد. در سال 1893 میلادی، تسلا توانست با ارائه تئوری جریان نامتناوب (AC)، طرح پیشنهادی جریان مستقیم (DC) که ازسوی توماس ادیسون را که برای روشنایی بنای یادبود نمایشگاه جهانی کلمبیا در شهر شیکاگو ارائه شده بود، شکست دهد.
این اتفاق نه تنها این رویداد جهانی را به نقطه عطفی در «جنگ جریان ها» بدل کرد بلکه باعث شد تا تسلا بتواند بزرگترین رویاهایش نظیر رویای کودکی اش برای مهار نیروی آبشار نیاگارا، محقق کند.
حتی پس از آنکه تسلا توانست در قرارداد آبشار نیاگارا پیروز شود، گرچه اکثر حامیان وی، نسبت به عملکرد موفق ماشین های هیدرولیک تسلا تردید داشتند اما تسلا هیچ تردیدی در این باره نداشت. در نهایت، در نیمه شب 16 نوامبر 1896 که سوئیچ ژنراتور برق هیدرولیک زده شد، 34 کیلومتر آن طرف تر یعنی در شهر بوفالوی ایالت نیویورک چراغ ها روشن شد. طی تنها چند سال، برد پست برق نیاگارا تا 644 کیلومتر آن طرف تر یعنی تا شهر نیویورک افزایش یافت و بدین ترتیب رویای نوجوانی تسلا محقق شد.
تسلا همچنین طرح کنترل یا دست کم کاتالیز هوا از طریق جریان الکتریسیته را نیز ارائه کرد. وی در این طرح انتقال جهانی برق و از رطیق آن انتقال اطلاعات را ارائه کرد که این طرح تسلا در حقیقت نمونه اولیه سیستم ارتباط بی سیم جهانی بود. وی در توجیه طرح خود به موسسه مالی اعتباری جی.پی. مورگان گفته بود که وقتی ارتباط بی سیم در سراسر جهان پیاده سازی و برقرار شود، زمین به یک مغز بزرگ تبدیل خواهد شد که می تواند در هر نقطه از آن پاسخگو باشد.
اشعه مرگالبته از تمامی این بحث ها گذشته، نباید از کنار طرح «پرتو مرگ تسلا» نیز به سادگی عبور کرد. اشعه مرگ یا اشعه صلح، در واقع سلاحی بود که می توانست هر هواپیمایی را از فاصله صدها مایلی در آسمان سرنگون کرده یا روز هر پیاده نظامی را از کیلومترها دورتر جهنمی کند.
در بحبوحه بالاگرفتن جنگ جهانی دوم، تسلا از دستیابی به سلاح «پرتو صلح» خبر داد و اعلام کرد که این سلاح می تواند برای همیشه به جنگ پایان دهد. وی از این سلاح که امروزه آن را با عنوان «سلاح ذرات پرتو» می شناسیم به چیزی مانند دیوار چین تشبیه کرد که به عنوان یک سلاح ضد جنگ می توانست از مرزهای ملی کشورها محافظت کند.
احتمال دستیابی قدرت های جهان به سلاح ذرات پرتو به خصوص پس از مرگ تسلا و گم شدن تعدادی از مقالات وی در این زمینه، سبب بروز جنگ سرد شد. طرح دفاعی ریگان یا برنامه «جنگ ستارگان» سبب مشهور شدن سلاح های لیزری شد اما سازمان «پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی» (DARPA) در اوایل سال 1958 میلادی در این باره شروع به مطالعه کرد.
تسلا و ضعف های عجیبی که داشتچه خوب چه بد، مرموز یا عجیب و غریب بودن، یکی از خصوصیات همیشگی نوابغ است که تسلا نیز از این قاعده مستثنی نبود. برخی بر این باورند که تسلا مهمترین اختراعاتش، مانند موتور القایی را به تنهایی و با نیروی تفکر خودش اختراع کرده است. برخلاف ادیسون که مسایل را با استفاده از نمونه های اولیه، آزمون و خطا یا تکرار روش سایرین حل می کرد، تسلا دریافته بود که راه حل های مهم بعضی وقتها ناگهان در ذهنش جرقه می زند.
تسلا، به خاطر همین روحیه مبتلا به مشکلات بینایی، توهم شنوایی و همین طور حساسیت به ارتعاشات و نور شدید شد. او همچنین یک ترس عجیب داشت و آن هم ترس از اشیاء کروی نظیر گوشواره مروارید زنانه و وسواس عجیب روی عدد 3 بود به طوری که همه چیز، از ساندویچ گرفته تا فضای اتاقش را بر عدد 3 تقسیم می کرد.
مشکل دیگری که این مخترع از آن رنج می برد، ترس و انزجار از میکروب بود. بنابراین رژیم غذایی خود را به خوردن غذاهای جوشانده محدود کرد. گفته می شود که این ترس زمانی در تسلا شکل گرفته که یکی از همکارانش آب نجوشیده را در زیر میکروسکوپ به او نشان داد. این فیزیکدان پا به سن گذاشته، در اواخر زندگانی اتاق هتل محل اقامتش کبوتر نگه می داشت اما بسیار آراسته تر از هر زمان دیگری لباس می پوشید. این رفتارهای دوگانه باعث شد تا برخی نسبت به سلامت روانی او دچار تردید شوند.
هرچند این خصوصیات عجیب هم باعث نشد تا تسلا گوشه گیر شود به طوری که خبرنگاران و دوستانش نیز همچنان از او به عنوان فردی فروتن، جذاب و خوش مشرب یاد می کردند.
«تسلا»، واحد اندازه گیری که به افتخارش ثبت شدتسلا نیز مانند «کارل فردریش گاوس» نام خود را به واحد جریان مغناطیسی در سیستم بین المللی یکاها که به اختصار SI خوانده می شود، بخشیده است. همچنین یک تسلا را می توان به عنوان واحدی برای القای الکترو مغناطیسی در نظر گرفت.
زمانی هم از جریان فرکانس بالا با عنوان جریان های تسلا یاد می شد. یک تسلا برابر است با چگالی شارش یا وبر بر متر مربع یا 10 هزار گاوس که دانشمندان اغلب برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی ضعیف تر از گاوس و برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی قوی تر، نظیر آنچه که در دستگاه های MRI جریان دارد، از واحد تسلا استفاده می کنند. یک وبر نیز واحد شارش مغناطیسی است که می توان از آن به عنوان میزان انرژی مغناطیسی که از واحد یک سطح، مثلا سطح آهنربا عبور می کند نیز یاد کرد.
بد نیست بازهم به چند سطر قبل یعنی جایی که «القاء» را تعریف کردیم برگردیم و ببینیم که چگونه تغییر میدان مغناطیسی می تواند سبب شارش جریان ها در یک رسانا شود؟
یک وبر، میزان جریان این انرژی مغناطیسی است که برای القا یک ولت جریان برق در یک حلقه سیم لازم است. در واقع این تعریف کمی اختصاصی تر از آن است. از این تعریف اینگونه بر می آید که مثلا در یک ثانیه و با یک مقدار ثابت جریان یا شارش را به صفر کاهش دهید. حتما برایتان این سوال پیش آمده که واحد وبر از کجا برگرفته شده است؟ واحد وبر در حقیقت به افتخار «ویلهلم ادوارد وبر»، فیزیکدان آلمانی به دلیل فعالیت موثرش روی شارش مغناطیسی و اختراع تلگراف الکترومغناطیس در سال 1833، نام گذاری شده است.
او یک عالم پر عمل بودتسلا در عمر حرفه ای طولانی خود بیش از 111 پتنت در آمریکا و بیش از 300 پتنت در سطح جهانی به ثبت رساند. وی همچنین هنگامی که روی جریان الکتریسیته ولتاژ بالا مطالعه می کرد و قصد بهبود عملکرد و بازدهی لامپ های ساخته شده توسط ادیسون را داشت که تنها 5 درصد بازدهی داشتند، توانست برخی از اولین نمونه از لامپ های نئون را اختراع کند.
تسلا این لامپ ها را در سال 1893 و در همان نمایشگاه کلمبیا که در ابتدای مقاله به آن اشاره کردیم، به نمایش گذاشت. وی این لامپ ها را به افتخار دانشمندان مورد علاقه اش یعنی «میشل فارادی» و «جیمز کلرک ماکسول» نام گذاری کرد. او همچنین نسل اولیه لامپ های فلوروسنت را که با استفاده از امواج الکتریسیته و از طریق بی سیم روشن می شد، ارائه نمود.
اختراع و معرفی خودروهای هدایت شونده از طریق امواج رادیویی توسط تسلا باعث شد تا نام او در زمره پیشگامان علم رباتیک قرار گیرد. در حقیقت، دانشمندان از «خودروی کنترل از راه دور» تسلا به عنوان نخستین گام در ورود به عرصه رقابت ربات ها نام می برند هر چند این خودرو هیچگونه برنامه ریزی یا قابلیت خود هدایت شونده ای نداشت و تنها یک خودروی کنترل از راه دور بود.
تسلا همچنین یک توربین بدون پره منحصر بفرد طراحی کرد؛ سرعت حرکت این توربین آنقدر بالا بود که صفحات داخل آن کج شد. هرچند تسلا هرگز این مشکل را حل نکرد اما اختراع مواد اولیه مدرنی نظیر کولار، کامپوزیت کربن و پلاستیک اشباع شده با تیتانیوم یا کامپوزیت تیتانیوم، باعث شد تا برخی از مهندسان، کار نیمه تمام تسلا را به اتمام رسانند.
تسلا همچنین در سال 1896، به فاصله کمی پس از آنکه «ویلهلم رونتگن» آلمانی اشعه اکس را کشف کرد، از ثبت نخستین عکس با استفاده از اشعه اکس خبر داد.
او به ما رادیو بخشیدهرچند رادیو از دل اکتشافات و اختراعات بیرون آمد اما تلاش تسلا برای اصلاح ساختاری تکنولوژی به کار رفته در آن باعث شد تا از او با عنوان پدر رادیو یاد شود. همچنین، فعالیت های این دانشمند نخبه در این زمینه منجر به افزایش عطش او برای انتقال انرژی به طریق بی سیم شد. این تقریبا همان کاری است که رادیو انجام می دهد.
تسلا نه تنها نخستین پتنت رادیو را به ثبت رساند بلکه در سال 1893 میلادی یعنی درست دو سال قبل از آنکه «مارکونی» دست به آزمایش رادیو بزند، در یک سخنرانی با نمایش نحوه ارتباط رادیویی، چگونگی کار کردن رادیو را شرح داد. تا اواسط سال 1894 میلادی، او اقدام به ساخت و آزمایش یک ایستگاه فرستنده رادیویی کوچک کرد.
همانند اختراع ژنراتور القایی و ترانسفورماتور، تسلا اساس کار خود را بر مبنای یافته های پیشینیان خود، اما با چشم اندازی بی نظیر قرار داد. «جیمز کلرک ماکسول» امواج الکترومغناطیس را فرضیه سازی کرد و «هاینریش هرتز» دریافته بود که چگونه این جریان را منتقل کند اما سیم پیچ (کوئل) تسلا و مدار 4 کاناله تسلا برای انتقال و دریافت امواج بود که اختراع رادیو را محقق کرد.
در واقع، ایده انحصاری تسلا معرف تنها راه اساسی است که همچنان از طریق آن امواج رادیویی را ارسال و دریافت می کنیم. تسلا همچنین در زمینه رادیوکنترل، همان ایده ای که در تاریخ 8 نوامبر 1898 میلادی به ثبت رساند و در همان سال در نمایشگاه برق و الکترونیک که در باغ میدان مدیسون (Madison Square Garden) برگزار شد، آن را ارائه کرد.
آزمایشگاه سری
درست مثل دانشمندان نخبه فیلم های هالیوودی نظیر فیلم های «جیمز باند»، همه دانشمندان خبره نیازمند آزمایشگاه های مخفی هستند که ترجیحا در مناطق دور دست خارج از شهر قرار دارد و به امکانات عجیب و کاملی مجهز است؛ تسلا نیز دو آزمایشگاه اینچنینی داشت. در سال 1899، تسلا یک لابراتوار در «کلرادو اسپرینگز» احداث کرد تا در آنجا به مطالعه روی جریان ولتاژ و فرکانس بالای الکتریسیته بپردازد.
در یکی از آزمایشات تسلا، یک دکل فلزی 12 متر و 80 سانتی متری جریان عظیم برق را به زمین منتقل کرد و در آزمایش دیگر، سیم پیچ تسلا توانست جرقه های الکتریسیته شبیه صاعقه را تا شعاع بیش از 30 متری در اتاق پراکنده کند که این آزمایش تسلا ژنراتور شرکت برق کلرادو اسپرینگز را از کار انداخت و شهر را در خاموشی فرو برد.
وقتی تسلا در کمپانی کلرادو اسپرینگز فعالیت می کرد توانست وجود امواج ایستگاه های زمینی را اثبات کند که زمین با این وسیله می تواند انرژی را با یک فرکانس الکتریسیته مشخص انتقال دهد. او این فرضیه را با روشن کردن 200 لامپ از فاصله 40 کیلومتری اثبات کرد. تا جایی که می دانیم، برخلاف آنچه که در فیلم «پرستیژ» نمایش داده شد، تسلا هیچ گاه روی انتقال بشر از طریق جریان الکتریسیته کار نکرده است.
تسلا، چند سال بعد، دومین آزمایشگاه سری خود را در «واردن کلیف» احداث کرد که این آزمایشگاه به خانه اش در منهتن نزدیک تر بود. این سازه 45 تنی 57 متر ارتفاع داشت که یک دکل انتقال امواج روی یک چاه با عمق 37 متری نصب شده بود و 16 لوله آهنی نیز تا عمق 91 متری زمین کار گذاشته بود. تسلا قصد داشت با استفاده از میله های مخصوصی که می توانست انرژی زمین را جذب کند، برق را به کل سیاره خاکی منتقل کند و بدین ترتیب تمام زمین روشن می شد.
سرگذشت غم انگیز نیکولا تسلاما به نوابغ، بیشتر به خاطر رنج و دشواری هایی که کشیده اند ارج می گذاریم تا به خاطر فتوحاتشان؛ شاید این مساله باعث شود تا بهتر درک کنیم که این درخشش به راحتی و بدون هزینه حاصل نشده است. تسلا، به عنوان یک بیگانه، در عصر بدی زندگی می کرد؛ او وارد یک نبرد نابرابر با دانشمندان ثروتمند و آنهایی که با تجار ارتباطات بهتری داشتند، شده بود.
در دوره تسلا، ادیسون توانست با لکه دار کردن نامش، شهرت اختراع جریان برق را از او بگیرد. از سوی دیگر مارکونی هم در بازار رادیو و هم در دریافت جایزه نوبل، توانسته بود با استفاده از تکنولوژی خود تسلا او را شکست دهد. همچنین «جورج وستینگهاوس»، کارخانه دار ثروتمند توانسته بود با استفاده از حق ثبت اختراعات تسلا، برای خود امپراتوری بسازد.
اما در این میان، وفاداری تسلا به عشق اولش یعنی «علم» و «پیشرفت»، به قیمت از دست دادن شهرت، دارایی و به اعتقاد برخی، سلامت عقلش تمام شد. در واقع، بنظر می رسد به دنبال ناتوانی در جذب حمایت مالی موسسه جی.پی. مورگان و به دنبال آن نابودی رویای «واردن کلیف»، تسلا دچار یک اختلال عصبی جدی شد. او درحالی که سوی چشمانش را از دست داده بود، نا امیدانه و بدبینانه می گفت: «این یک رویا نیست بلکه یک پیروزی معمولی در مهندسی برق است، فقط کمی گران است».
تسلا به جهان برق دادسیستم ابداعی تسلا یعنی ژنراتورها، موتورها و ترانسفورماتورهای جریان متناوب به صنایع جهان نیرو بخشید، چراغ خانه هایمان را روشن کرد و منجر به ساخت وسایل برقی مدرن شد. اما با این حال، این ادیسون بود که به لطف ابداع جریان مستقیم (DC) که امروز عمدتا در باتری ها از آن استفاده می شود، مشهور شد.
ادیسون نمی توانست راهی برای انتقال جریان DC به مسیرهای دور دست پیدا کند. او همچنین در تبدیل جریان متناوب تولید شده توسط دینام ساخته خودش، به جریان مستقیم ناتوان بود. راه حلی که ادیسون برای این مشکل در نظر گرفته بود استفاده کموتاتور یا جابجاگرها بود که برس های موجود در آن باعث می شد تا جریان برق تنها در یک مسیر حرکت کند اما این کموتاتورها مقاومت ناکافی داشته و به تناوب باید تعویض می شدند.
این در حالیست که ژنراتور ابداعی تسلا نیاز به چنین عملکرد دست و پاگیری نداشت؛ علاوه بر این، سیستم تسلا می توانست ولتاژ را برای انتقال به مسافت های طولانی تقویت کند سپس با رسیدن به مقصد ولتاژ را به سطح مناسب جهت استفاده خانگی و صنعتی کاهش دهد.
در این زمینه می توان به موتور برقی پبشگامانه ای که توسط «زنوب تئوفیل گرام»، مهندس بلژیکی ساخته شد، اشاره کرد. در حالی که ادیسون و سایرین سعی داشتند به شکل ناکارآمدی این افسار دستگاه را به سمت جریان مستقیم (DC) مهار کنند، تسلا با افزودن مدار دومی که جریان را متناوب می کرد، این ژنراتور را متحول ساخت و توانست یک طرح اولیه برای سیستم چند فازی و موفق خود ایجاد کند.
ترانسفورماتور نیز مانند ژنراتور توسط مایکل فارادی اختراع شد اما هر دو دستگاه تا زمانی که هنوز تسلا ظرفیت آنها را آزاد نکرده بود، همچنان کمرنگ باقی مانده بودند تا آنکه تسلا با این کار خود توانست استفاده برق را برای تمام جهانیان ممکن سازد.
تسلا قهرمان بسیاری از ماست و جالب اینجاست که امروز نام و شهرت او امروز بیش از هر زمانی در میان نسل جوان شنیده می شود اما در عین حال، شایعات و داستان های جعلی که از سوی دشمنان ادیسون و تسلا علیه طرفین ساخته شده، به این مشکلات دامن زده است. اما شاید تلاش ها و اختراعات تسلا، بیش از سایر دانشمندان و مخترعان با هاله ای از بی اطلاعی پوشیده شده و شاید این شایعات نخستین بار توسط کسانی به راه افتاده که می خواستند جایگاه او را غصب کنند و بعدها این شایعات توسط افرادی که می خواستند اشتباه خود را سرپوش گذارند یا ادیسون و وستینگهاوس را شیطانی جلوه دهند، تکرار شد.
اما حقیقت این است که تسلا ایده هایی به مراتب بیشتر از آنچه که توان و فرصت آزمایش آنها بود، در اختیار داشت و مخترعان همچنان در یادداشت های او به دنبال رد پا هستند. برخی ایده های تسلا، نظیر ذرات پرتوی او، بنظر دقیق و عملی می رسد درحالی که سایر ایده های او نظیر جت عمود پرواز (V/STOL) و رادار اولیه اش، همچنان قابل بحث هستند.
قطعا اگر تسلا بودجه کافی دریافت کرده بود، می توانست تمام اشتباهات سهوی و مسیرهای بن بستی که رفته بود، پیش از اجرا از طریق آزمایش و آزمون و خطا رفع کند اما او این امکان را پیدا نکرد. در عوض، ادیسون و وستینگهاوس که هر دو افراد پیچیده و زرنگی بودند، توانستند با شایعه پراکنی و اتهام علیه تسلا، بیش از آنچه که لایقش بودند، برای خود شهرت دست و پا کنند.
اما باز هم شاید این مساله بود که سبب شد تا تسلا به الهه علم در جهان تبدیل شود، چرا که او تمام فرقه ها، از مریدان واقعی تا متعصبان گرفته تا بدبینان را پذیرا بود. حالا شما طرفدار هر کدام طرف باشید، انتخاب میان تسلا و ادیسون مثل انتخاب میان بیتلز یا رولینگ استون یا بنز و بی ام و است.
