Этот феномен заставил Теслу и инженеров генератор-ной компании задуматься о причинах странного разряда. Следует также отметить, что эффект, полученный Теслой, имеет некое сходство с электрогидродинамическими феноменами, наблюдавшимися Алфвеном, о которых упоминалось в предыдущей главе.
Теоретическая и метафорическая конструкция, на основе которой Тесла выстроил свою гипотезу для объяснения следующей серии экспериментов, указывает на глубокую и насущную проблему теоретической физики, от релятивизма до квантовой механики. Здесь важно помнить, что Теста сформулировал свое объяснение еще до того, как были заложены эти два бастиона современной теоретической физики.
Тесла знал, что странный эффект перегрузки наблюдался лишь в то мгновение, когда динамо-машины подключались к проводам, как и в случае с пробойным разрядом в его конденсаторах. Хотя устройства были совершенно разными, они проявляли одинаковые эффекты. Мгновенный импульс перенапряжения, выдаваемый динамо-машинами, на короткое время проявлялся в сверхконцентрированном виде в длинных электрических цепях. По расчетам Теслы, эта электростатическая концентрация была на несколько порядков выше любого напряжения, вырабатываемого динамо-машиной. Фактическая подача тока каким-то образом усиливалась или преобразовывалась. Но как это происходило?[356]
Инженеры сходились на том, что это был эффект «электростатического шока». Если быстро шлепнуть ладонью по воде, то ее поверхность покажется твердой. Примерно так же электрический разряд как будто упирался в твердую стену, но этот эффект проявлялся лишь в момент удара. Пока проводники электрического тока не сравнивались с мощностью приложенного электрического поля, разряды распространялись от линии во всех направлениях… (Тесла) задумался, почему электростатические поля могли двигаться быстрее, чем сами электрические заряды? Это было загадочное явление[357].
Иными словами, Тесла знал, что электрический ток движется примерно со скоростью света. Но это, в свою очередь, означало, что электростатическое поле движется со сверхсветовой скоростью.
Внимательный читатель вспомнит, что физик Дэвид Бём руководствовался почти такими же соображениями в своей предпосылке о существовании сверхсветовой «пилотной волны», направляющей движущиеся со световой скоростью электроны по их траекториям[358]. По мнению Теслы, проблема заключалась в том, что короткие, почти мгновенные электрические импульсы, сталкиваясь с барьером сопротивления, приводили к «аномальному уплотнению электромагнитного поля»[359]. Тесла экспериментально определил, что он «может формировать электрический разряд, модифицируя параметры электрической цепи. Время, сила тока и сопротивление были переменными, необходимыми для воспроизведения феномена»[360].
Здесь стоит отметить, что Алфвен утверждает приблизительно то же самое: время, сила тока и сопротивление являются переменными, которые следуют законам, инвариантным по отношению к масштабу объекта, от лабораторных экспериментов до галактических сверхскоплений. Отметим также, что согласно открытию Теслы геометрическая конфигурация параметров электрической цепи является важным фактором, определяющим количество энергии, высвобождаемой при разряде.
И наконец, для объяснения феномена будет полезно провести одну аналогию. Тесла рассуждал примерно следующим образом: в тот момент, когда электроны текущей искры соприкасаются с проводами или шинными контактами, геометрия и плотность атомов на контакте повышает сопротивление провода до бесконечности. Разряд происходит независимо от силы тока в искре. Электроны сталкиваются с барьером сопротивления и разлетаются во все стороны перпендикулярно поверхности контакта. Многие из нас знакомы с другой разновидностью этого феномена. Каждый, кто брал доску для дайвинга и прыгал в плавательный бассейн, помнит, чем это заканчивалось. Независимо от того, как быстро мы прыгаем и как много весим, в момент контакта мы сталкиваемся с бесконечным сопротивлением водной поверхности, а брызги разлетаются во все стороны вокруг нас. Тесла прерывал ток в тот момент, когда электроны ударяли поверхность провода, как если бы в момент контакта с водой мы могли «прокрутить фильм назад» и повторять один и тот же эпизод в быстрой последовательности. Памятуя об этой простой аналогии, давайте продолжим разговор о Тесле.
С целью дальнейшей проверки феномена Тесла решил повторить эксперименты с постоянным током, чтобы устранить отток энергии к динамо-машине, вызываемый переменным током.
Результат был еще более поразительным:
Внезапное быстрое выключение теперь приводило к образованию проникающей ударной волны во всей лаборатории, — волны, которую можно было одновременно ощущать как резкий скачок давления и пронизывающее электрическое покалывание. Лицо и руки были особенно чувствительны к этим ударным волнам, которые также производили любопытное «жалящее» воздействие на близком расстоянии. Тесла считал, что материальные частицы, приближающиеся к парообразному состоянию, выбрасывались из проводов во всех направлениях[361]. Для того, чтобы лучше изучить эти эффекты, он проводил наблюдения из-за стеклянного экрана. Несмотря на препятствие, ударные волны и «жалящие» ощущения не исчезали. Эта аномалия, никогда не наблюдавшаяся ранее, пробудила в Тесле глубокий интерес. Феномен, более мощный, чем обычный электростатический заряд на поверхности металлов, в буквальном смысле приводил к выбросу высокого напряжения в окружающее пространство, где оно вызывало характерные реакции в человеческом организме[362].
Иными словами, на всем протяжении этих экспериментов Тесла не только наблюдал аномальный выход энергии (на выходе больше, чем на входе), но и ощущал ударные волны, явно не сдерживаемые экранирующими свойствами материальных барьеров. Неудивительно, что он был крайне озадачен! Но он пришел к соответствующему выводу: его система являлась не закрытой, а открытой, и он каким-то образом получал доступ к внешнему источнику энергии в силу неизвестных свойств конфигурации самой системы.
В 1892 году Тесла опубликовал свою лекцию с подробным описанием этих экспериментов. Эта лекция под названием «Диссипация электрической энергии» отмечает тот момент его карьеры, когда он навсегда отказался от исследований высокочастотного переменного тока для проведения новой серии экспериментов с высокочастотными импульсами постоянного тока и возникающими в результате ударными волнами:[363]
Он подготовил обширную серию экспериментов для определения истинной природы и причины этих ударных волн. В своей статье Тесла описывает проникающие удары как «звуковые волны электрифицированного воздуха». Тем не менее, он делает примечательное заявление в связи со звуком, теплом, светом и давлением, которые он ощущал непосредственно между медными пластинами. В целом они «подразумевали присутствие среды с газообразной структурой, т. е. состоящей из независимых носителей заряда, способных к свободному движению». Поскольку воздух очевидно, не являлся этой средой, то о чем он мог говорить? Далее в статье он утверждает, что «кроме воздуха, здесь присутствует другая среда».
В процессе экспериментов Тесла обнаружил несколько новых фактов, связанных с возникновением этого эффекта. Во-первых, причина, несомненно, заключалась во внезапности прекращения зарядки. Эффект проявлялся именно тот момент, когда прекращалась подача тока. Во-вторых, Тесла обнаружил, что процесс зарядки должен происходить за один импульс. Никакого возвратного тока не допускалось, иначе эффект не проявлялся. Тесла оставил лаконичные комментарии относительно роли электрической емкости в этой электрической цепи. Он обнаружил, что эффект заметно усиливается, если конденсатор помещается между разрядником и динамо-машиной. Обеспечивая мощность эффекта, диэлектрик конденсатора также служил для защиты лопастей динамо-машины… Эффект можно было еще усилить при подаче высокого напряжения, что ускоряло время зарядки и позволяло быстрее отключить питание[364].
