Читать книгу "Ключевые идеи книги: Проблема увеличения энергии человечества. Никола Тесла"

Ключевые идеи книги: Проблема увеличения энергии человечества. Никола Тесла

Автор:

Nikola Tesla

Оригинальное название:

The Problem of Increasing Human Energy

www.smartreading.ru

Человечество глазами физика

Феномен жизни сложен и не вполне постижим, но, если выражать его одним всеобъемлющим понятием, это будет «движение». Движение подразумевает тело, способное двигаться, и силу, которая приводит это тело в движение. Любое тело, будь оно в состоянии движения или покоя, стремится сохранить свое состояние. Сила же вызывает равное противодействие. Поэтому всякое движение в природе ритмично: приливы и отливы, ход маятника, колебания тока, сама жизнь человека с рождением, взрослением, старостью, смертью.

Говоря о человеке, Тесла имеет в виду все человечество в целом. Безусловно, миллионы жителей Земли связаны множеством нитей, образуют цельное единство. Почему бы не представить человечество как массу, подверженную некой силе? Энергия этой массы равна половине произведения массы на квадрат некой скорости, которую мы пока не можем определить. Как увеличить общую энергию человечества? Вот важнейшая научная задача.

Допустим, на массу человечества действуют две силы – одна способствует ее движению, другая же это движение тормозит. Тогда есть только три способа увеличения энергии человечества:

▶ увеличить массу без изменения обеих противодействующих сил;

▶ уменьшить тормозящую силу, оставив массу и побуждающую силу неизменными;

▶ увеличить побуждающую силу, оставив массу и тормозящую силу неизменными.

Рассмотрим их по порядку.

Как увеличить массу человечества, или Чудотворный азот

Целый ряд привычек и мер способствует развитию человечества:

▶ внимательное отношение к здоровью и соблюдение необходимых гигиенических правил;

▶ полноценное, но умеренное питание;

▶ прочные семейные союзы и гармоничное воспитание детей;

▶ соблюдение религиозных заповедей.

Если дети достигают более высокой степени просвещенности, нежели родители, общий вклад в увеличение энергии человечества возрастает. Если молодое поколение уступает родителям, то и общая энергия гаснет.

Все, что противоречит здоровым привычкам и религиозным воззрениям, ведет к уменьшению массы человечества.

▶ Легкомысленное отношение к своему здоровью впору приравнять к смертным грехам. Сохраняя свои тела здоровыми и чистыми, мы отдаем должное божественному замыслу.

▶ Азартные игры и нездоровое оживление брокеров на бирже никак нельзя отнести к полезным привычкам.

▶ Табак, спиртное, кофе и прочие возбуждающие средства сокращают жизнь. Вместе с тем эти привычки существуют столетиями, так что запрещать их было бы напрасной тратой сил. Разумнее придерживаться здесь умеренности, нежели проповедовать полное воздержание.

Лучше направить реформаторскую энергию в иное русло. Так, на каждого человека, погибающего от действия спиртного, приходится тысяча умирающих от грязной воды. Не разумнее ли заняться проблемой ее очищения?

Основным злом даже просвещенных обществ остается нехватка здоровой еды. И дело не только в беднейших странах, где царит голод, – речь про недостаток именно здорового питания. Ученые говорят о создании искусственных продуктов питания, но вряд ли это рациональный путь. Выращивание крупного рогатого скота более привычно, но тоже затратно. Самое здоровое решение – вегетарианство.

Оно, однако, требует увеличения продуктивности почвы. Самый эффективный способ обогатить почву – удобрять ее соединениями азота. В атмосфере Земли азота в избытке, однако этот инертный газ отказывается соединяться с другими элементами. На помощь приходит электричество. «Возбужденный» электрическими токами азот вступает в эффективную реакцию с кислородом.

Итак, для окисления азота в любых количествах нужны лишь механическая энергия и электрическая установка.

Как уменьшить тормозящую силу, или Роботы на войне

Что тормозит человечество на его пути? Глупость, невежество, фанатизм, прожектерство. Одни силы – скажем, энергию фанатика – можно направить в полезное русло. Другие – такие как неумеренную активность глупца или действия невежды – можно лишь сдерживать. Главным тормозом следует признать невежество. Противостоять этой силе можно лишь путем распространения знаний.

Среди отрицательных сил, которые можно перенаправить в иное русло, опаснейшей видятся войны.

▶ Одни говорят, что создание оружия огромной разрушительной силы остановит войну, станет идеальным инструментом сдерживания. Вряд ли: скорее, вновь развязанные войны станут еще более кровавыми.

▶ Другие убеждены, что появление летательных машин приведет к всеобщему миру. Да, появление «воздушных держав» не за горами (и первой, вероятно, станет Америка), но как это снизит желание властвовать? Никак.

Энергию войны трудно погасить, но можно перенаправить. Первым шагом было бы решение всех стран уменьшить вооруженные силы в одинаковой пропорции, ведь защищенность державы зависит лишь от относительного, а не абсолютного количества солдат. Обратим внимание и на то, что по мере развития цивилизации войны становились все более цивилизованными: теперь исход сражений определяется не столько армиями, сколько дипломатическими переговорами. Так почему бы не исключить человеческий фактор вовсе? Пусть на полях сражаются человекоподобные машины, управляемые людьми на расстоянии. Театр военных действий станет в полном смысле слова театром, в котором люди будут только зрителями.

В 1898 году на выставке электротехники Тесла продемонстрировал прообраз такого устройства. Это была лодка, сконструированная из железа, питавшаяся от аккумуляторной батареи собственного дизайна Теслы и оснащенная радиомеханическим приемником, который принимал команды от беспроводного радиопередатчика. Сигнал с пульта управления заставлял лодку плыть с разной скоростью в разные стороны, проделывать разнообразные маневры, зажигал лампы на носу и корме судна. Публика была впечатлена.

Однако Тесле этого было мало. Следующей и важнейшей целью он видит создание автоматов, которые имели бы собственное сознание, реагировали на внешние условия, подобно людям, и не нуждались бы в операторах, реализуя заложенную в них программу действий. Такая машина должна была бы уметь накапливать опыт, учиться на своих ошибках, понимать разницу между тем, что делать необходимо, а что запрещено. Однако идея разумных автоматов осталась неразработанной.

Как увеличить побуждающую силу, или Энергия без проводов

Оглянитесь вокруг: все материальные удобства в вашем доме зависят от энергии. Вся энергия, благодаря которой возможна жизнь, исходит от солнца.

Давным-давно предки научились извлекать солнечную энергию из кусков дерева или угля. Следующим важным шагом стало укрощение электричества. Мы готовы к следующему радикальному шагу. Тут есть несколько решений:

▶ сжигать уголь более эффективным способом;

▶ эффективнее задействовать остальную энергию окружающей среды;

▶ наладить беспроводную передачу электроэнергии на любое расстояние.

Способ 1. Энергия угля

Благодаря электричеству теперь не нужно перевозить уголь на большие расстояния: можно сжигать его рядом с шахтой, получать электричество с помощью динамо-машины и передавать ток в отдаленные районы. Фабричные механизмы могут управляться не ремнями и приводными валами, а преобразованной в электричество энергией пара.

Правда, поезда и пароходы все еще приводятся в движение приложением энергии пара к приводным механизмам. А ведь динамо-машины, управляемые специально спроектированными паровыми и газовыми двигателями, были бы куда экономичнее, особенно для океанских судов.

Но как, в конце концов, получать электричество из угля прямым способом, без ощутимых потерь тепловой энергии? Выходом может быть низкотемпературный угольный аккумулятор. Однако можно ли энергию соединения углерода с другим элементом превращать непосредственно в электричество, еще неизвестно. Это задача скорее для химиков, а не для физиков.

Способ 2. Энергия из окружающей среды

Энергия ветра. Многие века мореплаватели ценили энергию ветра куда больше, чем сухопутные граждане. Правда, на суше у этого способа свои ограничения: механизмы слишком велики на единицу мощности, а в безветренную погоду бесполезны.

Энергия солнечных лучей. Непрерывно изливаясь на землю, они снабжают ее энергией в размере более четырех миллионов лошадиных сил на квадратную милю. Что если использовать тепловой или термодинамический двигатель, работающий на жидкости, которая выпаривается в котле под воздействием тепла лучей? Правда, после долгих опытов Тесла убедился, что промышленная эксплуатация такого двигателя невозможна: слишком мало полезной энергии удается аккумулировать.

Энергия тепла из недр Земли. Земля внутри невероятно горяча: измерения показывают, что температура по мере приближения к центру возрастает примерно на градус на каждую сотню футов глубины. Что если бы удалось углубиться хотя бы на 12 000 футов и поместить там котлы? Тесле эта задача не казалась невыполнимой.

Впрочем, энергии немало и на поверхности планеты. В разрядах молнии огромное количество энергии – все дело в том, чтобы ее уловить и аккумулировать. Кроме того, верхние слои воздуха имеют постоянные электрические заряды, противоположные заряду Земли. Сама планета таким образом образует сильно заряженный электрический конденсатор, содержащий огромное количество электрической энергии, которую потенциально можно обратить всем на пользу.

Наконец, в будущем наверняка откроют новые источники энергии, которые ныне кажутся фантастическими. Как насчет сил магнетизма или гравитации? Пока это кажется невероятным, но невероятное не значит недостижимое.

«Самодействующая машина». Одной из самых дерзких идей Теслы стало создание двигателя, работающего неограниченно долго путем извлечения энергии из окружающей среды. Толчком послужило заявление лорда Кельвина[1]1
  Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907) – британский физик, известный своими работами в области термодинамики и механики.


[Закрыть] о невозможности самоохлаждающегося устройства, которое поддерживало бы работу за счет тепла извне. Но представим металлические провода, протянутые от Земли в открытый космос. Земля теплее, чем космос; теплота, идущая снизу вверх по этим проводам, будет охлаждать землю, а в результате возникнет электрический ток. После этого остается только присоединить к клеммам этого термоэлемента электрический мотор, который будет работать до тех пор, пока среда внизу не охладится до температуры межпланетного пространства. Эта машина, вопреки заявлению Кельвина, работает на извлеченной теплоте.

Проект аппарата, который давал бы возможность получать энергию из среды в процессе непрерывного охлаждения атмосферного воздуха, был почти готов, но новые расчеты Теслы показали, что с обычными механизмами результат недостижим. Для этого ему следовало создать конструкцию из пяти составляющих механизмов, причем каждый из них спроектировать с нуля. Ключевой целью всего процесса теперь стало достижение максимальной экономии при преобразовании теплоты в механическую энергию, а перспективным направлением – сжижение газов.

Первым элементом стал механический генератор колебаний, вторым – воздушный компрессор. Так был создан инструмент для сжатия воздуха фактически до любого желаемого давления. Тесла приступил было к разработке третьего компонента, но тут в его лаборатории случился пожар, уничтоживший все наработки. Правда, успешные попытки по сжижению воздуха в процессе его охлаждения были продемонстрированы другими коллегами, так что Тесла не терял надежды. Кроме того, его мысли захватила еще более невероятная идея – беспроводная передача энергии.

Способ 3. Беспроводная передача энергии

Проводимость воздуха – явление столь же естественное, сколь и удивительное. Тесла посвятил его изучению не один год, а в процессе создал несколько специальных механизмов. Одним из первых важных результатов, полученных с помощью этих машин, стало странное воздействие высокочастотных электрических колебаний на организм человека. Оказалось, что мощные электрические разряды в несколько сот тысяч вольт можно пропускать через тело без всяких опасных последствий[2]2
  Речь о переменном токе, для которого предел опасного напряжения значительно выше, чем для постоянного, и этот предел отодвигается с повышением частоты.


[Закрыть]. Более того, высокочастотные токи даже оказывают оздоравливающее воздействие – это подтвердили врачи.

Еще одно полезное следствие опытов: благодаря высокочастотным токам можно получать свет более экономичным способом, с помощью вакуумных трубок вместо ламп с нитью накаливания.

Ключевым стало открытие в 1892 году электрического явления, которое Тесла назвал «вращающейся щеткой». Суть его такова: в вакуумной лампе при определенных условиях образуется световой пучок, невероятно чувствительный к магнитным и электрическим воздействиям. Даже простое напряжение мускулов руки наблюдателя, который находится от лампы на некотором расстоянии, легко улавливается пучком. Эта чувствительность означает ни много ни мало возможность передачи сообщений на расстоянии. Так Тесла открыл беспроводной телеграф.

Но ведь передавать на расстоянии можно не только сообщения, но и чистую энергию. Следующим шагом было создание электрического трансформатора, чье выходное напряжение достигало миллионов вольт. Такое напряжение создавало в воздухе электрические разряды многометровой длины. Публика, присутствовавшая на демонстрации опытов, была поражена.

Для Теслы же эти упражнения были лишь началом разработки принципиально новой технологии, которая впоследствии изменит промышленность. Людям больше не нужны провода, чтобы передавать энергию! Беспроводная связь возможна с абсолютно любой точкой земного шара! Новая технология и быстрее, и безопаснее, и дешевле кабельной передачи электричества.

Еще одно важное наблюдение Теслы: проводимость, сообщенная воздуху электрическими импульсами с напряжением в миллионы вольт, быстро росла в зависимости от степени разреженности воздуха. Значит, передача токов возможна и на средней, легкодостижимой высоте. А расстояние между объектами почти не важно.

Экспорт энергии может стать главным источником дохода для таких удачно расположенных вблизи больших водоемов стран, как США или Канада: вода создавала бы электричество, а оно распространялось бы в самые отдаленные уголки Земли. Люди могли бы селиться где угодно, эффективно обрабатывая землю с помощью доступной энергии.

Ни одно достижение в сфере электричества не сравнится с принципом передачи энергии на любое расстояние по воздуху. Ни одно техническое достижение не может эффективнее способствовать сближению разных народов и росту их благосостояния. Вот главное решение проблемы увеличения энергии человечества.

Металл будущего

Какой бы метод получения энергии ни был реализован, ключевую роль будет играть железо – материал для моторов и генераторов. Очень важно совершенствовать его производство и использование. Пока эти процессы очень неэффективны. Кроме того, железо идет на военные нужды, то есть питает отрицательную силу.

Следует учиться производить железо, максимально эффективно используя энергию солнца и вообще не тратя уголь. Сам Тесла разработал один такой способ – речь о применении электрических токов, полученных от энергии водопада, но не для плавления руды, а для разложения воды. Водород, высвободившийся в результате электролитического разложения, сгорает или воссоединяется с кислородом – не с тем, от которого был отделен, а с атмосферным. В результате почти вся электрическая энергия, израсходованная на разложение воды, возвращается в виде теплоты, полученной в результате воссоединения водорода. Она и используется для плавки руды.

Железо – необходимый промышленности, но все-таки не идеальный материал. Пока технологи используют слабые магнитные силы, железо необходимо, но как только будут найдены способы получения мощных магнитных сил, надобность в железе отпадет. Тесла уже построил электрические трансформаторы, в которых железо не используется вовсе, а производительность в 10 раз выше, чем у железных трансформаторов.

Впрочем, в недалеком будущем железо очевидным образом уступит алюминию. Он куда легче поддается обработке, у него высокая электропроводимость, он легок. Алюминий обойдется в разы дешевле, если добывать его тем же способом, какой был предложен Теслой для получения железа. В строительстве летательных аппаратов алюминий необходим. XX век Тесла назвал веком алюминия.

10 лучших мыслей

1. Жизнь – это движение.

2. Все, что противоречит здоровым привычкам и религиозным воззрениям, сокращает энергию человечества.

3. Умеренность вредных привычек эффективнее, чем их полный запрет.

4. Вегетарианство – диета будущего.

5. Энергию войн трудно погасить, но легко перенаправить. Пусть воюют человекоподобные машины, наделенные способностью принимать решения в боевой обстановке.

6. Энергия окружает нас всюду, ее дают солнце, ветер, молнии. А в будущем, вероятно, источником энергии могут стать гравитация или магнетизм.

7. Дело не только в поиске новых источников энергии, но и в поиске более экономичных способов ее добычи.

8. Главным металлом XX века станет алюминий.

9. Беспроводная передача электричества – ключевое решение проблемы увеличения энергии человечества.

10. Человечество – единый организм, и чем совершеннее технологии, тем больше мы ощущаем это единство, тем лучше живется каждому из нас.