Nikola Tesla – Nhà Phát minh nổi tiếng, Kỹ sư điện người Mỹ gốc Serbia
Nikola Tesla
(chữ Kirin Serbia: Никола Тесла) (10
tháng 7 năm 1856 – 7 tháng 1 năm 1943) là một nhà phát minh, kỹ sư điện, kỹ sư cơ khí, người Mỹ gốc Serbia. Ông
được biết đến nhiều nhất vì những đóng góp của mình để thiết kế ra hệ thống
dòng điện xoay chiều cung cấp điện dòng điện xoay chiều hiện đại.
Sinh ra và lớn lên ở Đế quốc Áo,
Tesla theo học ngành kỹ thuật và vật lý vào những năm 1870 mà không cần bằng cấp,
đồng thời tích lũy kinh nghiệm thực tế vào đầu những năm 1880 khi làm việc
trong lĩnh vực điện thoại tại Continental Edison trong ngành năng lượng điện mới.
Năm 1884, ông di cư đến Hoa Kỳ, nơi ông trở thành công dân nhập tịch. Ông ấy đã
làm việc một thời gian ngắn tại Edison Machine Works ở Thành phố New York trước
khi tự mình thành lập. Với sự giúp đỡ của các đối tác để tài trợ và tiếp thị
các ý tưởng của mình, Tesla đã thành lập các phòng thí nghiệm và công ty ở New
York để phát triển một loạt các thiết bị điện và cơ khí. Động cơ cảm ứng dòng
điện xoay chiều (AC) của ông và các bằng sáng chế xoay chiều nhiều pha liên
quan, được cấp phép bởi Westinghouse Electric vào năm 1888, đã mang về cho ông
một số tiền đáng kể và trở thành nền tảng của hệ thống đa pha mà công ty đó cuối
cùng đã tiếp thị.
Cố gắng phát triển những phát minh mà
ông có thể cấp bằng sáng chế và đưa ra thị trường, Tesla đã tiến hành một loạt các thí nghiệm với bộ tạo dao động cơ học
/ máy phát điện, ống phóng điện và hình ảnh tia X sơ khai. Ông cũng chế tạo một
chiếc thuyền điều khiển không dây, một trong những chiếc đầu tiên từng được
trưng bày. Tesla trở nên nổi tiếng với
tư cách là một nhà phát minh và đã thể hiện những thành tựu của mình trước những
người nổi tiếng và những người bảo trợ giàu có tại phòng thí nghiệm của mình, đồng
thời được ghi nhận về tài năng của mình tại các buổi thuyết trình trước công
chúng. Trong suốt những năm 1890, Tesla đã theo đuổi ý tưởng của mình về chiếu
sáng không dây và phân phối điện không dây trên toàn thế giới trong các thí
nghiệm điện cao áp, tần số cao của mình ở New York và Colorado Springs. Năm
1893, ông đưa ra tuyên bố về khả năng giao tiếp không dây với các thiết bị của
mình. Tesla đã cố gắng đưa những ý tưởng này vào ứng dụng thực tế trong dự án
Wardenclyffe Tower còn dang dở của mình, một thiết bị phát điện và liên lạc
không dây xuyên lục địa, nhưng đã hết kinh phí trước khi ông có thể hoàn thành
nó.
Sau Wardenclyffe, Tesla đã thử nghiệm
hàng loạt phát minh vào những năm 1910 và 1920 với mức độ thành công khác nhau.
Sau khi tiêu gần hết số tiền của mình, Tesla đã sống trong một loạt khách sạn ở
New York, để lại những hóa đơn chưa thanh toán. Ông mất tại thành phố New York
vào tháng 1 năm 1943. Công việc của Tesla rơi vào tình trạng mù mờ sau khi ông
qua đời, cho đến năm 1960, khi Hội nghị chung về trọng lượng và đo lường đặt
tên cho đơn vị SI của mật độ từ thông là tesla để vinh danh ông. Mối quan tâm của
công chúng đối với Tesla đã trở lại từ những năm 1990.
Tuổi thơ
Nikola Tesla sinh vào ngày 10, tháng 7, năm 1856 trong một ngôi làng của Croatia cũ. Cha ông là Milutin Tesla – một linh mục Chính thống giáo. Mẹ ông là Đuka Tesla (nhũ danh Mandić), một phụ nữ tài năng, bà tạo ra những công cụ thủ công, thiết bị cơ khí trong nhà và có khả năng nhớ các tác phẩm thơ dài tiếng Serbia. Nikola tin rằng trí nhớ siêu phàm (eidetic memory) và khả năng sáng tạo vô tận của ông được thừa hưởng từ mẹ. Tổ tiên ông đến từ tây Serbia, gần Montenegro.
Năm 1870, Tesla chuyển tới Karlovac để
nhập học ở Higher Real Gymnasium. Tai đây ông bị ảnh hưởng sâu sắc bởi Martin Sekulić – một giáo viên dạy toán.
Tesla có thể tính được tích phân trong đầu, điều làm cho giáo viên của ông
không tin và nghĩ rằng Tesla đã gian lận. Ông tốt nghiệp vào năm 1873 (sớm hơn
một năm của cấp học).
Năm 1873, Tesla trở lại Smiljan.
Không lâu sau khi đến nơi, ông bị mắc bệnh tả, nằm liệt giường trong chín tháng
và nhiều lần suýt chết. Cha của Tesla, trong một lúc tuyệt vọng, (người vốn dĩ
muốn anh vào chức linh mục) đã hứa sẽ gửi anh vào trường kỹ thuật tốt nhất nếu
anh khỏi bệnh.
Năm 1874, ông trốn được lệnh cưỡng chế
nhập ngũ của quân đội Áo – Hung bằng cách chạy đến Tomingaj. Tại đây ông khám
phá về những ngọn núi, và nói rằng sự hòa hợp với tự nhiên làm ông trở nên khỏe
hơn, về cả thể chất lẫn tinh thần. Ông đọc rất nhiều sách khi sống ở Tomingaj
và từng nói rằng những tác phẩm siêu phàm của Mark Twain đã khôi phục bệnh tật
trước đó của ông một cách kỳ diệu.
Năm 1875, Tesla nhập học Đại học Bách
khoa của Áo, tại thành phố Graz. Trong năm đầu, ông không hề bỏ một buổi giảng
nào, đạt được thứ hạng cao nhất bằng việc vượt qua 9 bài kiểm tra (gần gấp đôi
so với thông thường). Ông sáng lập một câu lạc bộ văn hóa của người Serb, và nhận
được lá thư ca ngợi của hiệu trưởng tới cha ông, trong đó ghi rằng: "Con
trai ông là một ngôi sao hạng nhất". Tesla kể rằng ông làm việc từ 3 giờ
sáng cho đến 11 giờ tối, không có ngày nghỉ lễ, hay chủ nhật, kể cả trường hợp
đặc biệt. Sau cái chết của cha ông năm 1879, Tesla tìm được một loạt những lá
thư được gửi bởi những giáo sư cho cha ông cảnh báo rằng nếu Nikola không rời
khỏi trường học thì có thể chết vì làm việc quá sức. Năm thứ hai, Tesla đã có
xung đột với Giáo sư Poeschl trong máy phát điện Gramme, khi Tesla cho rằng máy
chỉnh lưu là không cần thiết. Vào cuối năm thứ hai của mình, Tesla mất học bổng
và trở thành một con nghiện cờ bạc. Trong năm thứ ba của mình, Tesla dùng cả phụ
cấp và tiền học phí của mình để đánh bạc, sau đó đã đánh bạc thắng, lấy lại số
tiền đã mất ban đầu của mình và trả lại tiền nợ cho gia đình. Tesla tuyên bố rằng
"đã hoàn toàn kiểm soát được đam mê của mình" nhưng sau này ở Mỹ ông
lại nổi tiếng là một tay chơi bi-a. Đến kỳ thi, Tesla đã không chuẩn bị và đề
nghị nhà trường gia hạn thời gian học nhưng đã bị từ chối. Ông không có điểm
các môn thi của học kỳ cuối năm thứ ba và đã không thể tốt nghiệp đại học.
Vào tháng 12 năm 1878, Tesla rời Graz
và cắt đứt mọi quan hệ với gia đình ông để che giấu việc ông đã bỏ học. Bạn bè
của anh ta nghĩ rằng anh ta đã chết đuối ở sông Mur gần đó. Tesla chuyển đến
Maribor, nơi ông làm công việc soạn thảo với lương 60 florin mỗi tháng. Ông
dành thời gian rảnh rỗi để chơi bài với những người đàn ông địa phương trên đường
phố.
Vào tháng 3 năm 1879, cha của Tesla
đã đến Maribor để cầu xin con trai mình trở về nhà, nhưng anh ta từ chối.
Nikola cũng bị suy nhược thần kinh trong khoảng thời gian đó. Vào ngày 24 tháng
3 năm 1879, Tesla bị đưa trở lại Gospić dưới sự canh gác của cảnh sát vì không
có giấy phép cư trú.
Vào ngày 17 tháng 4 năm 1879, Milutin
Tesla qua đời ở tuổi 60 sau khi mắc một căn bệnh không rõ nguyên nhân. Một số
nguồn tin nói rằng ông chết vì đột quỵ. Trong năm đó, Tesla đã dạy một lớp lớn
học sinh ở trường cũ của ông ở Gospić.
Vào tháng 1 năm 1880, hai người chú của
Tesla đã gom đủ tiền để giúp Tesla rời Gospić đến Praha, nơi anh đang theo học.
Ông đến quá muộn để ghi danh vào Đại học Charles-Ferdinand; ông chưa bao giờ học
tiếng Hy Lạp, một môn học bắt buộc; và anh ta mù chữ tiếng Séc, một môn học bắt
buộc khác. Tuy nhiên, Tesla đã tham dự các bài giảng về triết học tại trường đại
học với tư cách là một kiểm toán viên nhưng ông không nhận được điểm cho các
khóa học.
Làm việc tại Budapest Telephone Exchange
Năm 1881, Tesla chuyển đến Budapest,
Hungary, làm việc dưới quyền của Tivadar Puskás tại một công ty điện báo,
Budapest Telephone Exchange. Khi đến nơi, Tesla nhận ra rằng công ty, khi đó
đang được xây dựng, không hoạt động hiệu quả, vì vậy thay vào đó, ông làm việc
như một người soạn thảo tại Văn phòng Điện báo Trung ương. Trong vòng vài
tháng, Sàn giao dịch điện thoại Budapest đã hoạt động và Tesla được giao vị trí
thợ điện chính. Trong thời gian làm việc, Tesla đã thực hiện nhiều cải tiến đối
với thiết bị Trạm trung tâm và tuyên bố đã hoàn thiện bộ lặp điện thoại hoặc bộ
khuếch đại, chưa bao giờ được cấp bằng sáng chế cũng như không được mô tả công
khai.
Làm việc cho Edison
Năm 1882, Tesla đã bắt đầu làm việc
cho Continental Edison Company ở Pháp, công việc của ông là thiết kế và cải tiến
các thiết bị điện.
Vào tháng 6 năm 1884, Tesla rời đến
thành phố New York. Trong suốt chuyến đi vượt Đại Tây Dương, vé, tiền bạc, và một
số hành lý của ông đã bị đánh cắp, và ông đã gần như bị ném xuống biển sau khi
một cuộc nổi loạn nổ ra trên tàu. Ông đến chỉ có bốn xu trong túi, một lá thư
giới thiệu, một vài bài thơ, và một phần đồ chưa bị đánh cắp.
Tesla được thuê để làm việc cho
Edison Machine Works. Công việc của Tesla bắt đầu với kỹ thuật điện đơn giản và
nhanh chóng tiến triển để giải quyết một số vấn đề khó khăn nhất của công ty.
Tesla thậm chí còn được cung cấp các nhiệm vụ để thiết kế lại từ đầu máy phát
điện một chiều của Công ty Edison.
Tesla có thể thiết kế lại máy phát điện
và mô tơ lỗi thời không có hiệu quả của Edison, nâng cao cả hiệu quả kinh tế lẫn
chất lượng. Theo lời Tesla, Edison
đã nói rằng: "Nếu anh có thể làm được
điều đó, chúng tôi sẽ trả anh 50 ngàn đô la". Đây là một lời nói khó
tin từ Edison, người mà trả lương một cách bủn xỉn, và không hề có đủ từng ấy
tiền mặt. Sau nhiều tháng làm việc, Tesla hoàn thành nhiệm vụ và yêu cầu được
giữ lời hứa. Edison bảo rằng ông chỉ
nói đùa thôi. "Tesla à, anh không hiểu kiểu hài hước của người Mỹ chúng
tôi", Tesla hiểu rằng Edison thực sự sẽ không trả cho ông số tiền thưởng
đó. Thay vào đó, Edison đề nghị chỉ nâng lương thêm 10 đô từ 18 đô một tuần cho
Tesla. Bất mãn vì cho rằng mình đã bị lừa, cộng thêm do bất đồng về việc sử dụng
dòng điện xoay chiều, Tesla đã nghỉ việc ngay sau đó.
Công ty sản xuất & cung cấp điện chiếu sáng Tesla
Ngay sau khi rời công ty Edison, Tesla đã nghiên cứu bằng sáng chế một hệ thống chiếu
sáng hồ quang, giống như với thiết bị mà ông đã từng phát triển ở nhà máy Edison.
Vào tháng 3 năm 1885, ông đã gặp luật sư
sáng chế Lemuel W. Serrell, cũng là luật sư được Edison sử dụng, để có được
sự giúp đỡ trong việc đăng ký bằng sáng chế. Serrell đã giới thiệu Tesla với
hai doanh nhân, Robert Lane và Benjamin Vail, họ đồng ý tài trợ cho công ty sản
xuất của Tesla, công ty Sản xuất & cung cấp thiết bị điện chiếu sáng Tesla
(Tesla Electric Light & Manufacturing). Tesla đã làm việc trong phần còn lại
của năm để có được các bằng sáng chế bao gồm một máy phát điện một chiều DC cải
tiến, bằng sáng chế đầu tiên được cấp cho Tesla ở Mỹ, và xây dựng và lắp đặt hệ
thống ở Rahway, New Jersey Hệ thống mới của Tesla đã được chú ý trên nhiều báo
chí, diễn đàn kỹ thuật về các tính năng tiên tiến của nó.
Các nhà đầu tư tỏ ra ít có hứng thú đến
các ý tưởng của Tesla về các loại động cơ và thiết bị truyền tải điện xoay chiều
thế hệ mới. Sau khi các thiết bị điện xoay chiều này đi hoạt động vào năm 1886,
họ đã quyết định rằng phía sản xuất của doanh nghiệp quá cạnh tranh và đã chọn
chỉ đơn giản là chạy điện một chiều. Họ đã thành lập công ty mới, họ sa thải, từ
bỏ công ty của Tesla và để lại cho nhà phát minh không một xu dính túi. Tesla
thậm chí đã mất quyền kiểm soát các bằng sáng chế mà ông đã tạo ra, vì ông đã
giao chúng cho công ty để đổi lấy cổ phiếu. Anh ta phải đi làm thợ điện và thậm
chí phải đi đào mương để kiếm sống. Sau này, Tesla sẽ kể lại rằng mùa đông năm
1886-1887 là thời gian của "những cơn đau đầu khủng khiếp và những giọt nước
mắt cay đắng". Trong thời gian cực khổ này, ông đã tự hỏi mình đã đi học để
làm gì?, ông viết "Trình độ giáo dục cao của tôi trong các ngành khoa học,
cơ học và văn học đối với tôi giống như một sự nhạo báng".
Dòng điện xoay chiều và động cơ không đồng bộ
Vào cuối năm 1886, Tesla đã gặp
Alfred S. Brown, một giám đốc của Western Union và luật sư New York Charles F.
Peck. Hai người đàn ông đã có kinh nghiệm trong việc thành lập các công ty và
thúc đẩy các phát minh và bằng sáng chế để đạt được tài chính. Dựa trên những ý
tưởng mới của Tesla cho thiết bị điện, bao gồm cả ý tưởng động cơ nhiệt từ, họ
đồng ý hỗ trợ tài chính cho nhà phát minh và xử lý các bằng sáng chế của ông. Họ
cùng nhau thành lập Công ty Điện lực Tesla (Tesla Electric Company) vào tháng 4
năm 1887, với một thỏa thuận rằng lợi nhuận từ các bằng sáng chế được tạo ra sẽ
dành 1/3 cho Tesla, 1/3 cho Peck và Brown và 1/3 để tài trợ cho phát triển. Họ
đã thành lập một phòng thí nghiệm cho Tesla tại 89 Liberty Street ở Manhattan,
nơi ông làm việc để cải tiến và phát triển các loại động cơ điện, máy phát điện
và các thiết bị khác.
Năm 1887, Tesla đã phát triển động cơ
không đồng bộ chạy bằng dòng điện xoay chiều (AC), một loại hệ thống điện đang
nhanh chóng lan rộng ở châu Âu và Hoa Kỳ vì những ưu điểm của nó trong việc
truyền tải điện áp cao, đường truyền dài. Động cơ đã sử dụng dòng điện đa pha,
tạo ra từ trường quay để quay động cơ (một nguyên lý mà Tesla tuyên bố đã phát
minh vào năm 1882). Động cơ điện cải tiến này, được cấp bằng sáng chế vào tháng
5 năm 1888, là một thiết kế tự khởi động đơn giản, không cần đến bộ chuyển mạch,
do đó tránh được tia lửa điện, không cần phải bảo trì liên tục và thay thế cho
động cơ chổi than - cổ góp.
Cùng với việc cấp bằng sáng chế cho động
cơ, Peck và Brown đã sắp xếp để công khai, ra mắt động cơ, bắt đầu bằng thử
nghiệm độc lập để xác minh đó là một cải tiến chức năng, tiếp theo là thông cáo
báo chí gửi đến các ấn phẩm kỹ thuật cho các bài báo chạy đồng thời với vấn đề
bằng sáng chế. Nhà vật lý William Arnold Anthony (người đã thử nghiệm động cơ)
và biên tập viên tạp chí Thế giới điện tử Thomas Commerford Martin đã sắp xếp để
Tesla trình diễn động cơ AC của ông vào ngày 16 tháng 5 năm 1888 tại Viện Kỹ sư
Điện Hoa Kỳ. Các kỹ sư làm việc cho Công ty Điện & Sản xuất Westinghouse đã
báo cáo với George Westinghouse, Tesla có một động cơ xoay chiều khả thi và hệ
thống điện liên quan - thứ mà Westinghouse cần cho hệ thống hiện tại mà anh ta
đang tiếp thị. Westinghouse đã tìm kiếm một bằng sáng chế về một động cơ cảm ứng
dựa trên từ trường, không có cổ góp tương tự được phát triển vào năm 1885 và được
trình bày trong một bài báo vào tháng 3 năm 1888 bởi nhà vật lý người Ý Galileo
Ferraris, nhưng quyết định rằng bằng sáng chế của Tesla có thể sẽ kiểm soát thị
trường.
Vào tháng 7 năm 1888, Brown và Peck
đã đàm phán một thỏa thuận cấp phép với George Westinghouse cho các thiết kế động
cơ và máy biến áp đa pha của Tesla với giá 60.000 đô la tiền mặt và chứng khoán
và tiền bản quyền là 2,50 đô la cho mỗi mã lực của động cơ. Westinghouse cũng
đã thuê Tesla trong một năm với mức phí lớn 2.000 đô la (bằng 53.300 đô la ngày
nay) mỗi tháng để trở thành một nhà tư vấn tại các phòng thí nghiệm của
Westinghouse Electric.
Trong năm đó, Tesla làm việc tại
Pittsburgh, giúp tạo ra một hệ thống hiện tại xen kẽ để cung cấp năng lượng cho
xe điện của thành phố. Ông thấy đó là một giai đoạn bực bội vì mâu thuẫn với
các kỹ sư Westinghouse về cách tốt nhất để chạy nguồn điện xoay chiều. Giữa họ,
họ đã giải quyết một hệ thống điện xoay chiều 60 chu kỳ mà Tesla đề xuất (để
phù hợp với tần số làm việc của động cơ Tesla), nhưng họ sớm nhận thấy rằng nó
sẽ không hoạt động cho xe điện, vì động cơ cảm ứng của Tesla chỉ có thể chạy ở
tốc độ không đổi. Thay vào đó, họ đã sử dụng một động cơ kéo một chiều thay thế.
Thị trường bất ổn
Cuộc trình diễn của Tesla về động cơ
cảm ứng của ông và việc cấp bằng sáng chế tiếp theo của Westinghouse, năm 1888,
vào thời điểm cạnh tranh gay gắt giữa các công ty điện. Ba công ty lớn,
Westinghouse, Edison và Thomson-Houston, đang cố gắng phát triển trong một
doanh nghiệp thâm dụng vốn trong khi tài chính cho nhau. Thậm chí còn có một
chiến dịch tuyên truyền "Chiến tranh các dòng điện" đang diễn ra với
Edison Electric khi cố gắng tuyên bố hệ thống điện một chiều của họ tốt và an
toàn hơn hệ thống điện xoay chiều của Westinghouse. Cuộc Cạnh tranh trong thị
trường khiến Westinghouse không có tiền mặt hoặc tài nguyên kỹ thuật để phát
triển động cơ của Tesla và hệ thống liên quan điện đa pha.
Hai năm sau khi ký hợp đồng Tesla,
Westinghouse Electric gặp rắc rối. Sự sụp đổ gần như của Ngân hàng Barings ở
London đã gây ra sự hoảng loạn tài chính vào năm 1890, khiến các nhà đầu tư đòi
lại vốn vay với công ty Westinghouse Electric. Sự thiếu hụt tiền mặt đột ngột
buộc công ty phải tái tài trợ các khoản nợ của mình. Những nhà cho vay mới yêu
cầu Westinghouse cắt giảm tất cả các chi tiêu quá mức cho việc mua lại các công
ty, nghiên cứu và bằng sáng chế khác, bao gồm cả tiền bản quyền cho mỗi chiếc
xe máy có trong hợp đồng Tesla. Vào thời điểm đó, động cơ cảm ứng Tesla đã
không thành công và bế tắc trong quá trình phát triển. Westinghouse đã trả tiền
bản quyền được bảo đảm 15.000 đô la một năm mặc dù các ứng dụng vận hành của động
cơ là rất hiếm và hệ thống năng lượng đa pha cần thiết để chạy nó thậm chí còn
hiếm hơn. Đầu năm 1891, George Westinghouse đã giải thích những khó khăn tài
chính của mình cho Tesla bằng những điều khoản rõ ràng, nói rằng, nếu không đáp
ứng được yêu cầu của chủ nợ, ông sẽ không còn kiểm soát Westinghouse Electric
và Tesla sẽ phải "đối phó với các chủ ngân hàng "Để cố gắng thu tiền
bản quyền trong tương lai. Những lợi thế của việc Westinghouse tiếp tục chiến
thắng về động cơ có lẽ là hiển nhiên đối với Tesla và ông đã đồng ý giải phóng
công ty khỏi điều khoản thanh toán tiền bản quyền trong hợp đồng. Sáu năm sau,
Westinghouse mua bằng sáng chế của Tesla với khoản thanh toán một lần là
$216.000 như một phần của thỏa thuận chia sẻ bằng sáng chế đã ký với General
Electric (một công ty được tạo ra từ vụ sáp nhập Edison và Thomson-Houston năm
1892).
Phòng thí nghiệm New York
Thí nghiệm tia X
Đầu năm 1894, Tesla bắt đầu đầu tư
nghiên cứu một nguồn năng lượng phóng xạ không nhìn thấy được khi ông được
thông báo rằng nguồn năng lượng này đã làm hỏng tấm phim trong phòng thí nghiệm
của ông trong những thí nghiệm trước đó (sau này được xác định là "Tia
Roentgen" hay "Tia X"). Các thí nghiệm trước đó của ông được thực
hiện với các ống Crookess, một loại ống phóng điện tử cathode lạnh. Không lâu
sau đó, nhiều trong số hàng trăm các công trình nghiên cứu trước đó của ông như
các mô hình, dự án, ghi chú, dữ liệu phòng thí nghiệm, các công cụ, hình ảnh có
giá trị $50,000,... đã bị mất trong trận cháy phòng thí nghiệm lần thứ 5 vào
tháng 3 năm 1895. Tesla có thể đã vô tình chụp được ảnh tia X khi ông đang chụp
ảnh Mark Twain dùng nguồn sáng từ ống Geissler, một loại ống phóng khí thời kỳ
đầu. Điều duy nhất được ghi nhận trong ảnh là ốc khóa bằng kim loại trên kính của
camera.
Sóng vô tuyến điều khiển từ xa
Vào năm 1898, Tesla đã trình diễn một
chiếc thuyền sử dụng bộ điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến dựa trên máy
coherer - mà ông đặt tên là "telautomaton" - cho công chúng trong một
cuộc triển lãm điện tại Madison Square Garden. Tesla đã tiến hành một màn trình
diễn rất khó tin vào thời điểm đó: chiếc thuyền tự di chuyển một cách khó hiểu
trước sự chứng kiến của rất nhiều người có mặt.
Đám đông không thể tìm ra một sự giải
thích hợp lý nào cho việc làm sao chiếc thuyền có thể di chuyển được. Họ nghĩ rằng
đó là do phép thuật, thôi miên, có người thậm chí còn nghĩ rằng chiếc thuyền di
chuyển được nhờ một con khỉ được huấn luyện giấu ở bên trong.
Tesla đã thừa nhận rằng "Tại lần
ra mắt đầu tiên, nó đã tạo ra một sự chấn động mà không một sáng chế nào trước
đó của tôi làm được." Phát minh của ông, được công nhận là Bằng sáng chế số
613 809 (1898), có dạng một chiếc thuyền điều khiển bằng sóng radio (sóng vô
tuyến): một chiếc thuyền nặng bằng thép, dài khoảng 4 feet (khoảng 1,2 mét).
Công nghệ này không chỉ áp dụng giới hạn cho các loại tàu thuyền mà còn bao gồm
các loại phương tiện và máy móc động cơ khác.
Sáng chế của Tesla với con tàu điều
khiển bằng sóng vô tuyến chính là sự mở màn cho kỉ nguyên robot về sau. Phát
minh của ông đã vượt xa ra khỏi thời đại của nó. Đám đông chứng kiến sự kiện
này tại buổi triển lãm vào thời điểm đó không bao giờ có thể hình dung được ứng
dụng thực tế vĩ đại của nó trong tương lai. Tesla đã cố gắng bán ý tưởng của
mình cho quân đội Mỹ như một loại ngư lôi kiểm soát bằng sóng vô tuyến, nhưng họ
tỏ ra ít quan tâm. Điều khiển vô tuyến từ xa vẫn là một sự mới lạ cho đến Thế
chiến thứ nhất và sau đó, khi một số quốc gia sử dụng nó trong các chương trình
quân sự.
Ánh sáng không dây
Ý tưởng về chuyển tải điện năng đã được
đưa ra từ đầu năm 1900 bởi nhà phát minh người Serbi Nikola Tesla trước khi lưới
điện được phổ biến rộng rãi. Ngay từ những năm này, "nhà khoa học
điên" Tesla đã mơ ước một thế giới không tồn tại dây dẫn điện phức tạp mà
sử dụng hệ thống một tháp truyền điện và năng lượng không dây tới mọi ngõ ngách
trên thế giới. Nhằm hiện thực hóa viễn cảnh này, Tesla đã bắt tay xây dựng tháp
Wardenclyffe cao 29m ở New York. Ngọn tháp này được coi là bước cuối cùng trong
hệ thống điện không dây của Tesla, và được kết hợp với phát minh máy thu năng
lượng vũ trụ. Nếu thành công, thế giới sẽ được sử dụng điện miễn phí và không
giới hạn chỉ bằng một cái antenna thu năng lượng ở đầu cuối.
Tuy nhiên sau 17 năm xây dựng
(1900-1917), dự án tháp đã bị đình chỉ, bị rút nguồn tài trợ của JP Morgan vì họ
phát hiện ý đồ thật sự của Tesla không phải xây dựng tháp viễn thông.
Mơ ước của Tesla xuất phát từ sáng chế
trước đó của ông, cuộn dây Tesla (Tesla coil), một phát minh mang tính cách mạng
so với thời đại. Tesla đã phát triển những cuộn dây đặc biệt này vào năm 1891,
trước khi người ta sử dụng những chiếc máy biến áp truyền thống để cung cấp điện
cho mọi thứ như hệ thống chiếu sáng đến các mạch điện thoại. Những biến áp
thông thường không thể chịu được tần số cao và điện áp cao mà các cuộn dây
trong phát minh của Tesla có thể chịu đựng được.
Một cuộn dây Tesla bao gồm hai phần:
một cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp, và mỗi cuộn dây có tụ điện riêng. Hai cuộn
dây và tụ điện được nối với nhau bằng một khe đánh lửa - một khoảng cách giữa
hai điện cực để tạo ra tia lửa điện. Về cơ bản, các cuộn dây Tesla là hai mạch
điện mở kết nối với một khe đánh lửa. Một cuộn dây Tesla cần một nguồn điện cao
áp. Một nguồn điện được cung cấp thông qua một biến áp có thể sản xuất một dòng
điện với cường độ cần thiết (ít nhất hàng ngàn vôn).
Nguồn điện được nối với cuộn dây sơ cấp.
Tụ điện của cuộn dây chính hoạt động như một miếng bọt biển thấm hút các điện
tích. Cuộn dây sơ cấp tự nó phải có khả năng chịu đựng điện tích rất lớn và
sóng điện, do đó chúng thường được làm bằng đồng - một loại dây dẫn điện tốt.
Các tụ điện được tích tụ nhiều điện tích đến mức kháng không khí trong khe đánh
lửa. Sau đó, dòng điện đi ra khỏi tụ điện đi xuống cuộn dây chính và tạo ra từ
trường.
Năng lượng lớn khiến cho từ trường sụt
giảm nhanh chóng, tạo ra dòng điện trong cuộn thứ cấp. Điện áp bị nén qua không
khí giữa hai cuộn dây tạo ra tia lửa ở khe đánh lửa. Năng lượng bao phủ giữa
hai cuộn dây và tích tụ ở cuộn thứ cấp, tụ điện. Điện tích trong tụ điện thứ cấp
lên cao và thoát ra dưới dạng hồ quang điện. Với điện áp tần số cao có thể thắp
sáng bóng đèn huỳnh quang cách xa vài bước chân mà không cần dây điện kết nối.
Nguyên tắc cơ bản của cuộn dây Tesla
chính là hiện tượng cộng hưởng, cộng hưởng xảy ra khi cuộn dây chính bắn dòng
điện vào cuộn dây thứ cấp đúng thời điểm để tối đa hóa năng lượng chuyển vào
các cuộn dây thứ cấp. Ngày nay cuộn dây Tesla không còn được ứng dụng thực tế
nhiều nữa, song phát minh của Tesla đã làm nên cuộc cách mạng về cách hiểu và sử
dụng điện năng.
Máy phát dao động chạy bằng hơi nước
Năm 1893, Tesla xin cấp bằng sáng chế
cho bộ dao động cơ học chạy bằng hơi nước mà ông thiết kế để rung lên xuống tốc
độ rất cao nhằm tạo ra điện. Vài năm sau, năm 1898, ông nói với các phóng viên
rằng cỗ máy dao động khiến mặt đất rung chuyển trong khi ông đang điều chỉnh nó
tại phòng thí nghiệm của mình ở New York. Cảnh sát và xe cứu thương đã đến hiện
trường nhưng Tesla đã vô hiệu hóa bộ dao động và giả vờ không biết về những gì
thực sự xảy ra. Ông cũng tiết lộ cỗ máy tạo động đất thậm chí có thể đánh đổ
tòa nhà Empire State.
Tư vấn về Niagara
Năm 1893, Tesla tư vấn cho Edward
Dean Adams, giám đốc nhà máy thủy điện Niagara để lựa chọn hệ thống điện trong
quá trình xây dựng nhà máy này.
Công ty Nikola Tesla
Năm 1886, Nikola Tesla thành lập công
ty Tesla Electric Light & Manufacturing với Robert Lane, Benjamin Vail,
nhưng sau đó bị các đồng sáng lập này dần dần đẩy ra khỏi công ty, mất luôn các
bằng sáng chế trong giai đoạn này (vì đã thuộc quyền sở hữu của công ty Tesla
Electric Light & Manufacturing).
Năm 1887, Nikola Tesla thành lập công
ty Tesla Electric và sáng chế ra động cơ điện không đồng bộ hoạt động với dòng
điện xoay chiều.
Cháy phòng thí nghiệm
Sáng sớm ngày 13 tháng 3 năm 1895,
tòa nhà ở South Fifth Avenue có phòng thí nghiệm của Tesla đã bốc cháy. Nó bắt
đầu dưới tầng hầm của tòa nhà và lửa cháy mạnh đến nỗi phòng thí nghiệm ở tầng
4 của Tesla đã bị đốt cháy và sụp đổ xuống tầng hai. Vụ hỏa hoạn không chỉ khiến
phải làm lại các dự án đang làm của Tesla, nó còn phá hủy một bộ sưu tập các
ghi chú và tài liệu nghiên cứu ban đầu, mô hình và các phần chứng minh, bao gồm
nhiều tác phẩm đã được trưng bày tại Triển lãm Colombia thế giới năm 1893.
Tesla nói với tờ New York Times "Tôi quá đau buồn khi nói chuyện. Tôi có
thể nói gì?". Sau vụ cháy, Tesla chuyển đến 46 & 48 East Houston
Street và xây dựng lại phòng thí nghiệm của mình ở tầng 6 và 7.
Năng lượng không dây
Từ những năm 1890 đến 1906, Tesla đã
dành rất nhiều thời gian và tài sản của mình cho một loạt các dự án cố gắng
phát triển việc truyền tải điện mà không cần dây dẫn. Đó là một sự mở rộng ý tưởng
của ông về việc sử dụng các cuộn dây để truyền năng lượng mà ông đã thể hiện
trong ánh sáng không dây. Ông thấy đây không chỉ là một cách để truyền một lượng
lớn năng lượng trên toàn thế giới mà còn, như ông đã chỉ ra trong các bài giảng
trước đây của mình, một cách để truyền thông tin liên lạc trên toàn thế giới.
At the time Tesla was formulating his ideas, there was no feasible way to
wirelessly transmit communication signals over long distances, let alone large
amounts of power. Tesla had studied radio waves early on, and came to the
conclusion that part of existing study on them, by Hertz, was incorrect. Also,
this new form of radiation was widely considered at the time to be a
short-distance phenomenon that seemed to die out in less than a mile. Tesla
noted that, even if theories on radio waves were true, they were totally
worthless for his intended purposes since this form of "invisible
light" would diminish over distance just like any other radiation and
would travel in straight lines right out into space, becoming "hopelessly
lost".
By the mid 1890s, Tesla was working on the idea that he might be able to
conduct electricity long distance through the Earth or the atmosphere, and
began working on experiments to test this idea including setting up a large
resonance transformer magnifying transmitter in his East Houston Street lab.
Seeming to borrow from a common idea at the time that the Earth's atmosphere
was conductive, he proposed a system composed of balloons suspending,
transmitting, and receiving, electrodes in the air above 30,000 foot (9,144 m)
in altitude, where he thought the lower pressure would allow him to send high
voltages (millions of volts) long distances. Bản mẫu:Check quotation
Dịch: "Vào thời điểm Tesla đang hình thành ý tưởng của mình, không có
cách nào khả thi để truyền tín hiệu không dây qua các khoảng cách xa, chứ đừng
nói đến một lượng lớn năng lượng. Tesla đã nghiên cứu sóng vô tuyến từ rất sớm
và đi đến kết luận rằng một phần của nghiên cứu hiện có về chúng, bởi Hertz, là
không chính xác. Ngoài ra, dạng phóng xạ mới này được coi là một hiện tượng khoảng
cách ngắn dường như đã chết trong vòng chưa đầy một dặm. Tesla lưu ý rằng, ngay
cả khi các lý thuyết về sóng vô tuyến là đúng, chúng hoàn toàn vô dụng đối với
mục đích của ông vì dạng "ánh sáng vô hình" này sẽ giảm dần theo khoảng
cách giống như bất kỳ bức xạ nào khác và sẽ đi theo đường thẳng vào không gian,
trở thành "Vô vọng lạc lối".
Vào giữa những năm 1890, Tesla đã
nghiên cứu ý tưởng rằng ông có thể dẫn điện đường dài qua Trái Đất hoặc khí quyển,
và bắt đầu thực hiện các thí nghiệm để kiểm tra ý tưởng này bao gồm thiết lập một
máy phát phóng đại biến áp cộng hưởng lớn ở East Houston Street lab. Dường như
mượn từ một ý tưởng phổ biến vào thời điểm bầu khí quyển Trái Đất dẫn điện, ông
đã đề xuất một hệ thống gồm các quả bóng lơ lửng, truyền và nhận, các điện cực
trong không khí trên độ cao 30.000 feet (9.144 m), nơi ông nghĩ là thấp hơn áp
lực sẽ cho phép anh ta gửi điện áp cao (hàng triệu volt) khoảng cách xa.
Bài báo (trước 1900)
Selected Tesla Writings, Written by Tesla and others,.
Light Without Heat, The Manufacturer and Builder, January 1892, Vol. 24
Biography - Nikola Tesla, The Century Magazine, November 1893, Vol. 47
Tesla's Oscillator and Other Inventions, The Century Magazine, November
1894, Vol. 49
The New Telegraphy. Recent Experiments in Telegraphy wih Sparks, The
Century Magazine, November 1897, Vol. 55
Sách
Anderson, Leland I., "Dr. Nikola Tesla (1856–1943)", 2d enl.
ed., Minneapolis, Tesla Society. 1956. LCCN /L
Cheney, Margaret, "Tesla: Man Out of Time", 1979. ISBN
0-7432-1536-2.
Childress, David H., "The Fantastic Inventions of Nikola
Tesla," 1993. ISBN
Glenn, Jim, "The Complete Patents of Nikola Tesla," 1994. ISBN
Jonnes, Jill "Empires of Light: Edison, Tesla, Westinghouse, and the
Race to Electrify the World". New York: Random House, 2003. ISBN
Martin, Thomas C., "The Inventions, Researches, and Writings of
Nikola Tesla," 1894. ISBN X
O'Neill, John Jacob,"Prodigal Genius," 1944. Paperback reprint
1994, ISBN 978-0-914732-33-4. (ed. Prodigal Genius Lưu trữ 2008-02-06 tại
Wayback Machine is available online)
Lomas, Robert,"The man who invented the twentieth century: Nikola
Tesla, forgotten genius of electricity," 1999. ISBN
Ratzlaff, John and Lee Anderson, "Dr. Nikola Tesla
Bibliography", Ragusan Press, Palo Alto, California, 1979, 237 pages.
Extensive listing of articles about and by Nikola Tesla.
Seifer, Marc J., "Wizard, the Life and Times of Nikola Tesla,"
1998. ISBN (HC), ISBN (SC)
Tesla, Nikola, "Colorado Springs Notes, 1899–1900", ISBN X
Tesla, Nikola, "My Inventions" Parts I through V published in
the Electrical Experimenter monthly magazine from February through June, 1919.
Part VI published October, 1919. Reprint edition with introductory notes by Ben
Johnson, New York: Barnes and Noble,1982, ISBN; also online at "My
Inventions", 1919. ISBN
Valone, Thomas, "Harnessing the Wheelwork of Nature: Tesla's Science
of Energy," 2002. ISBN.
Tạp chí
Carlson, W. Bernard, "Inventor of dreams". Scientific American,
March 2005 v292 i3 p78(7).
Jatras, Stella L., "The genius of Nikola Tesla". The New
American, July 28, 2003 v19 i15 p9(1)
Rybak, James P., "Nikola Tesla: Scientific Savant". Popular
Electronics, 1042170X, Nov99, Vol. 16, Issue 11.
Lawren, B., "Rediscovering Tesla". Omni, Mar88, Vol. 10 Issue 6.
Nguồn WIKIPEDIA