NIKOLA TESLA

Vladimir Jelenković

O istoriji izučavanja elektriciteta i budućnosti njegovog korišćenja

Čudesni svet koji će stvoriti elektricitet

Upravo pod ovim naslovom, Tesla je 9. septembra 1915. Godine, u časopisu Manufacturer's Record, objavio svojevrsnu „bajku o elektricitetu“ i svim ključnim akterima „priče čudesnije od ma koje priče iz Hiljadu i jedne noći“

Levo: Nikola Tesla sedi u svojoj laboratoriji u Kolorado Springsu  desno: prva strana Teslinog članka „Čudesni svet koji će stvoriti elektricitet“

Tesla je u mladosti, posebno tokom studiranja u Gracu i Pragu, mnogo vremena provodio u bibliotekama i pomno proučavao naučnu literaturu, posebno u oblasti matematike i fizike. Iz njegovih brojnih članaka vidi se da je poznavao radove svih naučnika koji su dali svoj doprinos u izučavanju električnih pojava tokom istorije. Proučavao je radove Džilberta, Galvanija, Volte Frenklina, Ampera, Aragoa, Ersteda, Faradeja, Kelvina i mnogih drugih naučnika i savršeno razumeo svaki novi korak i napredak u nauci o elektricitetu.
Od detinjstva fasciniran elektricitetom i neobičnim pojavama koje ga prate, Tesla je 1915, godine napisao članak u kojem, osim uvodnog i nadahnutog osvrta na istoriju nauke o elektricitetu, poseban deo posvećuje sopstvenim predviđanjima novih pronalazaka za koje je smatrao da će u najrazličitijim oblastima obeležiti budućnost korišćenja električne energije.

Od Talesa do Galvanija i Volte

"Ko god želi da dobije pravu sliku o veličini našeg doba, treba da prouči istoriju razvoja elektriciteta“, započinje Tesla ovu svoju izvanrednu priču pod naslovom „Čudesni svet koji će stvoriti elektricitet“ (The Wonder World to be Created by Electricity). „Tu će naći priču čudesniju od ma koje priče iz 'Hilјadu i jedne noći’. Ona počinje davno pre hrišćanske ere, kada su Tales, Teofrast i Plinije pričali o magičnim svojstvima elektrona - plemenitoj materiji koju mi nazivamo ćilibar - koji potiče od čistih suza Helijada, sestara Faetona, nesrećnog mladića koji je pokušao da vozi Febove vatrene kočije i umalo zapalio Zemlјu. Za živu maštu Grka bilo je prirodno da pripisuje misteriozne manifestacije nadfizičkom uzroku, da obdari ćilibar životom i dušom.“

Tesla s pravom počinje priču od Talesa iz Mileta (oko 624. pne, Milet - oko 547. pne, Milet), grčkog filozofa, fizičara, astronoma i matematičara koji je prvi zapazio pojavu elektriciteta zapisavši da ćilibar protrljan krznom privlači lake predmete kao što su kosa, vuna ili drvena piljevina. Zahvaljujući svom otkriću stekao je ime “oca elektriciteta“. Nastavljajući svoju priču, Tesla objašnjava zašto je, posle ovog otkrića koje je načinio jedan od sedmorice helenskih mudraca, čovečanstvo bilo u dvomilenijumskom zatišju na temu elektromagnetskih pojava.
„Može se sa sigurnošću zaključiti da su mnoge činjenice u vezi sa suptilnom silom bile poznate starim filozofima. Pravo je čudo“, naglašava Tesla, „što je trebalo da prođe dve hilјade godina, pa da Džilbert, 1600. Godine, objavi svoje poznato delo, prvu naučnu raspravu o elektricitetu i magnetizmu. U izvesnoj meri ovaj dug period neproduktivnosti se može objasniti. Učenje je bila privilegija nekolicine i sve informacije su ljubomorno čuvane. Komunikacija je bila teška i spora, a međusobno razumevanje između široko razdvojenih istraživača bilo je teško postići. A opet, ljudi tog vremena nisu razmišljali o praktičnom; živeli su i borili se za apstraktne principe, veroispovesti, tradicije i ideale. Čovečanstvo se nije mnogo menjalo u Džilbertovo vreme, ali je njegovo jasno učenje imalo velikog uticaja na umove učenih ljudi. Mašine za trenje su se proizvodile u brzom nizu, a eksperimenti i zapažanja su se umnožavali. Postepeno, strah i sujeverje ustuknuli su pred naučnim shvatanjem i 1745. svet je bio oduševljen vešću da su Klajst i Lajden uspeli da zatvore u bočicu tajanstvenu silu koja iz nje izleće uz ljutiti prasak, razvijajući razornu snagu. Ovo je bilo rođenje kondenzatora, možda najčudesnije električne naprave ikada izmišljene.“

Vilijam Džilbert (1544-1603), o kome piše Tesla, bio je engleski fizičar, a kasnije i lekar engleske kralјice Elizabete I. U svoju teoriju prvi je uveo naziv “elektricitet“. Značajnu studiju „O magnetizmu“ objavio je 1600. godine i prvi objasnio do tada misterioznu pojavu skretanja magnetne igle u pravcu sever-jug, zaklјučivši da sama Zemlјa ima magnetne osobine. Svojim delom pokrenuo je eru moderne fizike i astronomije koju su obeležila otkrića Galileja, Nјutna i Keplera. Ipak, trebalo je sačekati još gotovo vek i po da bi se došlo do onoga što Tesla vidi kao čudesno otkriće kakva je bila Lajdenska ili Klajstova boca, prvi električni kondenzator koji su nezavisno načinili Evald Georg fon Klajst, u Nemačkoj, i holandski naučnik Piter van Mušenbruk (1692-1761) iz holandskog grada Lajdena. Sposobnost ovog kondenzatora da u sebi zadrži električnu energiju podstakao je brojne eksperimente sa elektricitetom, a snažne iskre koje su nastajale njegovim pražnjenjem ukazivale su na veliki potencijal ovog novog oblika energije.
„Dva ogromna skoka načinjena su u narednih četrdeset godina. Prvi je bio kada je Frenklin dokazao povezanost nežne duše ćilibara i zastrašujućeg Jupiterovog groma koji izaziva strahopoštovanje; drugi kada su Galvani i Volta došli do kontaktne i hemijske baterije, iz koje je magični fluid mogao da se crpi u neograničenim količinama.“

U ovih nekoliko rečenica, Tesla sažima sve bitne pomake koje su načinili novi pioniri elektriciteta. Pre svega, tu je američki naučnik, filozof, diplomata i pisac Bendžamin Franklin (1706-1790), koji je 1747. započeo prve eksperimente sa elektricitetom. Unapredio je teorijsko objašnjenje rada Lajdenske boce, preteče kondenzatora, i podržao hipotezu da je svetlost električni fenomen. Utvrdio je identičnost munje sa elektricitetom, dokazujući postojanje pozitivnog i negativnog elektriciteta, a 1752. godine otkrio je gromobran.

Sledeća ličnost koju izdvaja Tesla bio je Luiđi Galvani (1737-1798), italijanski lekar i fizičar. Mnogo pre Galvanija bilo je poznato da neke od životinja koje žive u vodi imaju sposobnost da pokazuju izvesne električne fenomene. Tako stari egipatski tekstovi, koji datiraju iz 2750. godine pne, navode pojedine ribe kao „Nilske gromovnike“. Električne ribe opisivane su i mnogo kasnije, u zapisima starih Grka, Rimljana i arapskih prirodnjaka i lekara koji su opisivali utrnjujuće dejstvo na ljudski organizam koje su zapravo izazivali električni šokovi koje mogu da proizvede električni som ili električna raža.
Galvani je pokazao veliko interesovanje u izučavanju pojava “animalnog elektriciteta“ i 1780. godine konstruisao je prvu primitivnu električnu ćeliju, koja je po njemu nazvana “galvanska ćelija”. Činila su je dva metalna štapića - elektrode, čije su polovine uronjene u elektrolit. Kao profesor anatomije u Bolonji, preparirajući žablјe muskule, otkrio je 1784. da se, pri dodiru muskulature i metalnog predmeta, pojavlјuju trzaji muskulature. Smatrao je da je uzrok tome elektricitet koji postoji u životinjama.

Ovi rezultati uticali su na razmišlјanja o postojanju veze između biologije, hemije i električnih pojava. Po Galvaniju su nazvane jednosmerne električne struje (galvanske struje), različiti električni aparati (galvanometar, galvanoskop) i procesi (galvanizacija).
Tesla skreće pažnju na još jednog Italijana, Alesandra Voltu (1745-1827), fizičara i univerzitetskog profesora u Paviji, koji je pažljivo ispitao Galvanijevo otkriće i otkrio da izvor električne struje treba tražiti u kontaktu dva različita metala zaronjena u elektrolit. Svoj naučni rad na ovom polju započeo je 1793, uočivši pojavu električnog napona između dva različita metala kada su jedan blizu drugog uronjeni u kiseli rastvor. Ova pojava po njemu je nazvana Voltin efekat. Godine 1796. dao je naučno tumačenje Galvanijevog eksperimenta, objasnivši da pokretanje žablјe muskulature nije uzrokovano elektricitetom koji postoji u žabi već pojavom elektriciteta između dva metala kada su zaronjeni u elektrolit. Na osnovu ovog zapažanja, napravio je 1799. prvi strujni izvor - bateriju koja se sastojala od niza naizmenično raspoređenih metalnih elektroda napravlјenih od bakra i cinka, uronjenih u kiseli rastvor - elektrolit. Ovaj pronalazak, koji je omogućio pretvaranje hemijske energije u električnu, poznat je kao Voltina baterija ili Voltina ćelija i preteča je modernih baterija. Upravo kao priznanje ovom njegovom velikom naučnom doprinosu, jedinica za merenje razlike električnih potencijala između dve tačke nazvana je volt (V), a električni merni instrument za merenje napona nazvan je voltmetar.

Značajni koraci u elektromagnetizmu

„Sledećih četrdeset godina donelo je još više plodova“, započinje Tesla sumiranje daljeg razvoja u ovoj novoj naučnoj oblasti. „Ersted je načinio značajan napredak kada je uočio da magnetna igla skreće pod uticajem električne struje, Arago je proizveo elektromagnet, Sebek termoelement, a 1831, kao krunu svih dostignuća, Faradej je objavio da je električnu energiju dobio iz magneta i tako otkrio princip tog divnog motora - dinama, i započeo novu epohu elektriciteta kako u naučnom istraživanju tako i u praktičnoj primeni."

Hans Kristijan Ersted (1777 - 1851), koga pominje Tesla, bio je danski fizičar i filozof. Prvi je 1819. otkrio fundamentalnu vezu između pojava elektriciteta i magnetizma. Do ovog otkrića došao je eksperimentom u kome je, u blizinu električnog provodnika, postavio magnetnu iglu. Igla je zauzimala paralelan položaj sa provodnikom, kada kroz provodnik nije tekla struja. Međutim, kada kroz provodnik teče struja, magnetna igla zauzima pravac normalan na pravac provodnika, što dokazuje da se u blizini provodnika kroz koji protiče struja stvara magnetno polјe čije su linije sila normalne na pravac provodnika. Nakon ovog Erstedovog otkrića, započinje izučavanje uzajamnog dejstva električnih i magnetnih pojava. I Ersted je, kao i Volta, stekao veliko priznanje za svoj doprinos nauci tako što je po njegovom imenu nazvana jedinica za jačinu magnetnog polјa - ersted (Oe).
Sledeći naučnik na koga se u svom kratkom istorijskom pregledu osvrće Tesla, bio je Dominik Arago (1786-1853). Ovaj francuski fizičar i astronom napravio je 1825. godine aparaturu za demonstriranje pojave koju je nazvao magnetizam usled rotacije, ili obrtni magnetizam. Aparaturu su činili bakarna ploča, postavlјena na oslonac, i stalni magnet u obliku potkovice, postavlјen ispod ploče. Mehaničkim okretanjem prirodnog magneta kreću se i polovi magneta čime se stvara obrtno magnetno polјe koje indukuje struju u bakarnoj ploči. Usled uzajamnog delovanja ovih struja i magnetnog polјa stvara se obrtni momenat i bakarna ploča se okreće u smeru kretanja polјa. Otkriće da se u obrtnom magnetnom polјu okreće bakarna ploča nagoveštaj je pojave koju će Nikola Tesla otkriti u Budimpešti 1882. godine i na osnovu koje radi njegov indukcioni motor.

Sve do Faradejevog otkrića zakona elektromagnetne indukcije i uvođenja pojma magnetnih linija sila, naučnici nisu bili u stanju da naučno opišu pojavu koju su praktično mogli da prikažu eksperimentima. Majkl Faradej (1791 -1867) bio je engleski fizičar i hemičar, koji je od 1827. godine radio kao profesor hemije na Kralјevskom institutu u Londonu. Godine 1831. otkrio je i objasnio pojavu elektromagnetne indukcije, što je omogućilo izradu uređaja za pretvaranje mehaničke energije u električnu i obrnuto. Pre ovog otkrića, za dobijanje električne struje korišćeni su elektrohemijski izvori struje koji nisu imali dovolјnu snagu za korisnu primenu. Ovim epohalnim Faradejevim pronalaskom stvorena je mogućnost da se, pomoću električnih generatora, proizvode velike količine električne energije i posredstvom provodnika prenose na mesto primene. Prvi je 1845. uočio i opisao pojavu skretanja ravni polarizacije svetlosti u magnetnom polјu, što je omogućilo razvoj elektromagnetne teorije svetlosti. Otkrio je 1853. zakone elektrolize koji po njemu nose ime i dao naučnu teoriju magnetnog i električnog polјa. Po njegovom imenu jedinica merenja električnog kapaciteta nazvana je farad (F).
Pominjanjem Majkla Faradeja, Tesla završava svoje viđenje najznačajnijih naučnih imena koja su tokom istorije doprinela boljem razumevanju elektriciteta i elektromagnetizma i utrla put novim pronalascima. "Od tog vremena, zapanjujućom brzinom ređali su se pronalasci od neprocenjive vrednosti“, završava Tesla istorijski deo svoje priče. “Stvoreni su telegraf, telefon, fonograf, električna sijalica, indukcioni motor, oscilatorni transformator, rendgenski zraci, radijum, radio i učinjeni mnogi drugi revolucionarni skokovi, pa su se uslovi života duboko promenili. Prošle su 84 godine (nap.a. Tesla očigledno misli na 1831. godinu i Faradejevo otkriće elektromagnetne indukcije) od kada su fine sile, koje su nastanjene u živom ćilibaru i magnetitu, pretvorene u džinovsku snagu koja točkove lјudskoga napretka pokreće sve većom brzinom. To je, ukratko, bajka o elektricitetu od Talesa do današnjih dana. Desilo se nemoguće, prevaziđeni su i najsmeliji snovi, a zaprepašćeni svet se pita šta će dalјe biti?”

Budućnost korišćenja električne energije

Drugi deo svog teksta Tesla je posvetio sopstvenom sagledavanju svih novih mogućnosti i daljeg razvoja primene električne energije. Iz međunaslova: „Električne mogućnosti uglja i gvožđa“, „Hidroelektrični razvoj“, „Sledeće veliko dostignuće - električna kontrola vlažnosti atmosfere“, „Ekonomija svetla i snage - električni pogon“, „Nekoliko čuda koja će doći“, „Telegrafska fotografija i drugi napreci“, „Električni izumi u ratu“ i „Energija budućnosti“, koje je koristio u ovom članku, može se steći uvid u kom pravcu su išle njegove analize i predviđanja. Iako je imao brojne ideje i nastojao da gotovo u svakoj oblasti ljudskih aktivnosti predvidi inovativna rešenja - od elektroindustrije do poljoprivrede, od prenosa slike običnim telegrafskim metodama do pisaće mašine sa električnim upravljanjem ljudskim glasom, od električnog pištolja do bojnih brodova i podmornica koji će biti opremljeni električnim i magnetnim senzorima koji su toliko delikatni da će detektovati približavanje bilo kog tela pod vodom ili u mraku - te 1915. godine bilo je zaista nemoguće, čak i za Teslinu briljantnu imaginaciju, predvideti sve ono što danas donosi primena digitalnih tehnologija, nuklearne energije, genetike, napredne robotike ili veštačke inteligencije.

Ipak, u poslednjem delu svog članka “Čudesni svet koji će stvoriti elektricitet“, koji je naslovio sa „Energija budućnosti“, Tesla objektivno analizira mogućnosti korišćenja svih planetarnih energetskih resursa i njihovu efikasnost. I posle više od jednog veka, njegov pogled na korišćenje sunčeve energije, energije vetra, talasa ili fosilnih goriva, i danas zvuči aktuelno.
„Imamo na raspolaganju tri glavna izvora energije za održavanje života - fosilna goriva, vodu i toplotu sunčevih zraka“, uvodi nas Tesla u ovu problematiku. „Inženjeri često govore o iskorišćavanju plime, ali obeshrabrujuća istina je da će plima na jednom hektaru zemlje, u proseku, razviti samo jednu konjsku snagu. Hiljade mehaničara i pronalazača uložili su sve svoje napore u pokušaju da usavrše talasne motore, ne shvatajući da se tako dobijena snaga nikada ne može takmičiti sa onom dobijenom iz drugih izvora. Sila vetra nudi mnogo veće šanse i vredna je u posebnim slučajevima, ali je vrlo neadekvatna. Štaviše, plime, talasi i vetrovi daju samo periodičnu i često neizvesnu snagu i zahtevaju korišćenje velikih i skupih postrojenja za skladištenje. Naravno, postoje i druge mogućnosti, ali one su daleko od primene i moramo zavisiti od jednog od tri resursa. Ako koristimo fosilna goriva da bismo dobili energiju, mi živimo od našeg kapitala i brzo ga iscrpljujemo. Ovaj metod je varvarski i bezobzirno rasipnički, i moraće da bude zaustavljen u interesu budućih generacija. Toplota sunčevih zraka predstavlja ogromnu količinu energije koja je znatno veća od snage vode… Ali to je tačno samo u teoriji; praktične činjenice stavljaju ovo u drugačiji aspekt. Na primer, posmatrajući Sjedinjene Države i uzimajući u obzir srednju geografsku širinu, dnevnu varijaciju, dnevne promene, sezonske varijacije i slučajne promene, ova snaga sunčevih zraka smanjuje se na otprilike jednu desetinu, ili 100.000 konjskih snaga po kvadratnoj milji, od kojih bismo mogli da povratimo u brzim turbinama niskog pritiska oko 10.000 konjskih snaga. To bi značilo postavljanje tako velikih i skupih uređaja i postrojenja za skladištenje da je takav projekat van granica praktičnog.
Neizbežan zaključak je da je voda naš daleko najvredniji resurs. Na tome čovečanstvo mora da gradi svoje nade za budućnost. Njegovim punim razvojem i savršenim sistemom bežičnog prenosa energije na bilo koju udaljenost, čovek će moći da reši sve probleme materijalne egzistencije. Udaljenost, koja je glavna prepreka ljudskom napretku, potpuno će nestati u mislima, rečima i delima.“

Vladimir Jelenković

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"