Paar, Vladimir

Repository of Faculty of Science, University of Zagreb

Tesla i fizikaVladimir Paar 1 , ZagrebUvodNikola Tesla je bio pocˇasni cˇlan Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti  tadapod nazivom Jugoslavenske akademije znanosti i umjetnosti u Zagrebu gotovo polastoljec´a, od 1896. do 1943. godine. U Akademijinom Ljetopisu Tesla se navodi kao“izumitelj i fizicˇar”. U to doba elektrotehnika josˇ nije bila posebna znanstvena i strucˇnadisciplina, nego je pretezˇno josˇ smatrana dijelom fizike. Krajem 19. stoljec´a tek suvodene rasprave o statusu elektrotehnike u okviru fizike. Rezultat tih rasprava bilo jeizdvajanje elektrotehnike kao posebne znanstvene discipline. No treba rec´i i to da Teslanije bio samo zacˇetnik ideja i genijalni konstruktor elektrotehnicˇkih uredaja, nego seisticao i znanjem teorijske fizike na polju klasicˇne elektrodinamike, sˇto mu je omoguc´iloda predvidi, izvede i izracˇuna djelovanje mnogih svojih izuma.Svoju ljubav prema fizici pokazivao je josˇ tijekom sˇkolovanja u Lici i Karlovcu. Pritomje posebno naglasˇavao vazˇnost koju je za njegovu kasniju karijeru imala vrlo kvalitetnanastava fizike u sˇkoli. Upravo na nastavi fizike duboko se zainteresirao za elektricitet imagnetizam, a profesori su poticali njegovu istrazˇivacˇku masˇtu. U svjetskoj znanstvenojpovijesti zauzeo je visoko mjesto svojim izumima iz elektrotehnike, ponajprije velikimbrojem izuma i patenata u vezi izmjenicˇne struje. No sˇto je s njegovim otkric´ima izfizike? Tesla se odlikovao impresivnom kreativnosˇc´u i znanjem eksperimentalne fizike,koje je bilo i ispred teorijskih znanja tog vremena.Fizikalna jedinica Tesla (T)Jedinica Znanstvenik po kojemu nosi imeNewton  N Isaac Newton  1643.-1727.Pascal  Pa Blaise Pascal  1623.-1662.Joule  J James Joule  1818.-1889.Watt  W James Watt  1736.-1819.Hertz  Hz Heinrich Hertz  1857.-1894.Coulomb  C Charles Coulomb  1736.-1806.Volt  V Alessandro Volta  1745.-1827.Ohm Ω Georg Ohm  1789.-1854.Siemens  S Werner Siemens  1816.-1892.Henry  H Joseph Henry  1797.-1878.Farad  F Michael Faraday  1791.-1867.Weber  Wb Wilhelm Weber  1804.-1891.Tesla  T Nikola Tesla  1856.-1943.Tablica 1. Medunarodni sustav jedinica i znanstvenici po kojima su nazvane.1 Autor je akademik Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti, redoviti profesor teorijske fizike na fizicˇkomodsjeku, Prirodoslovno-matematicˇkog fakulteta u Zagrebu, http://www.hazu.hr/ paar/.210 Matematicˇko-fizicˇki list, LVI 4  2005. – 2006.Medunarodni sustav fizikalnih jedinica ukljucˇuje trinaest izvedenih jedinica, koje sunazvane po istaknutim svjetskim znanstvenicima  tablica 1.Po Tesli, jedinom suvremeniku 20. stoljec´a, nazvana je jedinica za magnetskopolje. Ta jedinica mozˇe se godisˇnje nac´i na milijune puta u znanstvenim i strucˇnimpublikacijama, a daljim razvojem znanosti i tehnologije jedinica, sve visˇe i visˇe c´e seupotrebljavati.Tesla – prethodnik mnogih vazˇnih otkric´a i izumaDok je na podrucˇju izmjenicˇne struje dobio nedvojbeno svjetsko priznanje i priznatiprioritet, na nizu drugih otkric´a bio je prethodnik, a sˇto dosad nije adekvatno valoriziranou svjetskoj znanstvenoj povijesti. Tesla je idejni zacˇetnik izuma, kao sˇto su na primjer:vakuumska cijev, fluorescentna svjetiljka, sateliti u geostacionarnoj orbiti, daljinskoupravljanje radiovezom, ionozirana plazma, robot, logicˇki sklop “AND”, radar, oruzˇjena zrake, televizija, krstarec´i projektili, kriogene tekuc´ine i elektricitet, zrakoplov svertikalnim uzlijetanjem, svjetski sustav za povezivanje komunikacija u jedan globalnisustav  internet itd. Navedimo samo dva primjera njegove pionirske uloge. Prvi jeiznio ideju televizora. Zanimljivo je, kako sam tumacˇi, porijeklo te ideje. U djetinjstvusu mu se prividale slike, cˇesto prac´ene jakim bljeskovima svjetlosti koje su mu mutilepogled na stvarne predmete i utjecale na misli i djela. Kad bi cˇuo neku rijecˇ, pojavila bise zˇiva slika predmeta koja se opisivala u njegovoj viziji. Ponekad nije mogao razlucˇitida li je ono sˇto vidi opipljivo ili nije. Potaknut time, smatrao je da te slike izazivarefleksno djelovanje mozga na mrezˇnicu. Razmisˇljao je ovako: ako je to objasˇnjenjetocˇno, na ekranu bi se mogla projicirati slika bilo kojeg predmeta i ucˇiniti je vidljivom.Bio je uvjeren da je “takvo cˇudo”, koje je nazvao televizijom, moguc´e, i da c´e seostvariti u buduc´nosti. No treba rec´i da su vec´ i ranije slike bile prenosˇene elektricˇnimkabelima. Drugi zanimljiv detalj iz njegovog bogatog stvaralasˇtva je ideja radara. Josˇ naprijelazu iz 19. u 20. stoljec´e Tesla je imao jasnu ideju radara za detekciju zrakoplova.Tek tijekom I. svjetskog rata, prijedlog za konstrukciju radara iznio je vladi SAD-a. Tajje prijedlog trebala valorizirati posebna Vladina komisija, kojoj je na cˇelu bio slavniamericˇki izumitelj i najljuc´i Teslin suparnik, Edison. Nastojec´i napakostiti Tesli, odbacioje njegov prijedlog kao nerealan, i tako odgodio otkric´e radara za visˇe od dva desetljec´a.Najintrigantnija pitanja u vezi kljucˇnih Teslinih fizikalnih otkric´a su da li je prvi : 1otkrio elektron; 2 otkrio rendgenske zrake; 3 napravio i upotrijebio laser i 4 otkriokozmicˇke zrake? Osvrnimo se na ova pitanja.Tesla i otkric´e elektronaGodine 1891. objavio je rezultate svojih pokusa s elektricˇnim izbojem u vakuumskojcijevi i to tumacˇio kao posljedicu djelovanja elektricˇki nabijenih cˇestica. Na taj cˇlanakosˇtro je reagirao engleski fizicˇar J. J. Thomson i objavio cˇlanak u kojem je osporioTeslin rezultat. Sˇest godina kasnije upravo je Thomson pokusom u magnetnom poljunedvojbeno dokazao postojanje takvih cˇestica i nazvao ih elektronima. Za to otkric´edobio je Nobelovu nagradu za fiziku, a da pritom nigdje nije spominjao da je tu idejuranije iznio i Tesla! Kao sˇto je Thomson presˇutio Teslinu ulogu u otkric´u elektrona,tako je to kasnije ucˇinila i svjetska znanstvena povijest.Tesla i otkric´e rendgenskih zrakaPrema nekim izvorima, prvi je otkrio nove zrake, koje su kasnije dobile imerendgenske zrake. Godine 1894. u svojim pokusima otkrio je da na fotografskimplocˇama pokraj katodne cijevi dolazi do osˇtec´enja. Odmah je posumnjao da u katodnojMatematicˇko-fizicˇki list, LVI 4  2005. – 2006. 211cijevi nastaje neko posebno zracˇenje. No pocˇetkom 1895. godine izgorio je Teslinlaboratorij i unisˇtio sav materijal i opremu, sˇto ga je onemoguc´ilo u radu na nekovrijeme. U isto vrijeme  8. studenog 1895. Ro¨ntgen je objavio svoje otkric´e novihzraka. Mozˇe se postaviti pitanje nije li znao za Tesline rezultate, jer je visˇe ljudiznalo za njegovo neobjavljeno otkric´e. U svakom slucˇaju, cˇini se da je Tesla prviotkrio rendgenske zrake. U prilog tome govori cˇinjenica da je samo tri mjeseca nakonRo¨ntgena objavio prvi od niza cˇlanaka o novim zrakama i iznio detalje tehnike njihovogdobivanja. Za dobivanje takvih rezultata trebalo je dulje vrijeme i moglo ih se postic´isamo opsezˇnim ranijim istrazˇivanjima. Tesla je 8. 6. 1896. opisao izvor rendgenskihzraka kao mjesto na kojemu katodne zrake prvi put padaju na prepreku. Ta preprekamozˇe biti staklena stijenka vakuumske cijevi ili metalna plocˇa postavljena u cijev. To jebilo karakteristicˇno i zakocˇno zracˇenje, ali u vrijeme Teslinih pokusa, i josˇ godinamakasnije, ta pojava nije bila poznata u fizici. Sˇto se ticˇe cˇesticˇnog karaktera rendgenskihzraka, one zaista pokazuju i cˇesticˇna svojstva, ali to nisu cˇestice tvari, kao sˇto jemislio Tesla, nego fotoni, kvanti energije elektromagnetnog zracˇenja visokih frekvencija.Njegova tvrdnja da su rendgenske zrake brzˇe od katodnih je tocˇna, jer se rendgenskezrake gibaju brzinom svjetlosti.Nove informacije o Teslinom radu na rendgenskim zrakama pojavile su se 2000.godine objavljivanjem djelomicˇno tipkanih rukopisa s njegovih predavanja iz 1897.godine odrzˇanih u New York Academy of Sciences, kao i iz dva njegova izvorna cˇlanka iziste godine. U tom, do sada nepoznatom, rukopisu opisuje kako je godinu prije Ro¨ntgenaotkrio rendgenske zrake i neke zagonetke time postaju jasnije. Teslino nezavisno otkric´erendgenskih zraka, za razliku od Ro¨ntgenovog, primarno se zasnivalo na izvorima kojisu stvarali rendgenske zrake pretezˇno procesom zakocˇnog zracˇenja, dok je Ro¨ntgenupotrijebio izbojnu cijev s plinom koristec´i lavinu elektrona. Tesline hladne vakuumskecijevi najbolje su radile s visokim vakuumom. Njegov pristup prethodio je danasˇnjemnacˇinu u visokoenergetskim cˇesticˇnim akceleratorima. Godinama je bio ispred svogvremena, jer kvantno mehanicˇka teorija, nuzˇna za razumijevanje Teslinih izvora, pojavilase tek nakon visˇe od cˇetvrt stoljec´a. Na temelju tih saznanja slijedi da je Tesla otkriorendgenske zrake prije Ro¨ntgena. Takoder je kasnijim radom prvi otkrio niz njihovihsvojstava. Da u kriticˇnom trenutku nije dosˇlo do pozˇara u Teslinom laboratoriju, te bise zrake danas zasigurno zvale Tesline zrake i vjerojatno bi Tesla bio prvi nobelovac zafiziku.Teslino zracˇenje i kozmicˇke zrakeJedna od nerazrijesˇenih enigmi Teslinih fizikalnih istrazˇivanja odnosi se na Teslinozracˇenje. On je upotrebljavao termin “radiations” tijekom visˇe od 40 godina i to jebila jedna od njegovih glavnih preokupacija tijekom 20. stoljec´a. Nakon 1899. godinegotovo potpuno je prestao objavljivati u znanstvenim cˇasopisima i komunicirati saznanstvenom javnosˇc´u, a okrenuo se popularnim i strucˇnim predavanjima, intervjuima inastupima u medijima. Dijelom je to bila posljedica toga sˇto su njegovo eksperimentalnoznanje i vjesˇtine bile izuzetno visoke razine za tadasˇnje vrijeme, da je bilo tesˇkouspostaviti kreativni odnos s teorijskom znanosˇc´u, a koju niti sam nije dovoljnopratio. S druge strane, ponasˇajuc´i se sve visˇe kao cˇudak, gubio je vjerodostojnost uznanstvenim krugovima. Zato je tesˇko rekonstruirati znacˇaj i doseg njegovih istrazˇivanjana podrucˇjima fundamentalnih istrazˇivanja koja su bila izvan okvira prijavljenih patenata.212 Matematicˇko-fizicˇki list, LVI 4  2005. – 2006.Otkric´e Teslinog zracˇenja i sam je smjestio u 1897. godinu. Tada je bio uvjeren da jeu svojim pokusima dokazao prisustvo tog zracˇenja. Nekoliko godina kasnije prijavio jepatent u kojemu je predlozˇio metodu za korisˇtenje tog zracˇenja. Prema Tesli, izvor togzracˇenja je svemirski prostor, ali ga je takoder moguc´e dobiti u vakuumskoj cijevi. Tozracˇenje: a se sastoji od cˇestica “infinitezimalne” velicˇine  tzv. Tesline cˇestice, kojenose mali pozitivni naboj – fragment elementarnog naboja; b prodire kroz tvar skorobez interakcije; c mozˇe se gibati brzinom vec´om od brzine svjetlosti; d mozˇe induciratiradioaktivnost jer destabilizira atomsku jezgru na koju nalijec´e; e dolazi na Zemju izsvemira iz svih smjerova; f emitiraju sve zvijezde, pa tako i Sunce. Teslino zracˇenjemoguc´e je dokazati pokusima s vakuumskom cijevi. Tesla je u pokusima koristioizvanredno visoke napone. U svojim vakuumskim cijevima ubrzavao je elektrone doenergije od 2.4 MeV, sˇto znacˇi da je ustvari stvorio linearni cˇesticˇni akcelerator. Izprethodnog je jasno da Teslinom zracˇenju odgovara kozmicˇko zracˇenje. O zracˇenjukoje Zemlju stalno bombardira iz svemira govorio je gotovo dva desetljec´a prije negosˇto je 1912. godine direktno dokazano eksperimentima u kojima se pomoc´u balonadizao uredaj s elektrometrima na visinu od blizu desetak kilometara. Smatrao je da bise ogromna energija kozmicˇkih zraka koje stalno zapljuskuju Zemlju mogla koristitii kao ekolosˇki cˇist izvor energije za cˇovjecˇanstvo. Takoder je ispravno predvidio dasu kozmicˇke zrake pozitivno nabijene  danas znamo da su to u svemirskom prostorupretezˇno protoni, te da mogu izazvati umjetnu radioaktivnost, inacˇe stabilnih atomskihjezgara, sˇto je pokusom otkriveno 1934. godine, ali nije bio u pravu vjerujuc´i da je svakaradioaktivnost tog tipa. Zanimljivo je da je tvrdio da u Teslinom zracˇenju postoje cˇestices frakcijom elementarnog naboja. Jedine takve cˇestice u modernoj teorijskoj fizici sukvarkovi. No svi pokusˇaji da ih se direktno pojedinacˇno dokazˇe ostali su bezuspjesˇni.Po svojstvu da prodiru kroz tvar gotovo bez interakcije, Teslino zracˇenje bi podsjec´alona neutrine, no nije vjerojatno da su se nalazili u Teslinom zracˇenju koje je opazˇao usvojim uredajima.Tesla i otkric´e laseraGodine 1893. konstruirao je rubinski uredaj koji je elektricˇki pobudivao i dobivao“svjetlosnu zraku tanku poput olovke”. Taj je uredaj bio po konstrukciji slicˇan rubinskomlaseru i vjerojatno je Tesla dobio laserski snop svjetlosti. Prema nekim izvorima, 1918.je taj svjetlosni snop poslao na Mjesec. Problem s prakticˇnom primjenom tog uredajabio je u tome sˇto se brzo osˇtec´ivao. Tesˇkoc´e s evaluacijom Teslinog lasera su u tomesˇto je ona svoja otkric´a koja nisu patentirana, prikazivao na strucˇnim i popularizacijskimskupovima i u popularnim napisima, a ne u znanstvenim cˇasopisima, pa ne postoji poblizˇiuvid u njegove stvarne rezultate. Ocˇito je imao komponente za konstrukciju lasera, alinema jasnog dokaza da je zaista dobio laserski snop. No treba rec´i da nije mogaoimati zamisao inverzije naseljenosti stanja, koja je kljucˇna za razumijevanje fizikalnogprincipa lasera i masera, a koju je tek kasnije iznjedrila kvantna fizika. Moguc´e je dasu “zrake smrti” kojima se Tesla cˇesto hvalio pred javnosˇc´u u stvari bile laserske zrake.Matematicˇko-fizicˇki list, LVI 4  2005. – 2006. 213

Tesla i fizika

https://repozitorij.pmf.unizg.hr/islandora/object/pmf:6845/datastream/FILE0

Tesla i fizika

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository of Faculty of Science, University of Zagreb