نظرة إجمالية نيكولا تسلا

وُلِد تسلا في10/7/1856 لأسرة صربية كانت تعيش على حدود الإمبراطورية النمساوية المجرية فيما يسمى حاليا كرواتيا. وفي العقد الثاني من عمره اختار تسلا دراسة الهندسة في Joanneum Polytechnic School بمدينة گراتس النمساوية. وبرغبة شديدة كان هذا التلميذ اليافع يحضر محاضرات الفيزياء التي ألقاها J.پويشل في عامي 1876 و1877.

وأثناء محاضرات پويشل، بدأ تسلا يفكر لأول مرة بما يفترض أن يصبح اختراعه الأكثر أهمية، وهومحرك التيار المتناوب المحسَّن(1). فقد شاهد يوما أستاذه وهويحاول التحكم في الشرر المنطلق من مسافر المبدِّل(2) في محرك تيار مستمر، وهي تماسات كهربائية تُصنع من أسلاك نحاسية، وتعكس التيار مرتين جميع دورة بحيث تَجعل الحقولُ المغنطيسية المعكوسة الناتجة القلبَ الدوارَ rotor في المحرك يتابع الدوران. واقترح تسلا أنه قد يحدث من الممكن تصميم محرك دون المبدِّل. ولضيق پويشل من صفاقة التلميذ، قدم محاضرة عن استحالة إيجاد مثل هذا المحرك، وخلص إلى القول: «يمكن للسيد تسلا حتى يُحقِّق أشياء عظيمة، لكنه حتما لن ينجح في هذا.» لكن هذا التوبيخ لم يؤد إلا إلى إذكاء نار طموح الشاب. فقد استمر بالتفكير في كيفية خلق محرك خال من الشرر، وذلك أثناء متابعة دراسته في گراتس ثم في براغ.

بداية للإبداع

وفي عام 1881، سافر تسلا إلى بوداپست آملاً العملَ لدى صديقيْ أسرته تيڤادار وفرنس پوسكاس فقد تجاوز حتى قام تيڤادار، وهومتعهد طموح، بإقناع A.Th.إديسون بمنحة الحقوق التجارية لترويج اختراعاته في القارة الأوروبية. وكان الأخوان پوسكاس قد خططا لإقامة مقسم هاتفي في بوداپست باستخدام تصميم هاتف إديسون المحسَّن. لكنهما، ومن سوء طالعهما، لم يتمكنا فورا من استئجار أي شخص. وأثناء الانتظار، سقم تسلا سقما شديدا، ولم يشف منه إلا بمساعدة صديق دراسته Szigeti.A الذي شجعه على المشي جميع مساء لاستعادة قوته.

لقد كانت أمسية من أمسيات المشي تلك مع Szigeti حينما حملت الرسل إلى تسلا بشائر المحركات. فقد أُلهم تسلا فجأة، وهما يستمتعان بغروب الشمس، استخدام حقل مغنطيسي دوَّار في محركه، وهذا خروج كبير عن المألوف. لقد كانت رؤية الشاب الصربي انقلابا على ما معروف، فعوضا عن تغيير القطبين المغنطيسيين في القلب الدوار، يُبدّل الحقل المغنطيسي في الجزء الثابت stator من المحرك. إذا هذا الهجريب يُمكن حتى يلغي الحاجة إلى المبدأ الذي يطلق الشرر. فقد رأى تسلا أنه إذا دار الحقل المغنطيسي في الجزء الثابت، فإنه يفترض أن يحرض حقلا كهربائيا معاكسا في القلب الدوار يؤدي إلى دورانه. وتصور أنه يمكن إنتاج الحقل المغنطيسي الدوار باستخدام التيار المتناوب بدلا من التيار المستمر، لكنه لم يعهد حينئذ كيفية تحقيق ذلك الهدف الكبير.

من مُعْدم إلى شديد الغنى

لقد جَهَد تسلا طوال السنوات الخمس التالية لتحصيل الفهم العملية التي احتاج إليها لصنع محركه. فبعد حتى ساعد الأخوين پوسكاس على بناء مقسم الهاتف في بوداپست، سافر مع <تيڤادار> إلى پاريس للعمل لدى الشركة Société Electrique Edison في هجريب نظم إضاءة بالمصابيح الكهربائية الحرارية. وفي عام 1884، انتقل تسلا إلى الشركة Edison Machine Works في مدينة نيويورك. ومن سوء طالعه أنه لم يحتك شخصيا تقريبا بالمخترع الشهير إديسون. وأثناء وجوده هناك، كاد ذلك المخترع الصربي حتى يخبر إديسون عن فكرة المحرك. «لقد كان ذلك في جزيرة كوني Coney»، نطق مستذكرا، «وبينما كنت أبرز بالشرح له، أتى إنسان وصافح إديسون. تلك الليلة، وحين عدت إلى المنزل، ارتفعت حرارتي، وتنامى عزمي على عدم الحديث ثانية عن [محركي] بحرية أمام الآخرين.» وبعد بضعة أشهر، وبعد حتى أكمل تسلا تصميم نظام محسَّن للإضاءة بالقوس الكهربائية (سطوع يقوم على شرر كهربائي يعبر فجوة بين قطبين)، حنث مديروه في وعدهم إياه بعلاوة، وهذا ما جعل المهندس الطموح يهجر العمل غاضبا. كان تسلا يفكر في إيجاد حل لمشكلة محركه وهويتأمل معجبا بغروب الشمس على مدينة بوداپست. وسرعان ما قام متعهدا أعمال من راهوي بنيوجرسي بتوظيف تسلا لديهما وشجعاه على تسجيل اختراعه لنظام الإضاءة بالقوس الكهربائية كي يستطيعا ترويجه تجاريا. ومن دون تبصر، تنازل تسلا عن الاختراع لهذين المتعهدين المراوغين، ظنًا منه أنهما ينويان خلق أجهزة ومنافسة إديسون. لكنهما ارتأيا حتى فرصة الربح تكمن في إقامة شركة للإضاءة الكهربائية. وحين وضع تسلا نظام الإضاءة بالقوس الكهربائية في العمل، طرده ممولاه وأعادا تنظيم الشركة. واضطر <تسلا> الذي عانى بعد التخلي عنه مرارة العوز، إلى العمل في حفر المجاري.

.

ورغم تحمل سنة من المشقة التي تقصم الظهر، عقد تسلا العزم في الشهر 3/1886 على تسجيل اختراع لمحرك حراري مغنطيسي، وهوأداة جديدة تستمد طاقتها من تسخين وتبريد المغانط. وقادت نقاشاته عن اختراعه مع رئيس عمال حفر المجاري الذي كان يعمل معه إلى تقديمه إلىCh.پك، المحامي الذكي. ومأسورا بمفهوم المحرك الحراري المغنطيسي، عرض پتحمل نفقات درس تسلا. ونظرا لأن <پك> لم يكن خبيرا فنيا، فقد نادى S.A.براون، وهومناظر لدى الشركة Western Union، إلى الانضمام إليه في دعم تسلا.

استأجر پك وبراون مختبرا لتسلا في مانهاتن حيث كرَّس المخترع المهاجر نفسه في البداية لتطوير المحرك الحراري المغنطيسي. وحينما ثبت حتى ذلك المفهوم غير قابل للتطبيق، دفع پك تسلا إلى العمل على تحسين محركات التيار المتناوب. وبدأ تسلا، بناء على تصوره في بوداپست، بتجريب تيارات متناوبة متعددة في المحرك. ولم يكن هذا نهجا مألوفا، إذ إذا معظم المجربين المعاصرين لـ تسلا استخدموا تيارا متناوبا واحدا في نظمهم. وبحلول الشهر9/1887، اكتشف تسلا أنه يستطيع توليد حقل مغنطيسي دوار بتغذية تيارين متناوبين في وشيعتين توضعان في جانبين متقابلين من الجزء الثابت [انظر الشكل في هذه الصفحة]. وفي تعبير حديث، ثمة فرق طور مقداره 90 درجة بين التيارين، والمحرك يعمل بتيار ثنائي الطور. مبتهجا، تقدم تسلا بعدة طلبات لتسجيل اختراعه تضمنت تفاصيل مبدأ الحقل المغنطيسي الدوَّار. وقد أدخل في سجلات الاختراع تلك فكرة حتى التيارات المتناوبة المتعددة يمكن حتى تنقل الطاقة إلى مسافات شاسعة، وهي فكرة غدت على قدر من الأهمية فيما بعد.

واعتمادا على عوائده من اختراعه، أسس تسلا عام 1889 مختبرا جديدا بمدينة نيويورك. وبغية جذب انتباه العموم والمستثمرين الجدد، تقمص صورة عبقري غريب الأطوار. وتماما كما أشهر الصحفيون إنجازات إديسون في منلوبارك في سبعينات القرن التاسع عشر، فقد تقاطروا إلى مختبر تسلا في التسعينات لنشر اكتشافاته العظيمة وتصريحاته المثيرة .

باحثا عن طريقة لتوليد ضوء قوس كهربائية للاستخدام في شبكات التيار المتناوب، عثر تسلا فكرة جوهرية جديدة ليركز عليها، وهي ظاهرة الكهرباء ذات الترددات العالية. فقد تساءل: إذا كان من الممكن خلق محرك عملي باستخدام تيار متناوب تردده 60 دورة، فماذا يمكن حتى يُعمل بتيار تردده 000عشرة دورة في الثانية،يا ترى؟ وبينما كان <تسلا> يجمِّع وشائع تحريض مغنطيسية ومقاومات ومكثفات معا لتحقيق محركاته ذات الأطوار المنفصلة، كان يُوصل وشائع التحريض والمكثفات في هجريب حديث بغية إنتاج تيارات ذات ترددات عالية.

.

واعتمادا على الفكرة الجوهرية للطنين الكهربائي، تابع تسلا في الوقت نفسه اختراعات في الإضاءة والاتصالات اللاسلكية وتوزيع الطاقة اللاسلكي. وآملا تطويرَ مصباح ترددات عالية ليحل محل مصباح إديسون الحراري، لم يُنتج المخترع اللامع مصابيح الفلوريسانت الأولية فحسب، بل لاحظ أيضا حتى الصمام المخلَّى من الهواء يستطيع كشف الموجات الراديوية؛ لكن تسلا لم يتابع تطوير ما لاحظه، فكان حتى طوَّر A.J.فلمينگ وL.دوفورست> صماماتهما الراديوية radio tubes.

وبعد حتى أكمل تسلا تحسين الدارات اللازمة لإرسال الموجات الراديوية واستقبالها، قام باختبارها باستخدام هوائيات معلقة ببالونات حلقت فوق مختبره الموجود في مركز المدينة وفندقه الموجود في مانهاتن. لكن، وما كاد يحصل على نتائج واعدة، حتى دمر حريق مختبره في الشهر 3/1895، فضاعت أجهزة مختبره وأوراق أبحاثه.

بث الطاقة عالميا

في ربيع عام 1899، أغلق تسلا مختبره بنيويورك الذي أعيد بناؤه، وبنى منشأة على سفح پايكس پيك عند كولورادوسبرينگز بكولورادو. وهناك عالج المخترع ما افترض أنه يفترض أنقد يكون التطبيق الأكثر أهمية للموجات الكهرمغنطيسية، وهوالبث اللاسلكي للطاقة حول العالم. في تلك الفترة، بدا الأمر وكأن أمريكا برمتها ستكون مرتبطة سلكيا. وبدا حتى الطلب على الكهرباء لا يمكن إشباعه، لذا حلم تسلا بالتفوق على شبكات الخطوط الأرضية المزدهرة، وذلك بتوزيع جميع من الطاقة والرسائل من دون أسلاك.

لقد قام أحدث حلم ل<تسلا> على الطنين الكهربائي. عملى غرار الباحثين الأوائل في اللاسلكي، نظر تسلا إلى العلاقة بين المرسل والمستقبل على أنها ذات وجهين. أولا، يرسل المرسل موجات راديوية عبر الهواء إلى المستقبل. ثم، ونظرا لكون كلا الجهازين موصولين بالأرض، يمر تيار عودي return current عبر الأرض من المستقبل إلى المرسل. لكن وخلافا للآخرين الذين ركزوا على إرسال الموجات الراديوية جوا، قرر تسلا الهجريز على التيار المار عبر الأرض. وفكر: لما لا نجعل المرسل يرسل الموجات عبر الأرض إلى المستقبل، ثم نستخدم الجودارة عودية،يا ترى؟ وتخيل تسلا أنه يجب حتىقد يكون من الممكن لمحطة إرسال ضخ طاقة كهرمغنطيسية في قشرة الأرض إلى حتى يتم الوصول إلى تردد الطنين الكهربائي للكرة الأرضية. عندئذ، وحينما ينبض العالم كله بالطاقة، يمكن قبسها tapped بوساطة محطات الاستقبال المنتشرة في أراتى العالم. وجمّع تسلا عدة مرسلات مضخمة كبيرة في كولورادوسبرينگز لاختبار هذه النظرية، وأقنع نفسه بأن هذه المرسلات بثت طاقة بنجاح حول العالم. (لقد افترض تسلا أيضا حتى إشاراته وصلت إلى المريخ وأنه استقبل رسالة جوابية من المريخيين!).

M.تواين [S.حدثنز] يستعرض النقل اللاسلكي للطاقة. لقد حرضت وشيعة طنانة كبيرة (لا تظهر في الصورة) تيارا عالي الجهد في الحلقة السلكية التي يحملها. ومر التيار في جسد تواين دون حتى يؤذيه في الوقت الذي جعل مصباحا كهربائيا حراريا يتوهج. يُرى تسلا (في أقصى يسار الصورة) وهويُشغل أدوات التحكم في الجهاز.

عاد تسلا إلى مدينة نيويورك عام 1900 وهومقتنع بأنه يمكن إرسال الطاقة حول العالم تحت الأرض. وكان على درجة من اليقين بالنجاح جعلته يحجز غرفا في الفندق Waldorf-Astoria الفخم. وخط تسلا حينئذ رسالة مكوَّنة من 60 صفحة للمجلة Century عنوانها «مسألة زيادة طاقة الإنسان The Problem of Increasing Human Energy». وأثمرت جهوده النادىئية. ففي عام 1901، استثمر الثري <P.J.مورگان> 000 150 دولار في مشروع تسلا للطاقة اللاسلكية. وقد أنفق <تسلا> سريعا هذه السلفة ولم يقتصد في النفقة على تجهيز مختبر حديث على الشاطئ الشمالي للونگ آيلاند. وعلى الرغم من رفض مورگان تقديم مزيد من المال وإخفاق تسلا في الوصول إلى نتائج تقنية إيجابية، فقد بنى المخترع برجا هوائيا antenna tower ارتفاعه 187 قدما في ووردنكلف . وحتى صلات تسلا بنخبة نيويورك الغنية، لم تسعفه في الحصول على المال اللازم لإكمال مشروعه، الأمر الذي جعله يعاني انهيارا عصبيا.

.

وبعد شفاء تسلا جزئيا، أمل الحصول على بعض التمويل لمتابعة العمل في ووردنكلف، وذلك بتحويل جهوده الخلاقة من الهندسة الكهربائية إلى الهندسة الميكانيكية. وبإدراكه حتى محطات توليد الطاقة الكهربائية تستعيض عن المحركات البخارية الثنائية الشوط القائمة على المكابس بالتوربينات البخارية الدوارة ذات الكفاءة العالية، بدأ <تسلا> باستقصاء تصميم جوهري لتوربين خال من الشفرات. وعلى غرار اختراعاته الأخرى، اعتمد التوربين الخالي من الشفرات على فكرة عظيمة. فتماما كما «جرَّ» الحقلُ المغنطيسي الدوَّار القلب الدوار في محرك التيار المتناوب، اعتقدَ تسلا حتى من الممكن الحصول على جرٍّ بخاري steam drag حول سلسلة من الأقراص الرقيقة، المتقاربة التوضع والمثبتة في جذع محور التوربين، وذلك عن طريق قوى اللزوجة viscous forces، وهي قوى احتكاك تعتمد على سرعة تدفق سائل. وكان على توربين تسلا حتى يعمل بسرعات تتجاوز000عشرة دورة في الدقيقة؛ ولكن من سوء طالعه، كان هذا أسرع كثيرا مما تستطيع أقراص فولاذية رقيقة حتى تتحمله.

تسلا في مخطه بمدينة نيويورك في عام 1916. كثيرا ما اجتاز المخترع الشارع إلى بريانت پارك لإطعام

الحمام هناك. وتمثل الرسوم خلف تسلا تصميمه للمحرك البخاري.

ومع حتى تسلا لم يستطع إقناع أحد بصنع توربينه الخالي من الشفرات، فقد استطاع تسجيل اختراع لعداد سرعة للسيارات يقوم على المبدأ نفسه، أي على استخدام قوى اللزوجة التي تُدوّر الأقراص المتقاربة التوضُّع. وخلال العقدين التاليين، عاش <تسلا> من عوائد حق اختراع عداد السرعة هذا. وخط <تسلا> أثناء ذلك منطقات للمجلات الشعبية تنبأ فيها بمستقبل الكهرباء والراديو. لكن وتدريجيا، أصيب بالكآبة وأصبح في النهاية منعزلا متجولا، ينتقل من فندق إلى آخر حين استحقاق دفع قيمة فاتورته.

.

واحتفاء بعيد ميلاد تسلا الخامس والسبعين في عام 1931، نشرت المجلة Time سيرة غلاف تحدَّث فيها المخترع باعتزاز عن إرسال إشارات إلى النجوم من «تلسكوبه»، أي من مرسله الراديوي الضخم. ومستمتعا بشهرته المستعادة، عقد تسلا مؤتمرات صحفية سنوية في عيد ميلاده هذا. وأثناء ذلك، كان <تسلا> يحذّر من أخطار حرب عالمية، وجادل بأنه لا يمكن درء كارثة نشوب حرب عالمية إلا بتطوير سلاح فائق يستطيع الحفاظ على توازن الرعب. أما الرادع المطلق، وفقا لانادىئه، فهومدفع أشعة أوجهاز حزمة جسيمات يستطيع توجيه مقادير هائلة من الطاقة إلى طائرات العدووسفنه وجيوشه. وفي عام 1937، وبينما كان تسلا في إحدى نزهاته اليومية حول المدينة، صدمته سيارة أجرة، ولم يتعاف المخترع الشهير من الصدمة تماما، وتوفي في 8/1/1943.

برج ووردنكلف، وارتفاعه 187 قدما، يقع قرب مختبر تسلا الذي بناه عام 1901 فيما يُعهد اليوم بشورهام في لونگ آيلند. لقد قُصد من المنشأة حتى تكون للاتصالات اللاسلكية والبث الراديوي عبر المحيط الأطلسي، إضافة إلى نقل الطاقة الكهربائية عالميا.

لقد هجر تسلا تراثا مختلطا. فمن ناحية، اعتُرف بـ تسلا بوصفه أبا محرك التيار المتناوب، واعتُمدت ال«تسلا tesla» واحدة قياس دولية لكثافة سيالة الحقل المغنطيسي. ومن ناحية أخرى، جعلته نبوءاته المفعمة بالألوان القديس الراعي لجماعات يعتنقون عقائد روحية غير العقائد الروحية السائدة. وجادل أنصاره، الذين سحرتهم نادىوى <تسلا> كشف أسرار الكون الغامضة، بأن أفرادا من ذوي النفوذ، مثل إديسون ومورگان، تآمروا لمنعه من إيصال اختراعاته إلى الكمال، ومن ثم إحداث تغيير ثوري في العالم.

ولكن على الرغم من الانادىءات المبالغ فيها ونظريات التآمر، فقد قدَّم تسلا إسهامات هائلة إلى الهندسة. وكانت مقدرته على الهجريز على المبادئ الجوهرية مكمن قوته العظمى، لكنها كانت نقطة ضعفه الكبرى أيضا. ففي معظم الأحيان، كان جمال مفاهيمه الأساسية يُسكِره إلى حد جعله غير راغب في الكشف عن التفاصيل العملية لاختراعاته.

مراجع للاستزادة

My Inventions: The Autobiography of Nikola Tools. Edited by Ben Johnaton. (Originally published in Electrical Experimenter in 1919.) Reprinted by Hart Brothers, Williston, Vt„ 1982,

The Inventions, Researches, and Writings of Nikola Toole, Thomas Commerford Martin. (Originally published in 1893.) Reprinted by Barnes & Noble, 1995.

Prodigal Genius: The Life of Nikola Tools. John J. O'Neill, (Originally published by Ives Washburn, New York, 1944.) Reprinted by Keaein4er Publishing Company, 1996.

Wizard: The Life and Times of Nikola Teals. Marc J. Seifer. Birch Lane Press, L996,

The Tesla Collection, Vols, 1-23. Full-text periodical/newspaper bibliography, Edited by Iwona Vujavic, The Tools Project, 1998,

Tesla; Muter of ll6htnlny. Margaret Cheney and Robert Uth. Barnet & Noble, 1999.

Empires of Light: Edison, Toole, Westinghouse, and the Race to Electrify the World. Jill Jonnes, Random House, 2003.

Nikola Tesla Museum, Belgrade, Serbia: www.teala•muaeum.org

Tesla Werdenclyffe Project: www.teslascience.org/

Scientific American, March 2005

(*) INVENTOR OF DREAMS

(**) Overview/ Nikola Tesla

(***) Motor Visionary

(****)Rags to Riches

(*****) Broadcasting Power Globally

(1)محسن بالنسبة إلى محرك التيار المستمر.

(2)brush commutator (التحرير)

(3) horsepower

(4)split-phase designs

(5) magnifying transmiters

• المصدر مجلة العلوم الأميريكية عدد يوليو/أغسطس 2005

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Inventors.