مخترع الأحلام
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 و 1877.
وأثناء محاضرات پويشل، بدأ تسلا يفكر لأول مرة بما سوف يصبح اختراعه الأكثر أهمية، وهو محرك التيار المتناوب المحسَّن(1). فقد شاهد يوما أستاذه وهو يحاول التحكم في الشرر المنطلق من مسافر المبدِّل(2) في محرك تيار مستمر، وهي تماسات كهربائية تُصنع من أسلاك نحاسية، وتعكس التيار مرتين كل دورة بحيث تَجعل الحقولُ المغنطيسية المعكوسة الناتجة القلبَ الدوارَ rotor في المحرك يتابع الدوران. واقترح تسلا أنه قد يكون 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 أن 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 صنع 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 سبق أن قام تيڤادار، وهو متعهد طموح، بإقناع A.Th.إديسون بمنحة الحقوق التجارية لتسويق 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، مرض تسلا مرضا شديدا، ولم يشف منه إلا بمساعدة صديق دراسته Szigeti.A الذي شجعه على المشي كل 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 هو معروف، فعوضا عن تغيير القطبين المغنطيسيين في القلب الدوار، يُبدّل الحقل المغنطيسي في الجزء الثابت stator من المحرك. إن هذا التركيب يُمكن أن يلغي الحاجة إلى المبدأ الذي يطلق الشرر. فقد رأى تسلا أنه إذا دار الحقل المغنطيسي في الجزء الثابت، فإنه سوف 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 يعرف حينئذ كيفية تحقيق ذلك الهدف الكبير.
من مُعْدم إلى شديد الغنى
لقد جَهَد تسلا طوال السنوات الخمس التالية لتحصيل المعرفة العملية التي احتاج إليها لصنع محركه. فبعد أن ساعد الأخوين پوسكاس على بناء مقسم الهاتف في بوداپست، سافر مع <تيڤادار> إلى پاريس للعمل لدى الشركة Société Electrique Edison في تركيب 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 أن يخبر إديسون عن فكرة المحرك. «لقد كان ذلك في جزيرة كوني Coney»، قال مستذكرا، «وبينما كنت أهم بالشرح له، أتى شخص 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 أن 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 يترك العمل غاضبا. كان تسلا يفكر في إيجاد حل لمشكلة محركه وهو يتأمل 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 تسويقه تجاريا. ومن دون تبصر، تنازل تسلا عن الاختراع لهذين المتعهدين المراوغين، ظنًا منه أنهما ينويان صنع أجهزة ومنافسة إديسون. لكنهما ارتأيا أن 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، وهو أداة 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 بحث تسلا. ونظرا لأن <پك> لم يكن خبيرا فنيا، فقد دعا S.A.براون، وهو مناظر 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 أن 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 إن 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 أن التيارات المتناوبة المتعددة يمكن أن 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 منلو بارك 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، وجد تسلا فكرة جوهرية جديدة ليركز عليها، وهي ظاهرة الكهرباء ذات الترددات العالية. فقد تساءل: إذا كان من الممكن صنع محرك عملي باستخدام تيار متناوب تردده 60 دورة، فماذا يمكن أن يُفعل بتيار تردده 000 10 دورة في الثانية؟ وبينما كان <تسلا> يجمِّع وشائع تحريض مغنطيسية ومقاومات ومكثفات معا لتحقيق محركاته ذات الأطوار المنفصلة، كان يُوصل وشائع التحريض والمكثفات في تركيب جديد 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 أن الصمام المخلَّى من الهواء يستطيع كشف الموجات الراديوية؛ لكن تسلا لم يتابع تطوير ما لاحظه، فكان أن طوَّر A.J.فلمينگ وL.دو فورست> صماماتهما الراديوية radio tubes.
وبعد أن 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 كولورادو سبرينگز بكولورادو. وهناك عالج المخترع ما اعتقد أنه سوف يكون التطبيق الأكثر أهمية للموجات الكهرمغنطيسية، وهو البث اللاسلكي للطاقة حول العالم. في تلك الفترة، بدا الأمر وكأن أمريكا برمتها ستكون مرتبطة سلكيا. وبدا أن الطلب على الكهرباء لا يمكن إشباعه، لذا حلم تسلا بالتفوق على شبكات الخطوط الأرضية المزدهرة، وذلك بتوزيع كل من الطاقة والرسائل من دون أسلاك.
لقد قام أحدث حلم ل<تسلا> على الطنين الكهربائي. فعلى 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 التركيز على التيار المار عبر الأرض. وفكر: لماذا لا نجعل المرسل يرسل الموجات عبر الأرض إلى المستقبل، ثم نستخدم الجو دارة عودية؟ وتخيل تسلا أنه يجب أن يكون من الممكن لمحطة إرسال ضخ طاقة كهرمغنطيسية في قشرة الأرض إلى أن يتم الوصول إلى تردد الطنين الكهربائي للكرة الأرضية. عندئذ، وحينما ينبض العالم كله بالطاقة، يمكن قبسها tapped بوساطة محطات الاستقبال المنتشرة في أرجاء العالم. وجمّع تسلا عدة مرسلات مضخمة كبيرة في كولورادو سبرينگز لاختبار هذه النظرية، وأقنع نفسه بأن هذه المرسلات بثت طاقة بنجاح حول العالم. (لقد اعتقد تسلا أيضا أن إشاراته وصلت إلى المريخ وأنه استقبل رسالة جوابية من المريخيين!).
M.تواين [S.كلمنز] 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 أن يؤذيه في الوقت الذي جعل مصباحا كهربائيا حراريا يتوهج. يُرى تسلا (في أقصى يسار الصورة) وهو يُشغل أدوات التحكم في الجهاز.
عاد تسلا إلى مدينة نيويورك عام 1900 وهو مقتنع بأنه يمكن إرسال الطاقة حول العالم تحت الأرض. وكان على درجة من اليقين بالنجاح جعلته يحجز غرفا في الفندق Waldorf-Astoria الفخم. وكتب تسلا حينئذ رسالة مكوَّنة من 60 صفحة للمجلة Century عنوانها «مسألة زيادة طاقة الإنسان The Problem of Increasing Human Energy». وأثمرت جهوده الدعائية. 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 جديد 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 أن 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 أن 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 أن يعمل بسرعات تتجاوز000 10 دورة في الدقيقة؛ ولكن من سوء طالعه، كان هذا أسرع كثيرا مما تستطيع أقراص فولاذية رقيقة أن تتحمله.
تسلا في مكتبه بمدينة نيويورك في عام 1916. كثيرا ما اجتاز المخترع الشارع إلى بريانت پارك لإطعام
الحمام هناك. وتمثل الرسوم خلف تسلا تصميمه للمحرك البخاري.
ومع أن 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. وكتب <تسلا> أثناء ذلك مقالات 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 قصة 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 لادعائه، فهو مدفع أشعة أو جهاز حزمة جسيمات يستطيع توجيه مقادير هائلة من الطاقة إلى طائرات العدو وسفنه 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 يُعرف اليوم بشورهام في لونگ آيلند. لقد قُصد من المنشأة أن تكون للاتصالات اللاسلكية والبث الراديوي عبر المحيط الأطلسي، إضافة إلى نقل الطاقة الكهربائية عالميا.
لقد ترك 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 دعاوى <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 الادعاءات المبالغ فيها ونظريات التآمر، فقد قدَّم تسلا إسهامات هائلة إلى الهندسة. وكانت مقدرته على التركيز 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