نیکولا تسلا؛ زندگی‌نامه، تحقیقات و اختراعات

نیکولا تسلا (Nikola Tesla) اغلب به عنوان یکی از مهمترین مخترعین تاریخ شناخته می‌شود، کسی که به خاطر اکتشافات خود در زمینه برق از زمان خود جلوتر بود و امروز نیز همچنان بر فناوری تأثیر می‌گذارد. با وجود دستاوردهای زیاد تسلا با بی‌پولی و فقر درگذشت، دستاوردهایی که می‌توانستند بیش از یک قرن کسب درآمد کنند.

نابغه‌ای که دنیا را متحول کرد و اکنون نامش با یک واحد برقی به نام تسلا گرامی داشته می‌شود، در سالن مشاهیر و مخترعان، خیابان‌ها و مجسمه‌ها از او یاد می‌شود و حتی یک جایزه مهندسی معتبر به نام خود دارد، اما او در زندگی همیشه موفق نبود. تسلا به خاطر اختراعات و نظریات خود که برای بسیاری از افراد زمان خود قابل درک نبود، لقب دانشمند دیوانه گرفته بود.

کودکی و تحصیلات نیکولا تسلا

نیکولا تسلا مخترع و مهندس صربستانی-آمریکایی در ۱۰ ژوئیه سال ۱۸۵۶ در روستای سمیلجان کرواسی متولد شد. میلوتین تسلا (Milutin Tesla) پدر وی یک کشیش ارتدوکس بود. نیکولا هیچ‌ گاه از تحصیلات رسمی برخوردار نشده بود و همیشه حافظه و توانایی‌‌های خارق‌‌العاده خود را مدیون صفات ژنتیکی و تاثیر کارهای مادرش می‌‌دانست، زیرا مادر او بدون داشتن تحصیلات آکادمیک، استعداد زیادی در ساختن وسایل و تجهیزات و استفاده‌ کاربردی از علم مکانیک داشت.

نیکولا تسلا فرزند چهارم از پنج فرزند این خانواده بود، وی در سال ۱۸۶۱ به مدرسه‌ ابتدایی سمیلجان رفت و در آنجا زبان آلمانی، ریاضیات و علوم دینی را فرا گرفت. خانواده‌ وی در سال ۱۸۶۲ به شهر گُسپیچ (Gospić) یکی از شهرهای کشور کرواسی نقل مکان کردند تا پدرش در آنجا به عنوان کشیش محلی فعالیت کند. نیکولا تحصیلات ابتدایی و راهنمایی را در این شهر به اتمام رساند و در سال ۱۸۷۰ تسلا به شهر کارلُواتس رفت تا تحصیلاتش را در دبیرستان ادامه دهد.

به دلیل هوش و استعداد فراوان، وی توانست در سال ۱۸۷۳ دوره‌ ۴ ساله‌ دبیرستان خود را در ۳ سال به پایان برساند. پس از اتمام دوره دبیرستان تسلا دوباره به روستای سمیلجان بازگشت، اما چندی بعد به بیماری وبا مبتلا شد. پدر نیکولا که بسیار ناامید شده بود به او گفت اگر از این بیماری رهایی یابد او را به بهترین کالج مهندسی می‌‌فرستد.

پس از رهایی از وبا، او در سال ۱۸۷۵ وارد دانشکده‌ پلی‌‌تکنیک در شهر گراتس (Graz) اتریش شد. او آن زمان بسیار تلاش می‌‌کرد و به عنوان بهترین دانشجوی دانشکده نیز شناخته شده بود. تسلا در آن زمان ساعت‌‌های طولانی به تحقیق و کار می‌‌پرداخت اما پس از مدتی به قمار روی آورد و تمام درآمدش را در این راه از دست داد. او به حدی به این کار وابسته شده بود که حتی نتوانست در امتحانات سال‌‌های پایانی دانشگاه نمره قبولی بیاورد، بنابراین نتوانست از دانشگاه فارغ‌ التحصیل شود.

وی در سال ۱۸۸۱ به مجارستان مهاجرت کرد و در دفتر مرکزی تلگراف در بوداپست مشغول به کار شد. کار حرفه‌ای تسلا به عنوان یک مخترع، خیلی زود شروع شد؛ هنگامی که در دفتر مرکزی تلگراف کار می کرد، در سن ۲۶ سالگی اصول مربوط به یک میدان مغناطیسی در حال چرخش را ترسیم کرد، ایده مهمی که هنوز هم در بسیاری از دستگاه‌های الکترومکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستاورد اساسی زمینه ساز بسیاری از اختراعات آینده وی، از جمله موتور جریان متناوب بود و در نهایت وی را به نیویورک و کارخانه توماس ادیسون برد.

مهاجرت به آمریکا

تسلا در سال ۱۸۸۴ وارد آمریکا شد و در ۱۸۹۱ به شهروندی این کشور درآمد. وی در ابتدا مدتی در نیویورک زندگی نموده و در کارخانه ادیسون مشغول به کار بود. وی در ابتدا مسئول رفع ایرادهای طرح جریان مستقیم ادیسون بود، ولی در ادامه ایده جریان متناوب خود را با ادیسون مطرح کرد ولی با مخالفت ادیسون روبرو شد. ادیسون برای اصلاح طرح جریان مستقیم توسط تسلا به او پیشنهاد مبلغی به عنوان جایزه داده‌ بود ولی زمانی که تسلا اصلاحات را به وی نشان داده و از او درخواست پاداش کرد، ادیسون او پاسخ داد، “تسلا ، تو شوخی ما آمریکاییها را نمی‌فهمی” بنابراین تسلا استعفا داد.

غالباً گفته می‌شود به اندازه‌ای که تسلا با استعداد بود، به همان اندازه هم یک تاجر بسیار بوده و قادر نبود (یا احتمالاً نمی‌خواست) ارزش تجاری ایده‌های خود را ببیند. اما در طرف مقابل، ادیسون هم یک مخترع بود و هم یک غول کسب و کار، او اغلب با تسلا بر سر روش‌ها و نظریه‌ها درگیر می‌شد. شاید هم بعید بود که دو ذهن خیلی درخشان بتوانند برای مدت طولانی در کنار هم در صلح و همزیستی باشند. 

در سال ۱۸۸۶ تسلا کارخانه‌ ساخت تجهیزات تسلا (Tesla Electric Light and Manufacturing) را تأسیس کرد. اما در شرکت خود نیز به علت اختلاف با سرمایه گذاران با شکست روبرو شد. سرمایه گذاران مالی اولیه با تسلا بر سر طرح وی برای یک موتور جریان متناوب مخالفت نموده و در نهایت او را از تمام مسئولیت‌ها عزل کردند.

تسلا از سال ۱۸۸۶ تا ۱۸۸۷ برای تأمین مالی و جمع آوری سرمایه برای پروژه بعدی‌ در نیویورک به کارگری پرداخت. او در سال ۱۸۸۷ موتور القایی ابتدایی جریان متناوب بدون جاروبک را ساخت و در سال ۱۸۸۸ آن را به موسسه مهندسین برق آمریکایی ارائه داد. وی در همان سال اصول سیم پیچی تسلا را توسعه داد و در آزمایشگاه وستینگهاوس (Westinghouse) آغاز به کار کرد.

کار بر روی اشعه ایکس و دوستی با مارک توین

تسلا در آوریل ۱۸۸۷ با دستگاه‌های ساخته خودش شروع به تحقیق درباره اشعه X کرد همچنین وی اولین کسی بود که در سال ۱۸۹۶ خطرات کار با اشعه X را گزارش داد. در سال ۱۸۹۱ پس از این که به شهروندی آمریکایی در آمده آزمایشگاه خیابان هاستون را تأسیس کرد. در همین زمان تسلا دوستی نزدیک و همیشگی خود با مارک توین (Mark Twain) را آغاز کرد، آنها بسیاری از اوقاتشان را با هم در آزمایشگاه تسلا و یا مکان‌های دیگر می‌گذراندند. در سال ۱۸۹۵ با آتش سوزی آزمایشگاه خیابان هاستون اکثر تحقیقات او از بین رفت.

از سال ۱۸۹۲ تا ۱۸۹۴ تسلا به عنوان جانشین رئیس موسسه مهندسین برق آمریکا فعالیت کرد. از سال ۱۸۹۳ تا ۱۸۹۵ بر روی جریان‌های متناوب فرکانس بالا تحقیق کرد. او ولتاژ متناوبی به اندازه یک میلیون ولت ایجاد کرد که از یک سیم پیچی تسلای مخروطی استفاده می‌کرد و اثر پوستی را در اجسام رسانا مورد تحقیق قرار داد. همچنین او مدارات تنظیم شده را طراحی کرد و یک ماشین برای القای خواب، لامپ‌های خلا گازی بدون سیم و انرژی الکترو مغناطیسی انتقال یافته بدون سیم را ابداع کرد، که با این کار عملا اولین فرستنده رادیویی را ساخت.

در سال ۱۸۹۳ نمایشگاه کلمبیای جهان در شیکاگو برگزار شد که برای اولین بار ساختمانی را به نمایشگاه محصولات الکتریکی اختصاص داد. تسلا و وستینگهاوس طی یک واقعه تاریخی برق AC را با روشن کردن نمایشگاه به بازدید کنندگان معرفی کردند.

جنگ جریانها و اختراع کنترل از راه دور

به علت تبلیغات ادیسون برای استفاده از جریان مستقیم و در مقابل جریان متناوب تسلا، در اواخر دهه ۱۸۸۰ بین این دو مخترع جنگ جریان‌ در گرفت، این مسئله سبب شد تا تسلا و ادیسون تبدیل به دو رقیب و دشمن شوند. وقتی که تسلا ۴۱ ساله بود، اولین حق اختراع رادیوی پایه را به ثبت رساند یک سال بعد، او طرز کار یک قایق کنترل از راه دور را به ارتش ایالات متحده نشان داد، وی معتقد بود که ارتش به چیزهایی نظیر اژدرهایی با هدایت رادیویی نیاز خواهد داشت.

نقل مکان به کلورادو و ساخت آزمایشگاه

در سال ۱۸۹۹ تسلا تصمیم گرفت که به کلورادو اسپرینگس (Colorado Springs) رفته و با داشتن مکانی برای آزمایشات فشار قوی و فرکانس بالا، تحقیقاتش را آغاز کند. او این مکان را به خاطر طوفان‌های دائمی، ارتفاع بالا و خشکی هوا انتخاب کرد. همچنین هزینه‌ها رایگان بودند و توان الکتریکی از شرکت برق E1 پاسو فراهم می‌شد.

نیکولا در تاریخ ۱۷ می ۱۸۹۹ به کلورادو اسپرینگس رسید. پیش از رسیدن به خبرنگاران گفت که در حال انجام آزمایشاتی برای ارسال سیگنال از قله پیکس (Pikes Peak) به پاریس بوده است. وی بر روی ساختن سیستمی برای تلگراف بی‌سیم، تلفن و انتقال توان، که با الکتریسیته فشار قوی آزمایش می‌شد و امکان انتقال بیسیم و توزیع مقادیر بالای انرژی الکتریکی در طول فواصل بلند را داشت، کار کرد.

کمی بعد از رسیدن به کلورادو اسپرینگس، تسلا و یک پیمان کار محلی و تعدادی از دستیارانش شروع به ساخت یک آزمایشگاه کردند. آزمایشگاه در نوب هیل (Nob Hill) تأسیس شده بود و اهداف آن در ابتدا آزمایش با الکتریسیته فرکانس بالا و تحقیق بر روی انتقال بی سیم توان الکتریکی بود.

این آزمایشگاه دارای بزرگترین سیم پیچ تسلا بود که تا آن زمان ساخته شده بود و با داشتن ۱۶ متر قطر به عنوان فرستنده بزرگ کننده شناخته می‌شد. این دستگاه برخلاف سیم پیچ‌های تسلای کلاسیک، یک سیستم تقویت کننده سه سیم پیچه بود که نیازمند تحلیل‌های مختلفی بود. طبق محاسبات، تسلا از این دستگاه برای ارسال ده‌ها هزار وات توان، به صورت بی سیم استفاده کرده است. این دستگاه می‌توانست میلیون‌ها ولت الکتریسیته تولید کرده و صاعقه‌هایی به بزرگی بیش از ۳۰ متر بوجود بیاورد.

تسلا اولین کسی بود که اثرات الکتریکی در حد صاعقه بوجود آورد، دستگاه فرستنده بزرگ کننده (MT) رعدهایی بوجود آورد که از فواصل دوردست شنیده می‌شدند. در یکی از آزمایشات این دستگاه مردم نزدیک آزمایشگاه جرقه‌هایی را مشاهده می‌کردند که از زمین و از طریق کفش‌ها به پاهایشان ساطع می‌شد، برخی جرقه‌های الکتریکی را از شیر آتش نشانی مشاهده می‌کردند، محیط اطراف آزمایشگاه بسیار درخشان شده بود.

در یکی از آزمایشات با دستگاه فرستنده بزرگ کننده، ژنراتور شرکت برق کلورادو اسپرینگس خراب و شهر را دچار خاموشی شد. شرکت از دسترسی تسلا به تغذیه ژنراتورهای پشتیبان در صورت عدم تعمیر ژنراتور اولیه با هزینه خود تسلا جلوگیری به عمل آورد، پس از چند روز این ژنراتور دوباره راه اندازی شد.

در ۳ ژولای ۱۸۹۹ تسلا امواج ساکن زمینی را در داخل زمین کشف کرد. او نشان داد که زمین مانند یک رسانای نرم و صیقل خورده رفتار می‌کند و دارای ارتعاشات الکتریکی است. او امواجی را مورد آزمایش قرار داد که ویژگی آنها یک کمبود ارتعاش در نقاطی بود که بین آن نقاط نواحی ارتعاش حداکثر بصورت دوره‌ای رخ می‌داد. تسلا نشان داد که زمین می‌تواند به فرکانس‌های از پیش تعریف شده ارتعاشات الکتریکی پاسخ دهد. در این هنگام بود که تسلا فهمید، دریافت و ارسال توان در اطراف جهان ممکن است.

او آزمایشاتی به منظور درک نحوه انتشار الکترومغناطیسی و رزونانس زمین انجام داد. از روی اسنادی که موجود هستند، معلوم است که او صدها لامپ را به صورت بی‌سیم از فاصله ۴۰ کیلومتری روشن کرده است.

تسلا همچنین در رابطه با روش‌های بهینه سازی یونوسفر برای ارسال بدون سیم انرژی در طول فواصل بلند تحقیق کرد. او در تحقیقات خود فرکانس‌های بسیار پایینی از طریق زمین و بخش‌هایی از انرژی که لایه طرف سنگین کنلی خوانده می‌شد، ارسال کرد. تسلا محاسبات ریاضی را بر پایه آزمایشات خود انجام داده و کشف کرد که فرکانس رزونانس این بخش تقریبا ۸ هرتز است. در دهه ۱۹۵۰ محققین تأیید کردند که فرکانس رزونانس در این محدوده بود.

تسلا در آزمایشگاه کلورادو، سیگنالهای رادیویی فرازمینی را ضبط کرد و تحقیقات خود را در برخی از نشریات آن دوره منتشر کرد. اطلاعات و اخبار او توسط کمیته علمی که سخنان او را نپذیرفته بودند، رد شد. او متوجه شد که اندازه گیری‌های گیرنده او از سیگنال‌های مکرر با سیگنال‌هایی که او از طوفان‌ها و نویز زمین دریافت کرده بود، اساساً متفاوت است.

وی در سال ۱۹۲۳ در مقاله‌ای به نام یک چشم عظیم در حال دیدن اطراف جهان عنوان کرد بیست و دو سال پیش هنگام انجام آزمایش در کلورادو با یک دستگاه توان بی‌سیم، به شواهدی تجربی و غیرعادی از وجود حیات در مریخ دست یافته است. وی در این مقاله گفت: من یک گیرنده بی‌سیم با حساسیت فوق العاده را بدون این که هیچ چیزی را بدانم ساخته بودم و بدین وسیله سیگنال‌هایی را دریافت کردم که من از آنها به عنوان ۱-۲-۳-۴ تعبیر می‌کنم. من اعتقاد دارم که مریخی‌ها از اعداد برای ارتباطات استفاده می‌کنند چرا که اعداد جهانی هستند.

ترک کلورادو

تسلا در ۷ ژانویه سال ۱۹۰۰ و بعد از یک سال کلورادو اسپرینگس را ترک کرد. آزمایشگاه فرسوده و از بین رفته بود، لوازم آن نیز برای پرداخت بدهی‌ها فروخته شد. تجربیات کلورادو تسلا را برای پروژه بعدی‌ آماده کرد، یعنی ساخت یک وسیله انتقال بی‌سیم توان که به عنوان برج واردنکلیف (Wardenclyffe Tower) شناخته شد.

برج واردنکلیف

در سال ۱۹۰۰ تسلا شروع به طراحی برج واردنکلیف کرد. در ژوئن ۱۹۰۲ آزمایشگاه از خیابان هاستون به واردنکلیف منتقل شد. در میان اختراعات و نظریات تسلا امروزه بحث برانگیزترین آنها برج واردنکلیف است. بنا بود که این برج آغاز یک سیستم جهانی برای ارتباطات بی سیم باشد، علاوه بر این تسلا قصد داشت به وسیله این برج توزیع توان الکتریکی بی‌سیم را نمایش دهد. اما در ادامه با شروع جنگ و سقوط بازار افزایش قیمت مواد اولیه پروژه نیمه کاره متوقف شد و نهایتاً در اواسط جنگ جهانی اول، برج به‌طور کلی تخریب شد. روزنامه‌های آن دوران به واردنکلیف “کار احمقانه یک میلیون دلاری تسلا” لقب دادند.

جنگ جهانی اول

قبل از جنگ جهانی اول تسلا به دنبال سرمایه گذار برای تحقیقاتش بود. هنگامی که جنگ شروع شد، تسلا هزینه‌ای را که از حقوق ثبت اختراع اروپایی دریافت می‌کرد از دست داد. تسلا مسائل مرتبط با اوضاع پس از جنگ جهانی اول را پیش بینی کرده و آن را در یک مقاله در تاریخ ۲۰ دسامبر سال ۱۹۱۴ چاپ کرد. او اعتقاد داشت که اتحاد کشورها درمانی برای زمان و مسائل نبود.

دعوای حقوقی با گولیلمو مارکونی

در سال ۱۹۱۵ تسلا علیه گولیلمو مارکونی (Guglielmo Marconi) بر سر حق اختراع رادیو دعوای حقوقی اقامه و تلاش کرد که علیه ادعاهای مارکونی یک حکم دادگاهی بدست آورد اما موفق نشد. بعدها در سال ۱۹۴۳ دادگاه عالی آمریکا به دلیل اینکه تسلا سال‌ها پیش رادیو را اختراع کرده بود، حق اختراع مارکونی را باطل کرد.

سال‌های پایانی

حوالی سال ۱۹۱۶ تسلا به ورشکستگی افتاد زیرا به خاطر مالیات‌های پیشین بسیار بدهکار بود، او در این دوران در فقر زندگی می کرد.

در سالهای آتی علائم قطعی اختلال غیر ارادی وسواسی (OCD) در او به وجود آمد، او نسبت به عدد سه وسواس نشان می‌داد. اغلب احساس می‌کرد که باید سه بار اطراف یک ساختمان را قبل از وارد شدن به آن بگردد و می‌خواست در هر وعده غذایی سه دستمال تا شده در زیر بشقابش قرار داده شود. ماهیت اختلال غیر ارادی وسواسی در آن دوران تا حد کمی درک شده بود و هیچ درمانی برای آن وجود نداشت، به همین خاطر این علائم در نظر برخی، شواهد جنون نسبی او و ضربه احتمالی ناشی از دست دادن شهرتش شناخته می‌شد. این بیماری ممکن است ناشی از تحقیقاتی باشد که تسلا بر روی سیستم‌های چند فازه پی‌درپی در طبیعت انجام داد.

در این هنگام او در والدروف آستوریا اقامت داشت که توافق کرده بود کرایه آن را با تأخیر پرداخت کند. در سال ۱۹۱۷ زمانی که برج واردنکلیف از بین رفته بود، تسلا بزرگترین جایزه مهندسی یعنی مدال ادیسون! را از موسسه مهندسین برق آمریکا دریافت کرد.

تسلا هیچگاه ازدواج نکرد و سرانجام در ۷ ژانویه‌ سال ۱۹۴۳، در سن ۸۶ سالگی در اتاق ۳۳۲۷ هتل ویندهام نیویورکر (The New Yorker, A Wyndham Hotel) درگذشت، جسد وی ۲ روز بعد توسط یکی از خدمتکاران هتل پیدا شد.

جایزه مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک نیکولا تسلا (IEEE Nikola Tesla Award) نیز به افتخار این مخترع نامی نامگذاری شده است و هرساله به فرد یا افرادی‌ که کار مهمی در زمینه الکتریسیته انجام دهند، اهدا می‌‌شود. تسلا (T) واحد چگالی شار مغناطیسی، یک دهانه برخوردی تسلا در ماه، سیارک تسلا ۲۲۴۴ و موزه نیکولا تسلا نیز به افتخار این مهندس مشهور نامگذاری شده است.

 

بیشتر بخوانید: ده مورد از بزرگ‌ترین نظریات و اختراعات تسلا