Пропуская через свое тело высокочастотный ток в сотни тысяч вольт, Тесла держал в руке это удивительное творение — работающую модель раскаленного солнца. С ее помощью он показывал то, что, с его точки зрения, было космическими лучами. Солнце, размышлял он, — это раскаленное тело, несущее огромный заряд электричества и испускающее потоки мельчайших частиц, каждая из которых обладала энергией благодаря своей огромной скорости. Но, будучи не замкнутым в стеклянном шаре, солнце отправляет свои лучи прямо в космос.
Тесла был убежден, что весь космос наполнен этими частицами, постоянно бомбардирующими землю, а также все другие виды материи, точно так же, как в его «углеродно-кнопочной» лампе, где самый твердый материал превращается в атомную пыль.
Он говорил, что одним из проявлений этой бомбардировки Земли Солнцем является северное сияние. Хотя не существует никаких записей его методов, он объявлял, что обнаружил космические лучи, измерил их энергию и определил, что они движутся со скоростью сотен миллионов вольт [5].
Наиболее рассудительные и здравомыслящие физики и инженеры из его аудитории, слышавшие эти вопиющие заявления, скептически качали головой. Где доказательства?
Сегодня известно, что термоядерная реакция на Солнце вызывает рентгеновское, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, а также излучение радиоволн и солнечных частиц с мощностью 64 млн ватт (или вольт-ампер) на квадратный метр поверхности Солнца.
Космические лучи, согласно современным знаниям, проявляются в различной форме и являются результатом слияния и распада частиц, а также столкновения высокоэнергетичных частиц. Они летят не только от Солнца, но и от звезд, в том числе новых или взрывающихся.
Электроны и протоны Солнца, приближаясь к Земле, захватываются электромагнитным полем Земли и образуют радиационные пояса Ван Аллена. Солнечное излучение, как видимое, так и невидимое, определяет температуру поверхности планет. Северное сияние вызывается частицами, испускаемыми Солнцем (солнечный ветер), при их соударении с атомами верхних слоев атмосферы.
Спустя пять лет после лекции Теслы французский физик Анри Беккерель открыл таинственные лучи, испускаемые ураном. Мария и Пьер Кюри подтвердили его открытие своими исследованиями радия и урана, атомы которого распадались самопроизвольно. Тесла ошибочно полагал, что космические лучи являются первичной причиной радиоактивности радия, тория и урана. Но он был абсолютно прав, предсказывая, что бомбардировка «космическими лучами», то есть субатомными частицами высокой энергии, может сделать другие вещества радиоактивными, как это и было продемонстрировано Ирен Кюри и ее мужем Фредериком Жолио в 1934 году.
Хотя научный мир времен Теслы не принял его теорию космических лучей, двое ученых, ставших впоследствии знаменитыми в этой области, признавали себя обязанными его влиянию. Должно было пройти тридцать лет, прежде чем Роберт А. Милликан повторно открыл космические лучи. Он полагал, что они были скорее фотонами, а не заряженными частицами. Это привело к одной из яростных дискуссий 1940-х годов между нобелевскими лауреатами Милликаном и Артуром Г Комптоном, который считал, что космические лучи состоят из частиц вещества с очень высокими скоростями. В точности, как это описывал Тесла, и эта теория нашла подтверждение.
И Милликан, и Комптон отдавали дань интуиции своего победоносного предшественника. Но наука неумолимо продвигалась, доказывая, что состав космических лучей более разнообразен и сложен, чем каждый из них полагал.
Лампа со странным названием «углеродно-кнопочная», которой Тесла 20 мая 1891 года ослепил аудиторию в Колумбийском колледже, воплощала идею точечного электронного микроскопа. Лампа испускала наэлектризованные частицы, выстреливаемые по радиусам из крошечного активного пятна (крупинки), у которого поддерживался высокий потенциал. И на поверхности стеклянного шара эти частицы, как микроскоп, воспроизводили увеличенное фосфоресцирующее изображение той маленькой области, из которой они вылетели [6].
Единственным ограничением на увеличение, которого можно было достичь, оставался размер стеклянной сферы. Чем больше будет ее радиус, тем больше будет увеличение. Электроны меньше, чем волны видимого света. И вещи слишком Маленькие, чтобы их можно увеличить при помощи световых волн, все же можно увидеть как изображения, созданные выпущенными электронами.
Владимиру Зворыкину приписывается создание электронного микроскопа в 1939 году. И все же эффект углеродно-кнопочной лампы, когда Тесла создавал в ней очень высокий вакуум, едва ли хоть чем-то будет отличаться от точечного электронного микроскопа, увеличивающего в миллион раз. [7]
Другой эффект, полученный благодаря углеродно-кнопочной лампе, берет свое начало в явлении резонанса. При описании резонанса Тесла часто применял аналогии с винным бокалом и качелями. Бокал, разбитый звуком, взятым на скрипке, разлетается вдребезги потому, что вибрации воздуха, порождаемые скрипкой, оказались той же самой частоты, что и собственные вибрации бокала. Человек, сидящий на качелях, может весить двести фунтов, а слабый мальчик, раскачивающий его, может весить пятьдесят фунтов и толкать качели с силой не больше фунта. Но если он подстроит свои толчки под качание качелей, когда они уходят от него, и будет добавлять всего по фунту усилий, ему скоро придется остановиться, чтобы не отправить качели в космос.
«Принцип не может подвести, — говорил Тесла. — Здесь просто нужно прикладывать небольшую силу в нужный момент».
Вот почему углеродно-кнопочная лампа Теслы может быть названа предком ускорителя (ядерных частиц). Имея твердую карборундовую «кнопку» в шаре с почти полным вакуумом и подключая лампу к высокочастотному источнику тока, Тесле удалось достичь того, что на немногих оставшихся молекулах воздуха появлялся заряд. И они отбрасывались с огромной скоростью от «кнопки» к стенкам шара и обратно, разбивая вдребезги материал «кнопки» в атомную пыль. Пыль присоединялась к несущимся молекулам воздуха, вызывая дальнейшее измельчение.
«Если бы можно было сделать частоты достаточно высокими, то потери из-за несовершенной упругости стекла были совершенно незначительными...» [8] — пояснял Тесла.
В 1939 году Эрнест Орландо Лоуренс из Калифорнийского университета в Беркли получил Нобелевскую премию за изобретение циклотрона.
Согласно отчету: «В 1929 году Эрнест Орландо Лоуренс... прочел об исследовании одного немецкого физика, которому удалось, подавая по два электростатических импульса вместо одного, сообщить заряженным атомам калия в электронной лампе в два раза больше энергии, чем они обычно получали при фиксированном напряжении. Лоуренс удивился: «Если импульс можно было удвоить, нельзя ли его утроить или увеличить в какое-то число раз?» Задача заключалась в том, чтобы передать частицам в лампе серию импульсов. При этом каждый последующий импульс должен быть чуть сильнее, пока (как в примере с ребенком, раскачивающим качели) количество движения частиц не возрастет достаточно сильно». [9]
Из стекла и сургуча Лоуренс создал прибор, разгоняющий частицы. Дископодобная вакуумная камера всего лишь четыре дюйма шириной. Внутрь поместили два электрода, каждый из которых был как полкоробки для торта. Они получили название D-пластины. Снаружи этой вакуумной камеры разместили мощный электромагнит. Ионизированные атомы (или протоны) мчались в магнитном поле внутри этой круглой камеры, пока не разгонялись до очень высокой скорости, и тогда выбрасывались из камеры в виде узкого пучка. Как пули с огромной энергией. Первая модель Лоуренса была названа циклотроном, поскольку он разгонял молекулы по кругу. Вскоре он построил аппарат большего размера, который разгонял протоны до энергии в 1,2 млн электрон-вольт.
Действительно ли Тесла разбивал ядра атомов углерода, как полагал его первый биограф, не имеет большого значения для его революционного достижения. Сам изобретатель описывал, как яростно молекулы остаточного газа ударялись об углеродную кнопку, раскаляя ее или приводя в состояние, близкое к жидкому.