رویاهای ناتمام یک دانشمند ابرقهرمان

خبرگزاری علم و فناوری آنا، نوید فرخی؛ وقتی صحبت از بزرگان علم به میان می‌آید اغلب از گالیله، داروین، فارادی، ابن سینا، اینشتین و... یاد می‌کنند. با این حال در میان عموم مردم یکی از محبوب‌ترین چهره‌های علمی تمام دوران‌ها کسی نیست به جز نیکولا تسلا.

بسیاری از علاقه‌مندان علم و دانش، نیکولا تسلا را یک ابرقهرمان علمی می‌دانند. بدون شک نیکولا تسلا مخترع و مهندس برجسته‌ای بود و ما توسعه برق جریان متناوب (AC) را مدیون او هستیم. برخی او را یک مخترع آینده‌نگر تلقی می‌کنند. اختراع مشهور تسلا در حوزه برق تنها بخشی از میراث اوست. تسلا دستاوردهای کمتر شناخته‌شده‌ای نیز دارد که از علایق متنوع و گسترده‌اش پرده برمی دارد. تسلا در بسیاری از زمینه‌ها از زمان خود جلوتر بود و دیدگاه‌هایش همچنان الهام بخش دانشمندان و مهندسان است.

نوسان‌ساز تسلا

تسلا دستگاهی را به نام نوسان‌ساز تسلا (oscillator) اختراع کرد. این نوسان‌ساز مکانیکی با نیروی بخار کار می‌کرد. تسلا معتقد بود که دستگاهش می‌تواند جایگزین موتورها شود و ادعا می‌کرد که می‌تواند انرژی رایگان و نامحدودی را فراهم کند. دستگاه مزبور تولید ارتعاش داشت و این ارتعاشات تا حدی بود که می‌توانست یک ساختمان را تکان دهد. تسلا آن را در سال 1898 در آزمایشگاه خود در نیویورک آزمایش کرد و ارتعاشات باعث زلزله کوچکی شد! کار به جایی رسید که پلیس برای بررسی‌های بیشتر آمد و تسلا به دستیارانش گفت که دستگاه را متوقف کنند و چیزی نگویند!

نوسانگر تسلا به عنوان ماشین زلزله (Earthquake Machine) نیز شناخته می‌شود. تسلا معتقد بود که می‌تواند فرکانس رزونانس زمین را پیدا کند و با تطبیق این فرکانس و دستگاهش، ارتعاشاتی را در مقیاس بزرگ ایجاد کند. این ایده هرگز به طور کامل پیاده‌سازی نشد.  

 انتقال بی‌سیم انرژی

تسلا برای دهه‌ها رویای انتقال انرژی بدون سیم را داشت. او بدین منظور برج واردن‌کلیف (Wardenclyffe Tower) را در نیویورک ساخت. این برج برای انتقال بی‌سیم برق در نظر گرفته شده بود و تسلا اعتقاد داشت می‌تواند از طریق آن انرژی رایگان برای همه فراهم کند. با این حال پول او ته کشید و این برج هرگز به طور کامل عملیاتی نشد. امروزه می‌دانیم ایده‌های تسلا بر فناوری مدرن بی‌سیم تأثیر غیرقابل‌انکاری گذاشت. شارژ بی‌سیم و ارتباطات رادیویی مدیون مبتنی بر آرای اوست.

کنترل از راه دور

تسلا در سال 1898 اولین قایق کنترل از راه دور را به نمایش گذاشت. او آن را «تله‌اتوماسیون» (teleautomaton) نامید. هدایت قایق از طریق امواج رادیویی انجام می‌گرفت. در آن زمان ایده تسلا بسیار عجیب تلقی می‌شد و حضار در مدیسون اسکوئر گاردن (Madison Square Garden) با دیدن آزمایش دستگاه شگفت‌زده شدند. برخی فکر می‌کردند تسلا از جادو استفاده می‌کند. این اختراع پایه و اساس فناوری‌های کنترل از راه دور مدرن شمرده می‌شود. امروزه ما از کنترل از راه دور برای بسیاری از دستگاه‌ها مانند تلویزیون و هواپیماهای بدون سرنشین و... استفاده می‌کنیم. با این حال به ندرت اعتباری از این فناوری‌ها به تسلا داده می‌شود.

تسلا همچنین ایده زیردریایی‌های الکتریکی(electric submarines) را مطرح کرد. او رویای ساخت زیردریایی‌هایی را داشت که با انرژی بی‌سیم کار کنند. تسلا معتقد بود که می‌توان آنها را از راه دور کنترل کرد. این مفهوم فراتر از زمان او بود و در آن دوران فناوری‌های لازم برای پیاده سازی این ایده در دسترس نبود. امروزه، زیردریایی‌ها از اشکال مختلف فناوری پیشرفته استفاده می‌کنند که بازتاب مفاهیم اولیه تسلا است.

توربین تسلا

به موتوری چرخنده که می‌تواند از طریق حرکت انرژی به‌دست آورد توربین اطلاق می‌شود. تسلا توانست یک توربین بدون پره طراحی کند. این دستگاه توربین تسلا(Tesla Turbine) نام داشت. توربین‌های سنتی دارای پره‌هایی بودند که آب یا بخار را به حرکت در می‌آوردند، اما توربین تسلا به جای آن از دیسک‌های صاف استفاده می‌کرد. این دستگاه بر اساس یک اصل فیزیکی به نام اثر لایه مرزی (boundary layer effect) عمل می‌کرد. لایه مرزی لایه نازکی از هوا است که به سطح یک جسم مانند بال یا اتومبیل در حال حرکت به اصطلاح می‌چسبد. این لایه بر نحوه جریان هوا در اطراف جسم تأثیر می‌گذارد و می‌تواند شکل حرکت آن را تغییر دهد. تسلا معتقد بود که توربین او کارآمدتر است و امیدوار بود از طریق آن صنعت را متحول کند. با این حال توربین تسلا هرگز به طور گسترده پذیرفته نشد. امروزه مهندسان همچنان در حال تحقیق و بررسی توربین تسلا هستند.

تسلا همچنین ایده‌هایی برای به کارگیری امواج اقیانوس برای تولید انرژی پایدار داشت. او می‌گفت می‌توان از امواج و جزر و مد انرژی دریافت کرد. تسلا معتقد بود که این کار می‌تواند به یک منبع انرژی قابل اتکاء منتهی شود. او به صورت نظری چندین دستگاه برای گرفتن انرژی برق از اقیانوس طراحی کرد. ایده‌های او هرگز پیاده سازی نشد، اما بخشی از تلاش‌هایش الهام‌بخش تحولات بعدی در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر بود.

کار تسلا بر روی توربین‌ها به پروانه کشتی و ملخ هواپیما نیز کشیده شد. او پروانه‌های بدون پره (bladeless propellers) را برای کشتی‌ها طراحی کرد. این پروانه‌ها از همان مدل به کاررفته در توربین استفاده می‌کردند. تسلا معتقد بود که پروانه‌های کشتی او کارآمدتر و ساکت‌تر خواهند بود. طرح‌های پروانه بدون پره او هرگز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت، هر چند به مطالعه دینامیک سیالات و سیستم‌های پیشران کمک کردند.

تشدیدکننده تراگسیلگر

تسلا دستگاه قدرتمندی به نام تشدیدکننده تراگسیلگر (Magnifying Transmitter) ساخت. این دستگاه در حقیقت یک نوع سیم‌پیچ تسلا (Tesla coil) بود. این دستگاه می‌توانست نیروی الکتریکی با ولتاژ بالا تولید کند. اعتقاد راسخ تسلا بر این بود که می‌تواند برق را از طریق هوا در فواصل طولانی ارسال کند. او ادعای خود را با روشن کردن لامپ به صورت بی‌سیم نشان داد. این دستگاه بخشی از چشم انداز او برای انتقال انرژی بی‌سیم بود. اگرچه خود این دستگاه مورد توجه قرار نگرفت، اما مفاهیم او بعدها الهام بخش فناوری‌های بی‌سیم آینده شد.

آزمایشات اشعه ایکس

تسلا آزمایش‌های اولیه‌ای را با اشعه ایکس انجام داد. او در سال 1895 با استفاده از اشعه ایکس تصاویری خلق کرد. تسلا از وسیله‌ای به نام لامپ کروکز (Crookes tube) بدین منظور استفاده می‌کرد. آزمایشات او شبیه کارهای ویلهلم رونتگن(Wilhelm Röntgen) بود. اعتبار کشف اشعه ایکس به رونتگن می‌رسد. با این حال، کار تسلا به درک فناوری اشعه ایکس کمک شایانی کرد. او حتی در مورد خطرات احتمالی اشعه ایکس هشدار داد و اثرات مضر آن را تشخیص داد.

 تسلا در حین کار با جریان‌های الکتریکی با فرکانس بالا، سایه نگارها (Shadowgraphs) را کشف کرد. سایه نگارها به تصاویر اشعه ایکس شبیه هستند. تسلا برای ایجاد این تصاویر از یک لامپ خلاء استفاده کرد. او متوجه شد که اجسام وقتی در معرض جریان‌های الکتریکی فرکانس بالا قرار می‌گیرند، سایه ایجاد می‌کنند. این سایه نگارها به او کمک کرد تا ویژگی‌های این جریان‌ها را درک کند. کشف تسلا گام بزرگی در مطالعه امواج الکترومغناطیسی بود.

نورپردازی نئونی

نورپردازی نئونی  (Neon lighting)  نوعی نورپردازی است که در آن از لوله‌های شیشه‌ای پر گاز برای تولید نور استفاده می‌شود. امروزه اغلب از این فناوری در تابلوها، آثار هنری و وسایل تزئینی استفاده می‌شود. نور نئونی با عبور جریان الکتریکی از گاز داخل لوله‌ها به وجود می‌آید و باعث می‌شود تا نوری درخشان و متمایز ساطع شود. نورپردازی نئونی به دلیل جذابیت چشم نوازش، سال‌هاست که محبوب بوده است.

تسلا به توسعه نورپردازی نئون کمک شایانی کرد. او روی لوله‌های پر از گاز آزمایش انجام می‌داد و با اعمال ولتاژ بالا باعث درخشیدن این گاز شد. این آزمایش‌ها اشکال اولیه نورپردازی نئونی بودند. کار تسلا با نورپردازی شامل ایجاد نمایشگرهای نوری زیبا بود. امروزه تابلوهای نئونی رایج هستند و آزمایش‌های اولیه تسلا بخشی از تاریخچه این فناوری محسوب می‌شود.

اشعه مرگ تسلا

تسلا در ابتدای قرن بیستم ادعا کرد که دستگاه اشعه مرگ (Death Ray) را اختراع کرده است. او آن را سلاح تله‌فورس (Teleforce weapon) نامید. این دستگاه ادعا می‌شد که انرژی را به صورت پرتوهای متمرکز ساطع می‌کند. تسلا معتقد بود که می‌تواند هواپیماها و نیروهای دشمن را نابود کند. او به هر علتی هرگز جزئیات این اختراع را فاش نکرد. این امر باعث شد بسیاری آن را یک افسانه بدانند. تسلا در سال 1943 دار فانی را وداع گفت. هنگامی که سال ۱۹۵۷، شورای ملی مخترعان لیست اختراعات نظامی را برای اولین بار منتشر کرد، اشعه مرگ تسلا در آن دیده می‌شد. امروزه مفاهیم مشابهی در فناوری نظامی در حال تحقیق و بررسی است.

مهندسی برودتی

تسلا مشارکت قابل توجهی در حوزه مهندسی برودتی (cryogenic engineering) داشت. تحقیقات نشان می‌دهد برخی مواد در سرما خواص جالبی از خود نشان می‌دهند. تسلا آزمایش‌هایی را در دمای بسیار پایین انجام می‌داد. او معتقد بود مهندسی برودتی کاربردهای بالقوه زیادی دارد. او تجهیزاتی را برای رسیدن به این دماهای پایین طراحی کرد. کار تسلادر این زمینه پیشگام بود. امروزه مهندسی برودتی بخش مهمی از علم و صنعت شناخته می‌شود اما هنوز هم تحقیقات در این زمینه به نقطه‌ای شاخص نرسیده است.