1770-м годам, когда Алессандро Вольта обнаружил, что атомы цинка могут переходить в предпочтительное, более низкоэнергетическое квантовое состояние, отдавая при этом электроны. А атомы серебра могут переходить в более предпочтительное, низкоэнергетическое квантовое состояние, принимая дополнительные электроны. Подключите анод к цинку, и электроны, высвобождающиеся из цинка, будут накапливаться в нем. Подключите катод к серебру, и оно будет захватывать с него электроны. Теперь соедините анод и катод проводом. Тогда постоянный ток – реальные электроны – будет течь от анода к катоду. И пока этот поток идёт энергия движения электронов может быть использована для выполнения работы. Но диапазон постоянного тока мал, при перемещении электрон теряет энергию с каждым пройденным дюймом.
А теперь представим, что вместо этого вы вращаете провод возле магнита с частотой шестьдесят оборотов в секунду. Неподвижный электрон «не замечает» близости магнита, пожвижный – замечает: магнит толкает его с силой, пропорциональной скорости электрона. Электроны во вращающемся проводе начинают толкаться сначала в одном направлении, потом в другом, колеблясь с очень большой частототй. Так как провод является проводником, то эти колебания распространяются дальше, уже за пределы действия магнита. Провод, многократно намотанный на цилиндр, превращает его в мощный мангнит, который может чрезвычайно интенсивно колебать другой провод по схеме переменного тока, создавая трансформатор. И чем интенсивнее колеблется электорн, тем эффективнее передача энергии – меньшая сила тока передает ту же энергию, а меньшее количество электронов сокращает потери тепла.
Системы постоянного тока Эдисона требовали множества электростанций: по одной на каждый район. В то время как системы переменного тока Теслы требовали всего несколько крупных электростанций, размещенных в удобных местах. От которых передавалась энергия посредством интенсивных колебаний – высокого напряжения переменного тока – по линиям электропередач различной протяженности, в том числе на большие расстояния. Уровень колебаний повышался или понижался с помощью трансформаторов. Таким образом экономия была на стороне Теслы. И она действительно была огромной.
Но это казалось колдовством. Не было потока электронов, переносящих энергию, было лишь колебание туда-сюда. Как колебание без фактического перемещения электронов из одного места в другое могла производить полезную энергию? Эти идеи вызывали сильное сопротивление, поскольку даже подготовленным инженерам было трудно понять, как это может работать.
В итоге Тесла оказался прав. Вся современная энергосистема и все, что от нее питается – это в гораздо большей степени мир Теслы, а не мир Эдисона. Мир, каким мы видим его ночью из космоса, освещенный линиями электропередач – это мир Теслы. Его идеи о том, как заставить электроны двигаться эффективно и мощно, оказались верными. Хотя почти все его современники считали их спекулятивными, малопрактичными и граничащими с безумием.
Тесла сделал гораздо больше. В 1894 году он одним из первых продемонстрировал радио. Многие его идеи оправдались, другие сильно опередили свое время, третьи были просто фантастическими – например «лучи смерти» и беспроводная передача энергии. Он внес огромный вклад в развитие электрификации и, возможно, навсегда направил экономику в несколько иное русло. Как ему это удалось? Он мог работать в промышленных исследовательских лабораториях, а его идеи могли реализовывать корпорации.
В 1887 году он основал компанию Tesla Electric Light and Manufacturing, но финансовые партнеры вынудили его уйти из его же собственной компании. В 1888 году он представил индукционный двигатель переменного тока – прародителя современных двигателей переменного тока, а еще через год нашел постоянного финансового спонсора – Джорджа Вестингауза и его компанию Westinghouse Electric and Manufacturing Company. Вскоре Тесла начал работать в лаборатории компании в Питтсбурге. В 1891 году, в возрасте тридцати пяти лет, он вернулся в Нью-Йорк и на деньги, вырученные от продажи своих патентов Вестингаузу, основал собственную лабораторию. В 1892 году Тесла стал вице-президентом Американского института инженеров-электриков и получил патенты на изобретенную им многофазную систему электропитания переменного тока. В 1893 году он и Джорж Вестингауз вместе использовали переменный ток для освещения Всемирной выставки в Чикаго.
В конце 1880-х и в 1890-х годах развернулась так называемая война токов. Эдисон сделал ставку на сеть постоянного тока. Тот хорошо работал с лампами накаливания и двигателями того времени, а также с аккумуляторами, что позволило строить менее мощные, а потому более дешевые электростанции. Но Эдисон недооценил идеи Теслы: «[Они] великолепны <..> Но совершенно непрактичны»17.
Системы переменного тока Теслы и Вестингауза позволяли эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния по высоковольтным линиям. Как только энергия достигала нужного места, с помощью трансформаторов напряжение можно было понизить, до уровня, не являющегося смертельно опасным. Система постоянного тока Эдисона была менее рискованной, но требовала передачи низкого напряжения, что приводило к большим потерям энергии из-за сопротивления. Переменный ток имел свои риски, но был гораздо эффективнее. Однако оставался вопрос: как его использовать? Решение пришло, когда Тесла изобрел асинхронный двигатель.
И Вестингауз, и Эдисон едва не обанкротились, пытаясь как можно быстрее построить свои электросети. В итоге победили Вестингауз и Тесла.
Идеи Теслы распространялись благодаря финансированию и организационным усилиям других людей. В 1899 году Тесла переехал в Колорадо-Спрингс, для проведения экспериментов с высоковольтной передачей энергии – как по проводам, так и без них. Его эксперименты в итоге привели к появлению радиосвязи. Хотя сам Тесла был увлечен идеей распределения электроэнергии по всему миру без необходимости строить линии электропередач, и делая это бесплатно. Это было своего рода движение за «открытую электроэнергию», на девяносто лет опередившее концепцию программного обеспечения с открытым исходным кодом.
Финансовый кризис 1907 года и неосторожные займы Джорджа Вестингауза у банкиров Джона Пирпонта Моргана и Джорджа Фишера Бейкера положили конец «героическому веку» электричества. Морган решил, что время прозорливых изобретателей, как Тесла, и диких харизматичных предпринимателей, как Джордж Вестингауз, прошло. Бизнесом должны управлять прагматичные руководители в строгих костюмах, такие как Роберт Мазер и Эдвин Аткинс. Приоритеты сменились: меньше экспериментов, меньше расходов на рабочую силу, больше прибыли для акционеров. В результате Тесла передал Вестингаузу бессрочную безвозмездную лицензию на свои изобретения и тем самым значительно обеднел. Однако это не спасло компанию – Морган и Бейкер все равно вытеснили Вестингауза, сохранив права на разработки за собой18.
Тесла был не одинок в конце «короткого девятнадцатого века» и в начале «долгого двадцатого века». Он входил в узкий круг выдающихся, творческих изобретателей, но одновременно был беден, как и большинство людей того времени.
В 1914 году две трети населения мира по-прежнему обрабатывали землю, главным образом обеспечивая едой только самих себя. Большинство людей не умели читать, не видели поезда, не разговаривали по телефону, не жили в городах. Средняя продолжительность жизни все еще была лишь немного выше, чем в аграрную эпоху. Даже
