《电气实验者》 1919 年 5 月

《电气实验者》编辑注： 即使是在今天的通信系统中，其工作原理仍然是基于特斯拉的收发原理。特斯拉是“真正的无线”系统的发明人。由于这个发明是如此引人注意并且完美，特斯拉博士不愧为“无线之父”。对于特斯拉来说，赫兹波理论是一种错觉，它在某种程度上是合理的，但事实将证明它空洞无物，它使我们确信真正的赫兹波在穿过一小段距离后就会有损失。而且，天线电流的测量并不能证实这种影响，因为赫兹波在穿过一段距离后只有一部分在起作用。真正赫兹波发送和接收的有限活动在此文中被清楚的解释，除了明确表明以上那些，今天的无线电工程师还采用原始特斯拉调整震荡系统。他用不同形式天线的例子来表明：仪器接收到的信号实际上是来自于地球电流而不是以太的空间电波。特斯拉还以个人的观察和测试反驳了“海维赛德电离层（Heaviside layer）”理论。

自从麦克斯韦电磁理论声明以来，全世界的科学家都屈从于它的实验证明。他们相信它已经完成了并且渴望成功，一反常态的乐意接受对此的任何证据。赫兹博士结果的公布引起了从没有过的轩然大波。那时候我正处在电力输送系统的商业推广的紧张工作中，但是我还是迫切的希望通过自己的眼睛来见证这个奇迹。因此，一旦摆脱了这些必要的责任，我就在位于纽约 Grand 大街的实验室里开始了我的实验。我带着要开辟赫兹博士开创的领域的目的，在设计高频交流发电机的同时，开始了一些仪器的设计。意识到他采用的设备的限制，我集中于大功率自感线圈的制造，但是没有实质性的进展直到灵感带我走向震荡变压器。到 1891 年的下半年的时候，我已经领先于这个新原则的发展，因为在处理方法上我已经超越于这个德国物理学家。我所有对 Rhumkorf 线圈的前期努力使我变得不自信，为了解决我的疑惑，我又一次小心翼翼的带着改进的仪器重头再来。强度大大放大的类似现象出现了。但是它们有更加不同并且似是而非的解释。我认为这个很重要以至于在 1892 年的时候我去德国的柏林与赫兹博士讨论我观察到的现象。他对这个结果是如此失望和伤心，以致于我都有些后悔此行。在随后的几年我对这个课题做了大量的实验，但是结果都是一致的否定赫兹波。1990 年，我发展了一个无线传输器，它可以使我得到数百万马力的电磁活动，在此之后，我做了最后一次绝望的尝试来证明震荡产生的干扰是类似于光的以太振动，但是又一次失败了。18 年来我一直阅读关于赫兹波电报的论文、科技报告和文章，以便了解最新进展，但是他们使我感觉像是虚构的小说作品。

科学的历史表明理论是易腐的。随着每一个真理被发现，我们对自然有了更好的理解，改进了对它的观念和看法。赫兹博士没有发现一个新的原则。他只是对很久之前就制订的假说给出了材料上的支持。一个有周期电流穿过的电路发射某种类型的空间波，这是一个非常清楚的事实，但是我们却忽略了他们的特点。

他显然是给出了一个实验证明，证明他们在以太中轻微颤动。很多人视此为伟大的成就。在我看来，它不朽之处与其说是这个，还不如说是将研究者的注意力转向对周围环境介质的关注。赫兹波理论借助迷人的想象，扼杀了对无线艺术的创造性的努力，使它在长达 25 年里发展缓慢。因此，从另一个角度说，无论从哪方面高估它有益效果都是不应该的。

至于无线信号，这些辐射的应用是相当明显的。当赫兹博士被问到这种系统是否有实际价值时，他也不认为如此，他的预测是正确的。对这种辐射应用前景的最好的预期是找出一种类似光反射通信的方法并受相同或更大的限制。

1891 年春天，我在哥伦比亚大学给美国电气工程师协会展示了高频发电机器，这些奠定了一个崭新的前途光明的开始。虽然在当时电共振的规律是众所周知的，我的朋友 John Hopkinson博士甚至在 1889 年 11 月 3 号的伦敦电气工程师协会表示他们的特定应用。对于这个知识的实际应用什么都没做，并且我的这些共振电路、特别是高频实验很可能是首次公开展览的。

虽然我演讲的成功是由于其引人注目的特点，它的重要性在于显示了所有的设备可以通过一个没有回路的单线操作。这是我无线系统演化的第一步。我认为这个想法是可能的，在合适的共振条件下，通过地球传输电能，因而无需任何的人工导体。任何一个希望公正检查这些早期建议优点的人一定不要以现在的科学观点看待这个问题。我只需指出，在 1893 年的下半年，当我在各种仪器及其未来前景的住处，利用无线系统上准备一篇精心的文章的时候，Mr. Joseph Wetzler 和其他朋友强调了他们对出版的抗议，原因是站在商人的角度上，这些浪费时间和牵强附会的猜测会伤害我。因此，我原本打算说的收录在富兰克林研究所和全国电光源协会的演讲的 “论电共振”这一章里，这个只是其中的一小部分。这很少的在破坏中抢救过来的言论使我从很多准备好的同事中脱颖而出，得到了“无线之父”的称号，而不是引进了在青年业余爱好者之间的无线传输、不久将在规模和重要性上盖过所有工程师过去的成就的仪器的发明。

一个流行的印象是我无线工作开始于 1893 年，但事实上我已花了两年的时间在调查取证、采用仪器的形式上，其中的一些仪器几乎和今天用的一样。从一开始我就很清楚的知道，这个成就只能通过一系列的激进改进来获得成功。合适的高频发生器和电路振荡器是必须首先生产的。这些能量被需要高效的发送器发射并且被有一定距离的接收器收集。如果不阻止和排斥所有外来干涉，这样的一个系统就会在用途上被极大的限制。但是我及时的认识到，此类仪器的设计如果考虑到地球的物理特点和已有的电气条件，就会获得高效率。我将简要的谈谈，因为他们使得本系统逐步发展。

我第一次演示用的高频交流发电机如图 1 所示。它组成了一个圆环，有 384 个发射极，一个齿上带有线圈磁盘缠绕成单层，这些单层根据要求以不同的方式连接。对于实验目标来说这是一个很好的机器，产生的频率为每秒从 10000 周期到 20000 周期的正弦电流。由于高达每平方

毫米 30 安培的电流可以无损失的穿过线圈，输出是相当大的。

图 1：每秒 10000 转的交流发电机，功率为 10K 瓦。1891 年 3 月 20 号，在哥伦比亚大学，特斯拉向美国电气工程师协会成员首次演示高频现象的时候引进。

图 2 的表显示了在我讲座中使用的电路安排。通过分组电容器来保证共振条件，自感线圈中的可移动铁芯可以更好的调整电路。与后者松散关联的是一个高电压的次级回路.

图 2：图表显示了特斯拉演示试验中的电路连接和调谐装置，这个演示实验是他用图 1 中的高频交流发电机向美国电气工程师协会所做的。

通过一个没有回路的单个电线的设备的运作在一开始是令人费解的，因为它是新颖的，却可以很容易的通过合适的分析解释。因此我做了图 3 和图 4 。

图3：通过两根电线和液压模拟的电力传输

图4：通过一根电线液压模拟的电力传输

在前一部分，由大面积的管子组成低电阻的导电体出现了。带有振动活塞的交流发电机和通过微小的渠道的白炽灯的电丝，连接者管子。从图中一眼就可以看出，活塞很轻微的振动就会引起流体高速穿过小渠道，而且通过摩擦几乎所有的动能将转化成热能，这类似于在白炽灯灯丝中的电流。

第二个图不言自明。与电力系统终端的能量一致，引进了具有弹性的蓄电池，它体现了回流管的必须性。随着活塞振动，袋子会膨胀或收缩，通过限制高速通行可以实现流体激增。理论上认为，能量转换的效率在两种情况下是相同的。

一个通过单线进行能量传输的电力系统是可行的，这是理所当然的，产生的问题是如何在接收端收集能量。带着这个目标我做了图 5，在图 5 中导体的一端由振荡器激励。很明显，随着周期性的脉冲通过导线，在导线周围的介质中不同的电势也会随之建立，这些电势与导线成一定的角度，其中有些可能会产生很有用的应用。因此，在图 a 中，一个由电感和电容构成的共振电路被横向电势激发；在图b 中，则被纵向的电势差激发；在图c 中，能量被与导体平行但并不接触的电路收集；在图 d 中，能量被一部分嵌入在导体中、可能与导体电气连接（也可能不连接）的电路收集。记住这些典型部署是很重要的，因为无论振荡器远距离的行为如何被无限的地球修改，相关的原则都是一样的

图5：在单根电线传输系统中收集能量的典型电路设计

图 6：阐明了在大电容在其中一端的效果

现在考虑在大尺度范围内导体被电流 I 激励的情况。图 6 的上半部分表明了一个熟悉的震荡系统，它由直杆组成，其自感为 2L，小的终端电容容量为 cc。下半部分由一个大容量的C 连接直杆的一端，通过符合自感 X 的距离将节点移向右方。因为节点两端的系统以同样的频率振动，我们可以很容易的从 X = L(C-c/C+c)得到(L+X)c = (L-X)C。当电容 C 相当于地球的电容时，X 接近于L，换句话说，节点靠近地面的连接，其位置的精确测定在计算电气测量的数据上是很重要的，我已经为此设计出特殊的方法。

图7：通过大地的电力传输和机械模拟，1893年3月，特斯拉向富兰克林研究所和电灯协会讲座中描述过

我原来的无线能量传输计划在图 7 的上半部分显示出来，下半部分说明了他的机械模拟，

首次在我发表在 1900 年 6 月的世纪杂志的文章中出现。交流发电机，最好是高压的，其中一端与大地相连，另一端与升高的电容连接，在地球上发送振荡。在一定的距离处有一个接收电路，同样是一端与地相连一端与升高的电容相连，从而收集能量并驱动适当的设备。为了加强效果我建议采用很多这样的单元，这个主意很可能是有价值的。在模拟实验中，用到了两个音叉，其中一个在发送端，另一个在接收端，每一个都与它较低的柱形的活塞相连。这两个柱体通过一个有弹性的、充满不可压缩液体的大水池相连。传输到任何一个音叉的振动都会激发他们的共鸣，并且通过电气连接或其他方式实现预期的效果。这，我可以说，并非仅仅是机械验证，而是我潜艇装置信号的一个简单的表现形式，我在 1892 年的时候完善了它，但那个时候我并不满意，虽然已经比现如今使用的仪器效率更高。

图 7 中的电气图表是我演讲的复制，只是对这一原则的阐述。我详细描述的这种安排如图 8所示，在这种情况下，交流发电机给变压器的初级端加电压，连接大地和升起电容的次级线圈发送高压振动。由感应线圈和提升电容组成的接收电路与地无缝相连，它与传输的振动产生共鸣。

Fig. 8. Tesla's System of Wireless Transmission Thru the Earth as Actually Exposed In His Lectures

Before the Franklin Institute and Electric Light Association in February and March, 1893.

图 8：特斯拉透地无线传输系统，1893 年 3 月，特斯拉向富兰克林研究所和电灯协会讲座中描述

过

接收设备的具体形式没有提到，但在我大脑中已经有这些模型，它们转换接收到的电流，使得电流和电压的强度适合于任何用途。这实质上就是今天的系统，我没有找到任何使用其它仪器可以进行远距离传输的简单例证。除了使得这些新鲜高效的设备广为人知，我还给予世界了一个比以往相信的任何系统都更有潜力的无线系统，这可能对那些已经阅读了我首次描述这些进展的人是不清楚的。我曾多次声明和明确，我预期的传输绝对是对陆地距离和能量数量没有限制的。虽然我克服了一切在开始的时候看起来无法克服的障碍并且找到优雅的解决方案来解决曾经我 面对的问题，但是即使在今天，大多数专家仍然是对这些很容易得到的可能性视而不见。

由于发现了旋转电刷，我对信号可以很容易沿着全球传播的信心增加了。旋转电刷是一个很美好的现象，我 1892 年在伦敦电气工程师协会的讲座里描述过，如图 9 所示。这无疑是已知的最精确的无线探测器但是有很长一段时间，它很难生产和很难保持在敏感状态。这些困难不再存在，我正在寻找这种仪器有价值的应用，尤其是在与高速摄影方法的连接上，我在无线和有线的传输上都建议过。

图 9：三极管的前身—已知的最敏感的无线探测器，1892 年 2 月，在伦敦，特斯拉在电气工程师研究所的演讲中描述过

在接下来的 3 年或 4 年中，最重要的进展将很有可能是我的串联电路系统和现今普遍采用

的方法。这些发明在无线艺术发展中的紧密关系出现在图 10，图 10 演示了我在 1896 年 9 月

22 号的美国 568178 号专利中描述的安排，和与相应无线设备的处理。图表的标题足够明确可以免除进一步的评论。我将只是在早期的记录中稍稍提及，加上任何数量的共振电路如何连接和规范的指示。我已经表明了初级脉冲适当时机和使用谐波的优势。在伦敦的一个可笑的无线单位，一些不考虑他们声誉的鲁莽的工程师声称我的电路全然没有调谐。实际上他们断言说我将共振看做是不能驯服的野兽。

图 10：特斯拉级联调谐电路系统，1896 年 9 月 22 日，美国专利号 568178 中描述过，在无线传输系统中也有相应的设计。

将我 1897 年在比利时的专利中首次描述的系统与那时赫兹波系统相比较是很有趣的。他们之间的重大分歧一目了然，前者使得我们可以经济的传送能量到任何地方，具有不可估量的价值。后者只能传输几公里是没有价值的。前者没有火花隙并且行为被共振无限放大。这两个发射器和接收器的电流被转化，使之更加有效和适合各种所需设备使用。我的系统被合适的构建，是抗静电和其他干扰的，传输的能量数量比赫兹的大几百万倍，赫兹的系统没有以上这些优点，从来没有使用成功过并且现在已经消失无踪了。

一个人所共知的专家在 1899 年声明，我的仪器没有工作，并且一条信息会用 200 年的时间横跨大西洋。甚至迟钝的接受来自我的一个伟大的成就应该得到的祝贺。但随后的记录实验显示我的设备总是被秘密使用，自从我获悉此事，我用蔑视的目光看待使用这些 Borgia-Medici 方法的人。对发明的大规模拨款并不是没有被挪用的。我可能会提及具有空气间隙的震荡变换器作为这个观点的一个例子。

这个反过来通过含有反向旋转成员的机械裂口、汞断续器或某种真空灯泡，或通过很多崭新的已经制造出来的系统被碳弧、淬火的缝隙、氢气氩气或氦气环境取代。我提及此事并没有恶意，让我们以一切手段推进。但是我不禁想起来，如果没有机灵的人来发起这些系统，来发明他们自己的东西而不是依赖我，将会多好！

1900 年以前有两个最宝贵的改进。其中之一是我的带有发射综合波的发射器和由单独调谐元件有机结合的接收器的个人系统。基本的原则可以用几句话来解释。假设有 n 个适合无线传

输的简单振动，任何一个调谐被干扰影响的概率是 1/n.就剩下（n-1）个振动，其中之一被刺激的机率是 1/n(n-1).，以此类推，3 个结合的机会是 1/n(n-1)(n-2)。很容易看出，如果接收仪器被设计成只能通过所有元件的接口进行操作，那么以这种方式任何要求的抗静电或其他干扰的程度都可以达到。这是一个难题但我已经成功解决了，所以现在任何要求的同步信息的数量在地球和人工导体的传送中是可以得到的。

图 11 特斯拉四电路调谐系统与赫兹波系统的对比

另一个发明有更大的重要性，它是一个特殊的振荡器，可以进行任何数量、任何距离、高效率的无线能量传输。它是多年系统的研究和调查的成果，使用它奇迹将会出现。在无线传输系统中，公众对其机械装置存在普遍的误解。各种莫须有的公告应对公众的误解负责。这些公告误导大众并且带来工作上的损害。穿过地球的传输与穿过直线的传输在各个方面是相同的，通过牢记这些，一个人会对此类现象有更清楚的了解，并且能够正确判断一项新计划的优点。我不想在价值上贬低任何已经实施的计划，他们只是缺乏新颖性。所以在图 12 中，作为例子，演示了发射

和接收电路的安排，这我已经在 1898 年 11 月 8 日美国 613809 号专利中描述过，题目是移动车辆的控制方法和设备，它已经作为原始发现被提上日程。在其他的专利和技术出版物中，我建议过地面的导体作为其中一个明显的改进，如图 5 所示。

图 12：指令电路的设计，1898 年 11 月 8 号，美国专利号 613809，《船只或车辆的机械控制方法和仪器》中特斯拉描述过。

出于同样的原因， 静电仍是无线的祸根。补救办法有着和最近提出的头发修复同样多的优点。一个小巧紧凑的设备已经被制造出来，它完全摒弃了这种麻烦。至少是在工厂中。

目前在无线艺术的发展阶段中，没有什么比错误主导思想的处理更加重要的了。带着这个目标并基于我本身的观察，提出了一些观点，我的观察结果证明了赫兹波与得到的结果没有关系，即使是在很短的距离。

在图 13 中显示发射器辐射相当高频率的的空间波。一般认为，这波沿着地表传递从而影响到了接收器。我很难想起任何比这“滑波”理论和“指导性的无线”观念更不可能的事情了。这个观念违背了所有行为和反应的规律。为什么这些干扰在本可以向其他方向传播的情况下，却依赖于通过感应电流阻碍他们的导电体？事实是，发射器的辐射沿着地表传播，很快就减弱了，在图中显示的不活动区域的高度被一些波长、可以在大气层中自由传播的波的大小控制。我已经提到的地面现象表明不存在电离层，或者如果它存在，它就是无效的。如果人类的竞争因此而限制，永远没有能力延伸到太空深处进行，这肯定是很不幸的。

图 13：揭露“滑波”理论的谬误。在无线文本中描述过。

在远处的行动与天线的高度和电流不相称，通过在图 14 中的参考图表，我将努力使得此事变得清楚。需要高压的可提升终端在地面上产生平等相反的负荷，因此 Q 行提供平均电流为 I=4Qn 的本地电流，并且它是没用的，除非它增加了动力。q 行一个相对小的数量可以去到极大的距离，这些平均电流相当于 ie=4qn。天线上的总平均电流因此就是 Im = 4Qn +4qn，其强度没有性能标准。电线的效率就是 q/Q+q，这往往是很小的分数。

图 14：解释了天线中可测量电流和有效电流的关系

LW Austin 博士和 Mr. JL Hogan 已经作出了珍贵的定量测量，但不是支持而是反驳赫兹波理论的证据，通过考虑以上的事实，这是很容易得出的结论。LW Austin 博士的研究尤其有用和具有指导性，我很抱歉在这点上我不敢苟同。我不认为，如果他的接收器受到赫兹波的影响，他还可以建立与他已经发现的类似的关系。但是如果赫兹波很大部分被淘汰的话他很可能得出这些结果。在很远的距离空间波和电流波能量是相等的，根据基本的麦克斯韦理论，前者仅仅是伴随着后者的表现。

它使我想起我要问的问题——为什么赫兹波由原来的频率减少到我为我的系统提倡的频率,当这样做的时候发射仪器的活动被减少到一百万分之一?我可以邀请任何专家来演示我的在图

15 中列出的实验。图 15 展示了古典赫兹振荡器，虽然我们利用赫兹振荡器进行成千上万倍大的活动，对接收器的影响仍然是远远比不上接地电路的。这表明飞机上的传输系统我们只是通过电容器工作，电容器的容量是一个与导体间长度和与地距离有关的对数函数。接收器受到与普通发射器方式一样的影响，唯一的区别在于有一个固定动作的修改，这个动作可以参考电气常数进行预定。保持飞机和地面站的通信一点都不难，相反，是很容易的。

图 15：展示反对空间波传输的其中一个证据

我要提到另一个实验来支持我的观点，可以参考图 16。图 16 中有两个受到赫兹振荡次序刺激的接地电路。天线可以不并行而接收器没有可察觉的变化，这很容易看出来。这证明了它是由于地面的电流而不是空间波。

图 16：在赫兹波理论的反证中，传输和接收天线不重要的关系

特别重要的是从图 17 和 18 所示的例子中得到的结果，前者中障碍表现在波路径上，但是除非接收器在有效静电影响范围内，由于后者的出现信号不会明显削弱，因为有电流通过并一同样的方式激发电路，就像是它连接到一个电线上。如图 18，如果第一个范围超出了接收器，它可能只是通过发射加强赫兹波效应，但是实际上它极大的削弱了接收脉冲的强度，因为山脉间的电力基准上升了，就像我在 2 月 18 号的实验中利用避雷器解释的那样。

图17：在传输路径中障碍的影响，反对赫兹波理论的证据

Fig. 18. Showing Effect of Two Hills as Further Proof Against the Hertz-wave Theory.

图18：两座山的影响，作为进一步反对赫兹波理论的证据

图 19：两种传输方式动作的比较，赫兹波谬误的证明

同样在图 19，两个发射电路，其中一个直接接地，另一个通过空气镓接地，如图所示。这是一个共同的看法，即前者更有效。同样的方式，如果每天观察两个接地电路，由于地面的湿度效果会极大的增加，由于同样的原因通过海水传输会更有效。

一个启发性的实验如图 20。图 20 中两个接地发射器，一个有大容量的终端，另一个有小容量的终端。假设后者是前者的 1/10，但它却需要 10 倍的电压，让这两个电路的频率相等，因此两个天线的电流是相同的。小容量的电路将有 10 倍于另一个的能量但是接收器的效率是不成比例的。

图 20：赫兹波理论的反证，使用两个发射器，一个能量大，一个能量小

通过带有埋在地下电缆的接收和发送电路，可以得到同样的结论。由于地球电流，在每一个案例中认真调查的行为都会被发现。许多其他可以很容易被核实的证明很可能被引用。因此，低频的振动在传输中是更有效的。这不是主导的思想。我在 1990 年的观察和最近的信号传输到很远的距离是另一个有力的反驳。

赫兹波无线传输理论可能会持续一段时间，但我不讳言，在很短的时间内它将成为其中一个最明显的和令人费解的科学精神的畸变，这在历史上是从未有过的。

编者注：1、请大家注意这个“真正的无线”的含义。特斯拉的无线系统不仅是指通信系统的无线，也是指电力传输的无线。这种无线系统不仅可以进行空间通信，也可以在大地及深海中进行通信。通信速率很高，并非通常所认为的低频低速通信。

2、特斯拉否定了赫兹波的优点，并认为其不可能沿地表传输。这和现代的理论是格格不入的。我个人认为这是由于特斯拉本人对高频辐射波得了解不够所致，但特斯拉对低频波的研究深度远远超出了现代科学能达到的水平。