19世紀末から20世紀初頭——近代が幕を開けようとしていた時代に、ニコラ・テスラは生きていました。彼は進歩そのものの化身であり、その輝かしいアイデアの多くは、今や私たちの生活に欠かせない技術の土台となっています。「雷の支配者」と呼ばれた天才の足ばれた天才の足跡を、6つの偉大な発明とともにたどってみましょう。
1. 交流電力の実用化
テスラの最大の功績のひとつが、交流の実用的な応用を見出したことです。
テスラは回転磁界の作用を利用する多相交流電動機を構築しました。従来の直流モーターより効率が高く、故障率も格段に低い駆動装置でした。
セルビアの100ディナール紙幣に描かれたニコラ・テスラ。
交流そのものは、変圧器を使えば電圧を簡単に昇圧できるため、長距離送電を可能にしました。これにより、電線の抵抗による損失も大幅に減少しました。
しかし、テスラが提唱したシステムに対して世間はすぐには賛同しませんでした。最大の反対者のひとりが、元雇用主にしてライバルでもあるトーマス・アルヴァ・エジソンでした。エジソンの技術は直流に基づくものであり、反対派が掲げた最大の論拠は「交流による感電の方が命に関わる危険が大きい」という点でした。
両方式は戦間期に並行して使用されましたが、最終的に勝利したのはテスラの提案した交流でした。今日、私たちの家庭のあらゆるコンセントには交流が供給されています。
交流発電機（1891年）。ニコラ・テスラの最も有名な特許。
2. 共振変圧器（テスラコイル）
ニコラ・テスラが「雷の王」と呼ばれるのには理由があります。この異名をもたらしたのが、1891年に発表された共振変圧器——一般に「テスラコイル」として知られる、彼の最も偉大な発明のひとつです。
これは両方の巻線が同一の高い共振周波数で動作する空芯変圧器の一種で、数百万ボルトにも達する超高電圧を生み出すことができます。その結果、極めて壮観な電気放電を発生させることが可能になりました。
テスラはこの発明を公開講演やデモンストレーションに活用し、観客を大いに楽しませました。
自らの有名な発明を背景に立つニコラ・テスラ。
その視覚的なインパクトから、ポップカルチャーの担い手たちもすぐに注目しました。初期のSF映画やホラー映画では稲妻の演出に使われ、舞台芸術家の中には、装置が生み出す放電に触れて観客を驚かせる者も現れました。高周波交流は通常、感電の衝撃を与えることはありませんが、痛みを伴う火傷を負う可能性があります。さらに、公演中に装置が故障すれば致命的な感電につながりかねないため、彼らの職業は常に命懸けでした。
現在、テスラコイルは電子工作愛好家の定番プロジェクトとなっています。半導体時代の到来とともに、新たな「娯楽」機能も獲得しました。コイル回路の交流を音声周波数で変調することで、放電が発する音そのもので音楽を演奏できるのです。
3. 無線電力伝送
共振変圧器は印象的な電磁放電だけでなく、強力な交番電磁場も発生させます。テスラは実験の中でこれを巧みに利用し、短距離であれば電力を無線で伝送することに成功しました。配線されていない電球を点灯させて観客を驚かせ、希ガスを封入したガラス管が変圧器の近くで光り輝く様子を見せました。
長距離無線送電という最大の夢は実現できませんでしたが、これらの実験は、私たちが日常的に使っている多くの技術の礎石となっています。
タイム誌の表紙を飾るニコラ・テスラと、ニューヨーク・タイムズ紙の特集記事。
現代のスマートフォンに使われるワイヤレス充電器は、交番電磁場によってエネルギーを伝送しています。電子決済の認証などに使われるRFID非接触カード内部の電子回路も、同様の仕組みで動作しています。
4. 無線工学と遠隔操作
「ラジオの発明者」を特定の人物に帰することは困難ですが、急速に変化する電流の技術に関する実験を通じて、ニコラ・テスラが若き無線技術の発展に多大な貢献を果たしたことは間違いありません。
1898年、テスラは無線操縦の舟模型の特許を取得しました。同年、ニューヨークのマディソン・スクエア・ガーデンでその原型機を公開し、集まった観客を魅了しました。小さなプールを航行する舟は、送信機パネルのレバー操作に応じて、旋回し、加速し、減速しました。あまりの出来事に、一部の来場者は手品ではないかと疑ったほどです——一般の人々はまだ、「ラジオ」という新しい発明の存在を知らなかったのです。
ニコラ・テスラの無線操縦舟と、ニューヨークでの実演。
この実演は、機器の遠隔操作を扱うテレメトリーという工学分野に新たな可能性を切り開きました。それまで遠隔操作には有線接続が使われており、その有用性は大きく制限されていました。もちろん軍部もすぐに注目し、大きな軍事的潜在力を見出しました——無線操縦の魚雷や航空機の実験が始まったのです。
その流れは100年後、世界の主要国の軍隊で広く運用される無人機（ドローン）の誕生へとつながりました。
無線操縦舟に関するテスラの特許。
当時の舟模型の稼働するレプリカは、現在ベオグラードのニコラ・テスラ博物館で見ることができます。
5. X線
ニコラ・テスラがX線研究の先駆者のひとりだったことを、知る人は多くありません。クルックス管（2本の電極を封入し、内部の空気を抜いたガラス管）を高圧電源に接続して実験していた際、テスラは人間の目に見えない透過性の放射線が放出されるのを観察しました。
これらの実験は、X線——高エネルギー電磁波の一種——の発見者として広く認められているドイツの物理学者ヴィルヘルム・レントゲンによる類似の試みとは独立に行われたものです。
ニコラ・テスラはX線の発見者のひとりでもありました。
その後、レントゲンの業績が公表されてからも、テスラはこの分野での研究を続け、X線撮影の先駆者のひとりとなりました。
6. 円盤タービン
1913年、テスラは羽根のない円盤タービンの特許を取得しました。これは科学者として100個目となるアメリカ特許でした。装置は、互いに短い間隔で配置された金属円盤の集合体からなり、円盤の間の隙間を流れる加圧流体によって駆動されました。
テスラの特許リストには、既存の装置に対する数多くの改良も含まれています。発明家としての彼は主に電気をテーマに、さまざまな発電・配電の方法を実験し、既存の電動機や光源の改良に取り組みました。同時に他の分野への挑戦も惜しまず、晩年には航空技術にも関心を寄せ、可動式のプロペラ群を備えて垂直離着陸を可能にするタイプの航空機の特許まで取得しています。
参考文献
- Cheney Margaret, Uth Robert, Tesla: Master of Lightning, New York 1999.
- US Patent 433702 A, Electrical transformer or induction device. Google Patents.
- US Patent 1061206 A, Turbine, Google Patents.
- US Patent 1655113 A, Method of aerial transportation. Google Patents.
- US Patent 1655114 A, Apparatus for aerial transportation, Google Patents.
- Wróblewski Andrzej Kajetan, History of Physics. From the earliest times to the present day, PWN, Warsaw 2009.