#NikolaTesla #縦波 #LongitudinalWaves

和訳記事「tumbler - By J.J.J.」様より

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Transverse Waves Vs. Longitudinal Waves: Nikola Tesla’s Discovery

ニコラテスラ

横波対縦波:ニコラ・テスラの発見

1864年、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは「電磁場の力学理論」というタイトルの論文を書き、互いに反応して電磁波を生成する電場と磁場の統一を理論化する方程式を発表しました。彼の電磁気学理論は、これらのEM波は横方向(移動の伝播に対して垂直に振動する波)であり、自然界には固体特性を持つ媒体がなければならない、さもなければこれらの横波は不可能であると提案した。マクスウェルの前に多くの科学者によって、横波はそれがバラバラになるのを妨げる力がないため、ガスや水を通過できないことが証明されました。古い理論では、波の伝播に垂直な力があり、その駆動力を維持する必要があると述べられていました。この媒体はエーテルと考えられていました。

1885年にオリバー・ヘビサイドが登場し、マクスウェルの方程式に一貫性がないことに気づくまでは、そうではありませんでした。マクスウェルは理解することがほとんど不可能であった多変数/ベクトル計算を使用したため、ヘビサイドはマクスウェルの方程式を減らすために新しい形式の微積分を発明しました。彼の新しい方法で、ヘビサイドはマクスウェルの方程式を20からわずか4に単純化することができました。これらの4つの方程式は、今日でも石に設定されています(技術的にはマクスウェル-ヘビサイド方程式と呼ばれるべきです)。

1886年、ハインリッヒヘルツはマクスウェルの方程式を証明するために電磁波の存在を実験的に調査しました。彼は発振器と新しいタイプの受信機を動力源とする小さなスパークギャップ送信機を使用し、発電機の電源を入れると、送信機と受信機の両方で火花が放出されました。送信機が何らかのエネルギーを受信機に送っているに違いないことは明らかでした。ヘルツは波長と、光速として出てきた波の速度を測定することができました。彼はまた、光と同様に、これらの波が反射できることを示しました。彼にとって、これは横EM波の絶対的な証拠であり、このデモンストレーションにより、科学界はマクスウェル-ヘビサイド方程式を法則に変えました。

ニコラ・テスラはヘルツの発見の熱意を捉え、はるかに改良されたはるかに強力な装置でヘルツの実験を繰り返しました。彼の新しい交流送電システムはすでに完全に開発されており、高電圧、低電流、高周波の交流電気を生成する彼の新しく作成されたテスラコイルで、彼はヘルツや他の実験をはるかに超えて進歩することができました。ヘルツのように毎秒20サイクルを生成する電気遮断器を使用する代わりに、テスラは彼のオルタネーターから000,<>サイクルを使用しました。この実験中に、テスラは火花が発生すると、近くにあるガイスラー管(ネオン照明に似たガス放電管)が火花と一斉に点灯することに気づきました。後で彼は、チューブが誘導コイルの端子に対して直角に保持されている場合、チューブが点灯しないことに気づきました。それらが点灯するのは、火花と平行である場合だけです。これらの観測により、テスラは、ヘルツが観測した効果は電磁波によるものではなく、「静電推力」(横波のように垂直ではなく、移動の伝播と平行に振動する縦波)であるという結論に達しました。それらが横方向のEM波であれば、チューブの位置は重要ではなかったでしょう。これらの観察は、ハーツと彼の主張に従う他のすべての人がマクスウェルの理論に焦点を当てることを選択し、現象が実際に静電効果によって引き起こされたことを認識しなかったために誤解されたとテスラに確信させました。

1891年、テスラはコロンビア大学のアメリカ電気学会で講演を行い、彼の新しい発見を紹介しました。彼はヘルツ(および物理学者オリバーロッジのような他の科学者)の見解に丁寧に反対し、EM波は光生成の現象にほとんどまたはまったく影響を与えないと提案しました。彼は自分の装置がいくつかのEM波を放出することに同意したが、送信機から短い距離を移動した後に消されたと理論付けた。これは、必要な周波数に達するまでに、導体が波の通過に対して不透明になるためであると彼は仮定しました。現象の原因に対する唯一の合理的な説明は静電効果でした。その後、テスラは、これらの静波を使用して、魔法に縛られた聴衆の前でワイヤレス電球を照らすことができることを実証しました。

1892年、テスラはヘルツと彼の観察を共有するためにドイツに行きましたが、ドイツの物理学者から大きな失望に遭遇しました。しかし、科学の歴史の中で最大の発見の<>つをした後、彼らが間違っていたかもしれないと聞きたいヘルツの名誉のために。

これはテスラの人生において重要な部分でした。彼は文字通りエネルギー伝達の歴史の岐路に立っていました。他の人はマクスウェルの道をたどることを選び、テスラは彼自身の方向に進むことを選びました。彼はマクスウェルでさえ予測できなかった何かを発見しました。テスラは静電エネルギーの新しい発見を進めることを選択しましたが、今日でも完全には理解できていません。

1890年代半ばを通じて、テスラはX線と30マイルまでの信号を送信するエネルギーの無線伝送を実験し、常に1890年代初頭と同じ結論に達しました-彼は横方向のEM波ではなく縦波で作業していました。さらに、1900年に、数百万馬力のEM活動を生み出すことを可能にする拡大送信機を進化させた後、テスラは彼の発振器から来る外乱が光に似たEM波であることを証明するために最後の必死の試みをしましたが、再び失敗しました。これにより、テスラはマクスウェルの理論の妥当性に疑問を呈することを余儀なくされました。

ニコラ・テスラは、エネルギーの無線伝送に使用されるEM波、および他のすべての電磁放射は横波ではなく、縦方向の特性を持つ音に似た波であるという最終的な結論に達しました。マクスウェルの固体エーテル理論は正しくなく、光が一定の速度に制限する媒体に依存していることはよく知られているため、テスラは媒体が密度と弾性力を備えた気体特性を持っている必要があると考えました。テスラ自身の言葉を借りれば、「光は、交互の圧縮と希薄化を伴う、エーテルの縦方向の擾乱以外の何物でもありません。言い換えれば、光はエーテルの中の音波に他なり得ません。」

「科学の歴史は、理論が腐りやすいことを示しています。新しい真実が明らかにされるたびに、私たちは自然をよりよく理解し、私たちの概念と見解は変更されます。ヘルツ博士は新しい原理を発見しませんでした。彼は単にずっと前に定式化された仮説に物質的な支持を与えただけです。周期的な電流が横切る回路がある種の宇宙波を放出することは完全に確立された事実でしたが、私たちはそれらの性質について無知でした。彼は明らかにそれらがエーテルの横方向の振動であるという実験的な証拠を与えました。ほとんどの人はこれを彼の大きな業績と見なしています。私の考えでは、彼の不滅のメリットは、周囲の媒体で行われているプロセスに研究者の注意を集中させることほど、これにはなかったようです。ヘルツ波理論は、想像力を魅力的に保持することで、ワイヤレスアートにおける創造的な努力を抑制し、1919年間それを遅らせてきました。しかし、その一方で、それが多くの方向に与えた強力な刺激の有益な効果を過大評価することは不可能です。」NT-(「真のワイヤレス」。電気実験者、<>年<>月。

EM波のマクスウェルの解釈は、現在では科学的事実として一般的に受け入れられており、現在でもほとんどの学術物理学および工学の教科書で教えられています。しかし、この理論に異議を唱えるテスラの研究は、確かにこの分野のさらなる研究を必要とします。第一に、テスラの実験は彼の同僚の仕事よりもはるかに詳細であり、実験自体を行うためにより高度な機器を利用していました。第二に、彼はマクスウェルの理論に具体的に反論する確固たる十分な経験的証拠を提供しました。これに基づいて、テスラの画期的な仕事は、少なくとも今日の世界で認められ、確かにさらに探求されるべきです。

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