Nikola Tesla

Những năm đầu (1856–1885)

Nikola Tesla sinh vào ngày 10, tháng 7, năm 1856 trong một ngôi làng của Croatia cũ. Cha ông là Milutin Tesla - một linh mục Chính thống giáo. Mẹ ông là Đuka Tesla (nhũ danh Mandić), một phụ nữ tài năng, bà tạo ra những công cụ thủ công, thiết bị cơ khí trong nhà và có khả năng nhớ các tác phẩm thơ dài tiếng Serbia. Nikola tin rằng trí nhớ siêu phàm (eidetic memory) và khả năng sáng tạo vô tận của ông được thừa hưởng từ mẹ. Tổ tiên ông đến từ tây Serbia, gần Montemegro.
Năm 1870, Tesla chuyển tới Karlovac để nhập học ở Higher Real Gymnasium. Tai đây ông bị ảnh hưởng sâu sắc bởi Martin Sekulić - một giáo viên dạy toán. Tesla có thể tính được tích phân trong đầu, điều làm cho giáo viên của ông không tin và nghĩ rằng Tesla đã gian lận. Ông tốt nghiệp vào năm 1873 (sớm hơn một năm của cấp học).
Năm 1874, ông trốn được lệnh cưỡng chế nhập ngũ của quân đội Áo-Hung bằng cách chạy đến Tomingaj. Tại đây ông khám phá về những ngọn núi, và nói rằng sự hòa hợp với tự nhiên làm ông trở nên khỏe hơn, về cả thể chất lẫn tinh thần. Ông đọc rất nhiều sách khi sống ở Tomingaj và từng nói rằng những tác phẩm siêu phàm của Mark Twain đã khôi phục bệnh tật trước đó của ông một cách kỳ diệu.
Năm 1875, Tesla nhập học Đại học Bách khoa của Áo, tại thành phố Graz. Trong năm đầu, ông không hề bỏ một buổi giảng nào, đạt được thứ hạng cao nhất bằng việc vượt qua 9 bài kiểm tra (gần gấp đôi so với thông thường). Ông sáng lập một câu lạc bộ văn hóa của người Serb, và nhận được lá thư ca ngợi của hiệu trưởng tới cha ông, trong đó ghi rằng: "Con trai ông là một ngôi sao hạng nhất". Tesla kể rằng ông làm việc từ 3 giờ sáng cho đến 11 giờ tối, không có ngày nghỉ lễ, hay chủ nhật, kể cả trường hợp đặc biệt. Sau cái chết của cha ông năm 1879, Tesla tìm được một loạt những lá thư được gửi bởi những giáo sư cho cha ông cảnh báo rằng nếu Nikola không rời khỏi trường học thì có thể chết vì làm việc quá sức. Năm thứ hai, Tesla đã có xung đột với Giáo sư Poeschl trong máy phát điện Gramme, khi Tesla cho rằng máy chỉnh lưu là không cần thiết. Vào cuối năm thứ hai của mình, Tesla mất học bổng và trở thành một con nghiện cờ bạc. Trong năm thứ ba của mình, Tesla dùng cả phụ cấp và tiền học phí của mình để đánh bạc, sau đó đã đánh bạc thắng, lấy lại số tiền đã mất ban đầu của mình và trả lại tiền nợ cho gia đình. Tesla tuyên bố rằng "đã hoàn toàn kiểm soát được đam mê của mình" nhưng sau này ở Mỹ ông lại nổi tiếng là một tay chơi bi-a. Đến kỳ thi, Tesla đã không chuẩn bị và đề nghị nhà trường gia hạn thời gian học nhưng đã bị từ chối. Ông không có điểm các môn thi của học kỳ cuối năm thứ ba và đã không thể tốt nghiệp đại học.
Đầu năm 1880, Tesla tới Prague để học, nhưng ông đến quá muộn, lại không biết tiếng Hy Lạp và tiếng Séc là những môn học bắt buộc ở Trường Đại học Charles-Ferdinand, tuy nhiên ông vẫn đến dự thính môn triết học ở trường này và dĩ nhiên không được điểm.
Năm 1881, ông tới Budapest làm việc cho công ty điện tín dưới sự chỉ đạo của Tivadar Puskás. Trong thời gian làm ở đây, ông tự nhận là đã có một loạt phát minh hoàn thiện bộ lặp và khuếch đại điện tử cho dù không thấy bằng sáng chế hay các mô tả công khai.

Làm việc cho Edison

Năm 1882, Tesla đã bắt đầu làm việc cho Continental Edison Company ở Pháp, công việc của ông là thiết kế và cải tiến các thiết bị điện.
Vào tháng 6 năm 1884, Tesla dời đến thành phố New York. Trong suốt chuyến đi vượt Đại Tây Dương, vé, tiền bạc, và một số hành lý của ông đã bị đánh cắp, và ông đã gần như bị ném xuống biển sau khi một cuộc nổi loạn nổ ra trên tàu. Ông đến chỉ có bốn xu trong túi, một lá thư giới thiệu, một vài bài thơ, và một phần đồ chưa bị đánh cắp.
Tesla được thuê để làm việc cho Edison Machine Works. Công việc của Tesla bắt đầu với kỹ thuật điện đơn giản và nhanh chóng tiến triển để giải quyết một số vấn đề khó khăn nhất của công ty. Tesla thậm chí còn được cung cấp các nhiệm vụ để thiết kế lại từ đầu máy phát điện một chiều của Công ty Edison.
Tesla có thể thiết kế lại máy phát điện và mô tơ lỗi thời không có hiệu quả của Edison, nâng cao cả hiệu quả kinh tế lẫn chất lượng. Theo lời Tesla, Edison đã nói rằng: "Nếu anh có thể làm được điều đó, chúng tôi sẽ trả anh 50 ngàn đô la". Đây là một lời nói khó tin từ Edison, người mà trả lương một cách bủn xỉn, và không hề có đủ từng ấy tiền mặt. Sau nhiều tháng làm việc, Tesla hoàn thành nhiệm vụ và yêu cầu được giữ lời hứa. Edison bảo rằng ông chỉ nói đùa thôi. "Tesla à, anh không hiểu kiểu hài hước của người Mỹ chúng tôi", Tesla hiểu rằng Edison thực sự sẽ không trả cho ông số tiền thưởng đó. Thay vào đó, Edison đề nghị chỉ nâng lương thêm 10 đô từ 18 đô một tuần cho Tesla. Bất mãn vì cho rằng mình đã bị lừa, cộng thêm do bất đồng về việc sử dụng dòng điện xoay chiều, Tesla thôi việc.

Công ty sản xuất & cung cấp điện chiếu sáng Tesla

Ngay sau khi rời công ty Edison, Tesla đã nghiên cứu bằng sáng chế một hệ thống chiếu sáng hồ quang, giống như với thiết bị mà ông đã từng phát triển ở nhà máy Edison. Vào tháng 3 năm 1885, ông đã gặp luật sư sáng chế Lemuel W. Serrell, cũng là luật sư được Edison sử dụng, để có được sự giúp đỡ trong việc đăng ký bằng sáng chế. Serrell đã giới thiệu Tesla với hai doanh nhân, Robert Lane và Benjamin Vail, họ đồng ý tài trợ cho công ty sản xuất của Tesla, công ty Sản xuất & cung cấp thiết bị điện chiếu sáng Tesla (Tesla Electric Light & Manufacturing). Tesla đã làm việc trong phần còn lại của năm để có được các bằng sáng chế bao gồm một máy phát điện một chiều DC cải tiến, bằng sáng chế đầu tiên được cấp cho Tesla ở Mỹ, và xây dựng và lắp đặt hệ thống ở Rahway, New Jersey Hệ thống mới của Tesla đã được chú ý trên nhiều báo chí, diễn đàn kỹ thuật về các tính năng tiên tiến của nó.
Các nhà đầu tư tỏ ra ít có hứng thú đến các ý tưởng của Tesla về các loại động cơ và thiết bị truyền tải điện xoay chiều thế hệ mới. Sau khi các thiết bị điện xoay chiều này đi hoạt động vào năm 1886, họ đã quyết định rằng phía sản xuất của doanh nghiệp quá cạnh tranh và đã chọn chỉ đơn giản là chạy điện một chiều. Họ đã thành lập công ty mới, họ sa thải, từ bỏ công ty của Tesla và để lại cho nhà phát minh không một xu dính túi. Tesla thậm chí đã mất quyền kiểm soát các bằng sáng chế mà ông đã tạo ra, vì ông đã giao chúng cho công ty để đổi lấy cổ phiếu. Anh ta phải đi làm thợ điện và thậm chí phải đi đào mương để kiếm sống. Sau này, Tesla sẽ kể lại rằng mùa đông năm 1886-1887 là thời gian của "những cơn đau đầu khủng khiếp và những giọt nước mắt cay đắng". Trong thời gian cực khổ này, ông đã tự hỏi mình đã đi học để làm gì?, ông viết "Trình độ giáo dục cao của tôi trong các ngành khoa học, cơ học và văn học đối với tôi giống như một sự nhạo báng".

Dòng điện xoay chiều và động cơ không đồng bộ

Vào cuối năm 1886, Tesla đã gặp Alfred S. Brown, một giám đốc của Western Union và luật sư New York Charles F. Peck. Hai người đàn ông đã có kinh nghiệm trong việc thành lập các công ty và thúc đẩy các phát minh và bằng sáng chế để đạt được tài chính. Dựa trên những ý tưởng mới của Tesla cho thiết bị điện, bao gồm cả ý tưởng động cơ nhiệt từ, họ đồng ý hỗ trợ tài chính cho nhà phát minh và xử lý các bằng sáng chế của ông. Họ cùng nhau thành lập Công ty Điện lực Tesla (Tesla Electric Company) vào tháng 4 năm 1887, với một thỏa thuận rằng lợi nhuận từ các bằng sáng chế được tạo ra sẽ dành 1/3 cho Tesla, 1/3 cho Peck và Brown và 1/3 để tài trợ cho phát triển. Họ đã thành lập một phòng thí nghiệm cho Tesla tại 89 Liberty Street ở Manhattan, nơi ông làm việc để cải tiến và phát triển các loại động cơ điện, máy phát điện và các thiết bị khác.
Năm 1887, Tesla đã phát triển động cơ không đồng bộ chạy bằng dòng điện xoay chiều (AC), một loại hệ thống điện đang nhanh chóng lan rộng ở châu Âu và Hoa Kỳ vì những ưu điểm của nó trong việc truyền tải điện áp cao, đường truyền dài. Động cơ đã sử dụng dòng điện đa pha, tạo ra từ trường quay để quay động cơ (một nguyên lý mà Tesla tuyên bố đã phát minh vào năm 1882). Động cơ điện cải tiến này, được cấp bằng sáng chế vào tháng 5 năm 1888, là một thiết kế tự khởi động đơn giản, không cần đến bộ chuyển mạch, do đó tránh được tia lửa điện, không cần phải bảo trì liên tục và thay thế cho động cơ chổi than - cổ góp
Cùng với việc cấp bằng sáng chế cho động cơ, Peck và Brown đã sắp xếp để công khai, ra mắt động cơ, bắt đầu bằng thử nghiệm độc lập để xác minh đó là một cải tiến chức năng, tiếp theo là thông cáo báo chí gửi đến các ấn phẩm kỹ thuật cho các bài báo chạy đồng thời với vấn đề bằng sáng chế. Nhà vật lý William Arnold Anthony (người đã thử nghiệm động cơ) và biên tập viên tạp chí Thế giới điện tử Thomas Commerford Martin đã sắp xếp để Tesla trình diễn động cơ AC của ông vào ngày 16 tháng 5 năm 1888 tại Viện Kỹ sư Điện Hoa Kỳ. Các kỹ sư làm việc cho Công ty Điện & Sản xuất Westinghouse đã báo cáo với George Westinghouse, Tesla có một động cơ xoay chiều khả thi và hệ thống điện liên quan - thứ mà Westinghouse cần cho hệ thống hiện tại mà anh ta đang tiếp thị. Westinghouse đã tìm kiếm một bằng sáng chế về một động cơ cảm ứng dựa trên từ trường, không có cổ góp tương tự được phát triển vào năm 1885 và được trình bày trong một bài báo vào tháng 3 năm 1888 bởi nhà vật lý người Ý Galileo Ferraris, nhưng quyết định rằng bằng sáng chế của Tesla có thể sẽ kiểm soát thị trường.
Vào tháng 7 năm 1888, Brown và Peck đã đàm phán một thỏa thuận cấp phép với George Westinghouse cho các thiết kế động cơ và máy biến áp đa pha của Tesla với giá 60.000 đô la tiền mặt và chứng khoán và tiền bản quyền là 2,50 đô la cho mỗi mã lực của động cơ. Westinghouse cũng đã thuê Tesla trong một năm với mức phí lớn 2.000 đô la (bằng 53.300 đô la ngày nay) mỗi tháng để trở thành một nhà tư vấn tại các phòng thí nghiệm của Westinghouse Electric
Trong năm đó, Tesla làm việc tại Pittsburgh, giúp tạo ra một hệ thống hiện tại xen kẽ để cung cấp năng lượng cho xe điện của thành phố. Ông thấy đó là một giai đoạn bực bội vì mâu thuẫn với các kỹ sư Westinghouse về cách tốt nhất để chạy nguồn điện xoay chiều. Giữa họ, họ đã giải quyết một hệ thống điện xoay chiều 60 chu kỳ mà Tesla đề xuất (để phù hợp với tần số làm việc của động cơ Tesla), nhưng họ sớm nhận thấy rằng nó sẽ không hoạt động cho xe điện, vì động cơ cảm ứng của Tesla chỉ có thể chạy ở tốc độ không đổi. Thay vào đó, họ đã sử dụng một động cơ kéo một chiều thay thế.

Thị trường bất ổn

Cuộc trình diễn của Tesla về động cơ cảm ứng của ông và việc cấp bằng sáng chế tiếp theo của Westinghouse, năm 1888, vào thời điểm cạnh tranh gay gắt giữa các công ty điện. Ba công ty lớn, Westinghouse, Edison và Thomson-Houston, đang cố gắng phát triển trong một doanh nghiệp thâm dụng vốn trong khi tài chính cho nhau. Thậm chí còn có một chiến dịch tuyên truyền "Chiến tranh các dòng điện" đang diễn ra với Edison Electric khi cố gắng tuyên bố hệ thống điện một chiều của họ tốt và an toàn hơn hệ thống điện xoay chiều của Westinghouse. Cuộc Cạnh tranh trong thị trường khiến Westinghouse không có tiền mặt hoặc tài nguyên kỹ thuật để phát triển động cơ của Tesla và hệ thống liên quan điện đa pha.
Hai năm sau khi ký hợp đồng Tesla, Westinghouse Electric gặp rắc rối. Sự sụp đổ gần như của Ngân hàng Barings ở London đã gây ra sự hoảng loạn tài chính vào năm 1890, khiến các nhà đầu tư đòi lại vốn vay với cty Westinghouse Electric  Sự thiếu hụt tiền mặt đột ngột buộc công ty phải tái tài trợ các khoản nợ của mình. Những nhà cho vay mới yêu cầu Westinghouse cắt giảm tất cả các chi tiêu quá mức cho việc mua lại các công ty, nghiên cứu và bằng sáng chế khác, bao gồm cả tiền bản quyền cho mỗi chiếc xe máy có trong hợp đồng Tesla. Vào thời điểm đó, động cơ cảm ứng Tesla đã không thành công và bế tắc trong quá trình phát triển. Westinghouse đã trả tiền bản quyền được bảo đảm 15.000 đô la một năm mặc dù các ứng dụng vận hành của động cơ là rất hiếm và hệ thống năng lượng đa pha cần thiết để chạy nó thậm chí còn hiếm hơn. Đầu năm 1891, George Westinghouse đã giải thích những khó khăn tài chính của mình cho Tesla bằng những điều khoản rõ ràng, nói rằng, nếu không đáp ứng được yêu cầu của chủ nợ, ông sẽ không còn kiểm soát Westinghouse Electric và Tesla sẽ phải "đối phó với các chủ ngân hàng "Để cố gắng thu tiền bản quyền trong tương lai. Những lợi thế của việc Westinghouse tiếp tục chiến thắng về động cơ có lẽ là hiển nhiên đối với Tesla và ông đã đồng ý giải phóng công ty khỏi điều khoản thanh toán tiền bản quyền trong hợp đồng. Sáu năm sau, Westinghouse mua bằng sáng chế của Tesla với khoản thanh toán một lần là $ 216.000 như một phần của thỏa thuận chia sẻ bằng sáng chế đã ký với General Electric (một công ty được tạo ra từ vụ sáp nhập Edison và Thomson-Houston năm 1892).

Cuộn dây Tesla

Bài chi tiết Cuộn day Tesla

Thí nghiệm tia X

Đầu năm 1894, Tesla bắt đầu đầu tư nghiên cứu một nguồn năng lượng phóng xạ không nhìn thấy được khi ông được thông báo rằng nguồn năng lượng này đã làm hỏng tấm phim trong phòng thí nghiệm của ông trong những thí nghiệm trước đó (sau này được xác định là "Tia Roentgen" hay "Tia X"). Các thí nghiệm trước đó của ông được thực hiện với các ống Crookess, một loại ống phóng điện tử cathode lạnh. Không lâu sau đó, nhiều trong số hàng trăm các công trình nghiên cứu trước đó của ông như các mô hình, dự án, ghi chú, dữ liệu phòng thí nghiệm, các công cụ, hình ảnh có giá trị $50,000,... đã bị mất trong trận cháy phòng thí nghiệm lần thứ 5 vào tháng 3 năm 1895. Tesla có thể đã vô tình chụp được ảnh tia X khi ông đang chụp ảnh Mark Twain dùng nguồn sáng từ ống Geissler, một loại ống phóng khí thời kỳ đầu. Điều duy nhất được ghi nhận trong ảnh là ốc khóa bằng kim loại trên kính của camera.

Sóng vô tuyến điều khiển từ xa

Vào năm 1898, Tesla đã trình diễn một chiếc thuyền sử dụng bộ điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến dựa trên máy coherer - mà ông đặt tên là "telautomaton" - cho công chúng trong một cuộc triển lãm điện tại Madison Square Garden. Tesla đã tiến hành một màn trình diễn rất khó tin vào thời điểm đó: chiếc thuyền tự di chuyển một cách khó hiểu trước sự chứng kiến của rất nhiều người có mặt.
Tất cả mọi người đều phấn khích và mong chờ một điều bất ngờ từ Tesla, nhưng không ai có thể tưởng tượng ra một chiếc thuyền điều khiển từ xa bằng sóng radio từ “nhà khoa học điên”. Và Tesla đã giải thích rằng: “Chiếc thuyền đã được lắp thêm một bộ não riêng biệt.”
Đám đông không thể tìm ra một sự giải thích hợp lý nào cho việc làm sao chiếc thuyền có thể di chuyển được. Họ nghĩ rằng đó là do phép thuật, thôi miên, có người thậm chí còn nghĩ rằng chiếc thuyền di chuyển được nhờ một con khỉ được huấn luyện giấu ở bên trong.
Tesla đã thừa nhận rằng “Tại lần ra mắt đầu tiên, nó đã tạo ra một sự chấn động mà không một sáng chế nào trước đó của tôi làm được.” Phát minh của ông, được công nhận là Bằng sáng chế số 613 809 (1898), có dạng một chiếc thuyền điều khiển bằng sóng radio (sóng vô tuyến): một chiếc thuyền nặng bằng thép, dài khoảng 4 feet (khoảng 1,2 mét). Công nghệ này không chỉ áp dụng giới hạn cho các loại tàu thuyền mà còn bao gồm các loại phương tiện và máy móc động cơ khác.
Sáng chế của Tesla với con tàu điều khiển bằng sóng vô tuyến chính là sự mở màn cho kỉ nguyên robot về sau. Phát minh của ông đã vượt xa ra khỏi thời đại của nó. Đám đông chứng kiến sự kiện này tại buổi triển lãm vào thời điểm đó không bao giờ có thể hình dung được ứng dụng thực tế vĩ đại của nó trong tương lai. Tesla đã cố gắng bán ý tưởng của mình cho quân đội Mỹ như một loại ngư lôi kiểm soát bằng sóng vô tuyến, nhưng họ tỏ ra ít quan tâm. Điều khiển vô tuyến từ xa vẫn là một sự mới lạ cho đến Thế chiến thứ nhất và sau đó, khi một số quốc gia sử dụng nó trong các chương trình quân sự.