Nikola Tesla

Hinweis: Dieser Artikel ist in Bearbeitung, der Inhalt ist vorläufig

Nikola Tesla um 1890

Nikola Tesla (geb. 10. Juli 1856 in Smiljan, damals Bestandteil der "Militärgrenze" des Kaiserreichs Österreich; gest. 7. Januar 1943 in New York City, USA), war ein bekannter Erfinder.

Das Dorf aus dem Tesla stammt ist zum Zeitpunkt seiner Geburt eine ethnisch-serbische Enklave gewesen. Dieses Dort liegt heute in Kroatien. Tesla wird daher sowohl von Serben als auch von Kroaten als einer der "ihren" betrachtet.

Pseudowissenschaftliche, utopistische Vorstellungen und Behauptungen in seinem Spätwerk machen Tesla für heutige esoterische und wissenschaftskritische Kreise sowie Verschwörungstheoretiker interessant, zumal Tesla Gegner der Einstein'schen Relativitätstheorie war.

Leben

Nikola Tesla im Jahre 1942

Kindheit und Schulbesuch

Tesla wuchs in im heutigen Kroatien gelegenen Smiljan und in Gospic und Karlovac auf. Er besuchte ein Gymnasium, das er mit dem Abitur ("Matura") abschloss.

Studium

Danach studierte Tesla vom Herbst 1875 bis 1877 (nach anderen Angaben bis 1878) am Polytechnikum in Graz zwei Studienjahre Maschinenbau, ohne jedoch einen akademischen Abschluss zu erreichen. Das reguläre Studium hätte vier Studienjahre gedauert. Eingeschrieben war Tesla im ersten und zweiten Studienjahr. Im ersten Studienjahr belegte er mehrere Fächer und wurde erfolgreich und mit guten Noten geprüft, im folgenden Studienjahr reduzierte er die Fächerzahl etwa auf die Hälfte und wurde nur in wenigen Fächern geprüft. Für das erste Studienjahr erhielt Tesla offenbar finanzielle Unterstützung durch seine Eltern, die dafür sorgten, dass die Studienkosten für sein zweites Studienjahr als Stipendium von der k.u.k. Armee übernommen wurde, die im Gegenzug Tesla zu einer achtjährigen Wehrdienstzeit verpflichtete. Ab diesem Zeitpunkt scheint Tesla das Interesse am Studium verloren zu haben, er soll laut Angaben aus dem Briefverkehr zwischen dem Rektorat der Universität Graz und der k.u.k. Armee erhaltene Gelder "verspielt" haben, da sich eine intensive Spielleidenschaft eingestellt habe (für Kartenspiele, Billard und Schach). Teslabewunderer versuchen dies damit zu erklären, dass er versucht habe durch Gewinnspiele seinen Unterhalt zu bestreiten, was ihm aber mislungen sei. Wegen Nichtzahlung der Studiengebühren wird Tesla schließlich exmatrikuliert. Tela ging nach Prag und soll dort 1880 einige Vorlesungen an der Karlsuniversität in Prag besucht haben. Die alten Katalogeintragungen der eingeschriebenen Studenten sind erhalten geblieben. Nach diesen Unterlagen zeigt sich, dass er an der Universität nicht als Student eingeschrieben war, auch absolvierte er dort keine Prüfungen. Offenbar hat er als Gasthörer in Prag einige Vorlesungen besucht.

Zeit in Budapest

Danach arbeitete er im zentralen Telegrafenbüro in Budapest, wo er Sprachverstärker verbessert haben soll und auf den Gedanken kam, Wechselstrom zur Energieübertragung zu nutzen und dafür geeignete Elektromotoren zu bauen.

Zeit in Paris

1882 zog Tesla nach Paris, wo er für eine europäische Niederlassung des amerikanischen Erfinders und Unternehmers Thomas Edisons arbeitete. 1883 entwickelte er in Straßburg den Prototyp eines Wechselstrommotors, den Asynchronmotor.

Tesla in den USA

1884 reiste er nach New York, wo er wiederum bei Edison arbeitete.

Im Jahr 1885 verließ er Edison, da dieser, wie schon während zu den Pariser Zeiten, Tesla nicht den vereinbarten Lohn für seine Arbeit auszahlte. Er meldete seine ersten Patente an und gründete 1886 seine eigene Firma, "Tesla Electric Light and Manufacturing Company" mit Sitz in Rahway, New Jersey, wo er Mehrphasen-Wechselstrom-Generatoren und -Motoren produzierte. Über diese hielt er 1887 seinen ersten Vortrag vor dem AIEE (American Institute of Electrical Engineers). Zu dieser Zeit tobte in den USA ein Streit zwischen Anhängern und Gegnern des Wechselstroms, der zu Gunsten des Wechselstroms entschieden wurde, der auf Grund seiner Vorteile allmählich den Gleichstrom verdrängte. Im selben Jahr unterzeichnete er einen Vertrag mit Westinghouse Electric Co. über die Nutzung seiner Patente. Von nun an erfand er zahlreiche Neuerungen, auf die im folgenden Abschnitt eingegangen wird.

1889 arbeitete Tesla in der Westinghouse Electric Co. in Pittsburgh an der Entwickung seiner Motoren. 1892 reiste er nach London, Paris, Belgrad und in seine Heimat. Am 13. März 1895 brannte sein Laboratorium in der New Yorker South Fifth Avenue völlig nieder, ebenso eine benachbarte Firma. Da er nicht versichert war, verlor er nach eigenen Angaben 50.000 US Dollar, dies war ein schwerer Rückschlag für ihn.

Tesla beschäftigte sich auch mit der Funktechnik. Ende 1986 übertrug er in New York über eine Mittelwellenfrequenz von 2 MHz Signale über eine Entfernung von 30 Kilometern.

Von 1899 bis 1900 lebte Tesla in Colorado Springs. Tesla verbrachte seine letzten Jahre im Hotel "New Yorker" in New York, wo er am 7. Januar 1943 verarmt und hochverschuldet verstarb. Seine Papiere wurden vom "Alien Property Custodian" (dt. "Treuhänder für ausländisches Eigentum" - auch "Office of Alien Property of the Department of Justice" genannt, dt. etwa "Amt des Justizministeriums für ausländisches Eigentum") beschlagnahmt, aus Sorge, dass seine Unterlagen und Geräte in feindliche Hände fallen könnten. Die USA waren seit Dezember 1941 im II. Weltkrieg involviert. Ein Biograf von Tesla, John J. O'Neill brachte mit der Beschlagnahme der Dokumente aus Teslas Safe in seinem New Yorker Hotelzimmer das FBI in Verbindung. Nach Veröffentlichung von O'Neills Tesla-Biographie musste das FBI zahlreiche Anfragen zum vermeintlichen Verbleib der Dokumente beim FBI beantworten, und setzte schliesslich ein Standartantwortschreiben dazu auf.

Erfindungen

Unter anderem erfand und nutzte der Konkurrent Thomas Alva Edisons den ersten technisch ausgereiften Mehrphasen-Wechselstrom-Generator und entwickelte einen Radiosender, die erste Funk-Fernsteuerung, den Mehrphasen-Induktionsmotor, die Scheibenläuferturbine sowie die Tesla-Spule, eine Vorrichtung zur Erzeugung sehr hoher Wechselspannungen. Insgesamt meldete er mehr als hundert Patente an (möglicherweise 117). Die genaue Zahl seiner Patente ist umstritten, da mehrere gleichlautende Patente in mehreren Ländern parallel angemeldet wurden. Die englischsprachige Wikipedia führt eine Liste der bekannten Tesla-Patente: [2]

Wechselstromgenerator

Teslas Erfindung des Wechselstromgenerators, der den von Edinson genutzten Gleichstrom durch ein rotierendes Magnetfeld in Wechselstrom verwandelte, hatte unter anderem den Vorteil, den Strom nun besser transformieren zu können. Indem im Transformator die Stromspannung erhöht wird, wird zugleich die davon abhängige Stromstärke reduziert. Eine geringere Stromstärke vermindert erheblich die beim Transport durch eine Leitung entstehenden Wärmeverluste, wodurch die überbrückbaren Entfernungen um ein Vielfaches anstiegen. Am Ziel konnte man Stromstärke und -Spannung wieder auf die gewünschte Höhe transformieren. So brauchte man auch für den Transport verschiedener Stromstärken bzw. Spannungen an den gleichen Ort nur noch eine Leitung. Diese Vorteile demonstrierte Tesla auf der Weltausstellung 1893 in Chicago. 1996 konnte Westinghouse an den Niagarafällen unter Nutzung der Wechselspannungspatente Teslas ein Wechselstrom-Wasserkraftwerk errichten, was entscheidend wurde für die Einführung der Wechselspannungstechnik bei der Stromversorgung der USA.

Tesla-Transformator (Teslaspule)

Teslatransformator (Prinzip)

Teslas Versuche mit Hochspannungstransformator (Tesla-Transformator/Teslaspule) in Colorado Springs (USA)

Demonstration einer Teslaspule eines Australiers. (Bild: Boingboing.net [1])

Demonstration eines "Skalarwellenboots" für den hessischen Wirtschaftsminister durch Konstantin Meyl bei einer Messe

Ausgehend von seinen Kenntnissen der Wechselstromtechnik und Hochfrequenztechnik entwickelte Tesla einen Hochfrequenztransformator, den so genannten Tesla-Transformator, auch kurz Teslaspule genannt. Hierbei handelt es sich um ein hochtransformierendem System aus zwei induktiv lose gekoppelten Schwingkreisen unterschiedlicher Güte, denen Energie zugeführt wird. Am zweiten Schwingkreis (der als Reihenschwingkreis ausgeführt ist) entstehen hochfrequente hohe Wechselspannungen, die sich in Form von blitzförmigen Gasentladungen über die Luft zur Erde entladen. Die zum ersten Parallelschwingkreis zugeführte Energie wurde ursprünglich über eine in Reihe liegende überbrückend wirkende Funkenstrecke zugeführt. Aus einer Spannungsquelle wurde ein Kondensator aufgeladen (Prinzip eines klassischen RC-Gliedes), der sich über die Funkenstrecke entlud und dabei in der Primärspule den notwendigen Stromfluss auslöste.
Teslas Hintergedanke zu seiner Teslaspule war es, eine drahtlose Energieübertragung über große Entfernungen hinweg zu ermöglichen, indem die Energie durch ionisierte Kanäle in der Luft wie bei einer natürlichen Blitzentladung geleitet wird. Seine Idee war es offensichtlich die Ströme in die Ionosphäre, zumindest aber nicht in die Erde abzuleiten. Dies ist jedoch auf diese Weise nicht praktikabel, da die von seinem Transformator ausgehenden Blitze (hier "streamer" genannt) nur eine relativ geringe Reichweite haben und ihre Energie auch nur zu einem geringen Teil in der Entfernung genutzt werden kann.

Eine Teslaspule besteht aus einer inneren, langen, einlagig gewickelten Sekundärspule hoher Windungszahl, die am unteren Ende geerdet ist, und einer äußeren, kurzen Primärspule, die am unteren Ende der Sekundspule mit nur wenigen Windungen um sie herum führt, so dass die Sekundärspule in ihrem Magnetfeld liegt und sich auf Grund der unterschiedlichen Wicklungsdaten eine Hochspannung ergibt. Durch die aufgrund der übereinstimmenen Resonanzen der beiden Spulen entstehenden hohen Frequenzen zwischen 30 kHz und 500 kHz wird kein Eisenkern zu ihrer Kopplung benötigt. Die als Streamer bezeichneten Blitzentladungen finden am oberen Ende der Sekundärspule statt, an dem sich ein Kondensator in Form einer Kugel oder eines Rings befindet, von dem die Blitze sich lösen.

Der Tesla-Transformator hat keinerlei industrielle oder praktische Bedeutung. Er wird jedoch häufig bei Shows zur Demonstration der imponierenden Blitzentladungen vorgeführt. Weltweit gibt es viele Liebhaber der Teslatransformatoren, die auch im Internet zahlreich präsent sind und sich mit eindrucksvollen Fotos quasi überbieten. (siehe Beispielfoto)

Die Idee elektrische Energie drahtlos über einen Teslatransformator an Verbraucher abzugeben, hat zwar keine praktisch sinnvolle Anwendungsmöglichkeit, wurde aber von zahlreichen "Tesla-Anhängern" oder Bewunderern aufgenommen und inspirierten diese zu Weiterentwicklungen. So sind Bezüge zu Tesla und seiner "Teslaspule" bei Anwendungen des Elektrotechnikers und FH-Professors Konstantin Meyl zu finden, der diese mit seiner pseudowissenschaftlichen Skalarwellenhypothese verband. Meyl konstruierte dazu ein kleines Spielzeugboot, welches er über "Skalarwellen" versorgt haben will. Deutlich ist bei dieser Meyl-Anwendung die "Dachkapazität" (Kondensator) zu sehen, wie sie auch im Teslatransformator als Kugel realisiert ist. Bei Teslatransformator dienen die kugelförmigen Gebilde als Kondensator, der die Resonanzfrequenzen mit beeinflusst und herabsetzt. Tesla selbst sah in ihnen so etwas wie "Antennen".

Wardenclyffe Tower

Teslaspule in Colorado Springs während der Übermittlung von Signalen an einen weit entfernten Empfänger. Veröffentlicht im Jahr 1900 im Century Magazine.

Der Wardenclyffe Tower vor seiner Zerstörung, Abbildung auf einer von Tesla veröffentlichten Werbebroschüre.

In Colorado Springs errichtete Tesla auf dem Colorado-Hochplateau 2000 m über dem Meeresspiegel eine Sendestation mit einer 70 Meter hohen Antenne und einer Leistung von 200 Kilowatt. In über tausend Kilometern Entfernung gelang es ihm, von dort drahtlose telegrafische und telefonische Übertragungen zu empfangen, für die er nur einen geringen Teil der zur Verfügung stehenden Leistung benötigte. Zu diesem Zeitpunkt gelangen Marconi erst Reichweiten von 50 bis 70 Kilometern. Für diese drahtlose Übertragung von Nachrichten erzeugte er Hochspannungen von zwölf bis 20 Millionen Volt, die sich in bis zu 30 Meter langen Blitzen entluden. Dies waren die höchsten Spannungen, die bisher von Menschen erzeugt wurden. Er hoffte, auf diese Weise elektrische Energie um die ganze Erde senden zu können.

Schließlich gewann er Geldgeber mit der Auskunft, einen Hochleistungs-Rundfunksender bauen zu wollen. Von diesem Geld baute er 1901 den 57 Meter hohen hölzernen Wardenclyffe Tower auf Long Island. Ein daneben geplantes Labor konnte er nicht mehr fertigstellen, da seine Geldgeber von seinen eigentlichen Plänen erfuhren und die Finanzierung zurückzogen. Tesla hatte gehofft, durch die Größe und Höhe des Turmes das Prinzip des Teslatransformators nutzen zu können, um eines Tages elektrische Energie über die Ionosphäre verteilen zu können. Die Ionosphäre ist die oberste Schicht der Atmosphäre der Erde, ihre Höhe reicht von 80 km bis etwa 300 km. Eine Teslaspule, die diese Höhen erreicht, müsste also kilometerlang sein. Allein die mechanisch stabile Konstruktion würfe Probleme auf. Ein größeres Hindernis jedoch bildet die Tatsache, dass mit zunehmender Spulenlänge der Sekundärspule die Frequenz des durch die Resonanz erzeugten Wechselstroms immer niedriger wird. Die ionisierten Kanäle, die dazu dienen sollen, die einmal eingeleitete Blitzentladung dauerhaft aufrechtzuerhalten, könnten daher nicht lange genug bestehen bleiben. Bei einer Spulenlänge von etwa 40 Metern würde die Umpolung der Wechselspannung nur noch so langsam erfolgen, dass der Kanal kollabieren und die Blitzentladung abreißen würde. 1917 wurde der Turm abgerissen, um zu vermeiden, dass deutsche U-Boote im ersten Weltkrieg ihn als Orientierungshilfe nutzen könnten.

Tesla-Einheit

1960 benannte man nach Nikola Tesla die physikalische Einheit der magnetischen Flussdichte, Tesla. Die Einheit hat das Zeichen T. 1 T (= 10000 Gauß) = 1 Vs/m² Zum Vergleich: Das Magnetfeld der Erde hat ca. 50 mikro-Tesla, ein normaler Haushaltsmagnet ca. ein Tausendstel Tesla. In den stärksten modernen Kernspintomographen herrscht eine magnetische Flußdichte von über neun Tesla, einer mit 11,7T wird gerade entwickelt. Neutronensterne im Weltall haben Felder von 5 bis zu 500 Millionen Tesla.

Pseudowissenschaftliche Ausbeutung von Teslas Theorien

Vermeintlicher Vorläufer der Energieübertragung durch Skalarwellen von Tesla

Skalarwellen-Experimentierset von K. Meyl

In seinen späten Lebensjahren begann Tesla, utopische Vorstellungen zu entwickeln, was mit Hochfrequenz- und Wechselstromtechnik alles machbar sei. Er konzentrierte sich dabei mehr und mehr auf unrealistische Träumereien und vernachlässigte darüber die Arbeit an dem, was tatsächlich umsetzbar war. Diese Utopien regen bis heute die Phantasie von Verschwörungstheoretikern, Pseudowissenschaftlern und Esoterikern an. Teslas Name wird häufig werbewirksam aber unbegründet bei der Beschreibung technisch wirkungsloser Produkte eingestreut, um diesen damit den Anschein von Seriosität zu verleihen.

Anhänger der sog. Freien Energie, wie auch Konstantin Meyl berufen sich gerne aber fälschlich auf Nikola Tesla, der um 1900 eine Energieübertragung im Kilowatt-Bereich und über eine Entfernung von mehreren 10 km demonstriert haben wollte. Ernstzunehmende Belege dafür gibt es aber nicht. Bezug genommen wird vor allem auf ein Patent von Tesla. Die darin beschriebene Anordnung ähnelt auf den ersten Blick tatsächlich einem von Meyl verkauften Skalarwellen-Experimentierset. Allerdings behauptete Tesla nicht die Existenz von der Physik unbekannten Phänomenen wie Skalarwellen oder Wirkungsgraden > 1. Vielmehr war er der Ansicht, dass sein Teslatransformator aufgrund einer Ionisation der Luft funktionieren würde, d.h. es würde ein elektrisch leitender Kanal zwischen Sender und Empfänger entstehen. Wie bei Meyl sind auch bei Tesla zwei Kugeln als "Antennen" bzw Kapazitäten vorhanden; Tesla stellte sich darunter jedoch Ballons oder ähnliches vor, da er annahm, dass die angestrebte Ionisation der Luft in größerer Höhe über dem Erdboden leichter zu erreichen sei.

Kirlian-Fotografie

Das Prinzip der hochfrequenten Wechselspannung, wie Tesla es für seinen Transformator entwickelte, wird im Kleinen für die esoterisch-pseudowissenschaftliche Methode der Kirlian-Fotografie genutzt, bei dem durch hochfrequente Hochspannung erzeugte Korona-Entladungen fotografisch festgehalten werden. Diese Entladungen haben keinerlei diagnostische Aussagekraft.

Erdbebenerzeugende Maschinen (Earthquake Machines)

Ein Biograf Teslas, John O'Neill, schrieb, Tesla habe in New York bei Experimenten mit Resonanzen, die er mit elektro-mechanischen Oszillatoren durchführte, durch das Abstimmen der entsprechenden Frequenzen Resonanzschwingungen in mehreren umliegenden Gebäuden erzeugt, von denen sein eigenes zunächst nicht erfasst wurde. Dies habe einen Polizeieinsatz ausgelöst. Als er im Verlauf des Experiments die Resonanzfrequenz des eigenen Gebäudes traf, sei ihm die Gefahr bewusst geworden, und er habe den Vorgang mit einem Vorschlaghammer beendet, als die Polizei eintraf.

Diese Aussage wurde von anderen Biografen aufgegriffen. Das unhaltbare Gerücht, Tesla habe künstlich geschaffene Erdbeben erzeugen können, ist noch heute Ausgangspunkt von Verschwörungstheorien. So behauptet die österreichische Politologin Claudia von Werlhof, die Forschungsanlage HAARP verwende eine geheime "Tesla-Technologie", um über das Erzeugen künstlicher Erdbeben weitere Erdölreverven ausfindig zu machen. Auf diese Weise sei auch das schwere Erdbeben am 12. Januar 2010 auf Haiti ausgelöst worden, bei dem über 200.000 Menschen starben. Dies ist eine von mehreren Verschwörungstheorien zum Erdbeben auf Haiti 2010, die neben der Unwissenschaftlichkeit ihrer Annahmen auch außer Acht lassen, dass Haiti auf der Grenze zweier Kontinentalplatten liegt und aufgrund der natürlichen plattentektonischen Aktivitäten in dieser Region auch schon in den Jahren 1751, 1842, 1860 schweren Erdbeben ausgesetzt war.

Literatur

Tesla Biographien

• Tela N: My Inventions, Autobiographie, zuerst erschienen im Magazin Electrical Experimenter 1919
• John J. O'Neill: Prodigal Genius: The life of Nikola Tesla inventor extraordinary, Neville Spearman LTD, London 1968
• Margaret Cheney: Tesla Man Out of Time, Dorset Press, New York 1989
• Inez Hunt and Wanetta W. Draper: Lighting in his Hand. The Life Story of Nikola Tesla, Sage Books, Denver 1964

Weblinks

• Zeitungsartikel und Beschreibung einiger Gerätschaften zur Erzeugung von Vibrationen
• Tesla-Museum in Belgrad
• Teslas Autobiografie: My Inventions
• Aufbau einer Tesla-Spule
• Bericht über Nikola Tesla und seine Erfindungen im NDR-Wissenschaftsjournal
• Liste der Patente von Nikola Tesla