天才 Nikola Tesla が若いころに何を考えていたのか、知るよすがになります。
　原題は『Experiments with Alternate Currents of High Potential and High Frequency』です。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに深謝します。
　図版は省略しました。
　索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍 高電位・高周波数交流実験の開始 ***
プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「高電位・高周波交流電流の実験」（ニコラ・テスラ著）

表紙

実験
を用いた
交流
の
高電位および高周波
ニコラ・テスラ著
ニコラ・テスラ
講演
講演前に行われた
ロンドン電気技術者協会。

著者の肖像画と略歴付き。
ニューヨーク:
1892

ニコラ・テスラの肖像
ニコラ・テスラの伝記。

ヨーロッパ人の大部分が過去300年から400年の間に西方へと押し寄せ、広大なアメリカ大陸に定住した一方で、別の、しかしより小規模な一部は旧世界の国境警備に従事し、「言語に絶するトルコ人」を撃退することで後方を守り、イスラム教徒の支配の呪縛に耐える美しい土地を徐々に奪還してきた。トルコ人がセルビア人を破ったコソボヨリェの戦いの後、現在のモンテネグロ、ダルマチア、ヘルツェゴビナ、ボスニア、そしてオーストリアの「国境地帯」の境界に退いたスラブ人は、長らく、西洋の開拓者たちが経験したように、国境を絶えず攻撃してくる敵と戦うことの大変さを知っていた。そして、これらの国の民族は、三日月国の軍隊との激しい闘争を通じて、他のどの国にも比類のない愛国心と独立心を維持しながら、勇敢さと賢明さという注目すべき特質を発達させてきました。

ニコラ・テスラは、この興味深い国境地帯の、そして勇敢な東洋人の中から、1857年に生まれました。彼が今日アメリカに居を構え、我が国を代表する電気技師の一人となっているという事実は、電気工学の探求と、電気が最も広く普及しているこの国がいかに魅力的であるかを如実に物語っています。 テスラ氏はリカ県スミリャンに生まれ、父親はギリシャ正教会の雄弁な聖職者でした。ちなみに、彼の一族は今もなおギリシャ正教会の重要な聖職者です。母親は、針仕事の技術と独創性で地方中に名を馳せており、その創意工夫はニコラに受け継がれたことは間違いありません。もっとも、それは当然のことながら、より男性的な方向へと進んでいきましたが。

少年は早くから読書に励み、父親がゴスピッチに移ると、パブリックスクールで4年間を過ごし、その後、いわゆるレアルスクールで3年間を過ごした。彼の冒険は、機転の利く少年が経験するようなものだったが、ある時は、礼拝に訪れることの少ない辺鄙な山間の礼拝堂に監禁されたり、またある時は、父方の牛から汲んだばかりの沸騰した牛乳の入った大きな鍋に頭から落ちたりと、変化に富んだ出来事もあった。三つ目の奇妙なエピソードは、空を飛ぼうとした時のことだった。古い傘を頼りに空中を飛行しようとした時、予想通りひどい落下事故に遭い、6週間寝込んだ。

この頃、彼は算数と物理学に興じ始めた。彼が抱いていた奇妙な考えの一つは、あらゆる問題を3、あるいは3の累乗で解くというものだった。彼は叔母のいるクロアチアのカルトシュタットに送られ、いわゆる高等実力学校（Higher Real School）で学業を終えた。田舎の封建制から戻ってきた彼は、そこで初めて蒸気機関を目にし、その喜びを今でも鮮明に覚えている。カルトシュタットでは、4年間の課程を3年間に短縮するほど勤勉に学び、1873年に卒業した。帰国後、コレラが 流行し、その病に倒れ、その後遺症に苦しみ、学業は丸2年間中断された。しかし、その時間は無駄にはならなかった。実験に情熱を燃やすようになった彼は、財力と余暇の許す限り、電気に関する研究と調査に精力を注ぎ込んだのである。この頃まで、父は彼を聖職者にするつもりでいた。その考えは、若き物理学者にとってまさにダモクレスの剣のように重くのしかかっていた。ついに彼は、立派な父を説得し、オーストリアのグラーツへ送り、工科学校で学業を終え、数学と物理学の教授職に就く準備をさせた。グラーツで初めてグラム発電機を見て操作した彼は、整流子とブラシの使用に対する反対意見に深く心を打たれ、その場で発電機のこの欠陥を解決しようと決意した。2年目に教師になるという夢を断念し、工学の課程に進んだ。3年間の不在の後、彼は悲しげに帰郷し、父の死を看取った。しかし、オーストリアに定住することを決意し、語学習得の価値を認識していた彼は、必要と思われる言語を習得するためにプラハ、そしてブダペストへと向かった。この時まで彼は両親が彼の教育のために払った莫大な犠牲に気づいていなかったが、今や窮状を感じ始め、フランツ・ヨーゼフ1世のイメージに馴染めなくなっていた。彼の伝言と故郷からの送金の間にはかなりのタイムラグがあり、 遅れの値が8の字を仰向けにした形になったとき、テスラ氏は高尚な考えと質素な生活の​​好例となったが、苦闘を決意し、自分の力だけでやり遂げようと決意した。より速い人としての名声を望まなかった彼は、生計を立てるためにあちこち探し回り、友人の助けを借りて政府の電信局の技術部門の助手として職を得た。週給は5ドルだった。この仕事で彼は実用的な電気工事やアイデアに直接触れることになったが、言うまでもなく、彼の資力では多くの実験を行う余裕はなかった。公共の利益のために数十万の平方根と立方根を導き出した頃には、その立場の限界（金銭面も含め）が痛々しく明らかとなり、彼は最善の策は価値のある発明をすることだと結論した。彼はすぐに発明に取り組んだが、その価値は信仰の目にしか見えず、何の役にも立たなかった。ちょうどこの頃、ハンガリーに電話が登場し、この偉大な発明の成功が、それまで彼にとって絶望的に思えた電話技術のキャリアを決定づけた。彼はすぐに電話技術の仕事に携わり、中継器をはじめとする様々な電話技術の発明を成し遂げた。しかし、電気工学の現場から遠く離れているため、他者が既に達成した目標や成果に時間を費やし、疎遠になりがちであることに、すぐに気づいた。新たな機会を切望し、電気工学の潮流の温かく直接的な影響の中に身を置くことができれば、その発展が可能だと感じていた彼は 、過去のしがらみや伝統を捨て、1881年にパリへと向かった。パリに到着した熱意あふれる若きリカンは、大手電灯会社の一つに電気技師として就職した。翌年、工場の建設のためストラスブールへ赴き、パリに戻ると、既に発明へと発展していた数々のアイデアの実現を目指した。しかし、この頃、アメリカの電気産業の目覚ましい発展が彼の注目を集め、彼は再びすべてを賭けて大西洋を渡った。

テスラ氏はこの地に上陸するや否や仕事に精を出し、精一杯の思考と技能を注ぎ込み、すぐに才能を活かせる場を見出しました。間もなく、彼は自身の会社を設立するという提案を受け、その条件を受け入れ、実用的なアーク灯システムと、現在「第三のブラシ制御」として知られる発電機制御の潜在的手法を即座に考案しました。また、熱磁気モータやその他の類似の装置も考案しましたが、法的な問題のため、それらについてはほとんど公表されませんでした。1887年初頭、ニューヨークにテスラ電気会社が設立され、その後まもなく、テスラ氏は多相交流用の画期的なモータを開発しました。彼は、かつての自身のアイデアに立ち返り、整流子もブラシもない機械を開発したのです。テスラ氏がモーターを発表し、アメリカ電気学会で思慮深い論文を発表した頃、ヨーロッパのフェラリス教授が、テスラ氏が発表したものと類似した原理の発見を発表したことは記憶に新しいところです 。しかしながら、この回転磁界モーターの発明者がテスラ氏であったことは疑いの余地がありません。というのも、フェラリス教授は当時このモーターの発明を予見していたものの、フェラリス教授の研究は発表されていなかったため、そのことを知ることはできなかったからです。フェラリス教授自身も謙虚に、テスラ氏が当時彼（フェラリス教授）の実験について知っていたとは思えないと述べ、さらに、テスラがこの原理の独立した独自の発明者であったと考えていると付け加えています。フェラリス教授がこのように認めたことで、この件におけるテスラの独創性に疑問の余地はほとんどないと言えるでしょう。

テスラ氏のこの分野における研究は、驚くほど時宜を得たものであり、その価値は瞬く間に各方面で認められました。テスラ氏の特許はウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニーに取得され、同社は彼のモーターの開発と様々な用途への応用に着手しました。鉱業、印刷、換気などへの応用については、数年前に『The Electrical World』誌で解説と図解が掲載されました。テスラ氏の研究発表が交流モーター研究に与えた大きな刺激は、それ自体が彼を先駆者として位置付けるに十分でした。

テスラ氏はまだ35歳。背が高く痩せ型で、すっきりとした、ほっそりとした、洗練された顔立ちをしている。その目は、鋭い洞察力と物事を見抜く驚異的な能力について読んだ物語を、ことごとく思い起こさせる。彼は雑食で、決して忘れない読書家である。そして、東ヨーロッパの最も教育水準の低い出身者でさえ、少なくとも6ヶ国語を話し、書き記すことができるほどの、類まれな語学力の持ち主である。「心の豊かさを饒舌に吐き出す 」ような時間、そして身近な事柄から始まり、人生、義務、運命といったより大きな問いへと会話が発展していく時、これほど心地よい仲間は望めないだろう。

1890年に彼はウェスティングハウス社との関係を断ち、それ以来高周波かつ高電位の交流電流の研究に専念し、現在もその研究に取り組んでいます。この分野における彼の興味深い業績についてはコメントの必要はありません。本書に掲載されている有名なロンドン講演が、それ自体が証拠です。彼が創始したとも言えるこの新しい電気分野の研究に関する最初の講演は、1891年5月20日にアメリカ電気学会で行われ、同学会で発表された最も興味深い論文の一つとなっています。この講演は、1891年7月11日の『The Electrical World』に全文転載されています。この講演が出版されると海外で大きな関心を集め、イギリスやフランスの電気技術者や科学者から、自国で再演してほしいという多数の依頼を受けました。その結果が、本書に掲載されている興味深い講演です。

本講義は前者の知識を前提としていますが、前者を読んでいない方でも理解していただけます。本講義は後者のいわば続編であり、主にそれ以降の研究成果を網羅しています。

実験
と
高電位の交流電流
と高周波電流
現代の最も優れた思想家たち、そして科学的業績において国内で最も偉大な多くの有能な科学者、エンジニア、電気技師たちに話をする機会を得られたことを、言葉で表すことはできません。

このような集いの場で発表する栄誉に浴した成果は、私自身のものとは決して言えません。この研究に含まれる価値ある点について、私以上に優れた業績を主張できる方は、皆さんの中にも少なくありません。世界的に知られる多くの名前――この魅惑的な科学の先駆者として皆さんの中に認められている方々の名前――を挙げる必要はありません。しかし、少なくとも一つだけ、このようなデモンストレーションにおいて欠かせない名前を挙げなければなりません。それは、史上最も美しい発明にまつわる名前、クルックスです！

ずいぶん昔、大学時代、彼の放射物質に関する実験の記述を翻訳で読みました（当時はあなたの素晴らしい言語に馴染みがなかったため）。生涯で一度しか読んだことがありませんでしたが、 あの魅力的な作品の細部まで今でも覚えています。学生の心にこれほどの感銘を与える本は、そうそうありません。

しかし、今回、貴校が誇る数多くの研究機関の一つとしてこの名を挙げるのは、それだけの理由があるからにほかなりません。今晩私がお話しし、お見せしたいことは、クルックス教授が見事に探求されたまさにその漠然とした世界に大きく関わっているからです。そしてそれ以上に、私がこれらの進歩（貴校が大変高く評価されているので、私自身にとっても取るに足らないものとは言えません）に至った思考過程を辿ってみると、これらの真の起源、つまり私がこの方向へ進むきっかけとなり、長い思考の末にこれらの研究に辿り着いたのは、何年も前に読んだあの魅力的な小冊子だったと確信しています。

さて、私は、彼と皆さんの中の他の人たちへの敬意と恩義を認める微力な努力をしましたが、皆さんを楽しませるために、最初の努力ほど微力ではないと願う二度目の努力をしたいと思います。

この主題について簡単に紹介させてください。

少し前、私は当時私が斬新な研究分野で到達した成果を、 アメリカ電気学会[A]に発表する機会に恵まれました。英国の科学者や技術者 がこの研究に興味を持っているという多くの証拠をいただいたことは、私にとって大きな喜びであり、励みになったことは言うまでもありません。既に述べた実験についてはこれ以上詳しく述べませんが、それは私が以前に提唱したいくつかのアイデアを完結させる、あるいはより明確に表現する目的と、ここで提示する研究を自己完結的なものにし、今晩の講演のテーマに関する私の発言に一貫性を持たせるためです。

[A]
このテーマに関するテスラ氏のアメリカでの講演については、1891年7月11日の『THE ELECTRICAL WORLD』誌をご覧ください。また、フランスでの講演の報告については、1892年3月26日の『THE ELECTRICAL WORLD』誌をご覧ください

したがって、言うまでもなく、この研究は交流電流、より正確には高電位かつ高周波の交流電流を扱っています。提示された結果を得るためにどれほど高い周波数が不可欠であるかという問いは、私の現在の経験をもってしても答えるのが難しいでしょう。一部の実験は低周波数で行うことができますが、非常に高い周波数が望ましいのは、その使用によって得られる多くの効果のためだけでなく、使用する誘導装置において高電位を得るための便利な手段でもあるからです。高電位は、ここで検討されているほとんどの実験の実証に必要です。

電気に関する研究の様々な分野の中で、おそらく最も興味深く、そして最も将来性が期待できるのは、交流電流を扱う分野でしょう。近年、この応用科学分野は目覚ましい進歩を遂げており、最も楽観的な期待さえも裏切るほどです。私たちが知るようになったのは、まさにこの事実です。新しい経験が次々と生まれ、新たな研究の道が開かれるのです。今まさに、これらの電流を利用することで、これまで夢にも思わなかった可能性が部分的に実現しつつあります。自然界においてすべてが潮の満ち引き​​であり、すべてが波動であるように 、あらゆる産業分野において交流電流、すなわち電気の波動が主流となるでしょう。

この科学分野がこれほど急速に発展している理由の一つは、おそらく、その実験的研究への関心の高さにあるでしょう。私たちは単純な鉄の輪にコイルを巻き、発電機に接続し、私たちが作用させる不思議な力の効果に驚きと喜びを感じながら気づきます。これらの力によって、私たちはエネルギーを自在に変換し、伝達し、方向づけることができるのです。回路を適切に配置すると、鉄と電線の塊がまるで生命を与えられたかのように振る舞い、目に見えない接続を通して、巨大な電機子をものすごい速度と力で回転させます。エネルギーはおそらくはるか遠くから運ばれてきたのでしょう。電線を流れる交流電流のエネルギーが、電線自体というよりも周囲の空間に、熱、光、力学的エネルギー、そして何よりも驚くべきことに、化学親和力といった驚くべき形で現れる様子を観察します。こうした観察はすべて私たちを魅了し、これらの現象の本質についてもっと知りたいという強い欲求に私たちを駆り立てます。私たちは毎日、発見の希望を抱いて仕事に向かいます。誰かが、誰であろうと、差し迫った大きな問題の解決策を見つけてくれるかもしれないという希望を抱いて。そして毎日、新たな情熱を持って仕事に戻ります。たとえ成功しなかったとしても、私たちの仕事は無駄ではありません。なぜなら、これらの努力、これらの取り組みの中で、私たちは数え切れないほどの喜びを見出し、人類の利益のためにエネルギーを注いできたからです。

交流電流を使って実行できる多くの実験のうち、どれでも（ランダムに）取り上げることができます 。今夜のデモンストレーションの主題は、その中のほんの一部、決して最も印象的なものではありませんが、どれも同様に興味深く、同様に思考を刺激するものです。

ここに、空気が部分的に抜けた簡素なガラス管があります。それを手に取り、高電位の交流電流を流す電線に体を触れさせると、手の中の管は明るく光ります。どんな位置に置いても、空間のどこへ動かしても、手の届く限り、その柔らかく心地よい光は、明るさを失わずに持続します。

一本の電線で吊るされた、使い古しの電球。絶縁された支柱の上に立っている。それを握ると、中に埋め込まれたプラチナ製のボタンが鮮やかな白熱光を放つ。

ここには導線に接続された別の電球があり、その金属製のソケットに触れると、見事な色の燐光で満たされます。

ここにもう一つ、私の指で触れると影が映ります。クルックスの影、つまりその中の茎の影です。

ここでも、私はこのプラットフォームに立っている間、絶縁されており、この誘導コイルの二次側の端子の 1 つ (何マイルもの長さの電線の端) に自分の体を接触させます。すると、激しく振動しているその遠い端から光の流れが出てくるのが見えます。

ここで、もう一度、この2枚の金網板をコイルの端子に取り付けます。2枚を少し離し、コイルを作動させます。2枚の板の間に小さな火花が飛ぶのが見えるでしょう。2枚の板の間には、最高品質の誘電体でできた厚い板を挿入します。これは、私たちが通常予想するように放電を完全に不可能にするのではなく、放電の通過を 補助するのです 。板を挿入すると、放電の見た目が変わり、光の流れとなるだけです。

交流電流の研究よりも興味深い研究があるでしょうか？

長年にわたり、このホールで講演した偉大な実験家がその原理を発見して以来、これらの非常に興味深い研究や実験において、私たちは揺るぎない相棒、誰にとっても馴染み深い器具、かつてはおもちゃだったが今では極めて重要な存在である誘導コイルに出会いました。電気技師にとって、これほど大切な器具はありません。皆さんの中でも最も優秀な方から、経験の浅い学生、そして講師に至るまで、私たちは皆、誘導コイルを使った実験で多くの楽しい時間を過ごしてきました。私たちは誘導コイルの働きを見守り、それが私たちのうっとりとした目に映る美しい現象について考え、熟考してきました。この装置はあまりにもよく知られており、これらの現象は誰にとってもあまりにも馴染み深いため、これほど優れた聴衆に講演し、同じ古​​い話題で皆さんを楽しませようとしたと思うと、勇気がほとんど失せてしまいます。実際には、ここにあるものは同じ装置であり、同じ現象です。ただ、装置の操作方法が少し異なり、現象の提示方法が異なっているだけです。予想通りの結果もあれば、驚くような結果もありますが、いずれも私たちの注目を集めます。なぜなら、科学的調査においては、得られた新しい結果はそれぞれ新たな出発点となる可能性があり、新たに発見された事実はそれぞれ重要な発展につながる可能性があるからです。

通常、誘導コイルを動作させる際には、遮断器や断路器、あるいは交流発電機を用いて、一次側に中程度の周波数の振動を発生させます。スポティスウッドやJ・E・H・ゴードンといった初期のイギリスの研究者は、コイルに急速な断路器を用いていました。今日の私たちの知識と経験は、これらのコイルが試験条件下で何ら顕著な現象を示さなかった理由、そして有能な実験者たちがその後観察された多くの奇妙な効果に気づかなかった理由を明確に理解させてくれます。

今晩行ったような実験では、1 秒間に何千回もの電流反転が可能な特別に作られたオルタネーターからコイルを操作するか、または、必要に応じて、一次側を通してコンデンサーを破壊的に放電させることにより、1 秒間に数十万回または数百万回の周波数の振動を二次側回路に発生させます。これらのいずれかの手段を使用することで、私たちはまだ探究されていない分野に踏み込むことになります。

どのような新しい分野でも、研究を進める際には、必ず何らかの興味深い観察や有用な事実の発見が伴う。この主張が本講義の主題に当てはまることは、我々が観察する多くの奇妙で予期せぬ現象が説得力のある証拠となる。例として、最も明白な現象である誘導コイルの放電を取り上げてみよう。

これは、ライデン瓶を破壊的に放電させることで得られる、極めて高速に振動する電流によって動作するコイルです。 講師がこのコイルの二次側が比較的太い短い電線で構成されていると述べても、学生は驚かないでしょう。また、それにもかかわらず、このコイルは巻線の最高の絶縁体が耐えられる限りの電位を発生できると述べても、学生は驚かないでしょう。たとえ学生が、予想される結果について覚悟ができていたとしても、あるいは無関心であったとしても、コイルの放電の様子は驚きと興味を抱かせるでしょう。誰もが通常のコイルの放電をよく知っているので、ここで改めて説明する必要はありません。しかし、対照的に、一次電流が毎秒数十万回振動するコイルの放電の様子を示します。通常のコイルの放電は、単純な線または光の帯として現れます。このコイルの放電は、二次側の端子に接続された2本の直線ワイヤのすべての点から発生する強力なブラシ状および発光流の形で現れます。（図1）

図1. 毎秒数十万回の周波数による2本の導線間の放電
さて、今ご覧になった現象を、ホルツ機やウィムズハースト機（実験者にとって非常に興味深い機器）の放電と比較してみてください。これらの現象にはなんと大きな違いがあることでしょう。しかし、もし必要な準備（他の実験の妨げにならない限り、簡単に済ませることができたはずです）をしていれば、このコイルで火花を発生させることができたはずです。もしコイルを​​皆さんの目から隠して、2つのノブだけを露出させれば、皆さんの中で最も鋭い観察力を持つ人でさえ、誘導機や摩擦機の火花と区別するのは困難、あるいは不可能でしょう。区別をつけるには様々な方法があります。例えば、コンデンサーに充電する誘導コイルを 非常に低周波の交流機で動作させ、できれば放電回路に振動が生じないように調整するといった方法があります。ノブが必要なサイズで適切に設定されていれば、二次回路では摩擦機械や感圧機械から得られるものと同じ輝き
を持ち、同じ鋭いパチパチという音を伴う、強度が高く少量の火花が多かれ少なかれ急速に連続して発生します 。

図2.—ホルツマシンの火花を模倣する。
もう一つの方法は、共通の二次回路を持つ二つの一次回路に、わずかに周期の異なる二つの電流を流すことです。これにより、二次回路では比較的長い間隔で火花が発生します。しかし、今晩手元にある手段でも、ホルツ放電器の火花を模倣することはできるかもしれません。この目的のために、コンデンサーを充電するコイルの端子間に、長く不安定なアークを発生させます。このアークは、アークによって発生する上昇気流によって周期的に遮断されます。気流を増強するために、アークの両側に大きな雲母板をアークの近くに配置します。このコイルから充電されたコンデンサーは、小さな空隙を通して第二のコイルの一次回路に放電します。この空隙は、一次回路に突発的な電流を発生させるために必要なものです。本実験の接続図を図2に示します。

Gは通常の構造を持つオルタネーターで、 誘導コイルの一次側Pに電力を供給し、二次側Sは コンデンサーまたはジャーC C に充電します。二次側の端子はジャーの内側コーティングに接続され、外側コーティングは2つ目の誘導コイルの一次側p pの両端に接続されます。この一次側p pには小さな空隙a bがあります。

このコイルの二次側には、適切なサイズのノブまたは球K Kが設けられており 、実験に適した距離に設定されています。

最初の誘導コイルの端子AとBの間に長いアークが形成されます。Mは雲母板です。

AとB間のアークが切断されるたびに、瓶は一次側p pを通して急速に充電・放電され、ノブK K間にパチパチと火花が発生します。AとB間にアークが形成されると電位は低下し、通風によってアークが再び切断されるまで、瓶は空隙a b を 貫通するほどの高電位まで充電されることはありません。

このようにして、一次側（p p ）では長い間隔で突発的なインパルスが発生し、二次側（ s ）では対応する数の強力なインパルスが発生します。二次側のノブまたは球体（ K K）が適切なサイズであれば、火花はホルツ放電器の火花によく似たものになります。

しかし、目には全く異なるように見えるこの2つの効果は、多くの放電現象のうちのほんの2つに過ぎません。試験条件を変えるだけで、他の興味深い観察結果が得られます。

前の2つの実験のように誘導コイルを動作させる代わりに、次の実験のように高周波交流発電機から動作させると、 現象の体系的な研究がはるかに容易になります。この場合、一次巻線を流れる電流の強度と周波数を変化させることで、5つの異なる放電形態を観察できます。これらの放電形態については、このテーマに関する以前の論文で説明しました。 [A] 1891年5月20日、アメリカ電気学会において。

[A]
1891年7月11日

これらすべての形態を再現するには時間がかかりすぎ、今晩のテーマから大きく外れてしまいますが、1つだけお見せすることが望ましいと思われます。それはブラシ放電で、複数の点で興味深いものです。近くから見ると、高圧下で噴出するガスの噴流によく似ています。この現象は端子付近の分子の攪拌によるものであり、分子が端子に、あるいは分子同士が衝突することで熱が発生すると予想されます。実際、ブラシは熱く、少し考えれば、十分に高い周波数に到達できれば、強烈な光と熱を発し、あらゆる点で普通の炎に似たブラシを作り出すことができるという結論に至ります。ただし、おそらく両方の現象は同じ原因によるものではないかもしれません。つまり、化学的親和力は本質的に電気的なものではないかもしれないということです

ここで熱と光の発生は、空気中の分子や原子、あるいはその他の何かの衝突によるものであり、電位を上げるだけでエネルギーを増強できるため、 発電機から得られる周波数を用いても、端子を溶融熱にまで至らせるほどの作用を強めることができるかもしれません。しかし、このような低周波数では、常に電流のような性質のものを扱わなければなりません。導電性の物体をブラシに近づけると、細い火花が飛びますが、今晩使用した周波数を用いても、火花の発生はそれほど大きくありません。例えば、端子から少し離れたところに金属球をかざすと、火花が飛び散ることなく、端子と球の間の空間全体が火花によって照らされているのが見えるでしょう。また、コンデンサーの破壊放電によって得られるはるかに高い周波数では、比較的少ない数の突発的なパルスがなければ、非常に短い距離でも火花は発生しません。しかし、比類のないほど高い周波数（将来的には効率的に生成する方法が見つかるかもしれません）では、そのような高い周波数の電気インパルスが導体を介して伝送できると仮定すると、ブラシ放電の電気的特性は完全に消失します。つまり、火花は飛ばず、ショックも感じられません。それでもなお、私たちは電気 現象を扱わなければなりませんが、その言葉の広義の現代的な解釈においてはそうなります。前述の私の最初の論文では、ブラシの奇妙な特性を指摘し、それを生成する最良の方法について説明しましたが、この現象は非常に興味深いため、より明確に表現する価値があると考えました。

コイルに非常に高い周波数の電流を流すと、たとえコイルが比較的小型であっても、美しいブラシ効果を生み出すことができます。実験者は 様々な方法でブラシ効果を変化させることができ、少なくとも見た目は美しいものです。さらに興味深いのは、端子が1つでも2つでもブラシ効果を生み出すことができることです。実際、1つの方が2つよりも優れたブラシ効果を生み出す場合が多いのです。

しかし、観察される放電現象の中で最も視覚的に美しく、そして最も示唆に富むのは、コンデンサーの破壊放電によって動作するコイルで観察される現象です。条件を根気強く調整すると、ブラシの力と火花の多さはしばしば驚くべきものとなります。たとえ非常に小さなコイルであっても、1回転あたり数千ボルトの電位差に耐えられるほど十分に絶縁されていれば、火花は非常に多く発生し、コイル全体が完全な火の塊のように見えることもあります。

不思議なことに、コイルの端子をかなり離すと、まるで端子同士が完全に独立しているかのように、火花があらゆる方向に飛び散ります。火花はすぐに絶縁材を破壊してしまうため、火花の発生を防ぐ必要があります。最適な方法は、沸騰させた油などの良質な液体絶縁体にコイルを浸すことです。このようなコイルを継続的に正常に動作させるには、液体への浸漬はほぼ必須と言えるでしょう。

もちろん、実験講義では各実験に数分しかかけられないため、これらの放電現象を効果的に示すことは不可能です。それぞれの現象を最大限に引き出すには、非常に慎重な調整が必要となるからです。しかし、今晩のように不完全な形での実験であっても、 知的な聴衆の興味を引くには十分印象深いものとなるでしょう。

これらの興味深い効果のいくつかを示す前に、完全を期すために、今晩の破壊的放電の実験で使用したコイルとその他の装置について簡単に説明する必要があります。

図3.—破壊放電コイル
これは、厚い堅い木の板でできた箱B（図3）に収められており、外側は亜鉛板Zで覆われ、 周囲は丁寧にはんだ付けされている。厳密に科学的な調査において精度が極めて重要となる場合、金属カバーは不要である。金属カバーは、主にコイルに対する複雑な作用、すなわち非常に小さな容量のコンデンサーとして、また静電・電磁シールドとして作用するため、多くの誤差をもたらす可能性があるからである。ここで検討しているような実験にコイルを使用する場合、金属カバーの使用にはいくつかの実用的な利点があるが、それらはここで詳しく説明するほど重要ではない。

コイルは金属カバーに対して対称的に配置する必要があり、その間のスペースは、もちろん小さすぎてはならず、たとえば 5 センチメートル未満であってはなりませんが、可能であればもっと大きくする必要があります。特に、コイルの軸に対して直角にある亜鉛ボックスの 2 つの側面は、コイルから十分に離れている必要があります。そうしないと、コイルの作用が損なわれ、損失の原因となる可能性があります。

コイルは硬質ゴム製の2つのスプールR Rで構成され、同じく硬質ゴム製のボルトcとナットnによって10センチメートル間隔で保持されています。各スプールは、内径約8センチメートル、厚さ3ミリメートルのチューブTで構成され、その上に24センチメートル四方のフランジF Fが2つねじ込まれています。フランジ間の距離は約3センチメートルです。最高級のガッタパーチャ被覆ワイヤで作られた二次巻線S Sは、26層で構成され、各層に10ターンずつ巻かれているため、各半分で合計260ターンになります。2つの半分は反対方向に巻かれ、直列に接続され、両方の間の接続は一次巻線を介して行われます。この配置は便利であるだけでなく、コイルのバランスが取れている場合、つまり両 端子T 1 T 1 が等容量の物体または機器に接続されている場合、一次側への貫通の危険性がほとんどなく、一次側と二次側の間の絶縁を厚くする必要がないという利点もあります。コイルを使用する際には、 両端子にほぼ等しい容量の機器を接続することをお勧めします。端子の容量が等しくない場合、火花が一次側に流れやすくなるためです。これを避けるには、二次側の中点を一次側に接続することもできますが、必ずしもこれが実行可能であるとは限りません。

一次巻線P Pは 2 つの部分に分けて、木製の糸巻きWに反対向きに巻かれ、4 つの端部は硬質ゴム管t tを通って油から引き出されています。二次巻線T 1 T 1の端部も、非常に厚いゴム管t 1 t 1 を通って油から引き出されています 。一次層と二次層は綿布で絶縁されており、絶縁体の厚さは、当然ながら、異なる層の巻数間の電位差に比例します。一次巻線の各半分は 4 つの層で構成され、各層で 24 ターンなので、合計 96 ターンになります。両方の部分を直列に接続すると、変換比は約 1:2.7 になり、一次側を倍数にすると 1:5.4 になります。ただし、非常に高速な交流電流で動作する場合、この比率では一次回路と二次回路の EMF 比率のおおよそのアイデアさえも伝えません。コイルは木製の支持台に載せられ、油の中で所定の位置に保持されます。油は周囲約5cmの厚さに塗られています。油を特に必要としない箇所は木片で埋められ、主に全体を囲む木箱Bが使用されます。

ここで示した構造は、もちろん、一般原理からすると最善のものではありませんが、過剰な電位と非常に小さな電流が必要な効果を生み出すには、適切かつ便利な構造であると信じています。

コイルに関しては、通常の放電器と改良型の放電器のどちらかを使用しています。前者では、明らかな利点をもたらす2つの変更点を導入しました。これらについて言及するのは、実験者の方々が役立つと感じていただけることを期待しているからです。

図4.—改良された放電器と磁石の配置。
変更点の 1 つは、放電装置の調整ノブAとB (図 4) がバネ圧によって真鍮のジョーJ Jに保持されるようになったことです。これにより、ノブを連続的に異なる位置に回すことができるようになり、頻繁に磨くという面倒な作業が不要になりました。

その他の変更点は、強力な電磁石 N Sを使用することです。この電磁石は、ノブAとBを結ぶ線に対して軸が直角になるように配置され、ノブ A と B の間に強力な磁場を生成します。 磁石の磁極片は可動式で、磁場をできるだけ強くするために真鍮のノブの間に突き出るように適切に形成されています。ただし、放電が磁石に飛び移るのを防ぐため、磁極片は十分な厚さの雲母層M Mで保護されています。 s 1 s 1 とs 2 s 2は、ワイヤを固定するためのネジです。各側で、ネジの 1 つは大きいワイヤ用、もう 1 つは小さいワイヤ用です。L L は、ノブを支持するロッドR Rを所定の位置に固定するためのネジです。

磁石の別の配置では、丸い磁極片自体の間で放電を行います。この場合、磁極片は絶縁されており、磨かれた真鍮のキャップが付いているのが望ましいです。

強力な磁場の使用は、コンデンサーを充電する誘導コイルまたは変圧器が非常に低い周波数の電流で動作する場合に特に有利です。このような場合、ノブ間の基本放電の回数が非常に少なくなり、二次側に発生する電流が多くの実験に適さなくなる可能性があります。この場合、強力な磁場はノブ間のアークが形成されるとすぐにそれを消し去り、基本放電はより短い間隔で発生します。

磁石の代わりに、通風や空気の吹き付けを利用すると、ある程度の効果がある。この場合、図2の突起部AとBの間にアークを形成することが好ましい（突起部aとbは通常は結合されているか、完全に除去されている）。この配置ではアークが長く不安定になり、通風の影響を受けやすいためである。

図5.—低周波オルタネータと改良型放電器を備えた配置。
アークを遮断するために磁石を使用する場合は、 図5に図示されている接続を選択することをお勧めします。この場合、アークを形成する電流がはるかに強く、磁場の影響も大きくなります。磁石を使用することで、アークの代わりに真空管を使用することが可能ですが、消耗した真空管での作業には大きな困難が伴います。

図6.—複数のギャップを備えた放電器。
これらの実験および類似の実験で使用したもう 1 つの形式の放電装置を図 6 および 7 に示します。この放電装置は、多数の真鍮片 c c (図 6) で構成されており、各真鍮片は球状の中央部分m と、その下部に延長部e（放電面を研磨する際に旋盤で部品を固定するためにのみ使用されます）と、上部に柱があります。柱はローレットフランジfと、その上にナットnが付いたねじ付きステムlで構成されています。このステム lによって ワイヤが柱に固定されます。フランジfは、ワイヤを固定する際に真鍮片を保持するのに便利で、また、新しい放電面を作る必要がある場合には、任意の位置に回転させることもできます。2 本の頑丈な硬質ゴム製ストリップR Rには、部品c cの中央部分にぴったり合うように平面加工された溝g g (図 7) が設けられており、このストリップの端を貫通する 2 本のボルトC C (1 本のみ図示)によって部品をしっかりと固定します。

図7.—複数のギャップを備えた放電器。
この種の放電器の使用において、通常のものに比べて3つの主な利点があることを発見しました。第一に、1つの小さな空隙ではなく、多数の小さな空隙を使用すると、一定の空隙幅における誘電強度が向上します。これにより、より短い空隙長で作業が可能になり、金属の損失と劣化が少なくなります。第二に、アークを小さなアークに分割するため、研磨面の寿命が大幅に延びます。第三に、この装置は 実験においてある程度の基準を提供します。私は通常、均一な厚さのシートを非常に狭い間隔で挟んで試験片を設置します。ウィリアム・トムソン卿の実験から、この間隔は火花によって橋渡しされる起電力が必要であることが分かっています。

もちろん、周波数が高くなると火花距離が大幅に短くなることを覚えておく必要があります。任意の数のスペースを取ることで、実験者は起電力の大まかな見当をつけることができ、ノブを何度も設定する手間が省けるため、実験を繰り返すのが容易になります。このタイプの放電器を使用することで、ノブ間の火花が肉眼で見えることなく振動運動を維持することができ、ノブの温度上昇もほとんど見られませんでした。この放電形態は、コンデンサーや回路の様々な配置にも適しており、非常に便利で時間の節約になります。私は、アークを形成する電流が小さい場合に、図2に示すような配置でこれを好んで使用しました。

ここで言及しておきたいのは、単一または複数の空隙を持つ放電器も使用したことがあるということです。これらの放電器では、放電面が高速で回転します。しかし、この方法には特に利点はありません。ただし、コンデンサーからの電流が大きく、放電面を冷却する必要がある場合、および放電自体が振動しないため、アークが確立するとすぐに気流によって遮断され、断続的に振動が発生する場合などは例外です。私は機械式遮断器も様々な用途で使用しました。摩擦接触に伴う問題を回避するために 採用した好ましい方法は、アークを確立し、多数の穴を開けた雲母の縁を鋼板に固定し、アークを通して高速で回転させることでした。もちろん、磁石、気流、その他の遮断器を使用しても、自己誘導、容量、抵抗が十分に相関し、遮断のたびに振動が発生しない限り、目立った効果は得られません。

ここで、これらの放電現象の中で最も注目に値するもののいくつかを紹介したいと思います。

部屋全体に、それぞれ約7メートルの長さの普通の綿で覆われた電線を2本張りました。電線は約30センチメートル間隔で絶縁コードで支えられています。コイルのそれぞれの端子に電線を1本ずつ接続し、コイルを作動させます。部屋の照明を消すと、綿で覆われているにもかかわらず、電線の表面全体から豊富に噴出する光によって電線が強く照らされているのがわかります。綿で覆われているにもかかわらず、電線は非常に厚く、場合によっては非常に厚いです。実験が良好な条件下で行われれば、電線からの光は十分に強く、部屋の中の物体を識別できます。もちろん、最良の結果を得るには、瓶の容量、ノブ間の弧、そして電線の長さを慎重に調整する必要があります。私の経験では、このような場合、電線の長さを計算しても全く結果が得られません。実験者は、最初は電線を非常に長く取り、適切な長さに近づくにつれて、まず長い部分を切断し、徐々に短くしていくのが最善の策です。

この実験や同様の実験では、2枚の調整可能な小さな金属板からなる、容量が非常に小さいオイルコンデンサーを使用するのが便利です 。この場合、私は電線を短くし、コンデンサーのプレートを最初に最大距離に設定します。プレートに近づくにつれて電線への電流が増加すれば、電線の長さはほぼ適切です。電流が減少すれば、その周波数と電位に対して電線が長すぎます。このようなコイルを用いた実験にコンデンサーを使用する場合は、必ずオイルコンデンサーを使用する必要があります。空気コンデンサーを使用すると、かなりのエネルギーが無駄になる可能性があります。油中のプレートにつながる電線は非常に細く、何らかの絶縁化合物で厚くコーティングし、導電性のカバーで覆う必要があります。このカバーは、できれば油の表面下まで覆う必要があります。導電性のカバーは、電線の端子、つまり端に近すぎてはいけません。火花が電線からカバーに飛び移る可能性があります。導電性のコーティングは、静電遮蔽として機能するため、空気損失を低減するために使用されます。油を入れる容器のサイズとプレートのサイズについては、実験者は大まかな実験からすぐに見当をつけることができます。油中のプレートのサイズは、誘電損失が非常に小さいため、計算可能です。

前述の実験において、放出される光の量と電気パルスの周波数および電位との関係を知ることは非常に興味深い。私の意見では、他の点では同一の試験条件下では、発生する熱効果と光効果は周波数と電位の二乗の積に比例するはずであるが、この法則を実験的に検証することは、それがどのようなものであれ、極めて困難であろう。 いずれにせよ、一つ確かなことは、電位と周波数を増加させることで、光流が急速に強まるということである。そして、非常に楽観的かもしれないが、この方法で実用的な照明器具を製造できるという期待が全くないわけではない。そうなれば、私たちは単にバーナーや炎を使用するだけになり、化学反応も物質の消費もなく、単にエネルギーの伝達だけが行われ、おそらく通常の炎よりも多くの光とより少ない熱を放出することになるだろう。

もちろん、光の流れが 小さな表面に焦点を合わせると、その光度は大幅に増加します。これは次の実験で示せます。

図8.—流れを集中させることによって生じる効果。
コイルの一方の端子に、直径約30センチメートルの円に曲げた電線w （図8）を接続し、もう一方の端子には小さな真鍮球sを固定します。電線の表面積は球の表面積と等しく、球の中心は電線の円周面に対して直角に、かつその中心を通るように配置します。適切な条件下で放電が確立されると、光る中空の円錐が形成され、暗闇の中で真鍮球の半分が、図に示すように強く光ります。

何らかの工夫を凝らせば、光線を小さな表面に集中させ、非常に強い光の効果を生み出すことは容易です。こうして、2本の細いワイヤーを強烈に発光させることができます。

電流を強めるには、電線を非常に細く短くする必要があります。しかし、この場合、その容量はコイル（少なくとも今回のようなコイル）に対して一般的に小さすぎるため、電線の表面積を非常に小さく保ちながら、容量を必要な値まで増加させる必要があります。これは様々な方法で行うことができます。

例えば、ここでは硬質ゴムのプレートR Rが 2 枚あります (図 9)。このプレートに 2 本の非常に細い電線w w を接着して、名前を形成しています。電線は裸でも、最高の絶縁体で覆われていても構いません。実験の成功には関係ありません。どちらかといえば、十分に絶縁された電線が望ましいです。各プレートの裏側 (灰色の部分) には、アルミ箔でコーティングされています t t。プレートは、一方の電線からもう一方の電線に火花が飛ぶのを防ぐのに十分な距離を保って一列に配置されています。2 つのアルミ箔コーティングを導体Cで接続し、2 本の電線をコイルの端子に接続します。これで、一次側を流れる電流の強度と周波数を変えることで、システムの容量が条件に最も適した点を簡単に見つけることができます。その点では電線が非常に強く発光し、部屋の電気を消すと、電線で形成された名前が鮮やかな文字で表示されます。

図9.—強く発光するワイヤー。
この実験は、高周波の交流発電機で駆動するコイルで行うのがおそらく望ましいでしょう。 高調波の立ち上がりと立ち下がりにより、電流は非常に均一になりますが、現在のコイルで生成される電流よりも量は少なくなります。この実験は低周波数でも実行できますが、満足のいく結果は得られません。

図10. 発光円盤
コイルの端子に2本の電線を適切な距離で接続すると、その間を流れる電流が非常に強くなり、連続した発光面を形成することがあります。この現象を示すために、図10に示す2つの円Cとcを用意しました。これらはいずれも比較的太い電線で、 直径は約80センチメートル、もう1つは30センチメートルです。コイルの各端子に、これらの円を1つずつ接続します。電線を曲げることで、これらの円が同一平面上に、できるだけ重なるように配置します。部屋の電気を消し、コイルを始動させると、電線間の空間全体が均一に電流で満たされ、発光円盤を形成します。この発光円盤は、電流の強さから見て、かなり離れた場所からでも見ることができます。外側の円は、現在の円よりもはるかに大きくすることもできたでしょう。実際、このコイルでははるかに大きな円を使用しており、1平方メートル以上の面積を覆う強力な発光シートを作り出すことができました。これは、この非常に小さなコイルで驚くべき効果です。不確実性を避けるため、円はより小さくし、面積は約0.43平方メートルになりました。

振動の周波数と、ノブ間の火花の連続発生速度は、発光流の外観に顕著な影響を与えます。周波数が非常に低い場合、空気はほぼ同様に一定の電位差によって変化し、発光流は明確な線状となり、通常は細い火花が混ざります。この火花は、ノブ間で発生する連続放電に対応していると考えられます。しかし、周波数が極めて高く、放電アークが非常に大きく滑らかな 音を発する場合（振動が発生していること、そして火花が急速に連続していることが分かります）、形成される発光流は完全に均一になります。この結果を得るには、非常に小さなコイルと小容量の容器を使用する必要があります。私は 直径約5センチメートル、長さ20センチメートルの厚いボヘミアガラス管を2本用意します。それぞれの管に、非常に太い銅線の一次コイルを差し込みます。それぞれの管の上部には、はるかに細いガッタパーチャ被覆線の二次コイルを巻き付けます。 2 本の二次側を直列に接続し、一次側は多重アークにするのが好ましい。次に、これらの管を大きなガラス容器に入れ、互いに 10 ～ 15 センチメートル離して絶縁サポート上に置き、容器を煮沸した油で満たす。油は管の上約 1 インチに達する。二次側の自由端を油から引き上げ、互いに約 10 センチメートル離して平行に置く。削り取った端を油に浸す。直列に接続した 2 つの 4 パイント瓶を使用して、一次側を通して放電させることもできる。油上のワイヤの長さと距離、および放電アークに必要な調整を行うと、適度に排気された管を通る通常の放電のように、ワイヤ間に完全に滑らかでテクスチャのない発光シートが生成されます。

私は意図的に、この一見取るに足らない実験について長々と述べてきました。この種の実験において、実験者は驚くべき結論に達します。それは、通常の発光放電を気体に通すには、特別な排気は必要なく、気体を常圧、あるいはそれ以上の圧力にすれば良いということです。これを実現するには、非常に高い周波数が不可欠であり、同様に高い電位も必要ですが、これは単なる付随的な必要性です。これらの実験は、気体の原子または 分子の攪拌によって光を生成する新しい方法を発見しようとする試みにおいて、研究を真空管に限定する必要はなく、常圧の空気を用いて、いかなる容器も使用せずに光の効果を得られる可能性を真剣に期待できるということを教えてくれます。

このような非常に高い周波数の放電は、通常の気圧で空気を光らせますが、自然界ではおそらく何度も目撃する機会があるでしょう。多くの人が信じているように、オーロラが太陽表面の噴火など、突発的な宇宙の擾乱によって発生し、地球の静電荷が極めて急速に振動するとすれば、観測される赤い輝きは空気の上層の希薄な層に限定されるのではなく、非常に高い周波数のため、放電は輝きの形で濃い大気も横切ります。これは、私たちが通常、わずかに排気した管内で作り出すものです。周波数が非常に低い場合、あるいはさらに低く、電荷がまったく振動していない場合は、濃い空気は雷放電のように分解します。この不思議な現象の発生時には、空気の下層のこのような分解の兆候が繰り返し観測されています。しかし、もしそのようなことが起こるとすれば、それは根本的な外乱に起因するものと考えられる。その数は少ないが、それらによって生じる振動はあまりにも急速であるため、破壊的な破壊を引き起こすことはないだろう。機器に影響を与えるのは、本来の不規則なインパルスであり、重畳された振動はおそらく気づかれないだろう。

通常の低周波放電を適度に希薄な空気に流すと、空気は紫がかった色になります。何らかの方法で分子振動、あるいは原子振動の強度を高めると、ガスは 白色に変化します。同様の変化は、常圧下で非常に高い周波数の電気インパルスを印加することでも発生します。電線の周囲の空気分子が適度に振動すると、形成されるブラシは赤みがかった紫色になります。振動が十分に強くなると、ブラシは白色になります。これは様々な方法で実現できます。先ほど示した、部屋を横切る2本の電線を使った実験では、周波数と電位の両方を高くすることで、この結果を確実に得られるように努めました。ゴム板に接着した細い電線を使った実験では、非常に小さな表面に作用を集中させました。言い換えれば、大きな電気密度で実験を行ったのです。

このようなコイルでは、周波数と電位を極限まで高めると、極めて奇妙な放電形態が観察されます。実験を行うには、コイルのすべての部分を強固に絶縁し、直径数センチメートル以下の2つの鋭利な金属円板（図11のd d）を空気中に露出させる必要があります。ここで使用するコイルは油に浸し、油から出ている二次側の両端は、厚い硬質ゴムの気密カバーで覆われています。もし亀裂があれば、すべて注意深く塞ぎ、ブラシ放電が空気中に露出している小球または板以外の場所に発生しないようにする必要があります。この場合、端子には大きな板やその他の容量体が接続されていないため、コイルは非常に急速な振動が可能です。電位は、実験者が適切と判断する限り、一次電流の変化率を増加させることで上昇させることができます。現状とそれほど変わらないコイルの場合 、2つの一次コイルを多重アーク接続するのが最適です。しかし、二次コイルの巻き数を大幅に増やす必要がある場合は、一次コイルを直列に接続するのが最適です。そうしないと、二次コイルの振動が速すぎて、二次コイルの振動が大きくなりすぎる可能性があります。このような状況下では、ディスクの縁から霧状の白い流れが噴き出し、幻影のように空間に広がります。

図11. 幻影流
このコイルは、うまく作れば約25～30cmの長さになります。手を近づけても何の感覚もありませんが、端子から火花が飛び、ショックを与えます。一次電流の振動を 何らかの方法で断続的にすると、電流の脈動が生じ、手などの導電性物体を端子にさらに近づけても火花は飛びません。

このようなコイルで発生し得る多くの美しい現象のうち、ここでは斬新な特徴を持ち、興味深い結論に導くと思われるものだけを取り上げました。実験室でこのコイルを用いれば、ここで示したものよりもさらに目を惹く、しかし特に目新しい特徴はない多くの現象を、全く難しく考えずに発生させることができるでしょう。

初期の実験者たちは、端子を隔てる絶縁板上に、通常の大型誘導コイルから発生する火花の描写について記述しています。ごく最近、シーメンス社がいくつかの実験を行い、優れた効果が得られ、多くの人々が興味を持って見守ったとされています。大型コイルは、たとえ低周波電流で動作させたとしても、美しい効果を生み出すことは間違いありません。しかし、これまで作られた最大のコイルでさえ、適切に調整されたこのような破壊的な放電コイルから得られる壮大な電流と火花の描写に遠く及ばないでしょう。例えば、本コイルは直径1メートルの板を電流で完全に覆うことができます。このような実験を行う最良の方法は、非常に薄いゴム板またはガラス板を用意し、その片側に非常に直径の大きい細いアルミ箔のリングを接着し、もう片側に円形のワッシャーを 接着することです。ワッシャーの中心はリングの中心と一致し、両方の表面はできれば等しく、コイルのバランスを保つようにします。ワッシャーとリングは、高絶縁の細い電線で端子に接続します。均一な流れのシート、銀色の細い糸の精巧なネットワーク、またはプレート全体を覆う大きな輝く火花の塊を作り出す能力の効果を観察するのは簡単です。

昨年初めにアメリカ電気学会（AIE）で発表した論文で、破壊放電による変換というアイデアを提示して以来、このアイデアは大きな注目を集めています。このアイデアは、通常の配電系統で動作する安価なコイルを用いて任意の電位を発生させる手段を提供し、さらに（おそらくより高く評価されているのは）、任意の周波数の電流を任意の低周波数または高周波数の電流に変換できることです。しかし、このアイデアの最大の意義は、おそらく、通常のコイル、たとえ最大のコイルであっても全く機能しない無数のケースにおいて、破壊放電コイルが励起できる燐光現象の研究に役立つことにあるでしょう。

多くの実用的な目的に使用できる可能性と、科学研究のために実験室に導入できる可能性を考慮すると、このようなコイルの構造に関するいくつかの追加のコメントはおそらく不必要ではないと思われる。

もちろん、このようなコイルには最高の絶縁が施されたワイヤを使用することが絶対に必要です。

良質なコイルは、数層の綿で覆われた線材を使用し、純粋なワックスで長時間煮沸し、適度な圧力で冷却することで製造できます。 このようなコイルの利点は取り扱いが容易なことですが、純粋な油に浸したコイルほど満足のいく結果は得られないでしょう。また、ワックスを多量に含むとコイルに悪影響を与えるようですが、油の場合はそうではないようです。おそらく、液体中の誘電損失が小さいためでしょう。

最初は絹や綿で被覆した電線にオイルを浸してみましたが、徐々にガッタパーチャで被覆した電線を使うようになり、これが非常に満足のいくものであることが分かりました。ガッタパーチャ絶縁体は当然コイルの容量を増加させますが、これは特にコイルが大きい場合には、極端な周波数が求められる場合には大きな欠点となります。しかし一方で、ガッタパーチャは同じ厚さのオイルよりもはるかに耐久性が高いので、この利点はどんな犠牲を払ってでも確保すべきです。コイルを一度オイルに浸したら、数時間以上は取り出してはいけません。さもないとガッタパーチャが割れてしまい、コイルの価値は以前の半分にもなってしまいます。ガッタパーチャはおそらくオイルによって徐々に侵食されるのでしょうが、8～9か月の浸漬期間を経ても悪影響は見られません。

私は市販のガッタパーチャ線を2種類入手しました。1つは絶縁体が金属にしっかりと密着し、もう1つは密着しません。特別な方法で空気を完全に追い出さない限り、前者の方がはるかに安全です。コイルはオイルタンク内で巻き、隙間にオイルを充填します。層の間には、オイルで十分に煮沸した布を挟みます。厚さは、巻線間の電位差に応じて計算します。どちらの種類のオイルを使用しても、それほど大きな違いはないようです。私はパラフィン油か亜麻仁油を使用しています。

空気をより完全に遮断するための優れた方法、そして小型コイルで簡単に実行できる方法は次のとおりです。長時間油で煮沸した厚い板で硬い木の箱を作ります。板は外部の空気圧に安全に耐えられるように接合する必要があります。コイルを箱の中に設置して固定し、箱を丈夫な蓋で閉じ、ぴったりと合う金属板で覆います。金属板の接合部は慎重にはんだ付けします。上部に、金属板と木材を貫通する 2 つの小さな穴を開けます。これらの穴に 2 本の小さなガラス管を挿入して接合部を気密にします。管の 1 本は真空ポンプに接続し、もう 1 本は十分な量の煮沸した油が入った容器に接続します。後者の管の底には非常に小さな穴が開いており、活栓が備え付けられています。十分な真空状態になったら、コックを開け、油をゆっくりと注入します。この方法では、最大の危険である大きな気泡がコイル間に残ることはありません。空気は完全に排除されます。これは、沸騰させるよりも効果的でしょう。ただし、ガッタパーチャコーティングされたワイヤーを使用する場合、沸騰させるのは現実的ではありません。

一次側は、厚手の綿でコーティングした普通の線を使用しています。もちろん、極細の絶縁電線を適切に撚り合わせたものが一次側として最適ですが、入手が困難です。

実験用コイルでは、線材の太さはそれほど重要ではありません。ここで使用したコイルでは、一次線は12番ゲージ、二次線は24番ゲージのブラウン＆シャープ線を使用していますが、断面積は大幅に変更可能です。ただし、 変更は調整が必要となるだけで、目指す結果に大きな影響はありません。

ブラシ放電の様々な形態について長々と述べてきたのは、それらを研究することで、単に目を楽しませる現象を観察できるだけでなく、思考の糧となり、実用上重要な結論に導かれるからです。非常に高い電圧の交流電流を使用する場合、ブラシ放電を防ぐためには、いくら注意しても足りません。そのような電流を流す幹線、誘導コイルや変圧器、あるいはコンデンサーにおいては、ブラシ放電は絶縁材にとって大きな危険源となります。特にコンデンサーでは、ガス状物質を非常に注意深く排除する必要があります。コンデンサー内では帯電面が互いに近接しており、電位が高い場合、重りを放すと確実に落下するのと同じように、ある程度の大きさのガス状物質が1つでもあれば絶縁材が破損してしまうからです。一方、ガス状物質を全て注意深く排除すれば、コンデンサーははるかに高い電位差にも安全に耐えることができます。非常に高い電圧の交流電流を流す主送電線は、絶縁体に穴が開いたり小さな亀裂が生じたりするだけで損傷を受ける可能性があります。特に、穴には低圧のガスが溜まりやすいためです。このような小さな欠陥を完全に防ぐことはほぼ不可能と思われます。そのため、将来的には、非常に高い電圧の電流を流す電気エネルギーの配電には液体絶縁体が使用されるようになると考えています。コストは大きな欠点ですが、絶縁体として油を使用すれば、10万ボルト、あるいはそれ以上の電圧の電気エネルギーの配電は、少なくとも高周波領域においては、非常に容易になり、技術的 偉業とはほとんど言えなくなります。油絶縁体と交流モーターを使用すれば、1,000マイルもの距離でも、安全かつ産業的に送電を行うことができます。

油、そして一般的な液体絶縁体は、急激に変化する電気ストレスにさらされると、存在する可能性のある気泡を分散させ、通常は有害な破損が発生するずっと前に、その内部に拡散させるという特異な性質を持っています。この特性は、通常の誘導コイルで容易に観察できます。一次コイルを取り外し、二次コイルが巻かれた管の端を塞ぎ、パラフィン油などの比較的透明な絶縁体で満たします。管の内径より6ミリメートルほど小さい一次コイルを油の中に挿入します。コイルを作動させると、油を通して上から見ると、多数の光点が見えます。これは一次コイルを挿入することで捕捉された気泡であり、激しい衝撃によって光ります。閉じ込められた空気は油に衝突して油を加熱します。油は空気を運びながら循環を始め、気泡が分散して光点が消えるまで循環を続けます。このように、大きな気泡が閉塞して循環が不可能にならない限り、破損による損傷は回避され、油が適度に温まる程度の影響しか受けません。液体の代わりに固体の断熱材を使用した場合、たとえ厚さがどれだけ厚くても、破損による装置の損傷は避けられません。

しかしながら、誘電体が多かれ少なかれ急速に変化する電気力を受ける装置から気体物質を排除することは 、装置の損傷を防ぐためだけでなく、経済性の観点からも望ましい。例えばコンデンサーでは、固体または液体の誘電体のみを使用している限り損失は小さい。しかし、常圧または低圧のガスが存在する場合、損失は非常に大きくなる可能性がある。誘電体に作用する力の性質が何であれ、固体または液体では、力によって生じる分子の変位は小さいようである。したがって、力が非常に大きくない限り、力と変位の積は重要ではない。しかし、気体では、変位、したがってこの積は相当に大きい。分子は自由に動き、高速に達し、衝突エネルギーは熱などによって失われる。気体を強く圧縮すると、力による変位は小さくなり、損失は減少する。

以降の実験のほとんどでは、主に規則的で確実な動作のため、前述の交流発電機を使用することを好みます。これは、これらの研究のために私が製作した複数の機械のうちの1つです。384極の突起を持ち、毎秒約10,000回の周波数の電流を流すことができます。この機械は、1891年5月20日にアメリカ電気学会で発表した最初の論文（既に言及済み）で図示され、簡潔に説明されています。技術者が同様の機械を製作できるほどの詳細な説明は、当時のいくつかの電気雑誌に掲載されています。

この機械から駆動される誘導コイルは比較的 小型で、二次側では5,000～15,000回の巻き数があります。コイルは煮詰めた亜麻仁油に浸され、亜鉛板で覆われた木箱に収められています。

これらのコイルでは、通常の配線位置を逆にし、一次巻線を上に巻くのが有利だと分かりました。これにより、より大きな一次巻線を使用できるようになります。もちろん、過熱の危険性が低減し、コイルの出力が向上します。私は、両側の一次巻線を二次巻線より少なくとも1センチ短くしています。これは、二次巻線上部の絶縁体が厚くなければ確実に発生する両端の貫通を防ぐためです。もちろん、これは不利な点です。

一次コイルを可動式にする場合（これはいくつかの実験で必要であり、調整にも便利な場合が多い）、二次コイルをワックスで覆い、旋盤で一次コイルの内径よりわずかに小さい直径まで削ります。一次コイルにはオイルから突き出たハンドルを付け、二次コイルに沿って任意の位置に移動できるようにします。

ここで、誘導コイルの一般的な操作に関して、これまでの誘導コイルの実験では十分に理解されておらず、現在でも見落とされがちな点について、いくつかの考察を述べてみたいと思います。

コイルの二次側は通常、自己誘導が非常に大きいため、電線を流れる電流はほとんど感知できず、端子間を低抵抗の導体で接続した場合でも感知できないことがあります。端子に容量を追加すると、自己誘導が打ち消され、 端子間が互いに絶縁されているにもかかわらず、二次側にはより強い電流が流れます。交流電流の特性を全く知らない人にとっては、これほど不可解なことはないでしょう。この特性は、冒頭で行った実験で示されました。端子とゴム板に金網の板を密着させ、その間に小さなアークを流すと、アークは端子の容量を消滅させるため、二次側に強い電流が流れるのを妨げます。一方、ゴム板を間に挿入すると、形成されたコンデンサの容量が二次側の自己誘導を打ち消し、より強い電流が流れ、コイルの作業量が増加し、放電ははるかに強力になりました。

誘導コイルを動作させる上でまず最初にすべきことは、自己誘導を克服するために二次巻線に容量を組み合わせることです。周波数と電位が非常に高い場合は、ガス状物質を帯電面から慎重に遠ざける必要があります。ライデン瓶を使用する場合は、油に浸してください。そうしないと、瓶に大きな負荷がかかった場合にかなりの電力損失が発生する可能性があります。高周波を使用する場合は、一次巻線にコンデンサーを組み合わせることも同様に重要です。コンデンサーは一次巻線の両端またはオルタネータの端子に接続して使用できますが、後者は機械に損傷を与える可能性があるため推奨されません。最良の方法は、間違いなくコンデンサーを一次巻線とオルタネータに直列に接続し、両方の自己誘導を打ち消すように容量を調整することです。コンデンサーは 非常に小さなステップで調整可能で、より微調整が必​​要な場合は、可動プレート付きの小型オイルコンデンサーを使用すると便利です。

この時点で、私が以前観察した現象を皆さんに紹介するのが最善だと考えています。それは、純粋に科学的な研究者にとっては、私が今晩皆さんに紹介するどの結果よりも興味深いと思われるかもしれません。

これはブラシ現象の中に位置づけられるべきものかもしれません。実際、これは高真空中の単一の端子またはその近くで形成されるブラシです。

導電端子を備えた電球では、たとえアルミニウム製であっても、ブラシの存在は一時的であり、残念ながら、導電電極のない電球であっても、ブラシを最も敏感な状態で無期限に維持することはできません。この現象を研究する際には、必ず導入線のない電球を使用してください。私は、図12および13に示す構造の電球を使用するのが最適であることがわかりました。

図12. 図13. 回転ブラシを生成するための電球
図12に示す電球は、白熱電球球Lの首部に気圧計管bが封入されており、その先端は吹き飛ばされて小さな球sを形成している。この球は、大きな球の中心にできるだけ密着させて封入する必要がある。封入前に、アルミニウム板製の細い管tを気圧計管に差し込んでもよいが、必ずしも挿入する必要はない。

小さな中空球sには導電性粉末が充填されており、導電性粉末を発電機に接続するために、ワイヤw が首部に接着されています。

図 13 に示す構造は、ブラシに影響を及ぼす可能性のある導体をブラシから除去するために選択されました。この場合、電球は球状部Lで構成され、球状部 L はネックnを持ち、チューブbとそれに密着した小球sによって、図に示すように 2 つの完全に独立したコンパートメントが形成されます。電球の使用中、ネックnには錫箔コーティングが施され、このコーティングはジェネレータに接続され、ネック 内に封入された適度に希薄で導電性の高いガスに誘導作用します。そこから電流がチューブbを通って小球sに流れ、球状部Lに含まれるガスに誘導作用します。

管t を非常に太くし、管を貫通する穴を非常に小さくし、球s を非常に薄く吹き付けるのが好ましい。最も重要なのは、球s が球面Lの中心に位置することである。

図14.—回転ブラシの形状と位相。
図14、15、および16は、ブラシの様々な形態、あるいは段階を示しています。図14は、導電端子を備えた電球内でブラシが最初に現れる様子を示しています。しかし、このような電球ではブラシはすぐに（多​​くの場合数分後には）消えてしまうため、ここでは導電端子のない電球で見られる現象についてのみ説明します。この現象は、以下の条件下で観察されます。

球L (図 12 および 13) が 非常に高いレベルまで放電されている場合、通常、導線 w (図 12) または球のアルミ箔コーティング (図 13) を誘導コイルの端子に接続しても、電球は励起されません。 励起するには、通常、球L を手で握るだけで十分です。 すると、最初は球全体に強い燐光が広がりますが、すぐに白い霧のような光に変わります。 その後まもなく、光度が球内で不均一に分布していることに気付くでしょう。 しばらく電流を流すと、電球は図 15 のようになります。 この段階から、現象は、電球の動作に応じて数分、数時間、数日、または数週間後に、徐々に図 16 に示す状態に移行します。 球を温めたり、電位を上げたりすると、遷移が早まります。

図15. 図16. 回転ブラシの形状と位相。
ブラシが図16に示すような形状をとると、静電気と磁気の影響に対して極めて敏感な状態になると考えられます。電球が電線からまっすぐ垂れ下がり、すべての物体がそこから遠く離れている場合、観察者が電球から数歩近づくとブラシは反対側に飛んでいきます。また、観察者が電球の周りを歩いても、ブラシは常に反対側に留まります。ブラシは、この敏感な状態に達するずっと前から、端子の周りを回転し始める可能性があります。ブラシが回転し始めると、主に、そしてそれ以前にも、磁石の影響を受けます。そして、ある段階では、驚くほど磁気の影響を受けやすくなります。極間の距離が2センチメートル以内の小さな永久磁石は、2メートルの距離からブラシに目に見える影響を与え、ブラシとブラシの相対的な位置関係に応じて回転を遅くしたり速くしたりします。磁気の影響に対して最も敏感な段階では、静電気の影響に対して最も敏感ではないことを私は観察したと思います。私の説明によれば、回転を遅らせるブラシと電球のガラスの間の静電気引力は、流れの強さが増すと磁気の影響よりもはるかに速く増大するということです。

電球を球面Lを下にして吊るした場合、回転は常に時計回りです。南半球では回転方向が逆になり、赤道上では ブラシは全く回転しません。回転は、ある程度の距離を置いた磁石によって反転させることができます。ブラシは、地球の磁力線に対して直角になっているときに最もよく回転するように見えます。ブラシは、おそらく最大速度、つまり毎秒10,000回の周期と同期して回転します。回転は、観測者または導体の接近または遠ざかることで遅くなったり速くなったりしますが、電球をどのような位置に置いたとしても逆転させることはできません。電球が最高感度の状態にあり、電位または周波数が変化すると、感度は急速に低下します。これらのいずれかを少し変更するだけで、通常は回転が止まります。感度は温度変化によっても同様に影響を受けます。高い感度を得るには、球体Lの中心に小さな球体sを配置する必要があります。そうしないと、球体のガラスの静電作用によって回転が停止してしまうからです。球体sは 小さく、均一な厚さである必要があります。もちろん、非対称性は感度を低下させる効果があります。

ブラシが永久磁場内で一定方向に回転するという事実は、非常に高い周波数の交流電流では正のインパルスと負のインパルスが等しくなく、常に一方が他方よりも優勢であることを示しているようです。

もちろん、この一方向への回転は、同じ電流を流す2つの要素の相互作用、あるいは直列モータのように、一方の要素がもう一方の要素に及ぼす磁場の作用によるものである可能性があり、必ずしも一方のインパルスが他方のインパルスより強いとは限りません。私が観察した限りでは、ブラシがどの 位置でも回転するという事実は、この見解を裏付けています。この場合、ブラシは地球上のどの地点でも回転するはずです。しかし一方で、永久磁石がなぜ回転を逆転させるのかを説明するのは困難であり、ある種のインパルスが優勢であると仮定せざるを得ません。

ブラシ、つまり流れが形成される原因については、球の静電気作用と部品の非対称性によるものと考えています。もし小さな球体Sと球体Lが完全に同心球で、ガラス全体が同じ厚さと品質であれば、通過する傾向がどの面でも等しくなるため、ブラシは形成されないと思います。流れの形成が不規則性によるものであることは、ブラシが一定の位置に留まろうとする性質があり、回転は静電気または磁気の影響によってこの位置から引き出された場合にのみ最も一般的に発生するという事実から明らかです。ブラシが一定の位置に留まっている非常に敏感な状態において、非常に興味深い実験を行うことができます。例えば、実験者は適切な位置を選ぶことで、手を球からかなりの距離まで近づけ、腕の筋肉を硬くするだけでブラシを通過させることができます。ブラシがゆっくりと回転し始め、手を適切な距離に保つと、ブラシに目に見える効果を生じずにわずかな動きさえも行うことは不可能です。コイルのもう一方の端子に接続された金属板は、遠距離からコイルに影響を与え、回転を 1 秒あたり 1 回転まで遅くすることがあります。

このようなブラシは、正しく作る方法を習得すれば、静電場 や磁場に作用する力の性質を研究する上で貴重な助けとなると確信しています。もし空間で測定可能な動きが起こっているなら、このようなブラシはそれを明らかにするはずです。いわば、摩擦がなく慣性のない光線です。

これは電信への実用化が期待できます。このようなブラシがあれば、例えば大西洋を横断する通信をどんな速度でも送ることができるでしょう。なぜなら、ブラシの感度は非常に高く、わずかな変化でも影響が出るからです。もし、ブラシの放射をより強く、より細くすることができれば、その偏向は簡単に写真に撮れるでしょう。

私は、流れ自体が回転しているのか、それとも単に電球内で応力が移動しているのかを知りたいと思っていました。この目的のために、軽い雲母製の扇風機を、その羽根がブラシの進路上に位置するように取り付けました。流れ自体が回転していれば、扇風機も回転するはずです。実験を何度も試みましたが、扇風機の明確な回転は再現できませんでした。扇風機は流れに顕著な影響を与え、この場合、流れの見かけ上の回転は必ずしも満足のいくものではなかったため、この実験は決定的なものにはならなかったようです。

破壊放電コイルではこの現象を発生させることはできませんでしたが、他のすべての現象は破壊放電コイルでうまく発生させることができます。実際、オルタネーターで動作するコイルよりもはるかに優れた現象が多数発生しました。

一方向のインパルス、あるいは安定した電位によってブラシを生成することも可能であり、その場合、ブラシは磁気の影響に対してさらに敏感になるであろう。

高速交流電流を流す誘導コイルを動作させると、初めて、 容量、自己誘導、周波数の関係が、全体的な結果に及ぼす影響の大きさに驚嘆する。容量の影響は最も顕著である。なぜなら、これらの実験では、自己誘導と周波数がともに高いため、臨界容量は非常に小さく、わずかな変化で大きな変化が生じるからである。実験者は、コイルの二次側の端子に自分の体を接触させたり、片側または両方の端子に電球などの非常に小さな絶縁体を取り付けたりすることで、電位の大幅な上昇または下降を引き起こし、一次側の電流の流れに大きな影響を与えることができる。前述の実験では、一方の端子に接続された電線にブラシが現れ、実験者がコイルのもう一方の端子に絶縁体を接触させたときに電線が振動し、電位の急激な上昇が明らかになった。

コイルの挙動を、興味深い別の方法で示すことができます。ここには、針に固定され、コイルの端子の1つにねじ込まれた金属片の中で自由に回転するように配置した、アルミニウム板でできた小さな軽量ファンがあります。コイルを作動させると、空気分子は規則的に引き寄せられ、反発します。反発する力は引き寄せられる力よりも大きいため、ファンの表面に反発力が働きます。もしファンが単なる金属板で作られていたら、反対側の反発力は等しく、効果はないでしょう。しかし、反対側の面の一方が遮蔽されていたり、一般的に言えば、こちら側への衝撃が何らかの形で弱められていたりすると、反対 側に反発力が働き、ファンは回転し始めます。遮蔽効果を最も効果的に発揮するには、ファンの反対側の片面に絶縁導電性コーティングを施すか、ファンが通常のプロペラスクリュー形状の場合は、片面の近傍に絶縁金属板を固定します。ただし、静電気防止スクリーンは省略し、ファンの片面に薄い絶縁材を固定するだけで済みます。

コイルの挙動を示すために、ファンを端子上に置くと、コイルに非常に高い周波数の電流を流すと容易に回転します。もちろん、定常電位の場合、あるいは非常に低い周波数の交流電流を流した場合でも、空気の交換が非常に遅く、結果として衝撃も小さいため、ファンは回転しません。しかし、後者の場合、電位が高すぎると回転する可能性があります。風車の場合は全く逆の法則が成り立ちます。定常電位で最もよく回転し、周波数が高いほど回転力は小さくなります。さて、通常は電位がファンを回転させるのに十分な値にならないように条件を調整するのは非常に簡単ですが、コイルのもう一方の端子を絶縁体に接続することで、電位がはるかに高くなり、ファンが回転するようにすることができます。同様に、端子に異なるサイズの物体を接続して電位を低下させることで、回転を止めることも可能です。

この実験では、ファンの代わりに「電気式」放射計を使用しても同様の効果が得られます。しかし、この場合、羽根は高い排気量または常圧でのみ回転し、中程度の圧力、つまり空気の導電性が高い状態では回転しないことがわかります。 この興味深い観察は、クルックス教授と私が共同で行ったものです。私はこの結果を、空気の導電性が高いことに起因するものと考えています。空気の分子は独立した電荷キャリアとしてではなく、全体として一つの導体として機能します。もちろん、このような場合、もし分子が羽根から反発を受けるとしても、その反発力はごくわずかです。しかし、放電の大部分が導電性の羽根からではなく、導入線から高導電性のガスを通って流れるという事実が、この結果の一因である可能性もあります。

電気放射計で前述の実験を行う際、電位が一定の限度を超えてはなりません。そうしないと、羽根と電球のガラスの間の静電引力が大きくなりすぎて、回転が停止する可能性があります。

高周波・高電位の交流電流の最も興味深い特徴は、たった1本の電線で多くの実験を行えることです。この特徴は多くの点で非常に興味深いものです。

数年前に私が発明した交流モータの一種では、モータ回路に流れる単一の交流電流によって、モータ本体またはその他の回路に二次電流を誘導し、この二次電流が一次電流または誘導電流と相まって移動する力場を作り出すことで回転を生み出しました。このようなモータの単純だが粗雑な構成は、鉄心に一次コイルを巻き、その近くに二次コイルを巻き付け、二次コイルの両端を接続し、両者によって生成される力場の作用範囲内に自由に動く金属円板を配置することで得られます。鉄心は 明白な理由で使用されますが、動作に必須ではありません。モータを改良するために、鉄心は電機子を取り囲むように配置されます。さらに改良するために、二次コイルは一次コイルの強い誘導作用から逃れることができず、たとえその線を反発しても、二次コイルは一次コイルの一部と重なるように配置されます。さらに改良するために、コンデンサ、自己誘導、抵抗、または同等の巻線によって、一次電流と二次電流の間に適切な位相差が得られます。

しかし、私は回転が単一のコイルとコアによって生み出されることを発見していました。この現象に対する私の説明、そしてこの実験を試みる際の主要な考えは、コアの磁化には真の時間遅れが存在するはずだというものでした。後に手に入れたエアトン教授の著作の中で、時間遅れという概念が提唱されているのを見つけた時の喜びを今でも覚えています。真の時間遅れが存在するのか、それともこの遅れは微小な経路を循環する渦電流によるものなのかは未解決の問題ですが、鉄心に巻かれたコイルに交流電流が流れることで、可動力場が生じ、アーマチュアを回転させることができるという事実は変わりません。歴史的なアラゴの実験と関連して、私がラグモータまたは位相モータにおいて、移動する磁場とは逆方向の回転を生み出したことを述べるのは興味深いことです。つまり、この実験では磁石は回転しないか、あるいは移動するディスクとは逆方向に回転する可能性があるということです。ここでは、コイルと鉄心、および鉄心に近接して自由に移動できる銅製のディスクで構成されるモーター (図 17 に概略的に示す) を示します。

図17.—単線式および「ワイヤなし」モーター。
斬新で興味深い特徴を示すために、私は後ほど説明する理由により、このタイプのモータを選択しました。コイルの両端をオルタネーターの端子に接続すると、円盤が回転します。しかし、私が行いたいのは、今やよく知られているこの実験ではありません。私が皆さんにお見せしたいのは、このモータが発電機との接続が1つだけで回転することです。つまり、モータの一方の端子を発電機の一方の端子（この場合は高圧誘導コイルの二次側）に接続し、 モータと発電機の他の端子は空間的に絶縁します。回転を発生させるには、一般的に（ただし必須ではありませんが）、モータコイルの自由端をある程度の大きさの絶縁体に接続する必要があります。実験者の体で十分です。手で持った物体で自由端に触れると、コイルに電流が流れ、銅の円盤が回転します。コイルに放電した真空管を直列に接続すると、真空管が明るく点灯し、強い電流が流れていることを示します。実験者の体の代わりに、紐で吊るした小さな金属板を使っても同じ結果が得られます。この場合、金属板はコイルと直列のコンデンサーとして機能します。コイルの自己誘導を打ち消し、強い電流を流します。このような組み合わせでは、コイルの自己誘導が大きいほど金属板は小さくて済み、これはモーターを動作させるのに必要な周波数、つまり電位が低くなることを意味します。コアに巻かれた単一のコイルは自己誘導が大きいため、主にこのタイプのモーターが実験に選ばれました。コアに二次の閉コイルを巻くと自己誘導が減少する傾向があり、より高い周波数と電位を使用する必要があります。どちらの方法も推奨されません。なぜなら、電位を高くすると小さな一次コイルの絶縁が損なわれ、周波数を高くするとトルクが大幅に減少するからです。

二次側が閉じられたこのようなモータを使用する場合、二次側が一次側の線路をほぼ完全に遮断し（当然ながら、 周波数が高いほど遮断が大きくなります）、ごくわずかな電流しか流さないため、高周波数で回転を得ることは全く容易ではないことに注意する必要があります。このような場合、二次側がコンデンサを介して閉じられていない限り、回転を発生させるためには、一次コイルと二次コイルを多少なりとも重ね合わせることがほぼ必須となります。

しかし、このモーターにはもう一つ興味深い特徴があります。それは、モーターと発電機の間に、おそらく地面を介した接続を除いて、一切の接続を必要としないことです。絶縁板は空間にエネルギーを放出できるだけでなく、交流静電場からエネルギーを得ることも可能です。ただし、後者の場合、利用可能なエネルギーははるかに小さくなります。この場合、モーターの端子の1つは交流静電場内にある絶縁板または絶縁体に接続され、もう1つの端子は接地されるのが望ましいです。

しかし、いわゆる「ワイヤー不要」のモーターが、希薄な空気を伝導することで、かなりの距離を移動させて作動させることは十分に可能です。交流電流、特に高周波の電流は、わずかに希薄な気体でさえ驚くほど自由に通過します。空気の上層は希薄です。数マイルも離れた宇宙空間に到達するには、単に機械的な困難を克服する必要があります。高周波と油絶縁体を用いることで得られる莫大な電位があれば、発光放電を何マイルもの希薄な空気に通すことができ、数百馬力、数千馬力のエネルギーをこのように導くことで、モーターやランプを静止した光源からかなり離れた場所でも作動させることができることは疑いありません。しかし、このような 方法は単なる可能性として言及されているに過ぎません。私たちは、このような方法で電力を伝送する必要はなくなるでしょう。そもそも電力を伝送する 必要がなくなるのです 。何世代も経たないうちに、私たちの機械は宇宙のあらゆる場所で得られる電力で駆動されるようになるでしょう。このアイデアは目新しいものではありません。人類ははるか昔、本能や理性によってこの考えに導かれてきました。古今東西の歴史において、様々な形で、様々な場所で表現されてきました。大地から力を引き出すアンテウスの愉​​快な神話の中に、あるいは偉大な数学者の繊細な思索の中に、そして現代の思想家たちの多くの示唆や発言の中に、この考えが見出されます。宇宙にはエネルギーが満ち溢れています。このエネルギーは静的エネルギーでしょうか、それとも動的エネルギーでしょうか？静的エネルギーであれば私たちの希望は空しく、もし動的エネルギーであれば――そしてそれが確かにそうであることは私たちは知っています――人類が自らの機械を自然の歯車機構そのものに結びつけることに成功するのは、もはや時間の問題です。生者も死者も問わず、クルックスはこれに最も近づいた人物です。彼の放射計は昼の光でも夜の闇でも回転します。熱のある場所ならどこでも回転します。そして熱はどこにでもあります。しかし残念なことに、この美しく小さな機械は、後世に最も興味深い機械として記憶される一方で、かつて発明された中で最も非効率的な機械としても記録に残されなければなりません。

上記の実験は、高電位・高周波数の交流電流を流す一本の電線を用いて実行できる、同様に興味深い数多くの実験の一つに過ぎません。絶縁された電線をそのような電流源に接続し、微弱な電流を流すと、その電線のどの地点でも 太い銅線を溶かすほどの大電流を得ることができます。あるいは、何らかの工夫を凝らせば、電解槽の片極のみを電線または電源に接続することで、電解槽内の溶液を分解することも可能です。あるいは、電線に接続したり、電線の近くに持ってきたりするだけで、白熱電球、放電管、または蓄光電球を点灯させることもできます。

この動作計画は多くの場合実行不可能に思えるかもしれませんが、光を生成するという点では確かに実行可能であり、推奨できるものでもあります。完成したランプはわずかなエネルギーしか必要とせず、もし電線を使うとしても、戻り線なしでエネルギーを供給できるはずです。

物体を適切な特性の電気パルス源に接触させるか、あるいはその近傍に置くだけで、白熱または燐光を発するようになり、実用的な照明器具として十分な光量が得られることは、今や事実である。したがって、この目的を達成するための最良の条件を見出し、最良の装置を発明することは、少なくとも価値のある試みである。

この方向ではすでにいくつかの経験が得られており、それが役に立つことを期待して、簡単にそれらについて述べたいと思います。

電球に封入され、高速交流電気パルス源に接続された導体の加熱は、性質の異なる多くの要因に依存するため、最大加熱が発生する一般的な法則を示すことは困難です。容器のサイズに関しては、最近、常圧 またはわずかに異なる気圧において、空気が優れた絶縁体である場合、つまり、一定の電位と周波数によって導体から実質的に同じ量のエネルギーが放出される場合、電球が小さくても大きくても、導体は小さな電球に封入された方が熱の閉じ込めが優れているため、より高温になることを発見しました。

圧力が低い場合、空気の導電性が増減するか、空気が導電性になるほど十分に暖められると、大きな電球内の物体はより強く白熱します。これは明らかに、他の点では同等のテスト条件では、電球が大きい方が物体からより多くのエネルギーが放出されるためです。

非常に高い消耗度で電球内の物質が「発光」すると、大きい電球は小さい電球に対して依然として優位性を持ちますが、その優位性は比較的わずかです。

最後に、特別な手段を用いなければ到達できない極端に高い排気度では、ある一定の、かなり小さいサイズの容器を超えると、加熱に目に見える違いはないようです。

これらの観察は数々の実験の結果であり、そのうちの一つは、高消耗度における電球のサイズの影響を示すものであり、興味深い特徴を示しているため、ここで説明し、図示します。直径2インチ、3インチ、4インチの球形電球を3つ用意し、それぞれの中央に、均一な太さを持つ通常の白熱電球のフィラメントを同じ長さで取り付けました。各電球において、フィラメントは 電球内に封入されたガラスステムに収められたプラチナ製の導入線に固定されていました。もちろん、すべてが可能な限り同一になるように配慮されました。電球内部の各ガラスステムには、高度に研磨されたアルミニウム板製のチューブが差し込まれており、このチューブはステムにフィットし、バネ圧によってステムに固定されていました。このアルミニウムチューブの機能については後述します。各電球において、同じ長さのフィラメントが金属チューブから突出していました。これらの条件下で、同じ長さで同じ太さのフィラメント、つまり同じ体積の物体が白熱したと述べれば十分でしょう。3つの電球はガラス管に封入され、このガラス管はシュプレンゲルポンプに接続されていました。高真空に達した後、電球を通すガラス管は封印されました。次に、各電球に順番に電流を流したところ、フィラメントはほぼ同じ明るさになり、むしろ、2つの大きな電球の中間に位置する最も小さな電球の方がわずかに明るくなったことが分かりました。これは予想通りでした。なぜなら、どちらかの電球をコイルに接続すると、光は他の2つの電球にも広がり、3つの電球は実質的に1つの容器を構成していたからです。3つの電球すべてを多重アークでコイルに接続すると、最も大きな電球のフィラメントが最も明るく輝き、次に小さな電球ではやや暗くなり、最も小さな電球では赤みがかっただけでした。その後、電球を封印し、個別にテストしました。フィラメントの明るさは、放出されるエネルギーが電球の表面積に比例するという仮定のもとで期待される値になった。この表面は、 コンデンサーのコーティング層の一つに相当する。したがって、最大の電球と中くらいのサイズの電球の間の時間差は、後者の電球と最小の電球の間の時間差よりも小さかった。

この実験で興味深い観察結果が得られました。3つの電球は、コイルの端子に接続されたまっすぐな裸線から吊り下げられていました。最も大きな電球は線の端に、そこから少し離れたところに最も小さな電球が、そして後者から等距離に中くらいの電球が置かれていました。すると、両方の大きな電球の炭素はほぼ予想通りに光りましたが、一番小さな電球はあまり光りませんでした。この観察結果を受けて、私は電球の位置を入れ替えました。すると、どの電球が中央にあっても、他の位置にあるときよりもはるかに明るさが低いことが観察されました。もちろん、この不可解な結果は、電球間の静電作用によるものであることが分かりました。電球をかなり離して配置したり、正三角形の銅線の角に取り付けたりすると、電球は面積によって決まる順序で光りました。

容器の形状も、特に高排気度においては、ある程度重要です。考えられるあらゆる構造の中で、耐火体を中央に取り付けた球状球が最も適していると思われます。経験上、このような球状球では、一定量の耐火体が、他の形状の電球を使用する場合よりも容易に白熱することが実証されています。また、自明の理由から、白熱体を球状にすることにも利点があります。いずれにせよ、白熱体はガラスから跳ね返る原子が衝突する中央に取り付ける必要があります。 この目的は球状電球で最もよく達成されますが、1本または2本の直線フィラメントをその軸と一致させた円筒形容器でも達成できます。また、耐火体をその焦点に配置した放物面状電球や球状電球でも達成できます。ただし、後者は可能性が低い。なぜなら、帯電した原子は、速度が極端に高くない限り、衝突した表面から通常通り跳ね返るはずだからだ。速度が極端に高い場合は、おそらく反射の一般法則に従うだろう。容器の形状に関わらず、排気量が低ければ、球体内に取り付けられたフィラメントは、どの部分でも同じ程度の白熱状態になる。しかし、排気量が高く、球体が球形または洋ナシ形の場合、通常通り焦点が形成され、フィラメントはその点またはその付近でより高温になる。

この現象を説明するために、ここに二つの小さな電球を用意しました。どちらも同じものですが、片方は放電状態が低く、もう片方は非常に放電状態が高いです。コイルに接続すると、前者のフィラメントは全長にわたって均一に光りますが、後者は電球の中央にあるフィラメントが他の部分よりもはるかに強く光ります。興味深いのは、電球に二つのフィラメントが取り付けられ、それぞれがコイルの一方の端子に接続されている場合でも、この現象が発生することです。さらに興味深いのは、真空度が非常に高い場合、フィラメントが非常に近接していても発生することです。このような電球を使った実験で、フィラメントは通常、ある時点で切れてしまうことに気づき、最初の試行ではカーボンの欠陥が原因だと考えました。しかし、この現象が何度も連続して発生したとき、その本当の原因が分かりました。

電球に封入された耐火物を白熱させるためには、経済性の観点から、光源から電球に供給されるエネルギーの全てが、加熱対象物に損失なく到達し、そこからのみ放射されることが望まれる。もちろん、この理論的な結果を達成することは不可能であるが、照明装置を適切に構成することで、ほぼこれに近づくことは可能である。

耐火体は様々な理由から電球の中心に配置され、通常は導入線を収めたガラスステム上に支持されています。この導線の電位が変化すると、ステム周囲の希薄ガスが誘導作用を受け、ガラスステムは激しく衝撃を受けて加熱されます。このようにして、特に極めて高い周波数を使用する場合、電球に供給されるエネルギーの大部分が、意図した目的のために失われる可能性があります。この損失を回避するため、あるいは少なくとも最小限に抑えるために、私は通常、ステムに導電性材料のチューブまたはコーティングを施すことで、導入線の誘導作用からステム周囲の希薄ガスを遮蔽します。この目的に最適な金属は、その多くの優れた特性から、アルミニウムであることは疑いの余地がありません。アルミニウムの唯一の欠点は、容易に溶解することであるため、白熱体からの距離を適切に見積もる必要があります。通常、ガラスステムの直径よりやや小さい直径の細い管を、最高級のアルミニウム板で作り、ステムにかぶせます。この管は、旋盤に固定した棒に 適切な大きさのアルミニウム板を巻き付け、清潔なセーム革または吸取紙でしっかりと押さえ、棒を高速で回転させることによって簡単に作ることができます。アルミニウム板を棒にしっかりと巻き付けると、一枚または三枚のアルミニウム板で構成された、高度に研磨された管が得られます。ステムにかぶせる際、通常は十分な圧力で滑り落ちることはありませんが、安全のため、アルミニウム板の下端を内側に折り曲げることもできます。アルミニウム板の上部の角、つまり耐火性白熱体に最も近い角は、斜めに切り取る必要があります。これは、高熱のためにこの角が内側に曲がり、耐火性体を支えるワイヤーまたはフィラメントに非常に接近したり、接触したりすることがよくあるためです。電球に供給されるエネルギーの大部分は金属管の加熱に消費され、電球は本来の用途を失ってしまいます。アルミニウム板はガラスステムから多少、例えば1インチ程度突き出ている必要があります。そうでないと、ガラスが白熱体に近すぎると、ガラスが強く加熱されて導電性が増減し、破裂する可能性があります。あるいは、その導電性によって金属管と導入線の間に良好な電気的接続が確立される可能性があります。この場合も、エネルギーの大部分はガラス管の加熱に失われます。おそらく最良の方法は、ガラス管の上部、約1インチの直径をはるかに小さくすることです。ガラスステムの加熱による危険性をさらに低減し、金属管と電極間の電気的接続を防ぐため、ステムを少なくとも金属管まで覆う薄い雲母で数層にすることをお勧めします。 いくつかの電球には外側の絶縁カバーも使用しました。

前述の説明は、実験者が最初の試行を行う際に役立つようにするためだけのものです。実験者は、遭遇する困難を自分のやり方ですぐに克服する方法を見つけることができるからです。

スクリーンの効果とその利点を説明するために、同じ大きさの電球を2つ用意しました。それぞれのステム、導入線、そして白熱灯のフィラメントは、できるだけ同じ形状です。一方の電球のステムにはアルミニウム管が接続されていますが、もう一方のステムには接続されていません。元々、2つの電球はシュプレンゲルポンプに接続された管で接続されていました。高真空に達した後、まず接続管を、次に電球を密閉しました。そのため、2つの電球の排気量は同じです。2つの電球をそれぞれ別々に、ある電位を与えるコイルに接続すると、アルミニウムスクリーン付きの電球のカーボンフィラメントは強く白熱しますが、もう一方の電球のフィラメントは、同じ電位では赤くなることさえありません。ただし、実際には後者の電球の方が一般的に前者よりも多くのエネルギーを消費します。2つの電球を端子に接続すると、その差はさらに顕著になり、スクリーンの重要性が示されます。導入線を収めるステムに取り付けられた金属管は、実際には2つの異なる機能を果たします。第一に、多かれ少なかれ静電遮蔽板として機能し、電球に供給されるエネルギーを節約します。第二に、静電気による影響が少なからずあるとしても、機械的な作用によって、 耐火性白熱体の細い支持部、あるいは導入線を収めるガラスステムへの衝撃、ひいては高熱や劣化を防ぎます。ここで 細い支持部と記したのは、熱を白熱体により完全に閉じ込めるためには、その支持部を非常に薄くし、伝導による熱の逃がしを最小限に抑える必要があるからです。使用されるあらゆる支持部の中で、一般的な白熱電球のフィラメントが最も優れていることがわかりました。これは主に、導体の中で最も高い耐熱性を備えているためです。

金属管の静電スクリーンとしての有効性は、消耗の程度に大きく依存します。

シュプレンゲルポンプと連携して細心の注意と特別な手段を用いることで達成される極めて高い排気度において、球球内の物質が超放射状態にあるとき、ポンプは最も完璧な働きをします。その時、管の上端の影が球球上に鮮明に映し出されます。

通常の「非点火」真空程度であるやや低い排気度でも、物質が主に直線的に移動する限り、遮蔽は依然として良好に機能します。前述の説明を明確にするために、低周波のインパルスまたは電流で通常動作するコイルにとっての「非点火」真空は、コイルが非常に高周波の電流で動作する場合、必ずしもそうではないことを述べておく必要があります。このような場合、低周波放電では通過できない希薄ガスを、電位がはるかに高くても、放電は極めて自由に通過する可能性があります。 通常の大気圧では、正反対の法則が成り立ちます。つまり、周波数が高くなるほど、特に端子がある程度の大きさの突起や球体である場合、火花放電が端子間を飛び越える能力は低下します。

最後に、排気度が非常に低く、ガスの導電性が良好な場合、金属管は静電遮蔽として機能しないだけでなく、むしろ欠点となり、導入線からの横方向へのエネルギー散逸を著しく促進します。これは当然のことです。この場合、金属管は導入線と良好な電気的接続を維持しており、衝撃の大部分は管に向けられます。電気的接続が良好でない限り、導電性管には常に何らかの利点があります。エネルギーを大幅に節約することはできないかもしれませんが、それでも耐火ボタンの支持部を保護し、より多くのエネルギーをボタンに集中させる手段となるからです。

アルミニウム管がどの程度スクリーンの機能を果たすとしても、その有用性は、アルミニウム管が電極から絶縁されているとき、つまり、ガス全体が非伝導性であり、分子または原子が独立した電荷キャリアとして機能するときの、非常に高度に消耗された状態に限定されます。

導電性チューブまたはコーティングは、言葉の真の意味で、多かれ少なかれ効果的なスクリーンとして機能するだけでなく、その導電性ゆえに、ステムへの衝撃を均一化または減衰させる役割も果たす可能性があります。具体的には、次のように想定します。導電性チューブのスクリーンとしての不完全な作用により、規則的な衝撃がチューブに発生すると仮定すると、 必然的に、一部の分子または原子が他の分子または原子よりも早くチューブに衝突します。最初にチューブに接触した分子または原子は余分な電荷を放出し、チューブは帯電し、その帯電は瞬時にチューブの表面全体に広がります。しかし、これは2つの理由から、衝突で失われるエネルギーを減少させるに違いありません。第一に、原子から放出される電荷​​は広い範囲に広がるため、どの点においても電気密度は小さく、原子は良質な絶縁体に衝突した場合よりも低いエネルギーで反発されます。第二に、管は最初に接触した原子によって帯電するため、帯電した管が同様に帯電した原子に及ぼす反発力によって、後続の原子が管に向かって進むのが多かれ少なかれ抑制されます。この反発力は、原子の大部分が管に衝突するのを防ぐのに十分かもしれませんが、いずれにせよ、原子の衝突エネルギーを減少させるに違いありません。明らかに、排気量が非常に低く、希薄なガスの導電性が高い場合、上記のどちらの効果も発生しません。一方、原子の数が少ないほど、原子の動きの自由度は大きくなります。言い換えれば、ある限界まで排気量が高いほど、両方の効果はより顕著になります。

今述べたことは、クルックス教授が観察した現象、すなわち、電球を介した放電は、導体が存在する場合よりも絶縁体が存在する場合の方がはるかに容易に発生するという現象を説明できるかもしれません。私の考えでは、導体は、前述の2つの点で原子の運動を抑制する働きをします。したがって、可視放電を 電球に通過させるには、導体、特に表面積の大きい導体が存在する場合、はるかに高い電位が必要になります。

これまでの説明を明確にするために、図 18、19、および 20 を参照する必要があります。これらの図は、最も一般的に使用されるタイプの電球を使用したさまざまな配置を示しています。

図18.—雲母管とアルミニウムスクリーンを備えた電球。

図18は、球形電球L の断面を示す。ガラスステム sには導入線wが通っており、導入線 w にはランプフィラメントlが固定されており、中央の 耐火ボタンmを支える役割を果たしている。Mは ステムs の周りに数層に巻かれた薄い雲母板であり 、aはアルミニウム管である。

図19.—ソケットとスクリーンを備えた改良型電球。

図19は、このような電球の完成度がやや向上した段階を示しています。金属管Sは、セメントを用いて管の首部に接着されています。管には絶縁材のプラグPがねじ込まれており、プラグPの中央には、導入線wに接続するための金属端子tが固定されています。この端子は金属管Sから十分に絶縁されている必要があります。したがって、使用するセメントが導電性である場合（通常は十分に導電性です）、プラグPと電球の首部の間の空間は、雲母粉などの優れた絶縁材で充填する必要があります。

図20.—伝導管を用いた実験用の電球。

図20は実験用に製作した電球を示しています。この電球では、アルミニウム管に外部接続部が設けられており、様々な条件下での管の効果を調べることができます。これは主に、実験の流れを示すために参照されています。

図21.—非伝導ボタンを備えた改良型電球。

導入線を収めたステムへの衝撃は、導入線が希薄ガスに及ぼす誘導作用によるものであるため、この作用を 可能な限り低減するために、非常に薄い導線をガラスなどの非常に厚い絶縁材で覆い、希薄ガス中を通過する導線を可能な限り短くすることが有効である。これらの特徴を組み合わせるために、私は大きな管T（図 21）を使用する。この管は電球内にある程度突き出ており、その上部に非常に短いガラスステムsが取り付けられている。このステム s に導入線wが封入されている。そして、ガラスステムの上部は、通常通り、小さなアルミニウム管aとその下の雲母層によって熱から保護されている。大きな管を通って電球の外側に至る導線w は、例えばガラス管で十分に絶縁し、その間の空間は優れた絶縁体で埋めなければならない。これまで試した多くの絶縁粉末の中で、雲母粉末が最も適していることが分かりました。この予防措置を講じないと、特に真空度が高く、ランプを点灯させるために必要な電位が非常に高い場合、管の上部、排気球付近にブラシ状の発熱体が形成され、電球内に突出している管Tが確実に割れてしまいます。

図22.—引き込み線のないタイプの電球。

図22は、同様の配置を示しており、大きな管Tが屈折鏡ボタンm を含む電球部分に突出している 。この場合、外部から電球内へ導かれる電線は省略され、必要なエネルギーはコンデンサーコーティング C Cを通して供給される。この構造では、絶縁パッキングPはガラスにぴったりとフィットし、かつ幅広でなければならない。そうでないと、放電が、内部のコンデンサーコーティングと白熱ボタンmを接続する電線wを通過しない可能性がある。 電球内のガラスステムに対する分子衝突は、大きな問題の原因となる。例として、あまりにも頻繁に、そして不本意ながら観察される現象を挙げよう。電球（できれば大型のもの）を用意し、ガラスステムに封入された白金線上に炭素片などの良導体を取り付ける。電球は、燐光が現れ始める程度まで、かなり高いレベルまで放電させることができる。

電球をコイルに接続すると、炭素片は小さい場合、最初は非常に白熱するが、その明るさはすぐに弱まり、白金線が先端の炭素片または金属片を介して希薄ガスと良好な電気的接続を保っているにもかかわらず、ステムの中央付近で放電がガラスを突き破り、明るい火花の形で発生する。最初の火花は非常に明るく、透明な水銀表面から発生する火花を彷彿とさせる。しかし、ガラスが急速に加熱されるため、当然ながら火花の明るさは失われ、破裂した箇所のガラスが白熱するか、あるいは一般的に伝導できるほど十分に熱くなると消える。この現象を初めて観察すると、非常に奇妙に映るに違いない。高周波の交流電流、あるいはインパルスが、定常電流、あるいは低周波の電流と比べて、いかに根本的に異なる挙動を示すかを、鮮やかに示すからである。このような電流、すなわち低周波の電流では、もちろんこの現象は発生しない。機械的な手段で得られるような周波数を用いる場合、ガラスの破裂は多かれ少なかれ衝撃によるもので、衝撃によってガラスが加熱され絶縁力が損なわれるためであると考えられます。しかし、コンデンサーで得られる周波数では、事前の加熱なしにガラスが破裂する可能性があることは間違いありません。これは一見奇妙に思えますが、実際には私たちが予想していた通りの現象です。電球に通じる電線に供給されたエネルギーは、一部はカーボンボタンを介した直接作用によって、一部は電線を囲むガラスを介した誘導作用によって放出されます。したがって、このケースは、 低抵抗の導体で分流されたコンデンサーを交流電源に接続した場合と類似しています。周波数が低い限り、導体が最大のエネルギーを受け取り、コンデンサーは完全に安全です。しかし、周波数が過剰になると、導体の役割は全く重要ではなくなる可能性があります。後者の場合、端子が低抵抗の導体で接続されているにもかかわらず、コンデンサーの端子の電位差が大きくなりすぎて誘電体が破裂する可能性があります。

もちろん、これらの電流を用いて電球内に封入された物体の白熱を発生させたい場合、その物体が導体である必要はありません。完全な非導体であっても、同様に容易に加熱される可能性があるからです。このためには、例えば図21で説明した電球のように、導電性の電極を非導体材料で囲むだけで十分です。この電球では、細い白熱灯のフィラメントが非導体でコーティングされ、上部に同じ材料のボタンが取り付けられています。最初は、非導体を介した誘導作用によって衝撃が継続し、十分に加熱されて導電性になるまで加熱されます。その後、衝撃は通常の方法で継続されます。

図23.—ルビードロップによって生み出される効果。
製作した電球のいくつかで使用されている異なる配置を図 23 に示します。この例では、非導体m が一般的なアーク灯用カーボン片に取り付けられ、カーボン片よりわずかに上に突き出ています。カーボン片は、数層の雲母で包まれたガラスのステムを通過する導入線に接続されています。アルミニウム チューブa は、通常どおり、遮蔽に使用されます。アルミニウム チューブ a は、カーボンとほぼ同じ高さまで届くように配置されており、非導体mのみがカーボンよりわずかに上に突き出ています。衝撃は最初、カーボンの上面に当たりますが、下側の部分はアルミニウム チューブによって保護されています。しかし、非導体m が加熱されるとすぐに導電性が高まり、衝撃の中心となり、衝撃に最もさらされるようになります。

これらの実験中、私はまた、内部電極付きまたは電極なしの単線電球を多数製作した。 これらの電球では、放射物質が白熱化される物体に投射または焦点を合わせられる。 図 24 は、使用された電球の 1 つを示す。これは、上部に長い首部nを備えた球状グローブLで構成され、場合によっては外部導電性コーティングを施すことで動作を増大させる。グローブL の下部は、非常に小さなグローブbに吹き飛ばされ、このグローブは絶縁材料のソケット Sにしっかりと固定され、そこに接着される。細いランプフィラメントfは、ワイヤwで支えられ、グローブLの中心を通過する。フィラメントは、グローブ下部の内面からの衝撃が最も強い中央部分で白熱化する。ソケットSが届く範囲の球体の下部は、錫箔コーティングなどにより導電性にされており、外部電極はコイルの端子に接続されています。

図 24 に図示された配置は、球の中心に支持されたフィラメントまたはボタンを白熱させたい場合には劣るものであることがわかったが、燐光を励起したい場合には便利であった。

図23に示すように、異なる種類の物体を電球内に取り付けた多くの実験では、興味深い観察結果がいくつか得られました。

とりわけ、このような場合、衝撃がどこで始まったかに関わらず、高温に達するとすぐに、通常、衝撃の大部分を吸収する物体が一つあり、他の物体はそれによって衝撃から解放される ことが判明した。この性質は、主に融解点と、物体が「蒸発」する、あるいは一般的に言えば「崩壊」する容易さに依存しているようであった。後者の用語は、原子の放出だけでなく、より大きな塊の放出も意味する。この観察は、一般に受け入れられている概念と一致していた。高度に放電した電球では、電気は独立したキャリアによって電極から運び去られる。キャリアは、残留大気中の原子または分子と、電極から放出された原子、分子、または塊である。電極が異なる特性を持つ物体で構成され、そのうちの 1 つが他の物体よりも容易に分解される場合、供給された電気のほとんどはその物体から奪われ、その物体は他の物体よりも高温になります。温度が上昇するとその物体はさらに容易に分解されるため、この温度はさらに高くなります。

均質な電極を用いた場合でも、電球内で同様のプロセスが起こる可能性は十分にあり、これが劣化の主な原因であると私は考えています。表面が高度に研磨されていても、多少の凹凸は必ず生じます。もちろん、電極として用いられる耐火物のほとんどでは、そのようなことは不可能です。電極の一点が熱くなったと仮定すると、瞬時に放電の大部分がその点を通過し、微小な斑点が溶融・蒸発すると考えられます。激しい劣化の結果、損傷を受けた箇所の温度が下がったり、アーク放電のように反力が生じたりする可能性があります。いずれにせよ、局所的な剥離は実験に伴う限界に達し、別の場所でも同じプロセスが起こります。目には電極は均一に輝いて見えます が、平均温度をはるかに上回る温度で、常に移動したり揺れ動いたりする点があり、これが劣化のプロセスを著しく早めます。少なくとも電極の温度が低い場合、そのような現象が起こるという十分な実験的証拠は、以下の方法で得ることができます。電球を非常に高温まで排気し、かなり高い電位では放電が流れないようにします。つまり、発光しない放電です。なぜなら、おそらく常に、目に見えない微弱な放電が発生するからです。次に、ゆっくりと注意深く電位を上げ、一次電流を一瞬だけ流します。ある時点で、球面に2つ、3つ、あるいは6つの燐光点が現れます。ガラスのこれらの部分は明らかに他の部分よりも激しく放電を受けています。これは、もちろん鋭い突起、あるいは一般的に言えば電極の凹凸によって必然的に生じる電気密度の不均一な分布によるものです。しかし、発光点の位置は絶えず変化しており、特に発光点をごく少数しか作ることができなければ、その変化はよりはっきりと観察できます。これは、電極の形状が急速に変化していることを示しています。

こうした経験から、最も耐久性を高めるには、電球内の耐火ボタンは表面を高度に研磨した球形にする必要があると推測しています。このような小さな球はダイヤモンドなどの結晶から製造できますが、より良い方法は、例えばジルコニアなどの酸化物を高温で溶融し、小さな滴状にし、電球内で融点よりわずかに低い温度に保つことです。

極限の熱という方向へ向かえば、興味深く有用な結果が得られることは間違いありません。どのようにしてそのような高温に到達できるのでしょうか？自然界ではどのようにして最高温度に達するのでしょうか？星の衝突、高速移動、そして衝突によってです。衝突では、ある程度の熱発生率を達成できます。化学反応には限界があります。酸素と水素が結合すると、比喩的に言えば、それらは一定の高さから落下します。爆風で遠くまで到達することも、炉に熱を閉じ込めることによっても遠くまで到達することはできませんが、使い切った電球を使えば、小さなボタンにいくらでもエネルギーを集中させることができます。実用性はさておき、これが私の考えでは最高温度に到達できる手段となるでしょう。しかし、この方法では大きな困難に直面します。ほとんどの場合、物体は溶融して滴状になる前に吹き飛ばされてしまうのです。この問題は主にジルコニアのような酸化物で発生します。なぜなら、ジルコニアはすぐに吹き飛ばされないほど硬い塊に圧縮することができないからです。私は、図23に示すように、ジルコニアをカップまたはアーク灯カーボンの中に入れ、何度も溶融を試みた。ジルコニアは非常に強い光を発し、カーボンカップから噴出する粒子の流れは鮮やかな白色をしていた。しかし、ケーキ状に圧縮しても、カーボンとペースト状にしても、溶融する前に吹き飛ばされてしまった。ジルコニアを入れたカーボンカップは、大きな電球の首の非常に低い位置に取り付けなければならなかった。なぜなら、噴出する酸化物粒子によるガラスの加熱は非常に急速で、最初の試みでは電流を流した瞬間に電球が割れてしまったからである。噴出 する粒子によるガラスの加熱は、カーボンカップの中に急速に吹き飛ばされる物体が入っている場合、常により大きくなることがわかった。これは、そのような場合、同じ電位でより高い速度に達するため、また、単位時間当たりに噴出する物質の量、つまりガラスに衝突する粒子の量が増えるためと考えられる。

しかし、カーボンカップに取り付けられた本体は優れた耐劣化性を備えていたため、前述の問題は発生しませんでした。例えば、酸化物を酸素ガスで溶融させ、その後バルブに取り付けると、非常に簡単に溶けて滴状になりました。

一般的に、融合の過程では壮大な光効果が観察されますが、その効果を的確に表現することは困難です。図23は、ルビーの滴で観察された効果を示しています。最初は、球体の上部に投射された細い白色光の漏斗状の光が、不規則な輪郭を持つ燐光性の斑点を作り出します。ルビーの先端が融合すると、燐光は非常に強くなります。しかし、原子が滴の表面からはるかに速い速度で放出されると、すぐにガラスは熱くなり「疲れ」、斑点の外縁だけが光ります。このようにして、滴の輪郭に対応する、強く燐光を発する、はっきりとした線lが生成され、滴が大きくなるにつれて、球体全体にゆっくりと広がります。塊が沸騰し始めると、小さな泡と空洞が形成され、暗い色の斑点が球体全体に広がります。塊はかなりの粘性を持つため、電球を下に向けても滴が落ちる心配はありません。

ここで、これらの実験の過程で私が気づいたと思われる、興味深いもう一つの特徴について触れておきたいと思います 。観察結果は必ずしも確実なものではありませんが、観察結果が急激に変化する電位によって引き起こされる分子衝突により、物体は高度に消耗した電球の中で、通常の圧力と通常の方法で加熱した場合よりも低い温度で溶融し、その状態を維持したようです。少なくとも、放出された光の量から判断するとそうでした。例として、行われた実験の一つを挙げてみましょう。軽石の小片を白金線に貼り付け、まずガスバーナーで白金線を溶かしました。次に、この白金線を2枚の炭の間に置き、バーナーで加熱して、軽石を小さなガラスのようなボタンに溶かすのに十分な高熱を発生させました。白金線は、火の中で溶けないように十分な太さのものを選ぶ必要がありました。炭火の中で、あるいは熱の強さをより正確に把握するためにバーナーにかざした時、ボタンは非常に明るく輝きました。ボタンの付いた電線を電球に取り付け、電線を極度に放電させた後、ボタンの割れを防ぐため、ゆっくりと電流を流した。ボタンは融解点まで加熱され、溶けた際には、明らかに以前と同じ輝きを放たなかった。これは温度が低かったことを示唆している。観察者による誤差、ひいてはおそらく誤差の可能性を考慮に入れないとして、問題は、このような条件下で物体が、より少ない光量で固体から液体へと変化できるかどうかである。

物体の電位が急速に変化すると、 構造が揺さぶられることは間違いありません。電位が非常に高い場合、振動数は少ない（例えば1秒あたり2万回）としても、構造への影響は甚大になる可能性があります。例えば、ルビーがエネルギーを一定量供給されて溶解して滴になったとします。滴になると、可視波と不可視波が一定の比率で放出され、目には一定の輝きを放ちます。次に、一定量供給するエネルギーを減らし、代わりに一定の法則に従って増減するエネルギーを供給したとします。すると、滴が形成されると、そこから3種類の振動が放出されます。通常の可視波と2種類の不可視波です。つまり、あらゆる長さの通常の暗黒波と、それに加えて、明確な特性を持つ波です。後者は、エネルギーを一定量供給しても存在しませんが、それでも構造を揺さぶり、緩めるのに役立ちます。もしこれが事実なら、ルビーの雫は以前よりも可視光線の放射が少なく、不可視光線の放射が多くなるでしょう。例えば、白金線を極めて高速の交流電流で溶かすと、定常電流で溶かされたときよりも、溶着点で放射する光は少なく、不可視光線の放射が多くなるようです。ただし、溶着過程で使用される総エネルギーはどちらの場合も同じです。あるいは別の例を挙げると、ランプのフィラメントは、同じ光度で動作させた場合、定常電流の場合ほど長時間耐えることができません。つまり、高速交流電流の場合、フィラメントはより短く太くする必要があるということです。周波数が高いほど 、つまり定常電流からの逸脱が大きいほど、フィラメントにとって悪影響となります。しかし、この指摘が真実であると証明されたとしても、これらの電球に使用されているような耐火性のボタンは、定常または低周波の電流よりも超高周波の電流によって早く劣化するだろうと結論付けるのは誤りです。経験から言うと、正反対のことが当てはまります。つまり、ボタンは超高周波の電流の方が衝撃によく耐えます。これは、高周波放電が定常または低周波の放電よりもはるかに自由に希薄ガスを通過するという事実によるもので、高周波放電ではより低い電位またはより弱い衝撃で動作できることを意味します。したがって、ガスが重要でない限り、定常または低周波の電流の方が適しています。しかし、ガスの作用が望ましく、重要である場合は、高周波が適しています。

これらの実験の過程で、あらゆる種類の炭素ボタンを用いて数多くの試験が行われました。通常の炭素ボタンで作られた電極は、非常に高い圧力をかけて作られたボタンの場合、明らかにより耐久性が高まりました。よく知られた方法で炭素を堆積させて作った電極は、見栄えが悪く、球面がすぐに黒くなってしまいました。多くの経験から、このようにして作られたランプフィラメントは、低電位・低周波電流でのみ効果的に使用できると結論付けてい ます。ある種の炭素は非常に耐久性が高いため、溶融点まで到達させるには非常に小さなボタンを使用する必要があります。この場合、発生する高熱のために観察が非常に困難になります。しかしながら、あらゆる種類の炭素が分子衝撃下で溶融することは疑いの余地がありませんが、液体状態は非常に不安定であるに違いありません。試されたすべての物体の中で、最も耐久性が高かったのはダイヤモンドとカーボランダムの2つでした。この2つはほぼ同じ程度に見えましたが、多くの理由から後者の方が優れていました。この団体はまだ一般には知られていない可能性が高いので、あえて皆さんの注意を喚起したいと思います。

これは、米国ペンシルベニア州モノンガヒラ市のE.G.アチソン氏によって最近開発されたものです。宝石の研磨などに用いられる通常のダイヤモンド粉末の代替品として開発され、その目的を非常にうまく達成していると聞いています。なぜ「カーボランダム」という名称が付けられたのかは分かりませんが、製造工程にその選択を正当化する何かがあるのか​​もしれません。発明者のご厚意により、少し前にサンプルを入手し、燐光特性と高温耐性について試験したいと考えていました。

カーボランダムは「結晶」と粉末の2つの形で得られます。前者は肉眼では暗色に見えますが、非常に輝きがあります。後者は普通のダイヤモンド粉末とほぼ同じ色ですが、はるかに微細です。私が受け取った結晶のサンプルを顕微鏡で見ると、明確な形はなく、むしろ良質の卵炭を砕いたような破片のように見えました。大部分は不透明でしたが、透明で有色のものもいくつかありました。結晶は不純物を含む炭素の一種で、 非常に硬く、酸素の爆風にも長期間耐えます。爆風が当たると、最初はおそらく不純物の溶融により、ある程度緻密な塊を形成します。この塊は爆風に長時間耐え、それ以上溶融することはありませんが、ゆっくりと吹き飛ばされ、あるいは燃焼し、最終的に少量のガラス状の残留物が残ります。これはおそらく溶融したアルミナでしょう。強く圧縮すると導電性が非常に高くなりますが、通常の炭素ほどではありません。結晶から何らかの方法で得られる粉末は、実質的に非導電性です。これは、石の研磨材として最適です。

この製品の特性について十分な研究を行うには時間が足りませんでした。しかし、数週間にわたる実験で十分な経験が得られ、多くの点で注目すべき特性を備えていると言えるようになりました。非常に高い熱にも耐え、分子衝撃による劣化もほとんどなく、通常の炭素のように球面を黒くすることもありません。これらの実験に関連してこの製品を使用する上で私が直面した唯一の困難は、カーボランダム自体と同様に熱と衝撃に耐える結合剤を見つけることでした。

ここにカーボランダムのボタンを取り付けた電球がいくつかあります。カーボランダム結晶でこのようなボタンを作るには、まず普通のランプフィラメントの先端をタール、あるいは炭化しやすい他の濃厚な物質や塗料に浸します。次に、フィラメントの先端を結晶に通し、熱い プレートの上に垂直にかざします。タールは柔らかくなり、フィラメントの先端に滴を形成し、結晶はその表面に付着します。プレートからの距離を調整することで、タールはゆっくりと乾燥し、ボタンは固体になります。次に、ボタンをもう一度タールに浸し、再びプレートの上にかざします。タールが蒸発して結晶をしっかりと結合する硬い塊だけが残るまでです。より大きなボタンが必要な場合は、この工程を数回繰り返します。通常、ボタンの下部からフィラメントまでの距離も結晶で覆います。ボタンは電球に取り付けられており、十分な真空状態に達すると、最初は弱い放電、次に強い放電が電球を通過してタールを炭化させ、すべてのガスを排出し、その後非常に強い白熱光を発生させます。

粉末を使用する場合、私は次のようにするのが最善だと気づきました。カーボランダムとタールを混ぜて濃い塗料を作り、ランプのフィラメントをその塗料に通します。フィラメントをセーム革にこすりつけて塗料の大部分を取り除き、タールが蒸発して塗膜が固まるまで熱板の上に置きます。この工程を、塗膜の厚さが一定になるまで繰り返します。塗布したフィラメントの先端に、同じ方法でボタンを形成します。

カーボランダム、特に最高品質の粉末から作られたこのようなボタンは、高圧下で適切に製造されれば、私たちが知る限りのいかなる衝撃にも十分耐えられることは間違いありません。問題は、結合材が弱まり、カーボランダムがしばらくすると徐々に剥がれ落ちることです。カーボランダムは電球を少しも黒くしないように見えるので、 通常の白熱電球のフィラメントのコーティングに有効かもしれません。また、白熱電球の通常のフィラメントの代わりに、カーボランダムの細い糸や棒を作ることも可能だと思います。カーボランダムコーティングは、他のコーティングよりも耐久性が高いようです。これは、カーボランダムが高温に耐えられるだけでなく、私が試したどの素材よりも炭素とよく結合するように見えるためです。例えば、ジルコニアやその他の酸化物コーティングは、はるかに早く破壊されます。私はカーボランダムと同じ方法でダイヤモンドダストのボタンを作ったが、耐久性はカーボランダムで作ったものに最も近いものになった。しかし、ダイヤモンドボタンでは結合ペーストがはるかに早く劣化した。しかし、これはダイヤモンドの粒の大きさと不規則性によるものだと私は考えた。

カーボランダムが燐光性を持つかどうかを調べることは興味深いことでした。もちろん、2つの困難に直面することは覚悟していました。第一に、粗製品である「結晶」は良好な導電性を持ちますが、導体は燐光を発しないのは事実です。第二に、粉末は非常に微細であるため、この性質を顕著に示しにくいでしょう。ダイヤモンドやルビーのような結晶であっても、細かく粉末にすると燐光性はかなり失われることが分かっているからです。

ここで疑問が生じます。導体は燐光を発することができるのでしょうか？例えば金属のような物体において、導体としての特徴である燐光の性質を失わせるものは何でしょうか ？なぜなら、燐光を発する物体のほとんどは、十分に加熱されて導電性が増減すると、その性質を失うからです。ですから、金属がその性質を大部分、あるいは完全に失ったとしても、燐光を発することができるはずです。したがって、金属やその他の導体は、低周波放電の影響下では全く燐光を発することができなくても、極めて高い周波数において、実質的に非導体として振舞う際に燐光を発する性質を示す可能性は十分にあります。しかしながら、導体が少なくとも 燐光を発しているように見える別の方法も考えられます。

リン光とは一体何なのか、そしてこの項目に含まれる様々な現象が同一の原因によるものなのかどうかについては、依然として相当の疑問が残っています。例えば、使い切った電球の中で分子衝突により、金属片やその他の導体の表面が強く発光する一方で、比較的低温のままであるとします。この発光はリン光と呼ばれるのではないでしょうか。しかし、少なくとも理論的には、このような結果は可能です。なぜなら、それは単に電位や速度の問題だからです。電極の電位、そして投射された原子の速度が十分に高いと仮定すると、原子が投射された金属片の表面は強い白熱光を発するでしょう。なぜなら、熱発生のプロセスは、衝突面からの放射や伝導による熱放出のプロセスとは比べものにならないほど速いからです。観察者の目には、原子の単発の衝突は瞬間的な閃光として映りますが、 十分な速さで衝突が繰り返されると、網膜に連続的な印象を残すことになります。すると、金属表面は連続的に白熱し、一定の光度で輝いているように見えるが、実際には光は断続的であるか、少なくとも周期的に強度が変化している。金属片の温度は平衡状態に達するまで上昇する。つまり、連続的に放射されるエネルギーが断続的に供給されるエネルギーに等しくなるまで上昇する。しかし、このような条件下では、供給されるエネルギーは、特に原子衝突の頻度が非常に低い場合、物体の平均温度を非常に穏やかな温度以上に上げるには不十分かもしれない。つまり、放射される光の強度の変動が目で検知できない程度のエネルギーでしかない。物体は、エネルギーの供給方法により、強い光を放射するが、それでも平均温度は比較的非常に低い。観察者はこのようにして生じた光をどのようにして呼ぶことができるだろうか？たとえ光の分析によって明確な何かが得られたとしても、おそらく彼はそれを燐光現象に分類するだろう。このようにすれば、導電性の物体と非導電性の物体の両方を一定の光度に維持できると考えられますが、必要なエネルギーは物体の性質と特性によって大きく異なります。

これらや前述の推測的な性質の発言は、交流電流や電気インパルスの興味深い特徴を明らかにするためだけに行われたものです。これらの作用により、物体をある平均温度に保持したまま、一定のエネルギー供給によってその温度に達した場合よりも多くの光を放射させることができます。また、 物体を溶融点まで到達させた場合、通常の方法でエネルギーを供給して溶融させた場合よりも少ない光を放射させることもできます。すべては、エネルギーの供給方法と、どのような振動を発生させるかによって決まります。ある場合には振動がより強く、別の場合にはより弱く、視覚に影響を与えることになります。

最初の実験でカーボランダムを用いて得られた、これまで観察されなかったいくつかの効果を私は燐光によるものとしましたが、その後の実験では、その性質は失われていることが判明しました。この結晶には注目すべき特徴があります。例えば、小さな円形の金属円板状の電極を一つ備えた電球では、ある程度の消耗度に達すると、電極は乳白色の膜で覆われ、電球を満たす光とは暗い空間によって隔てられます。金属円板がカーボランダム結晶で覆われると、膜ははるかに明るく、雪のように白くなります。これは後に、結晶の明るい表面による効果に過ぎないことが分かりました。アルミニウム電極を高度に研磨すると、ほぼ同じ現象が見られました。得られた結晶サンプルを用いて、私はいくつかの実験を行いました。主な理由は、結晶が導電性であるため、燐光を発する可能性があることを発見することが特に興味深いと思ったからです。私はリン光を明瞭に生成することができませんでしたが、他の実験者が同じ実験を行うまで決定的な意見を形成することはできないことを指摘しておかなければなりません。

いくつかの実験では、この粉末はアルミナを含むかのような挙動を示したが、アルミナの赤色を十分に鮮明に示さなかった。 分子衝突によってその鈍い色はかなり明るくなったが、私は現在、それが燐光を発していないと確信している。しかしながら、この粉末を用いた試験は決定的なものではない。なぜなら、粉末状のカーボランダムは、例えば燐光を損なわずに細かく粉砕できる燐光性硫化物のような挙動ではなく、むしろルビーやダイヤモンドのような挙動を示すと考えられるためである。したがって、決定的な試験を行うには、大きな塊の状態で入手し、表面を研磨する必要があるだろう。

カーボランダムがこれらの実験や類似の実験に関連して有用であることが証明されれば、その主な価値は、極めて高い熱に耐えられるコーティング、薄い導体、ボタン、またはその他の電極の製造に見出されることになるでしょう。

非常に高い温度に耐えられる小型電極の製造は、光を生み出す上で最も重要なことだと私は考えています。この電極があれば、非常に高い周波数の電流を用いることで、現在の白熱電球で得られる光量の20倍、あるいはそれ以上の光量を、同じエネルギー消費量で得ることができるでしょう。この見積もりは誇張されているように思われるかもしれませんが、実際には決してそうではないと私は考えています。この発言は誤解を招く恐れがあるため、この研究分野において私たちが直面している問題と、私の見解ではどのようにしてその解決策に到達するのかを明確に示す必要があると考えています。

この問題の研究を始める人は誰でも、電極付きランプに必要なのは 電極の非常に高い白熱度だと考えがちです。しかし、それは間違いです。ボタンの高い白熱度は必要悪ですが、本当に必要なのはボタンを取り囲むガスの高い白熱度です。言い換えれば、このようなランプの問題は、ガス塊を可能な限り高い白熱度にまで引き上げることです。白熱度が高いほど、平均振動が速くなり、光生成の経済性が向上します。しかし、ガラス容器内でガス塊を高い白熱度に保つには、白熱塊をガラスから遠ざけること、つまり、できるだけ球面の中心部に閉じ込めることが常に必要になります。

今晩の実験の一つで、電線の先端にブラシが作られました。このブラシは炎、つまり熱と光の源でした。目に見えるほどの熱を発することも、強烈な光を放つこともありませんでした。しかし、手を焦がさないからといって炎ではないのでしょうか？輝きで目を傷つけないからといって炎ではないのでしょうか？問題はまさに、電球の中に、はるかに小さいながらも比較にならないほど強力な炎を作り出すことです。十分に高い周波数の電気パルスを発生し、それを伝送する手段があれば、電極を保護するため、あるいは熱を閉じ込めてエネルギーを節約するために電球を使うのでなければ、電球は不要です。しかし、そのような手段がないため、端子を電球の中に入れ、電球内の空気を希薄化する必要があります。これは、通常の空気圧では装置が実行できない作業を行えるようにするためです。電球では、ブラシが強力な光を発するほどに、作用を任意のレベルまで強めることができます。 放出される光の強度は、主にパルスの周波数と電位、そして電極表面の電気密度に依存します。密度を極限まで高めるためには、可能な限り小さなボタンを使用することが非常に重要です。周囲のガス分子の激しい衝撃により、小さな電極は当然のことながら極めて高温になりますが、その周囲には高輝度の白熱ガスの塊、つまり電極の体積の数百倍にも及ぶ炎の光球が存在します。ダイヤモンド、カーボランダム、あるいはジルコニア製のボタンでは、光球の体積はボタンの1000倍にも達することがあります。深く考えずに考えれば、電極の白熱をここまで押し上げると、瞬時に揮発してしまうだろうと考えるでしょう。しかし、よく考えてみると、理論的にはそのようなことは起こらないはずです。そして、この事実――ただし、実験的に実証されている――こそが、このようなランプの将来的な価値の核心なのです。

衝撃が始まると、まずボタンの表面でほとんどの仕事が行われますが、導電性の高い光球が形成されると、ボタンの負担は比較的軽減されます。光球の白熱度が高ければ高いほど、その導電性は電極のそれに近づき、したがって固体と気体が一つの導体を形成するようになります。その結果、白熱度が上昇するほど、相対的に気体にかかる仕事は大きくなり、電極にかかる仕事は少なくなります。したがって、強力な光球の形成こそが、電極を保護するための手段なのです。もちろん、この保護は相対的なものであり、白熱度を 高くすることで電極の劣化が実際に軽減されると考えるべきではありません。それでも、理論的には、極端な周波数ではこの結果が得られるはずですが、おそらく既知のほとんどの耐火物にとっては高すぎる温度になるでしょう。したがって、衝撃と外向きの歪みの影響に非常に高い限界まで耐えられる電極であれば、その限界を超えてどれだけ押し込まれても安全です。白熱電球の場合、全く異なる考慮事項が適用されます。白熱電球ではガスは全く関係ありません。すべての仕事はフィラメント上で行われます。白熱度が上昇するとランプ寿命は急速に短くなるため、経済的な理由から低い白熱度で動作させる必要があります。しかし、白熱電球を非常に高い周波数の電流で動作させる場合、ガスの作用を無視することはできず、最も経済的な動作のための規則は大幅に変更する必要があります。

1つまたは2つの電極を持つこのようなランプを完璧に仕上げるには、非常に高い周波数のパルスを使用する必要があります。この高周波化によって得られる主な利点は2つあり、これらは光生成の経済性に極めて重要な影響を与えます。第一に、構造を急速に破壊する少数の激しい衝撃ではなく、多数の小さな衝撃を利用するため、電極の劣化が軽減されます。第二に、大きな光球の形成が容易になります。

電極の劣化を最小限に抑えるには、振動が高調波であることが望ましい 。なぜなら、突発的な振動は破壊の進行を早めるからである。高周波交流発電機から得られる電流、あるいはインパルスによって白熱状態に保たれる場合、電極は、破壊的な放電コイルから得られるインパルスによって白熱状態に保たれる場合よりも、ほぼ高調波的に上昇・下降する方がはるかに長持ちする。後者の場合、損傷の大部分は基本波の突発放電によって引き起こされることは間違いない。

このようなランプにおける損失要因の一つは、球体への衝撃です。電位が非常に高いため、分子は高速で発射され、ガラスに衝突して通常は強い燐光を発します。この効果は非常に美しいものですが、経済的な理由から、球体への衝撃を防ぐか、少なくとも最小限に抑えることが望ましいでしょう。なぜなら、球体は通常、燐光を発する対象ではないため、衝撃によってエネルギー損失が生じるからです。電球におけるこの損失は、主にパルスの電位と電極表面の電気密度に依存します。非常に高い周波数を使用すると、衝撃によるエネルギー損失は大幅に低減されます。第一に、一定量の仕事を行うために必要な電位が大幅に小さくなるためです。第二に、電極の周囲に高導電性の光球を形成することで、電極がはるかに大きい場合と同じ結果が得られます。これは、電気密度が低いことと等価です。しかし、最大電位の減少であれ密度の減少であれ、ガラスの 弾性限界をはるかに超える歪みを与える激しい衝撃を避けることで、同じ方法で増幅効果が得られます。周波数を十分に高くすることができれば、ガラスの不完全な弾性による損失は完全に無視できるでしょう。しかし、球面への衝撃による損失は、1つの電極ではなく2つの電極を使用することで軽減できます。この場合、各電極を端子の1つに接続します。あるいは、1本のワイヤのみを使用する方が望ましい場合は、1つの電極を1つの端子に接続し、もう1つの電極を接地するか、ランプシェードなどの表面を持つ絶縁体に接続します。後者の場合、適切な判断をしないと、一方の電極が他方の電極よりも強く発光する可能性があります。

しかし、全体として、このような高周波を使用する場合は、電極と接続線を1本だけ使用する方が望ましいと考えています。近い将来の照明装置は、動作に複数の導線は必要なく、少なくとも導入線は不要になると確信しています。必要なエネルギーはガラスを通しても伝送できるためです。実験用電球では、図22に示すようにコンデンサーコーティングを使用する場合など、利便性から導入線が最も一般的に使用されています。部品の取り付けには多少の困難がありますが、多数の電球を製造すれば、このような困難は生じません。そうでなければ、エネルギーは線だけでなくガラスを通しても伝送でき、このような高周波では損失は非常に小さくなります。このような照明装置は必然的に非常に高い電位を使用するため、実務家にとっては、これは好ましくない特性となるかもしれません。しかし、実際には、高電位は好ましくないものではなく、 装置の安全性に関して言えば、全く問題ではありません。

電気機器を安全にする方法は2つあります。1つは低電位を使用すること、もう1つはどんなに高電位を使用しても安全となるように機器の寸法を決定することです。この2つのうち、後者の方が私にはより良い方法に思えます。なぜなら、その場合、安全性は絶対的となり、低電位機器であっても生命や財産に危険をもたらす可能性のあるあらゆる状況の組み合わせに影響されないからです。しかし、実際の状況では、機器の寸法を慎重に決定するだけでなく、適切な種類のエネルギーを使用することも必要です。例えば、通常の交流発電機で動作させれば、例えば50,000ボルトといった低電圧を供給できる変圧器を簡単に作ることができます。この電圧は、高度に消耗した蛍光灯を点灯させるのに必要な電圧です。この変圧器であれば、高電位であっても完全に安全であり、そのショックによる不都合はありません。しかし、このような変圧器は高価で、それ自体が非効率的です。さらに、そこから得られるエネルギーは、光を生成するために経済的に利用することはできません。経済的な観点からは、極めて高速な振動という形でエネルギーを利用することが求められます。光を生み出すという課題は、ベルを使って特定の高音を維持するという課題に例えられます。それはほとんど聞き取れない音と言えるでしょう。しかし、この言葉でさえ、目の感度の驚異的な性質を言い表すことはできません。長い間隔を置いて強力な打撃を加え、多くのエネルギーを浪費しても、望む結果が得られないかもしれません。あるいは、 頻繁に優しく叩くことで音を維持し、はるかに少ないエネルギー消費で目的の物体に近づくことができるかもしれません。照明装置における光の生成には、ただ一つのルールしかありません。それは、可能な限り高い周波数を使用することです。しかし、そのような特性を持つインパルスを生成し伝送する手段は、少なくとも現時点では、大きな制約を課しています。非常に高い周波数を使用することが決定されれば、帰還線は不要になり、すべての装置が簡素化されます。明白な手段を用いることで、帰還線を使用した場合と同じ結果が得られます。この目的には、電球に、あるいは電球の近傍に、何らかの表面を持つ絶縁体を接触させるだけで十分です。当然のことながら、その表面は小さく、使用される周波数と電位が高いほど、そして必然的にランプやその他の装置の経済性も高くなります。

この実験計画は今晩、何度か試されました。例えば、電球を手に握ってボタンを白熱させた場合、実験者の体は単にその動作を強める役割を果たしたに過ぎませんでした。使用した電球は図19に示したものと似ており、コイルは小さな電位に励起されましたが、電球が電線にぶら下がっている状態ではボタンを白熱させるには不十分でした。ちなみに、実験をより適切に行うために、ボタンは非常に大きく取られ、電球を握ってから白熱するまでに、ある程度の時間がかかるようにしました。もちろん、電球との接触は全く不要でした。非常に小さな電極を持つかなり大きな電球を使用すれば、 実験者が電球の数フィート以内に近づくだけで電球が明るく白熱し、離れると白熱が弱まるように条件を調整するのは簡単です。

別の実験では、燐光を励起するために、同様の電球が使用されました。この場合も、当初は電位が十分でなかったため、操作を強める必要がありました。しかし今回は、異なる特徴を呈示するために、手に持った金属物でソケットに触れるという操作を行いました。電球の電極は炭素ボタン型で、白熱させることができず、燐光による効果を損なうことはありませんでした。

また、別の初期の実験では、図 12 に示すように電球が使用されました。この例では、1 本または 2 本の指で電球に触れると、内部の茎の 1 つまたは 2 つの影がガラスに投影され、指の接触によって、通常の状況下で外部に負極を適用した場合と同じ結果が得られました。

これらの実験では、端子に接続された導線端の容量を増大させることで、作用が強化されました 。原則として、このような手段を用いる必要はなく、さらに高い周波数では全く不要です。しかし、必要に応じて、電球またはチューブを容易に目的に適合させることができます。

図24.—引き込み線のない電球、投影された物質の効果を示す。

例えば、図 24 には、外部に錫箔コーティングを施すための首部nが上部に備えられており、より大きな表面積の本体に接続できる実験用電球L が示されています。

図25.—改良された実験用電球。

図25に示すようなランプは、ネックnのアルミ箔コーティングを端子に接続し、導入線wを絶縁板に接続することで点灯させることもできます。図に示すように、電球がソケットに垂直に立てられている場合は、ネックnに導電性のシェードを差し込むことで、その作用を増幅することができます。

図26.—増強反射板を備えた改良型電球。
これらの電球の一部に用いられている、より完成度の高い配置を図26に示す。この場合、 電球の構造は図19で示した通りである。管状の延長部Tを有する亜鉛板Z が金属製ソケットSに被せられている。電球は端子tから垂れ下がり、亜鉛板Zは増光器と反射器の二重の役割を果たす。反射器は絶縁プラグPの延長部によって端子tから分離されている。

図27.—増感反射鏡付き蓄光管。
同様の配置の蛍光管を例にとると、 図 27 のようになります。蛍光管Tは、両端が密閉された直径の異なる 2 本の短い管で構成されています。下端には外側に導電性コーティングC が施され、ワイヤwに接続されています。ワイヤの上端には吊り下げ用のフックが付いており、内側の管の中心を通過します。内側の管には、しっかりと詰まった絶縁体が詰められています。蛍光管Tの上端の外側には、 別の導電性コーティングC 1が施され、その上に金属反射板 Z が取り付けられています。金属反射板Zは、ワイヤwの端から厚い絶縁体で分離されている必要があります。

このような反射器や増圧器を経済的に使用するには、空気凝縮器に供給されるエネルギーがすべて回収可能であること、言い換えれば、気体媒体においても他の作用においても損失がないことが必要である。これは決してそうではないが、幸いなことに、損失は望ましいレベルまで低減できる可能性がある。本研究の過程で得られた知見を明確にするために、この点について若干の言及が必要である。

図17の実験のように、十分に絶縁された多数の巻線を持つ小さな螺旋の一方の端を誘導コイルの一方の端子に接続し、もう一方の端を金属板、あるいは簡略化のために空間的に絶縁された球体に接続するとします。コイルを作動させると、球体の電位が変動し、小さな螺旋は、自由端が誘導コイルのもう一方の端子に接続されているかのように振舞います。小さな螺旋の中に鉄棒を入れると、すぐに高温になり、螺旋に強い電流が流れていることを示します。この場合、絶縁された球体はどのように動作するでしょうか？ それは、供給されたエネルギーを蓄積して戻すコンデンサーとなる場合もあれば、単なるエネルギーのシンクとなる場合もあり、実験条件によってどちらになるかが決まります。球体は高電位に帯電しているため、周囲の空気、あるいは存在する可能性のあるあらゆる気体媒体に誘導作用を及ぼします。球に近い分子、あるいは原子は、当然のことながら、遠い分子よりも強く引きつけられ、より長い距離を移動します。最も近い分子が球に衝突すると反発し、球の誘導作用の範囲内であれば、あらゆる距離で衝突が発生します。電位が一定であれば、このようにエネルギー損失はほとんど発生しないことが明らかです。なぜなら、球に最も近い分子は、接触によって付加的な電荷を与えられており、付加された電荷の全てではないにしても、少なくとも大部分を失うまでは引きつけられないからです。そして、これは多数の衝突を経た後にのみ達成されます。定常電位では乾燥空気中の電荷損失がほとんどないという事実から、このような結論に至るのは当然です。球の電位が一定ではなく変動する場合、状況は全く異なります。この場合、分子が球に接触した後に与えられた電荷を失うかどうかに関わらず、リズミカルな衝突が発生します。さらに、電荷が失われなければ、衝撃はより激しくなるだけです。それでも、インパルスの周波数が非常に低い場合、衝撃や衝突による損失は、電位が過大でない限り深刻なものではありません。しかし、極めて高い周波数と程度の差はあれ高い電位が使用される場合、損失は非常に大きくなる可能性があります。単位時間あたりに失われる総エネルギーは、 1秒あたりの衝突回数、つまり周波数と各衝突で失われるエネルギーの積に比例します。しかし、分子に与えられる電荷は密度に比例するため、衝突エネルギーは球体の電気密度の2乗に比例するはずです。このことから、失われるエネルギーの総量は周波数と電気密度の2乗の積に比例するはずですが、この法則は実験による確認が必要です。前述の考察が正しいと仮定すると、絶縁性の気体媒体に浸漬された物体の電位を急速に変化させることで、いくらでもエネルギーを空間に散逸させることができます。すると、そのエネルギーの大部分は、一般的に考えられているように、かなりの距離まで伝播する長いエーテル波として散逸するのではなく、例えば絶縁された球体の場合のように、球体の表面や近傍における衝突損失、つまり熱振動として消費されると考えられます。消費電力を減らすには、小さな電気密度で作業する必要があります。電気密度が小さいほど、周波数が高くなります。

しかし、前述の仮定に基づくと、損失は密度の2乗に比例して減少し、また非常に高い周波数の電流は導体を伝送する際にかなりの損失を伴うため、全体として、2本の電線よりも1本の電線を使用する方が適切であると言えます。したがって、モーター、ランプ、あるいはあらゆる種類の機器が、極めて高い周波数の電流で有利に動作するように完成された場合、特に距離が長い場合は、経済的な理由から1本の電線のみを使用することをお勧めします。

コンデンサーにエネルギーが吸収されると、あたかもコンデンサーの容量が増加したかのように振る舞います。吸収は常に多少なりとも存在しますが、一般的には小さく、周波数がそれほど高くない限り、影響はありません。極めて高い周波数を使用する場合、そして必然的に高い電位も使用される場合、吸収、あるいはここでより具体的には、気体媒体の存在によるエネルギー損失は、考慮すべき重要な要素となります。なぜなら、空気コンデンサーに吸収されるエネルギーは、供給されたエネルギーのほんの一部に過ぎない可能性があるからです。このため、特にコンデンサーの表面積が非常に小さく、非常に高い電位に帯電している場合、空気コンデンサーの測定または計算された容量から、実際の容量または振動周期を判断することは非常に困難であると思われます。多くの重要な結果が振動周期の推定の正確さに依存するため、この主題は他の研究者による最も慎重な調査を必要とします。前述のような実験において、起こり得る誤差を可能な限り低減するためには、密度を極めて小さくするために、表面積の大きい球体または板体を使用することが望ましい。そうでなければ、実行可能な場合は、油コンデンサーを使用することが望ましい。油やその他の液体誘電体では、気体媒体のような損失は見られない。固体誘電体を用いたコンデンサーでは、ガスを完全に排除することは不可能であるため、少なくとも経済的な理由から、そのようなコンデンサーは油に浸漬する必要がある。そうすれば、コンデンサーは最大限に濾過され、冷却状態を維持できる。ライデン瓶では、錫箔のコーティングが大きく、間隔が狭く、帯電 面が直接露出していないため、空気による損失は比較的小さい。しかし、電位が非常に高い場合、空気が主に作用する箔の上端またはその付近で、損失が多少なりとも大きくなる可能性がある。瓶を煮詰めた油に浸すと、通常の方法で使用した場合に比べて、どの時間でも 4 倍の作業量を実行できるようになり、損失はわずかになります。

空気凝縮器における熱損失は、必ずしも目に見える熱流やブラシ状の現象と関連していると考えるべきではありません。排気されていない球状の物体に封入された小さな電極をコイルの片方の端子に接続すると、電極から熱流が噴出し、球状の物体内の空気が加熱されるのが確認できます。一方、小さな電極の代わりに大きな球状の物体を球状の物体に封入すると、熱流は観察されませんが、それでも空気は加熱されます。

また、空気凝縮器の温度から、発生する熱損失のおおよその目安が得られると考えるべきではありません。空気凝縮器の場合、通常の放射に加えて、独立したキャリアによる非常に活発な熱の運び去りが行われ、衝突の発生により装置だけでなく、装置から少し離れた空気も加熱されるため、熱はより速く放出されるはずです。

このため、このようなコイルを用いた実験では、コイルに接続された物体が非常に小さい場合にのみ、温度上昇が明確に観察されます。しかし、より大規模な装置を用いると、例えば人体のようにかなり体積の大きい物体であっても加熱されます。熟練した医師であれば、このような実験において有用な観察結果が得られるでしょう。装置が 適切に設計されていれば、わずかな危険も生じないはずです。

ここで、主に気象学者にとって興味深い疑問が浮かび上がります。地球はどのように振る舞うのでしょうか？地球は空気の凝縮器ですが、完全なものなのでしょうか、それとも非常に不完全なもの、つまり単なるエネルギーの吸収源なのでしょうか？実験で生じるような小さな擾乱に対しては、地球がほぼ完全な凝縮器として振る舞うことはほぼ間違いありません。しかし、天空で発生する何らかの突然の擾乱によって地球の電荷が振動すると、状況は異なる可能性があります。そのような場合、前述のように、発生した振動エネルギーのうち、長距離エーテル放射の形で宇宙に失われるのはおそらくごくわずかでしょう。しかし、エネルギーの大部分は分子間の衝突や衝突によって消費され、短波熱波、あるいは光波の形で宇宙に放出されると考えられます。電荷の振動周波数と電位はどちらもおそらく過剰であるため、熱に変換されるエネルギーは相当な量になる可能性があります。密度は、地表の不規則性、あるいは各地の大気の状態によって不均一に分布しているため、生じる影響は場所によって異なります。このようにして、地表のどの地点でも、大気の温度と気圧に大きな変化が生じる可能性があります。この変化は、擾乱の性質に応じて、緩やかに起こることもあれば、非常に急激に起こることもあり、雨や嵐を引き起こしたり、局地的に天候に何らかの変化をもたらしたりすることがあります。

前述の考察から、 電気密度が高く、インパルスの周波数が高すぎる場合、帯電面近傍の空気が損失の重要な要因となることがわかるだろう。しかし、説明した作用は、空気が絶縁性であること、つまり、絶縁媒体に浸漬された独立したキャリアで構成されていることを示唆している。これは、空気が常圧以上、あるいは極めて低い圧力にある場合にのみ当てはまる。空気がわずかに希薄で導電性を持つ場合、真の伝導損失も発生する。もちろん、そのような場合、たとえ定常電位であっても、あるいは密度が非常に高い場合は低周波インパルスであっても、かなりのエネルギーが空間に散逸する可能性がある。

ガス圧が非常に低い場合、電極はより高速になるため、より高温になります。電極周囲のガスが強く圧縮されている場合、変位、ひいては速度は非常に小さくなり、加熱はわずかです。しかし、このような場合でも周波数を十分に高くすることができれば、ガス圧が非常に低い場合と同様に、電極は高温になります。実際、バルブを排気する必要があるのは、必要な周波数の電流を生成できない（あるいは伝送できない）場合のみです。

電極ランプの話題に戻ると、このようなランプでは、バルブ内のガスの循環を阻止することで、熱を可能な限り電極に閉じ込めることが明らかに有利です。非常に小さなバルブを使用すれば、大きなバルブよりも熱を閉じ込めることができますが、コイルから駆動するには容量が不足する可能性があり、その場合、ガラスが過熱する可能性があります。この点を改善する簡単な方法は、必要な サイズのグローブを使用し、そのグローブ内の耐火ボタンの上に、直径を適切に見積もった小さなバルブを配置することです。この配置を図28に示します。

図28.—動作を中央に限定するための補助電球を備えたランプ。
この場合、球体L は大きな首部nを有し、そこから小球体bが通り抜けることができる。その他の構造は、例えば図 18 に示すものと同じである。小球体は、 耐火ボタンmを担う ステムs上に都合よく支持されている。電流を突然流した際にアルミニウム管が急激に加熱されて首部が割れるのを防ぐため、小球体は 数層の雲母Mによってアルミニウム管aから隔てられている。電極の白熱のみで光を得たい場合は、内球はできるだけ小さくするべきである。燐光を発生させたい場合は、内球は大きくするべきである。そうでなければ、内球が過熱し、燐光が消失してしまうからである。この配置では、外球体への衝撃が実質的にないため、通常は小球体のみが燐光を発する。図 28 に示すように構成されたこれらの電球の中には、小球体に燐光塗料を塗布したものがあり、美しい効果が得られている。過度の加熱を避けるために、内部のバルブを大きくする代わりに、電極mを大きくすることが目的です 。この場合、電気密度が小さくなるため、衝撃が弱まります。

図29.—独立した補助電球を備えたランプ。
多くの電球が、図 29 に示す設計図に基づいて作られました。ここでは、耐火ボタンmを内蔵した小さな電球b が、非常に高いレベルまで排気された後、大きな球Lの中に密封され、その後、この球 L が適度に排気されて密閉されていました。この構造の主な利点は、非常に高い真空度を達成できると同時に、大きな電球を使用できることでした。図 29 に示すような電球を実験するうちに、 eのシール付近のステムs を非常に太くし、導入ワイヤw を細くするとよいことがわかりました。これは、 eのステムが加熱されて電球が割れることが時々あったためです。外側の球L は、放電が通過できる程度にしか排気されていない ことが多く 、電球間の空間が深紅色に見え、奇妙な効果を生み出しました。場合によっては、球L内の排気が非常に低く、空気の導電性が良好な場合、ボタンmを高白熱させるために、できれば球の首の上部に、絶縁体、アース、またはコイルのもう一方の端子に接続された錫箔コーティングを施すことが必要であることがわかった。これは、導電性の高い空気が、 おそらく電線wから誘導作用を受けて、 eの位置で電球に入ってくるため、その効果をいくらか弱めるためである。図 29 に示す構造では、耐火ボタンを非常に小さな電球に取り付ける場合に常に発生する別の困難が存在する。つまり、電球b内の真空が比較的短時間で損なわれるということである。

最後に述べた2つの構造の基本的な考え方は、空気の交換を防ぐことで熱を球体の中心部に閉じ込めることです。確かに利点は得られますが、図28に示すように両方の球体が連通する構造を選択した場合でも、内部の球体が加熱されガラスがゆっくりと蒸発するため、真空を維持するのは困難です。

しかし、はるかに良い方法、理想的な方法は、十分に高い周波数に到達することです。周波数が高いほど空気の交換は遅くなり、端末周辺の空気分子の交換が全くない周波数に到達できると考えています。そうすれば、物質が運び去られることのない炎が生成されますが、それは奇妙な炎になるでしょう。なぜなら、それは硬い炎だからです！このような高い周波数では、粒子の慣性が作用します。ブラシ、つまり炎は粒子の慣性によって硬直化するため、粒子の交換は妨げられます。これは必然的に起こります。なぜなら、インパルスの数が増えるにつれて、それぞれの位置エネルギーが減少し、最終的に原子の振動だけが発生し、測定可能な空間を通る並進運動は停止するからです。このように、通常のガスバーナーを 急速に交流電位源に接続すれば、その効率はある程度まで向上する可能性がある。これは二つの理由、すなわち、付加的な振動が与えられることと、燃焼過程が遅くなることによる。しかし、バーナーの再生は困難であり、またバーナーの維持には再生が必要であるため、パルスの周波数を継続的に増加させ続けると、仮にそれが炎に伝達され、炎に印加されると仮定すると、炎は「消滅」する。この言葉は化学反応の停止のみを意味する。

しかし、流体絶縁媒体に浸漬され、誘導作用を受ける独立した電荷キャリアに囲まれた電極の場合、十分に高い周波数のパルスによって、周囲のガス全体が電極に向かって重力で引き寄せられる可能性があると私は考えています。そのためには、独立した物体が不規則な形状をしていると仮定するだけで十分です。その場合、独立した物体は電気密度が最大となる側を電極に向け、この位置では流体抵抗が電極に近づく方向よりも遠ざかる方向よりも小さくなります。

疑いなく、一般的な見解は、前述の見解のいくつかが真実であると仮定した場合、私が単なる可能性として指摘したような結果をもたらすような周波数に到達することは不可能であるというものです。確かにそうかもしれませんが、これらの研究の過程で多くの現象を観察した結果、これらの周波数は最初に推定されるよりもはるかに低いという確信を得ました。炎の中では、分子または原子を衝突させることで光振動を発生させます。 しかし、衝突の周波数と発生する振動の周波数の比はどれくらいでしょうか？それは、鐘の音と音の振動、あるいは放電とコンデンサーの振動の比とは比べものにならないほど小さいはずです。高周波の電気パルスを交互に用いることでガス分子を衝突させることができ、炎の中でそのプロセスを模倣することができます。そして、現在私たちが得ることができる周波数での実験から、導体を介して伝達可能なインパルスで結果を生み出すことができると思います。

同様の考えに関連して、振動する気体柱の剛性を実証することは非常に興味深いと思われました。特別に製作した発電機から1秒あたり1万回といった低周波数を容易に得ることができたものの、当初は困難に思えました。しかし、一連の実験を行いました。常圧の空気を用いた実験では結果は得られませんでしたが、適度に希薄化した空気を用いた実験では、求めていた特性の紛れもない実験的証拠が得られると考えました。このような実験は、有能な研究者にとって重要な結論に繋がる可能性があるため、ここでは実施した実験の一つについて説明します。

管をわずかに排気すると、放電が細い光る糸の形で管内を流れることはよく知られています。通常通り作動するコイルから得られる低周波電流で生成された場合、この糸は不活性です。磁石を近づけると、磁石の磁力線の方向に応じて、近くの部分が引き寄せられたり反発したりします。 このような糸を非常に高い周波数の電流で生成すれば、多少なりとも硬くなり、目に見えるので簡単に研究できるのではないかと考えました。そこで、直径約1インチ、長さ1メートルの、両端に外側コーティングを施した管を用意しました。この管は、少しの作業で糸状の放電が得られる程度まで排気されました。ここで注目すべきは、管の外観と排気の程度は、通常の低周波電流を使用した場合とは全く異なるということです。一つの端子で作業する方が望ましいことが判明したため、作製したチューブは端子に接続された電線の端から吊り下げられました。錫箔コーティングは電線に接続され、下側のコーティングには小さな絶縁板が取り付けられることもありました。糸が形成されると、チューブの上部を通り抜け、下端で消失しました。もし糸が剛性を持つとすれば、それは二つの支柱の間にしっかりと張られた伸縮性のある紐というよりは、先端に小さな重りが取り付けられた高所から吊り下げられた紐のように見えます。指や磁石を光る糸の上端に近づけると、静電気や磁気の作用によって糸の位置が局所的にずれる可能性がありました。また、邪魔になる物体を素早く取り除くと、吊り下げられた紐がずれて吊り下げ点の近くで素早く解放されるのと同様の結果が得られました。こうすることで光る糸は振動し、非常に明瞭な二つの節と、不明瞭な三つの節が形成されました。振動は一度発生すると、8分間持続し、徐々に弱まりました。振動の速度は 振動する糸はしばしば顕著に変化し、ガラスの静電引力が振動する糸に影響を与えていることが観察された。しかし、静電気作用が振動の原因ではないことは明らかだった。なぜなら、糸はほとんどの場合静止しており、指を管の上部に素早く近づけるだけで常に振動させることができるからである。磁石を使えば糸を二つに分け、両方を振動させることができる。管の下部コーティング、あるいは絶縁板（取り付けられている場合は）に手を近づけると、振動が速くなった。また、私が知る限り、電位または周波数を上げることでも振動が速まった。したがって、周波数を上げるか、同じ周波数でより強い放電を流すと、コードが締まるのと同じである。コンデンサー放電による実験的証拠は得られなかった。ライデン瓶の繰り返し放電によって電球内に励起された発光帯は剛性を持っているはずであり、変形して突然解放されれば振動するはずである。しかし、振動する物質の量は非常に少ないため、極度の速度にもかかわらず、慣性が顕著に現れることはないと考えられる。さらに、このような場合の観測は、基本振動のために極めて困難になります。

振動する気体柱が剛性を持つという事実（より優れた実験的検証が必要）の実証は、思想家の見解を大きく変える可能性がある。低周波とわずかな電位でその特性の兆候が見られるならば、星間空間で活動し、想像を絶する 速さで変化する可能性のある巨大な静電応力の影響下で、気体媒体はどのように振る舞うのだろうか？そのような静電的、リズミカルに脈打つ力（振動する静電場）の存在は、超ガスの子宮から固体がどのように形成されたのか、そして全空間を満たす気体媒体を通して横方向の振動やあらゆる種類の振動がどのように伝達されるのかを示すだろう。そうであれば、エーテルは剛性を持たず静止した真の流体であり、相互作用を可能にするための接続リンクとしてのみ必要である可能性がある。物体の剛性を決定するものは何だろうか？それは速度と運動する物質の量に違いない。気体では速度は相当に大きいかもしれないが、密度は極めて小さい。液体中では、密度がかなり高い場合でも、速度はおそらく小さいでしょう。そして、どちらの場合も、変位に対する慣性抵抗は実質的にゼロです。しかし、気体（または液体）の柱を強力で急速に変化する静電場の中に置き、粒子を非常に高速で振動させると、慣性抵抗が作用します。物体は振動する質量を通して多少の自由度を持って動くかもしれませんが、全体としては剛体です。

これらの実験に関連して、言及しなければならないテーマがあります。それは高真空です。これは研究が興味深いだけでなく、実用上非常に重要な結果につながる可能性があるため、有用です。通常の配電系統で動作する白熱電球などの商用機器では、現在得られるよりもはるかに高い真空度でも、それほど大きな利点は得られません。このような場合、仕事はフィラメント上で行われ、ガスはほとんど関係ないため、改善はごくわずかです。しかし、非常に高い周波数と電位を使用し始めると、 ガスの作用が極めて重要になり、排気の程度が結果を大きく変化させます。通常のコイル、たとえ非常に大型のものであっても、使用されていた限り、このテーマの研究は限られていました。なぜなら、研究が最も興味深くなったまさにその時点で、「点火しない」真空度に達したために中断せざるを得なかったからです。しかし現在では、小型の放電コイルから、最大のコイルでさえ発生できる電位をはるかに上回る電位を得ることができ、さらに、電位を非常に高速に変化させることも可能です。これらの成果により、ほぼあらゆる真空中で発光放電を発生できるようになり、研究分野は大きく広がりました。実用的な光源を開発するためのあらゆる可能性を検討した結果、高真空の分野が現時点で最も有望であるように思われます。しかし、極限の真空に到達するには、機器をさらに改良する必要があり、究極の完成度は、機械式真空ポンプを廃止し、 電気式真空ポンプを完成させるまで達成されません。巨大な電位の作用下で、分子や原子を電球から放出することができます。これが将来の真空ポンプの原理となるでしょう。当面は、機械式機器を用いて可能な限り最良の結果を得る必要があります。この点に関して、私がこれらの研究の過程で用いた、極めて高いレベルの疲労を生み出す方法と装置について、少し触れておくのは不適切ではないかもしれません。他の実験者も同様の装置を用いていた可能性は高いでしょう。しかし、彼らの記述の中に興味深い点があるかもしれませんので、 本研究をより完全なものにするために、いくつか言及させていただくことをお許しください。

図30.—高度の疲労を得るために使用される装置。
装置は図 30 に示されている。S は 、要求される作業に適合するように特別に設計されたシュプレンゲルポンプである。通常使用される活栓は省略され、代わりに中空のストッパーs が リザーバーRのネック部分に取り付けられている 。このストッパーには小さな穴hがあり、そこから水銀が下降する。出口oのサイズは、通常の方法でリザーバーに接続されるのではなく、リザーバーに密閉される落下管tの断面に対して適切に決定される。この配置により、リザーバーでの活栓の使用およびリザーバーと落下管の接続から生じることが多い欠陥やトラブルが解消される。

ポンプはU字管tを介して非常に大きな貯水槽R 1に接続されている。ストッパーpとp 1の研磨面の取り付けには細心の注意が払われ、これら2つとその上の水銀キャップは非常に長く作られている。U字管を取り付けて所定の位置に置いた後、加熱することで、不完全な取り付けによる歪みを緩和し、取り除く。U字管には活栓Cと、2つの接地接続部gとg 1が設けられており、 1つは通常苛性カリを含む小型バルブb用、もう1つは排気用の受液器r用である。

タンクR 1はゴム管でやや大きいタンクR 2に接続されており、2 つのタンクにはそれぞれコックC 1とC 2が備え付けられている。タンクR 1はホイールとラックで上下に動かすことができ、その可動範囲は、タンク R 1 に水銀を充填し、コックC 2を閉じて上昇時にタンク R 1 内にトリチェリ真空を形成するようにすると、タンクR 1内の水銀がコックC 1の 少し上になるまでタンクR 2 を高く持ち上げることができる。また、このコックを閉じてタンクR 2を下げてタンク R 1 内にトリチェリ真空を形成するようにすると、 タンクR 1が完全に空になり、水銀がコックC 2 の 少し上までタンクR 2を満たすようにタンク R 2 を低くすることができる。

当然ながら、排出の程度はこれらの量の比率に依存するため、ポンプと接続部の容量は、貯水池R 1の容積に比べて可能な限り小さくなるようにしました。

この装置に、以前の実験で示された超高真空発生のための通常の手段を組み合わせました。ほとんどの実験では、苛性カリを使用するのが便利でした。その使用法に関して言えば、ポンプが安定する直前、あるいはそれ以前に苛性カリを溶融・沸騰させることで、多くの時間を節約し、ポンプの動作をより完璧にすることができると、あえて申し上げます。この手順に従わない場合、通常使用される棒から非常にゆっくりとした速度で水分が放出され、ポンプが非常に高い真空に達することなく長時間動作する可能性があります。苛性カリは、アルコールランプ、放電、または内部の電線に電流を流すことによって加熱されました。後者の利点は、加熱をより迅速に繰り返すことができることです。

一般的に、排気のプロセスは次のようになります。開始時に、コックCとC 1が開き、他のすべての接続が閉じられた状態で、リザーバーR 2が上げられ、水銀がリザーバーR 1と狭い接続 U 字型チューブの一部を満たします。ポンプが作動すると、当然のことながら水銀はチューブ内で急速に上昇し、リザーバーR 2が下げられ、実験者は水銀をほぼ同じレベルに保ちます。 リザーバーR 2は操作を容易にする長いバネでバランスが取られており、部品の摩擦は通常、リザーバーをほぼどの位置でも維持するのに十分でした。シュプレンゲル ポンプが作業を終えると、リザーバーR 2がさらに下げられ、水銀がR 1内を下降してR 2を満たし、そこでコックC 2が閉じられます。R 1の壁に付着していた空気 と水銀に吸収された空気が除去され、水銀からすべての空気を取り除くために、タンクR 2 は長時間上下に動かされました。このプロセス中、コック C 2の下に集まる空気は、 R 2 を十分に下げてコックを開き、タンクを上げる前にコックを再び閉じることによって、R 2から排出されました。水銀からすべての空気が排出され、R 2を下げても空気が集まらなくなると、苛性カリに頼るようになりました。次に、タンクR 2 を再び上げ、 R 1内の水銀が コックC 1より上になるまで上げました。苛性カリは溶融して沸騰し、水分の一部はポンプによって運び去られ、一部は再吸収されました。この加熱と冷却のプロセスは何度も繰り返され、そのたびに水分が吸収または除去されるたびに、貯蔵槽 R 2は長時間にわたって上下に動かされた。このようにして水銀から水分がすべて除去され、両方の貯蔵槽は使用可能な状態になった。次に貯蔵槽R 2は再び一番上まで上げられ、ポンプは長時間作動させられた。ポンプで得られる最高の真空度に達すると、通常、カリ球はエーテルを散布した綿で包まれ、カリを非常に低い温度に保たれた。その後、貯蔵槽R 2は下げられ、 貯蔵槽R 2がR 1が空になると、受信機rはすぐに密閉されました。

新しいバルブを装着する際は、常に水銀をコックC 1より高くし、コックC 1 を閉じて水銀と両方の貯水タンクを良好な状態に維持するようにしました。また、ポンプが最大限に消耗した場合を除き、 R 1から水銀を抜き取ることはありませんでした。装置を有効に活用するためには、この規則を遵守する必要があります。

この配置のおかげで、私は非常に迅速に作業を進めることができました。装置が完璧な状態であれば、小型電球を15分以内に燐光段階に到達させることができました。これは、合計約100ポンドの水銀を必要とする小規模な実験室設備としては、確かに非常に迅速な作業です。通常の小型電球では、ポンプ、レシーバー、接続部の容量とリザーバーRの容量比は約1：20であり、到達した消耗度は必然的に非常に高くなりましたが、どの程度まで消耗が進んだかについては、正確かつ確実な説明はできません。

これらの経験を通して研究者が最も感銘を受けるのは、急速に変化する大きな静電応力を受けたときの気体の挙動である。しかし、観察された効果が化学分析によって明らかになる気体の分子、あるいは原子のみによるものなのか、それとも空間を満たす流体に浸された原子、あるいは分子からなる、気体の性質を持つ別の媒質が作用しているのかについては、依然として疑問が残る。そのような媒質は確かに存在するはずであり、例えば、たとえ空気が存在しなくても、空間 にある物体の表面とその近傍は、物体の電位を急速に変化させることによって加熱されるだろうと私は確信している。しかし、もしすべての自由原子が除去され、均質で非圧縮性かつ弾性的な流体（エーテルがそうであると考えられるもの）だけが残ったとしたら、そのような表面や近傍の加熱は起こらないだろう。なぜなら、そうなれば衝突も衝突も起こらないからだ。そのような場合、物体自体に関しては、内部での摩擦損失しか生じないだろう。

気体中の放電は、インパルスの周波数が増加するにつれて、ますます自由に確立されるという驚くべき事実があります。この点において、気体は金属導体とは全く逆の挙動を示します。金属導体では、周波数が増加するにつれてインピーダンスが顕著に作用しますが、気体は一連のコンデンサーのように動作します。放電の通過の容易さは、電位の変化率に依存するようです。もしそうであれば、真空管がいかに長く、電流がいかに強くても、自己誘導はほとんど発生しないはずです。つまり、現在私たちが理解している限り、気体は、発生可能なあらゆる周波数の電気インパルスを伝送できる導体であると言えます。周波数を十分に高くすることができれば、ガス会社が興味を持つであろう奇妙な配電システムが実現するかもしれない。金属パイプにガスを充填し（金属は絶縁体、ガスは導体）、蛍光灯や、あるいはまだ発明されていない装置に電力を供給するのだ。銅の中空コアを取り、その中のガスを希薄化し、その周囲の回路に十分に高い周波数のパルスを流すことで、内部のガスを 高輝度に発光させることは確かに可能である。しかし、その力の性質についてはかなりの不確実性がある。なぜなら、そのようなパルスによって銅コアが静電遮蔽として機能するかどうかは疑わしいからである。このようなパラドックスと一見不可能に見える現象は、この研究のあらゆる段階で我々が遭遇するものであり、本研究の主張の大部分はそこに存在する。

ここに、高度に排気され、厚い青銅のコーティングで覆われた短くて太い管があります。このコーティングは光をほとんど透過しません。管を吊り下げるためのフックが付いた金属製の留め具が、管の中央部分に固定されており、留め具は青銅のコーティングに接触しています。さて、コイルに接続されたワイヤーに管を吊り下げて、内部のガスに点火してみましょう。この実験を初めて行う人で、経験のない人は、助手たちの笑いものになるのを恐れて、実験中は絶対に一人でいるように気を配るでしょう。しかし、電球は金属コーティングにもかかわらず点灯し、その光はコーティングを通してはっきりと感じられます。アルミニウム青銅で覆われた長い管は、片手で持ち、もう片方の手でコイルの端子に触れると、かなり強く点灯します。コーティングの導電性が十分ではないという反論もあるかもしれませんが、たとえ高い抵抗があったとしても、ガスを遮蔽するはずです。確かに静止状態では完全に遮蔽されますが、コーティング内で電荷が急激に増加している場合には、完全に遮蔽されるわけではありません。しかし、遮蔽の有無にかかわらず、チューブ内で発生するエネルギー損失は、主にガスの存在によって引き起こされます。 大きな中空の金属球を完全な非圧縮性流体誘電体で満たした場合、球体内部では損失は発生せず、したがって、電位が非常に急速に変化しても、内部は完全に遮蔽されていると見なすことができます。たとえ球体内に油を満たしたとしても、損失は流体をガスに置き換えた場合とは比べものにならないほど小さくなります。後者の場合、力によって変位が生じ、内部で衝撃や衝突が発生するからです。

ガスの圧力がどのようなものであっても、電気密度が高く、周波数が非常に高い場合、導体の加熱において重要な要素となります。雷放電による導体の加熱において空気が重要な要素であることは、実験事実と同じくらい確実です。次の実験で空気の作用を説明しましょう。適度に排気された短い管を用意し、その中央を白金線が端から端まで通っています。この白金線に定常電流、つまり低周波電流を流すと、すべての部分が均一に加熱されます。ここでの加熱は伝導、つまり摩擦損失によるもので、私たちが見る限り、白金線の周囲のガスは何もしていません。しかし、今度はこの白金線に突発放電、つまり高周波電流を流してみましょう。すると、再び白金線が加熱されますが、今回は主に両端が加熱され、中央部は最も加熱されません。そして、インパルスの周波数、あるいは変化率が十分に高い場合、実質的にすべての加熱は希薄ガスによるため、電線を途中で切断しても切断しなくても同じです。この場合、ガスはインピーダンスのない導体として作用し、 電線のインピーダンスが著しく増加すると電流を電線から逸らし、放電の通過に対する抵抗によって電線の両端を加熱するだけかもしれません。しかし、管内のガスが必ずしも導電性である必要はありません。管内の圧力が極めて低い場合でも、電線の両端は加熱されます（経験的に分かっているように）。その場合、両端はガス媒体を介して電気的に接続されません。さて、これらの周波数と電位で排気管内で発生する現象は、常圧での雷放電でも発生します。これらの研究の過程で得られた事実の一つ、すなわち、非常に高い周波数のインパルスに対して、常圧のガスは中程度の低圧の場合とほぼ同じように振る舞うという事実を思い出すだけで十分です。雷放電においては、空気が存在するだけで電線や導体が揮発するケースが頻繁にあると私は考えています。導体を絶縁液体に浸しておけば、エネルギーはどこか別の場所で消費されるため安全です。高電位の突発的なインパルスに対する気体の挙動から、雷放電を転流させるには、もしそれが現実的に可能ならば、一定量の気体を通過させること以上に確実な方法はないと結論づけられます。

これらの実験に関連して、さらに 2 つの特徴について検討する必要があると私は考えています。それは、「放射状態」と「非衝撃真空」です。

クルックスの研究を研究した人なら誰でも、「放射状態」は 極めて高い消耗度と不可分に結びついたガスの特性であるという印象を受けたに違いありません。しかし、消耗した容器内で観察される現象は、使用される装置の特性と能力に限定されることを忘れてはなりません。電球の中で分子や原子が正確に直線運動するのは、障害物に遭遇しないからではなく、与えられた速度がそれをほぼ直線的に推進するのに十分な速度だからだと私は考えています。平均自由行程は別問題ですが、速度、つまり 運動する物体に関連するエネルギーは別の問題であり、通常の状況下では、それは単に電位または速度の問題であると私は考えています。破壊的な放電コイルは、電位が非常に高くなると、比較的低い消耗度で燐光を励起し、影を投影します。雷放電では、平均自由行程が非常に小さい場合、物質は通常の圧力と同様に直線的に移動し、直線的に放出された粒子によって電線やその他の金属物体の画像が頻繁に生成されます。

図31.—低排気時に輝く石灰色の光の流れを示す電球。
これらの主張の正しさを実験によって示すために、電球を用意した。球体L（図31）のフィラメントfに石灰石片lを取り付けた。フィラメントは電球に通じる電線に接続されており、電球の概略構造は前述の図19に示されている通りである。電球はコイルの端子に接続された電線から吊り下げられ、コイルが作動すると、石灰石片lとフィラメントfの突出部分が照射される。照射の程度は、コイルがガラスに燐光を発することができる電位でちょうどよく、真空が損なわれるとすぐに消える程度である。石灰石は水分を含んでおり、加熱されるとすぐに水分が放出されるため、燐光はほんの数瞬しか持続しない。石灰石が十分に加熱されると、電球の真空を著しく損なうのに十分な水分が放出される。照射が続くと、石灰片の一点が他の点よりも高温になり、その結果、最終的に放電のほぼすべてが その高温になった点を通過し、そこから白い石灰粒子の流れ（図31）が噴出します。この流れは「放射性」物質で構成されていますが、消耗度は低いです。しかし、粒子は直線的に移動するのは、粒子に与えられる速度が大きいためです。これは、3つの原因、すなわち、高い電気密度、小さな点の高温、そして石灰粒子が炭素粒子よりもはるかに容易に引き裂かれ、飛び散るという事実によるものです。私たちが得ることができるような周波数では、粒子は物理的に飛び散り、かなりの距離まで飛ばされます。しかし、十分に高い周波数では、このような現象は起こりません。そのような場合、応力が広がるか、振動が電球を通して伝播するだけです。原子が光速で移動するという仮定の下では、そのような周波数に到達することは不可能でしょう。しかし、私はそのようなことは不可能だと考えています。これには莫大な電位が必要となる。私たちが得られる電位であれば、たとえ破壊的な放電コイルを用いたとしても、速度は極めて小さいはずだ。

「非点火真空」について注目すべき点は、低周波パルスでのみ発生し、高真空ではそのようなパルスで十分なエネルギーを放出できないため、この現象が発生するということです。なぜなら、端子の周囲にある少数の原子は、端子に接触すると反発し、比較的長時間離れた位置に留まるため、その効果を目で確認できるほどの十分な仕事を行うことができないからです。端子間の電位差が大きくなると誘電体は破壊されます。しかし、非常に高い 周波数のパルスでは、周波数が十分に高ければ、排気容器内の原子を継続的に攪拌することで、いくらでも仕事を行うことができ、そのような破壊の必要はありません。ここで用いたような交流発電機から得られる周波数であっても、コイルの端子のそれぞれに接続された狭い管内の2つの電極間を放電しない段階に到達することは容易ですが、各電極の周囲に発光放電が発生しない段階に到達することは困難です。

高周波電流に関連して自然に浮かぶ考えは、その強力な電気力学的誘導作用を利用して、密閉されたガラス球の中で光の効果を生み出すことです。現在の白熱電球の欠点の一つは、導入線にあります。もし他に改善がない限り、少なくともこの欠点は解消されるはずです。この考えに基づき、私は様々な方向で実験を行ってきました。そのいくつかは以前の論文で示しました。ここで、さらにいくつか実験について触れておきたいと思います。

図32と図33に示すように、多くの電球が作られました。

図32.—電磁誘導管。

図 32 では、幅の広い管T が、より小さな W 字型のリン光ガラス管Uに密封されています。管T内にはアルミニウム線のコイルCが配置され、コイルの端には小さなアルミニウム球t およびt 1が取り付けられ、U字管内に到達しています。管Tは、通常ライデン瓶の放電が導かれる一次コイルのあるソケットに差し込まれ、 小さなU字管内 の希薄ガスは、コイルCに誘導される高圧電流によって強い光度に励起されます。ライデン瓶放電を使用してコイルCに電流を誘導する場合、一次コイルが厚く、瓶が放電する空隙が大きい場合は特に、コイルの巻き線間で放電が頻繁に発生し、このために少なからぬトラブルが発生したため、 管 T を絶縁粉末でしっかりと詰める必要があることがわかりました。

図33—電気力学誘導ランプ。

図 33 には、別の形態の電球の製造方法が示されています。この例では、チューブTが球Lに密封されています。チューブにはコイルCが内蔵されており、コイル C の端部は 2 本の小さなガラス管tおよび t 1を貫通し、ガラス管 t および t 1 はチューブ T に密封されています。2つの耐火ボタンm およびm 1は、ガラス管tおよびt 1 を貫通する電線の端部に固定されたランプ フィラメントに取り付けられています。一般に、この設計で製造された電球では、球L がチューブ Tと連通しています。このため、小さなチューブtおよびt 1の端部は、電線を保持する目的でバーナーでわずかに加熱され、連通を妨げないようにしています。最初に、小さなチューブ、それを通る電線、耐火ボタンmおよび m 1 を備えたチューブTを準備し、次に球Lに密封して、コイルCを差し込み、その端部を接続しました。次に、管に絶縁粉末を詰め、端の近くまでできるだけしっかりと詰め、閉じて、粉末の残りを流し込む小さな穴だけを残し、最後に管の端を閉じます。図 33 に示すように構築された電球では通常、アルミニウム管a が各管tおよびt 1の上端sに固定され、その端を熱から保護します。ボタンmおよびm 1は、ライデン瓶の放電をコイルC の周りに流すことで、任意のレベルの白熱にすることができます。このような 2 つのボタンを備えた電球では、2 つのボタンそれぞれの影が形成されることによって非常に興味深い効果が生成されます。

熱心に研究されてきたもう一つの実験は、電気力学的誘導によって、放電した管や電球に電流または光放電を誘起するというものでした。このテーマはJJトムソン教授によって非常に巧みに研究されており、たとえ私がこの講義の専門テーマとして取り上げたとしても、教授が明らかにした内容に私が付け加えられることはほとんどないでしょう。とはいえ、この分野での経験が徐々に現在の見解と結果へと導いてきたので、ここでこのテーマについて少し触れておきたいと思います。

真空管を長くするにつれて、管内を光放電させるために必要な単位長さあたりの起電力は徐々に小さくなることは、おそらく多くの人が認識しているでしょう。したがって、排気管を十分に長くすれば、低周波数であっても、そのような閉じた管内で光放電を誘導することができます。このような管をボールの周りや天井に設置すれば、すぐにかなりの光を発する簡単な装置が得られます。しかし、これは製造が難しく、扱いが非常に難しい装置になるでしょう。管を短くするのは適切ではありません。なぜなら、通常の周波数ではコーティングでかなりの損失が生じるからです。また、コーティングを使用する場合は、コーティングを変圧器に接続して管に直接電流を供給する方がよいでしょう。しかし、たとえそのような欠点をすべて取り除いたとしても、低周波数では光変換自体が非効率的であることは、前述したとおりです。極めて高い周波数を用いる場合、二次側の長さ、すなわち容器のサイズは、必要なだけ小さくすることができ、 光変換効率は向上する。ただし、そのような高い周波数を効率的に得る手段が発明されればの話だが。こうして、理論的および実践的な考察から、高周波の使用へと導かれる。これは、一次側における高い起電力と低い電流を意味する。コンデンサー電荷を用いる場合（そして、コンデンサー電荷は、現在までに知られているこれらの極限周波数を達成するための唯一の手段である）、一次側の1回転あたり数千ボルトの起電力が得られる。一次側の巻数を増やしても、電気力学的誘導効果を増大させることはできない。なぜなら、最良の方法は1回転で動作させることであり（この原則から逸脱しなければならない場合もあるが）、1回転で得られる誘導効果で何とかやっていかねばならないという結論に達するからである。しかし、小さな電球に数千ボルトの起電力を発生させるのに必要な極端な周波数で長い実験を行う前に、彼は静電効果の重要性を認識し、周波数が増加するにつれてこれらの効果は電気力学的効果に比べて重要性が増します。

さて、この場合、もし何か望ましいことがあるとすれば、それは周波数を上げることですが、これは電気力学的効果にとってさらに悪化するでしょう。一方、二次側の巻数を増やしたり、自己誘導と容量を組み合わせて電位を上げたりすることで、静電作用を好きなだけ高めることは容易です。また、電流を最小値に下げて電位を上げると、高周波の電気インパルスが導体をより容易に伝送できることも覚えておく必要があります。

これらの考えや類似の考えから、私は静電気現象にさらに注意を払い、可能な限り高い電位と、可能な限り高速な交流電位を発生させようと努めるようになりました。そして、適切に作られたコイルに接続された導体からかなり離れた場所にある真空管を励起できること、そしてコンデンサーの振動電流をより高い電位に変換することで、部屋全体に作用する静電交流場を発生させ、真空管を空間のどこに保持しても点灯できることを発見しました。私は一歩前進したと自覚し、この道を歩み続けました。しかし、科学と進歩を愛するすべての人々と、思考や実験が私を導くあらゆる方向において、人々に役立つ結果に到達するという唯一の願いを共有していることを申し上げたいと思います。この方向転換は正しい選択だったと思います。なぜなら、周波数が上昇するにつれて現れる現象を観察すると、例えば毎秒数億のインパルスを伝送する2つの回路間に作用する力が、静電気力以外に何なのか私には分からないからです。このような微々たる周波数であっても、エネルギーは実質的にすべて潜在的なものであり、光がどのような種類の運動によるものであろうと、それは極めて高速に振動する莫大な静電応力によって生成されるという私の確信は強まりました。

高周波電流、つまり電気インパルスで観測されるこれらの現象のうち、聴衆にとって最も興味深いのは、かなりの距離にわたって作用する静電場において観察される現象であることは間違いありません。そして、 経験の浅い講師ができる最善のことは、これらの特異な効果の実演から始め、そして終わらせることです。私は管を手に取り、それを動かします。どこを持とうとも管は点灯します。空間全体に目に見えない力が作用しているのです。しかし、別の管を持ってきても、真空度が非常に高いため、点灯しないかもしれません。私はその管を破壊放電コイルで励起します。すると、今度は静電場の中で点灯します。数週間、あるいは数ヶ月放置しても、励起される能力は保持されます。励起することで管にどのような変化をもたらしたのでしょうか。原子に運動が与えられたとしたら、それが摩擦損失によって停止されることなく、どのようにしてそれほど長く持続できるのかを理解するのは難しいでしょう。そして、単純な帯電によって生じるような誘電体に生じる歪みがどのようにして無期限に持続するかは容易に理解できますが、急速に変化する電位を扱わなければならない場合に、なぜそのような状態が励起を助けるのか理解するのは非常に困難です。

これらの現象を初めて実証して以来、いくつか興味深い効果が得られました。例えば、ボタン、フィラメント、またはワイヤーを管に封入して白熱させることに成功しました。この結果を得るには、電場から得られるエネルギーを節約し、そのほとんどを白熱させるべき小さな物体に向ける必要がありました。当初は困難に思えましたが、これまでの経験を活かして、容易に結果に到達することができました。図34と図35には、この実験のために準備した2つの管が示されています。

図34.—静電場内で白熱するフィラメントを備えた蛍光灯。

図 34 では、短い管T 1が別の長い管Tに密封されており、ステムsが設けられ、ステム s には白金線が密封されています。非常に細いランプフィラメントl がこの線に固定され 、外部との接続は細い銅線wによって行われます。管には外側と内側のコーティングCと C 1が施されており、コーティングまで導電性の粉末が、その上の空間は絶縁性の粉末で満たされています。これらのコーティングは、管を使用して 2 つの実験を実行できるようにするためにのみ使用されます 。つまり、実験者の身体または他の物体を線w に直接接続するか、ガラスを介して誘導作用によって、目的の効果を生み出すことです。ステムsには、前述の目的のためにアルミニウム管aが設けられており、フィラメントのごく一部だけがこの管から外に出ています。静電場内の任意の場所に管T 1を保持することで、フィラメントが白熱します。

図35.—静電場におけるクルックスの実験

図 35 に、より興味深い装置を示します。構造は前述と同じですが、ランプ フィラメントの代わりに、ステムsに密封され、その上で円形に曲げられた細い白金線p が、内側のコーティングCに結合された銅線wに接続されています。小さなステムs 1には針が付いており、その先端に非常に軽い雲母のファンvが自由に回転するように配置されています。ファンが落ちないように、ガラスの細いステム gを適切に曲げて、アルミニウム チューブに固定します。ガラス チューブを静電場内の任意の場所に保持すると、白金線が白熱し、雲母の羽根が非常に高速で回転します。

強烈な燐光は、電球を電界内のプレートに接続するだけで励起できます。プレートは通常のランプシェードほどの大きさで十分です。これらの電流によって励起される燐光は、通常の装置とは比べものにならないほど強力です。小さな燐光電球をコイルに接続された電線に接続すると、5～6歩の距離から通常の印刷物を読める程度の光を発します。クルックス教授の燐光電球がこれらの電流でどのように動作するか興味深く観察したところ、教授は 親切にもこの機会にいくつか貸していただきました。特にカルシウム硫化物と亜鉛硫化物による効果は見事です。放電コイルから発光するこれらの電球は、手に持ち、本体をコイルの端子に接続するだけで強烈に輝きます。

こうした研究がどのような結果をもたらすにせよ、当面の最大の関心事は、効率的な照明装置の製造にどのような可能性をもたらすかということにある。電気産業のどの分野においても、光の製造ほど進歩が望まれる分野はない。あらゆる思想家は、現在用いられている野蛮な方法や、最良の照明システムにおいて生じた嘆かわしい損失を考えるとき、自らに問いかけたことがあるはずだ。「未来の光は一体何だろうか？ 現在のランプのような白熱固体だろうか？ 白熱ガスだろうか？ 燐光体だろうか？ あるいは、バーナーのようなもので、しかも比較にならないほど効率的なものだろうか？」

ガスバーナーを完成させる可能性は低い。それはおそらく、人類が何世紀にもわたってこの問題に取り組んできたにもかかわらず、根本的な転換が遂げられなかったからではないだろう（もっとも、この議論には説得力がある）。バーナーでは、低い振動をすべて通過しない限り、高い振動に到達できないからだ。というのも、持ち上げた重りが落下しなければ、炎はどのように発生するのだろうか？このようなプロセスは再生なしには維持できず、再生は低い振動から高い振動へと繰り返される。バーナーを改良する唯一の方法は、より高い白熱度を達成することにあるように思われる。白熱度が高ければ振動が速くなるため、 同じ材料からより多くの光が得られ、また、より経済的な効果も得られる。この方向ではいくつかの改良がなされてきたが、多くの制約によって進歩が妨げられている。したがって、バーナーを除外すると、最初に述べた3つの方法、つまり本質的に電気的な方法が残る。

近い将来の光が、電気で白熱する固体であると仮定してみましょう。脆いフィラメントよりも小さなボタンを使う方が良いように思えませんか？多くの考慮事項から、ボタンの方がより高い経済性を実現できると結論付けられます。もちろん、そのようなランプの動作に伴う困難が効果的に克服されることが前提です。しかし、そのようなランプを点灯させるには高い電位が必要であり、これを経済的に実現するには高周波を使用する必要があります。

このような考察は、ガスの白熱や燐光による光の生成にも当てはまります。いずれの場合も、高い周波数と高い電位が必要です。こうした考えは、ずっと以前に思いついたものです。

ちなみに、非常に高い周波数を使用することで、光生成の経済性の向上、1 本のリード線で作業できる可能性、引き込みワイヤをなくす可能性など、多くの利点が得られます。

問題は、周波数をどこまで高められるかということです。通常の導体は、周波数を大幅に上げると、電気インパルスを伝送する能力を急速に失います。非常に高い周波数のインパルスを生成する手段が極めて完成度の高いものと仮定すると、誰もが当然、必要に応じてどのように伝送するかを疑問に思うでしょう。 導体を介してそのようなインパルスを伝送する際には、圧力 と流量を、これらの用語の通常の解釈で扱わなければならないことを忘れてはなりません。圧力が非常に高い値にまで上昇し、それに応じて流量が減少すると、そのようなインパルス（いわば圧力の変化）は、たとえ周波数が毎秒数億であっても、間違いなく電線を介して伝送できます。もちろん、たとえ電線に厚く優れた絶縁材が施されていたとしても、そのようなインパルスを気体媒体に浸した電線を介して伝送することは不可能です。なぜなら、エネルギーの大部分は分子衝突とそれに伴う加熱によって失われてしまうからです。電源に接続された電線の端は加熱され、遠端は供給されたエネルギーのごく一部しか受け取りません。したがって、このような電気インパルスを使用する場合、最も必要なのは、エネルギーの損失を可能な限り低減する手段を見つけることです。

最初に考えられるのは、可能な限り細い電線を使用し、その周囲を可能な限り厚い絶縁体で覆うというものです。次に考えられるのは、静電遮蔽板を使用することです。電線の絶縁体を薄い導電性コーティングで覆い、そのコーティングを接地するという方法もあります。しかし、これはうまくいきません。なぜなら、そうするとすべてのエネルギーが導電性コーティングを通過して接地され、電線の末端まで何も伝わらなくなるからです。接地する場合は、非常に大きなインピーダンスを持つ導体、または極めて小さな容量のコンデンサーを介して接続するしかありません。しかし、これによって他の問題点が解消されるわけではありません。

インパルスの波長が 電線の長さよりもはるかに短い場合、対応する短波が導電性コーティングに伝わり、コーティングが直接アースに接続されているのとほぼ同じ状態になります。したがって、コーティングを波長よりもはるかに短いセクションに分割する必要があります。このような配置でも完全なシールドは得られませんが、何もしないよりは1万倍優れています。電流波がコーティングよりもはるかに長い場合でも、導電性コーティングを小さなセクションに分割することが望ましいと考えます。

もし電線に完全な静電遮蔽が施されていれば、それは無限遠にある物体を電線から取り除いたのと同じ状態になります。すると、静電容量は電線自体の容量まで低下しますが、これは非常に小さい値です。こうすれば、振動の特性に大きな影響を与えることなく、非常に高い周波数の電流振動を電線を通して長距離伝送することが可能になります。もちろん、完全な遮蔽は不可能ですが、今述べたような遮蔽があれば、大西洋を越えた電話通信が可能になると考えています。私の考えでは、ガッタパーチャで覆われた電線に、さらにセクションに分割された第3の導電性コーティングを施す必要があります。その上に、さらにガッタパーチャなどの絶縁体層を重ね、さらに全体を被覆する必要があります。しかし、このようなケーブルは実現されないでしょう。なぜなら、近い将来、電線を介さずに伝送される情報は、生体の脈動のように地中を脈打つようになるからです。驚くべきは、現在の知識と得られた経験では、 地球の静電気や磁気の状態を乱して、少なくとも情報を伝達しようとする試みがまったく行われていないことだ。

これらの結果を発表する主な目的は、新たな現象や特徴を指摘し、新たな出発点となるであろうアイデアを提唱することです。今晩の私の最大の願いは、斬新な実験で皆様を楽しませることです。皆様から何度も惜しみなく送られた拍手は、私の成功を物語っています。

最後に、皆様のご親切とご配慮に心から感謝申し上げます。また、このように著名な聴衆に講演できたことを光栄に思い、また、多くの有能な方々の集まりにこれらの成果を発表できたことを嬉しく思います。その中には、私が長年にわたりその研究に啓発と絶え間ない喜びを見出してきた方々もいらっしゃいます。この喜びを私は決して忘れません。

転写者メモ: 以下のタイプセットのエラーを修正しました:
1) 16 ページの「preceived」を「perceived」に
。2) 30 ページの「discharging」を「discharging」に。3
) 33 ページの「park」を「spark」に
。4) 50 ページの「pssition」を「position」に。5
) 56 ページの「to th opposite side」を「to the opposite side」に。6
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*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍の高電位・高周波交流実験の終了 ***
《完》