尼古拉·特斯拉/中年
在 1884 年，特斯拉移居 美利堅合眾國，在 紐約市 的 愛迪生公司 接受了一份工作。他帶著 4 個 美分、一本 詩集 和他以前老闆 查爾斯·巴奇勒 寫給托馬斯·愛迪生的推薦信來到美國。
這封信簡單地寫著：“我知道兩位偉人，你就是其中一位。這位年輕人是另一位。”特斯拉為愛迪生做了一些簡單的電氣工程工作。最終特斯拉贏得了愛迪生的尊重，並主動提出要對愛迪生公司的直流 發電機 進行徹底的重新設計。特斯拉描述了從他的改進建議中獲得的好處之後，愛迪生承諾如果特斯拉成功完成，將付給他 50000 美元。
特斯拉花了近一年的時間重新設計了這些發電機，並在這個過程中為愛迪生公司帶來了幾個利潤豐厚的專利。當特斯拉詢問這 50000 美元時，愛迪生回答他說：“特斯拉，你不懂我們美國人的幽默”，並違背了他的承諾，只給特斯拉加薪 10 美元/周作為妥協——按這個速度，特斯拉要花近 100 年才能賺到愛迪生最初承諾的錢。特斯拉當場辭職了。在對最後對峙的一些描述中，特斯拉沒有對愛迪生說一句話，只是轉過身，背對著這位發明家走出了辦公室。愛迪生後來獲得了美國專利 328572，用於改進的 換向器，並後來獲得了美國專利 373584，用於 直流發電機（其中包括一個附加線圈，並利用力場），以及其他特斯拉可能參與其中的專利。
在 1886 年，特斯拉創辦了自己的公司，特斯拉電氣照明與製造公司。最初的資金 投資者不同意特斯拉關於交流電發動機的計劃，最終將他從公司解僱了。特斯拉從 1886 年 到 1887 年 在紐約做普通工人，養活自己併為下一個專案籌集資金。
在 1887 年，他製造了第一臺 無刷 交流 感應電機，並在 1888 年 向美國電氣工程師學會（現為 IEEE）進行了演示。同樣在 1887 年，他發展了 特斯拉線圈 的原理，並開始與 喬治·威斯汀豪斯 在威斯汀豪斯位於 匹茲堡 的實驗室合作。威斯汀豪斯聽取了他關於 多相系統 的想法，該系統可以讓 交流電 在長距離傳輸。
尼古拉·特斯拉在 1891 年獲得的美國專利 447921 是第一個高效實用的機電發電機。這是第一臺小型旋轉機器，被稱為交流發電機。尼古拉·特斯拉的美國專利 447920，“電弧燈操作方法”（1891 年 3 月 10 日），描述了一種產生高頻電流的交流發電機，約為每秒 10000 週期（赫茲）。他的意圖是抑制電弧燈在人類聽覺範圍內的頻率下執行時產生的令人不悅的功率頻率諧波聲音。產生的變化（或脈動）在長波廣播範圍內（極低頻段）。
1893 年在芝加哥舉辦的國際博覽會是為了慶祝克里斯托弗·哥倫布發現新大陸 400 週年。這是第一個將大部分場地用於電氣展覽的博覽會。這是一個歷史性的時刻，也是一場革命的開始，因為尼古拉·特斯拉和喬治·威斯汀豪斯向公眾介紹了電力，為博覽會提供了交流電照明。公眾親眼目睹了交流電的特性和能力。所有展品都來自商業企業。愛迪生、布魯什、西屋電氣和威斯汀豪斯都有展品。通用電氣公司（得到愛迪生和摩根的支援）提議以 100 萬美元的價格用直流電為電氣博覽會供電。
威斯汀豪斯帶著特斯拉的交流電系統，提議以一半的價格為博覽會提供照明。特斯拉的高頻高壓照明以更低的熱量產生了更高效的光。一個雙相感應電機由來自主發電機的電流驅動，為系統提供動力。愛迪生試圖阻止特斯拉的作品使用他的燈泡。威斯汀豪斯的提議勝過效能較差的直流電系統，為博覽會供電。通用電氣禁止在威斯汀豪斯的計劃中使用愛迪生的燈泡，以報復競標失敗。威斯汀豪斯公司迅速設計了一種雙 stopper 燈泡（繞過愛迪生的專利），並能夠為博覽會提供照明。
威斯汀豪斯公司展示了幾種多相系統。展品包括配電盤、多相發電機、升壓變壓器、傳輸線、降壓變壓器、商業規模的感應電機和同步電機，以及旋轉直流轉換器（包括一個執行中的鐵路電機）。這個按比例縮放的系統讓公眾看到了可以遠距離傳輸的多相電力系統，以及它的用途，包括直流電的供應。還有計量表和其他輔助裝置。
特斯拉展示了他的磷光照明，透過高頻電場無線供電。特斯拉展示了第一批實用的磷光燈（熒光燈的前身）。特斯拉的照明發明暴露在高頻電流中，會使氣體發光。特斯拉還展示了第一批霓虹燈。他在這種型別的光發射方面的創新沒有得到定期專利。
展品中還有特斯拉的演示，最引人注目的是“哥倫布的蛋”。這個裝置解釋了旋轉磁場和他的感應電機原理。哥倫布的蛋由一塊帶有銅製雞蛋的板子組成，板子下面有一個多相場線圈。當線圈序列通電時，磁場排列感應地在雞蛋上產生旋轉，使雞蛋直立起來（看起來像是在抵抗重力）。8 月 25 日，埃利沙·格雷為特斯拉介紹了一場關於機械和電氣振盪器的演講。特斯拉解釋了他的工作，即如何有效地提高高頻往復運動的工作效率。當電氣大會的成員聆聽時，特斯拉描述了可以在任何施加的壓力下，無論摩擦損失和負載如何，都能產生恆定週期的振盪的機制。他繼續解釋了產生恆定週期電流（不依賴於火花間隙或斷路）的工作原理，以及如何用可靠的機制產生這些電流。
交流電照明在博覽會上的成功演示消除了人們對威斯汀豪斯和特斯拉開發的多相交流電系統實用性的懷疑。
在 1899 年，特斯拉決定搬遷，並在 科羅拉多州科羅拉多斯普林斯 開始研究，在那裡他可以進行高壓高頻實驗。他選擇這個地方的主要原因是那裡經常發生雷暴，海拔較高（空氣壓力較低，介電擊穿強度較低，更容易電離），而且空氣乾燥（減少電荷透過絕緣體的洩漏）。此外，這塊土地是免費的，還可以從 埃爾帕索電力公司 獲取電力。如今，磁場強度圖顯示，他實驗室周圍的地面比周圍地區擁有更密集的磁場。特斯拉於 1899 年 5 月 17 日 抵達科羅拉多斯普林斯。抵達後，他告訴記者，他正在進行從 派克斯峰 到 巴黎 傳輸訊號的實驗。
特斯拉在他位於科羅拉多斯普林斯實驗室的實驗中，記錄了近九個月的實驗日記。日記包含了 500 頁手寫筆記和近 200 張圖紙，記錄了從 1899 年 6 月 1 日到 1900 年 1 月 7 日之間按時間順序發生的實驗過程，幷包含對實驗的解釋。他當時正在開發無線電報、電話和電力傳輸系統，並對高壓電以及無線傳輸和分配大量電能到遠距離的可能性進行了實驗。他還構想了一個用於地球物理勘探（地震學）的系統，他稱之為“遙控動力學”，該系統基於他於 1894 年獲得專利的往復式機械振盪器，並解釋說，一系列小爆炸可以用來尋找礦石並製造足以摧毀地球的大地震。他沒有對該系統進行實驗，因為他認為它不會產生“理想的結果”。
特斯拉、一位當地承包商和幾位助手在抵達科羅拉多斯普林斯後不久，便開始建設實驗室。實驗室建在科羅拉多斯普林斯東部的科布山，位於科羅拉多州聾啞學校和盲人學校以東，距離市中心東部一英里（1.6 公里）。實驗室的主要目的是進行高頻電和其他現象的實驗，其次是研究無線電力傳輸。特斯拉設計的實驗室是一座 50 英尺長、60 英尺寬（15 米長、18 米寬）、天花板高 80 英尺（24 米）的建築。屋頂上建有一根 142 英尺（43 米）長的導電天線，天線頂端有一個直徑 30 英寸（76 釐米）的銅箔覆蓋的木球。屋頂可以捲起來，以防止火花和其他危險的實驗效果引起的火災。實驗室配備了靈敏的儀器和裝置。
特斯拉還建造了許多較小的諧振變壓器，並發現了調諧電氣電路的概念。他還開發了多種“相干器”用於分離和感知電磁波，並設計了旋轉“相干器”，用於檢測他觀察到的獨特電磁現象型別。這些“相干器”的機制是齒輪齒輪，由一個卷簧驅動機構驅動，可以使小型玻璃圓柱體旋轉。這些實驗是多年來對同步調諧電氣電路研究的最後階段。
這些收發器旨在演示如何“調入”訊號。特斯拉在 1899 年 7 月 3 日的日記中記錄，一個與更大的高壓諧振變壓器調諧到相同高頻率的單獨諧振變壓器將從更大的線圈接收能量，充當無線能量的“發射器”，這被用於確認特斯拉在後來的法庭爭端中對無線電的專利。這些空氣芯高頻共振線圈是無線電、雷達和醫療磁共振成像裝置等系統的先驅。
1899 年 7 月 3 日，特斯拉發現了地球內部的駐波。他證明了地球就像一個光滑的拋光導體，並具有電振動。他對具有無振動點的波進行了實驗，在這些點之間，最大振動區域週期性地出現。這些駐波是透過在人工導電邊界內限制波而產生的。特斯拉證明了地球可以響應預先設定的電振動頻率。此時，特斯拉意識到有可能在全球範圍內傳輸電力。幾年後，當特斯拉向喬治·威斯汀豪斯展示他可以透過“在你的後院裡將一根棍子插入地面”來為全世界提供免費電力時，威斯汀豪斯停止了對特斯拉研究的資助。威斯汀豪斯說，如果那樣的話，他將破產。
特斯拉進行的實驗有助於人們理解電磁傳播和地球共振。有充分的文獻記載（從當時的照片可以看出），他無線點亮了數百盞燈，距離最遠 25 英里（40 公里）。他傳輸了數公里外的訊號，並點亮了透過地面導電的霓虹燈管。他研究了無線傳輸電能到遠距離的方法（利用電離層和地面的地電流透過橫波，在較小程度上，更易於透過縱波）。他透過地面以及在地球表面和肯尼利-海維賽德層之間傳輸超低頻。他獲得了有關無線電的專利，這些專利透過這種方法開發了駐波。在他的實驗中，他對實驗進行了數學計算和運算，並發現地球的共振頻率約為 8 赫茲（赫茲）。在 20 世紀 50 年代，研究人員證實共振頻率在此範圍內（有趣的是，θ腦波也在此範圍內迴圈）。
在科羅拉多斯普林斯實驗室，特斯拉記錄了他認為是外星無線電訊號的內容，並在當時的一些科學雜誌上公佈了他的發現。[1] 他的公告和資料被科學界拒絕，因為他們不相信他。他注意到從接收器中測量的重複訊號，這些訊號與他從風暴和地球噪聲中記錄的訊號大不相同。具體來說，他後來回憶說，這些訊號以 1、2、3 和 4 個點選一起的組合出現。他在 1923 年 2 月 25 日發表的“一雙巨大的眼睛環視世界”一文中說，
- "22 年前，我在科羅拉多州用無線電力廠進行實驗時，獲得了火星存在生命的非凡實驗證據。我已經完善了一種極其靈敏的無線接收機，遠遠超出了已知的任何東西，我捕捉到了我認為意味著 1-2-3-4 的訊號。我相信火星人使用數字進行交流，因為數字是通用的." 奧爾巴尼電報 - 1923 年 2 月 25 日 [2]
很明顯，特斯拉認為這些訊號組起源於火星。1996 年，Corum 和 Corum 發表了一篇關於木星等離子體環形體訊號的分析文章，表明在科羅拉多斯普林斯，火星的落下時間與 1899 年夏季特斯拉在那裡時木星訊號停止的時間相對應。[3] 此外，Corums 的分析表明，特斯拉的收發器對肯尼利-海維賽德層中 18 kHz 的間隙很敏感，這將允許從木星接收訊號。因此，有證據表明特斯拉注意到的訊號來自木星，以及其他可能的來源。特斯拉生命的最後階段都在試圖向火星傳送訊號。
重要的是要認識到，當他說他“記錄”了這些訊號時，他的意思是，他記下了資料和他對聽到內容的印象。他當時確實釋出了報告。特斯拉最初宣佈存在外星無線電訊號是在 1899 年。[4] 1907 年 3 月，特斯拉在哈佛雜誌上寫了關於向火星傳送訊號以及這如何成為一個電氣工程問題。[5] 其他描述來自 20 年後的回憶。所有這一切都遭到了他同時代人的抵制和懷疑。
特斯拉於1月7日，1900年離開科羅拉多斯普林斯。實驗室被拆除、拆解，其內容被出售以償還債務。科羅拉多的實驗為特斯拉的下一個專案做好了準備，該專案是建立一個無線電力傳輸設施，該設施將被稱為沃登克里夫塔。
在3月21日，1900年，特斯拉獲得了美國685012號專利，用於提高電振盪強度的裝置。美國專利局的分類系統目前表明該專利屬於超導技術（第505/825類）。該專利描述了低溫共振電路的電振盪強度和持續時間的增加。 w:Carl von LindeCarl von Linde和William Hampson，這兩位商業研究人員幾乎同時為焦耳-湯姆遜效應申請了專利。林德的專利是他對已知事實進行20年系統調查的高潮，採用再生逆流法。漢普森的設計也是一種再生方法。據信，特斯拉打算使用林德的機器來獲得冷卻劑。
特斯拉大約在1898年開始計劃建造沃登克里夫塔設施，並在1901年開始在長島海峽附近的土地上進行建設。建築師斯坦福·懷特設計了沃登克里夫塔設施的主建築。該塔由懷特的合夥人W.D.克勞設計。特斯拉專案的資金由有影響力的實業家和其他風險投資家提供。該專案最初得到富有的J.P.摩根的支援（他在該設施中投入了大量資金，最初投資了15萬美元）。
1902年6月，特斯拉將他的實驗室業務從休斯頓街實驗室搬到了沃登克里夫塔。然而，在1903年，當塔結構接近完工時，它還沒有投入使用，因為最後一刻的設計變更導致了意外缺陷。當摩根想知道“我該把電錶放在哪裡？”時，特斯拉無言以對。特斯拉的免費電力願景與摩根的世界觀不一致。建設成本最終超過了摩根提供的資金，而其他融資者不願加入。到1904年7月，摩根（以及其他投資者）最終決定不再提供任何額外資金。摩根還鼓勵其他投資者避開該專案。1905年5月，特斯拉的交流電機和其他電力傳輸方法的專利到期，特許權使用費支付停止，導致沃登克里夫塔的資金嚴重減少。為了尋找替代資金，特斯拉宣傳了沃登克里夫塔設施的服務，但收效甚微。此時，特斯拉還在沃登克里夫塔設計了特斯拉渦輪機，並生產了特斯拉線圈，出售給各家企業。
到1905年，由於特斯拉找不到更多支持者，該地區的大部分活動不得不停止。主廳繼續用於黑臉滑稽戲表演，直到當年10月。1906年，員工被解僱，但部分建築一直使用到1907年。1908年，該物業首次被止贖。特斯拉從華爾道夫-阿斯托里亞酒店的老闆喬治·C·博爾特那裡獲得了一筆新的抵押貸款。該設施在1911年左右部分被廢棄，塔結構最終開始腐爛。1912年至1915年間，特斯拉的財務狀況惡化，當資助者想知道他們將如何收回投資時，特斯拉無法給出令人滿意的答案。當時的報紙標題將其稱為“特斯拉的百萬美元愚蠢行為”。該設施的主建築在這段時間被破壞和破壞。沃登克里夫塔專案的崩潰可能導致了特斯拉在此期間經歷的精神崩潰。除了沃登克里夫塔的個人悲劇之外，還有早期的1895年特斯拉休斯頓街實驗室發生的無法解釋的火災。在這場火災中，他失去了大部分裝置、筆記和檔案。這使特斯拉陷入嚴重的抑鬱狀態。
1915年，沃登克里夫塔的法律所有權轉讓給了喬治·博爾特，以償還2萬美元的債務。該塔於1917年被拆除和拆解。然而，主建築至今依然屹立。特斯拉在塔被毀時並不在紐約。喬治·博爾特希望將該物業出售。紐約報紙報道稱，該塔是政府為了防止其被外國特工使用而下令拆除的。1917年，美國政府可能幫助摧毀了沃登克里夫塔，表面上是因為人們認為它可以為德國潛艇提供導航地標。事實既不支援也不反對任何一種說法。1922年4月20日，特斯拉輸掉了針對支持者提出的第二次止贖訴訟的申訴。這實際上將特斯拉排除在該設施的未來開發之外。
在1904年，美國專利局推翻了之前的決定，將古列爾莫·馬可尼的無線電專利授予了他。特斯拉開始努力重新獲得他的無線電專利。後來，在1909年，馬可尼獲得了諾貝爾獎，表彰他在無線電領域的貢獻。特斯拉對此深感憤恨。因此，在1915年，特斯拉對馬可尼提起訴訟。
特斯拉一直反對馬可尼發明了無線電的說法，他對此給出了一個簡單的理由。他說無線電不是一項發明：“在1888年，我意識到，如果無線能量傳輸能夠實現，它不是一項發明；而是一門藝術。貝爾的電話、愛迪生的留聲機或者我的感應電機都是發明，但無線能量傳輸是一門藝術，需要許多發明組合在一起。”（尼古拉·特斯拉，1916年，見安德森·萊蘭德編輯，'尼古拉·特斯拉論他的交流電工作及其在無線電報、電話和能量傳輸中的應用'，出版於1992年）。從這個角度看，一些人認為，特斯拉從1888年起發表的講座和專利記錄中包含了現代無線電和無線技術的“......許多發明......"的基礎資訊。
關於專利之爭的持續訴訟最終在1944年特斯拉去世後一年獲得了勝訴。這一判決基於馬可尼專利成立之前就存在先驗工作的事實。當時，美國陸軍正與馬可尼就無線電專利侵權問題打官司，這使得一些人認為政府授予特斯拉和其他人的正式認可是為了取消馬可尼對賠償的任何要求（因為之前授予馬可尼的獎項取消了特斯拉對賠償的任何要求）。
由於諾貝爾獎在1909年授予了馬可尼，人們認為特斯拉和愛迪生將分享1912年諾貝爾物理學獎（以及後來單獨獲得1915年諾貝爾物理學獎）。特斯拉被傳言提名諾貝爾物理學獎，主要是因為他使用高壓高頻共振變壓器對調諧電路進行的實驗。特斯拉可能被告知了物理學獎評委會計劃，並表示他不會與愛迪生分享該獎項。