Egészen rendkívüli koponyák forradalmasították a technika számos területét a múlt század első felében, s közülük jópáran a magyar kreativitást tették a globális fejlődés részévé. Bay Zoltán, Bródy Imre, Galamb József, Kandó Kálmán csupa olyan nagyszerű zsenijeink, akikről mégis keveset hallanak diákjaink az iskolában vagy általában tanulmányaik során. Pedig Bay Zoltán szerepe a radar fejlesztésében, Galamb József zseniális bolygóműves sebességváltója, Bródy Imre villanyégői, Kandónak a vasúti villamosításban elért fantasztikus eredményei olyan teljesítmények, amelyekről azoknak is tudniuk kellene, akiket nem vonz a fizika. Mert sok esetben a gondolkodásuk alakulása, a külső életkörülményeknek a szellemi irányultságra tett hatása, az, ahogyan az ismertből egyszerre csak át tudtak lendülni az ismeretlenbe, magának a kreatív gondolkodásnak egy olyan mintázatát adja, amely inspiráló lehet.
SZERZŐ: VALACZKA ANDRÁS
KÉP: Bay Zoltán, Bródy Imre, Galamb József, Kandó Kálmán
Bay Zoltán (1900 – 1992) fizikus, feltaláló, akadémikus, a radarcsillagászat úttörője. Az egyetem elvégzése után négy éven át Berlinben kutatott, majd hazatérve a Műszaki Egyetem és az Egyesült Izzó nevű nagyvállalat munkatársa lett. A kommunista hatalomátvétel küszöbén a belügyi hatóságok kihallgatásait és fenyegetéseit megelégelve elhagyta Magyarországot, ettől kezdve az Egyesült Államokban élt és dolgozott. Ő alapította BME-n az Atomfizika Tanszéket, találmányait többek között a kvantummechanika atyja, a Nobel-díjas Werner Heisenberg is használta.
Bay Zoltán a gyermekkoráról:
Századunk első két évtizedében két nagy ipari előre törés foglalkoztatta az embereket, az autó és a repülőgép. Az automobil hamarosan megjelent Gyulavári országútján, mert ott ment el az egyik Erdélybe vivő fő- utunk. Órákra kiültem a nagy útra, hogy meglássak egy autót és hamarosan én is föltaláltam egyet. Ennek a motorja hengerre csavart kötél volt, amit a benne ülő húzott, úgy forgatta a kerekeket. Egy falumbeli nagyobb gimnazista azt mondta, most még csak egy olyan gépet kell feltalálni, ami a kötelet húzza, hogy a kocsi magánjáró legyen.
Amikor Blériot átrepülte a csatornát, mindjárt megértettem a képes újságokból, hogy a gépet légcsavar előre húzza, a szárny pedig, mint sárkány fenntartja. Ez vitt a sárkányépítésre, amiben nagy művészetre tettem szert. Persze itt a húzást a sárkány spárgája adja, de itt is elodáztam a feladatot azzal, hogy majd erre a célra is föltalálunk valamit. A sárkányok különféle alakúak voltak, sok közülük hasonlított Blériot gépéhez. (Vértessy Sándor, Debreceni Szemle, 2007/4.)
Külföldi karrierjéről és hazatéréséről:
A tudományegyetem elvégzése után tanársegéd lettem Budapesten az Elméleti Fizikai Intézetben. Ott készültem a doktorátusra, mégpedig úgy, hogy megterveztem egy kísérletet, amelynek az volt a lényege, hogyan tudjuk optikai jelenségekkel az atom belsejében történő folyamatot követni. Megírtam a kísérlet tervezetét és elméletét, kivitelezéséhez azonban nem voltak eszközök. A tanáraim azt javasolták, végezzem kísérleteimet Berlinben. így kerültem a fizika virágkorát élő városba. Világnagyságok: Planck, Einstein, Lane dolgoztak itt. […] Szóval, a tudományos eredményem visszhangja eljutott Magyarországra is a húszas évek végén.
Akkoriban, amikor Berlinből készültem eljönni, látogatott el oda a kultuszminiszter, Klebelsberg Kuno, és professzorom, Bodenstein, aki a berlini egyetemen a Physikalisch-Chemisches Institut igazgatója volt, meghívta őt. Azt mondta a Klebelsbergnek, csináljatok valakit ebből a fiúból; legyen módja kutatni; és gratulált neki, hogy ilyen embereik vannak. Akkor tudtam meg, hogy létezik ez a lehetőség, amikor a miniszter mondta, adjak be rá pályázatot. Ha akkor nem kapom meg Szegedre a kinevezést, Franciaországba mentem volna, mert a Cloud Lumier-vel volt szerződésem egy találmányom, a színváltó neoncső miatt. A cég fölajánlotta, menjek hozzájuk dolgozni. Elég jó szerződés volt, ám kikötöttem benne, ha Magyarországon kineveznek egyetemi tanárnak, akkor ez a szerződés nem érvényes. Ezen az alapon bontottam fel, és nem Párizsba mentem, hanem Szegedre. (Inzelt Annamária, Valóság, 1989/2)
A radar fejlesztéséről:
Bay Zoltánnak 1944 elején az a – megoldhatatlannak látszó – tudományos ötlete támadt, hogy radarozzák meg a csaknem 400 000 km-re levő Holdat. Nem lehetett tudni, milyen hullámhosszon dolgozzanak, hogy a radarhullámok átjussanak az ionoszférán, kijussanak a világűrbe. A 2,5 m-es hullámhossz választása megfelelőnek bizonyult. Bay Zoltán már ekkor azt a kijelentést tette: „Ez a tény fontos gyakorlati szerephez juthat a bolygóközi utazásoknál”. A számítások azt mutatták, hogy a kibocsátott jel tizenöt-tizenhat nagyságrenddel gyengébben fog visszaérkezni. A berendezés megfelelő átalakításával, sok-sok technikai ötlet megvalósításával eljutottak addig, hogy a hasznos jel tizede lesz a fellépő zajnak. Ekkor támadt Bay Zoltánnak a jelismétlési és jel-összegezési ötlete. Bay Zoltán még vízbontó készülékekkel összegezte a gyenge jeleket, ma számítógép végzi ezt a feladatot, az alapötlet azonban azonos. (Kovács László, Magyar Tudomány, 2000/6)
A méterdefiníciók kidolgozásáról:
Ez a gondolat [hosszúság egységét, az új métert, a fény sebességére kell alapozni] 1965 óta foglalkoztat, azt is mondhatnám, hogy azóta ez a vesszőparipám. A gondolat onnan származott, hogy a Bureau of Standardsben, Amerika legnagyobb méréstudományi intézetében egy új eljárást dolgoztam ki a fénysebesség pontosabb megmérésére. Az új mérési módszer lézerfényforrásokat alkalmazott, és azoknak nagy rezgésszám-állandósága egy olyan feladat megoldását is lehetővé tette, mely nem volt benne a programban, s mely még fontosabbnak bizonyult, mint az eredetileg kitűzött cél. Amellett, hogy fénysebességet tudtunk mérni, a módszer megengedte, hogy fényrezgésszámokat határozzunk meg. Ez valami egészen új a kísérleti fizika területén. Azelőtt fényrezgésszámokat csak közvetve ismertünk, a fény sebességének közvetítésével. Ha ugyanis megmérjük a fény hullámhosszát, a fény sebességének ismeretében ki tudjuk számítani a rezgésszámot. Persze, az így kiszámított rezgésszám soha nem lehet pontosabb, mint amennyire a fény sebességét ismerjük.
De most a helyzet drámai módon megfordult. Kiderült, hogy a rezgésszámokat nagyobb pontossággal tudjuk mérni, mint a fény sebességét, ugyanis a rezgésszám mérése időmérés, és ennek pontossági határa az atomórák rendkívül nagy pontossága. Ezzel szemben a fény sebességének megmérése sohasem lehet pontosabb, mint a mindenkori méterdefiníció pontossága, ami pedig jelenleg messze elmarad az atomórák pontossága mögött.
Mi tehát a helyes út? Ahelyett, hogy a méterdefiníciót igyekeznénk a jövőben lépésről lépésre pontosabbá tenni, ugorjunk mindjárt a folyamat végére: válasszuk a fény sebességét alapmennyiség gyanánt, és ezzel határozzuk meg a métert. Az a távolság, melyet a fény 1 másodperc alatt befut, az úgynevezett „fénymásodperc”, adott számú méter legyen. Ezt az adott számot egyszer s mindenkorra egy nemzetközi bizottság (a méterbizottság) állapítsa meg. Ha ez megtörténik, a métert többé nem kell pontosítani, a méter pontossága mindig ugyanakkora lesz, mint a másodpercé, azaz, az atomórák pontossága. Utóbbiak tökéletesedésével a méter pontossága is javul. (Szerkesztőségi interjú, Természet Világa, 1980/7.)
Bródy Imre (1891 – 1994) fizikus, kémikus, a forradalmian új, energiatakarékos kriptongázas villanyégő feltalálója. A göttingeni egyetemen annak a Max Bornnak volt a munkatársa, aki később Nobel-díjat kapott a szubatomi részecskék (protonok, neutronok, kvasrkok) viselkedésének statisztikai leírásáért. ki tudja, micsoda felfedezései lettek volna még, ha 53 éves korában meg nem fosztja életétől a zsidóüldözés. Bár Bay Zoltán mentességet szerzett neki, mint az Egyesült Izzó munkatársának, ő nem akarta elkerülni az utat, amelyre családtagjait kényszerítették. Tífuszban halt meg a mühldorfi munkatáborban.
Bródy Imre: A kriptonlámpa (1937 – részletek).
Az izzólámpában a villamos áram egy vékony wolframdrótot izzásba hoz és az hőmérsékletének megfelelően világít. A hősugárzás ismert törvényeiből következik, hogy a wolframdrót a bevezetett energia legnagyobb részét a láthatatlan infravörös sugarak formájában bocsátja ki, csak egy kis rész jut a látható fényre. Az említett hősugárzási törvényekből, különösen pedig a Wien-féle eltolódási törvényből s a szemnek a különböző hullámhosszú sugárzás iránt való érzékenységéből következik, hogy mennél jobban közelíti meg az izzószál hőmérséklete az 5 600 C-t, az összes sugárzott energiának annál nagyobb része látható. Eszerint az izzólámpa gazdaságosság fokozásának egyetlen módja az izzószál hőmérsékletének az 5 600 C-hoz való közelítése.
Az izzási hőmérsékletet azonban nem lehet ennyire fokozni. A természetes fölső határ nem — mint gondolni lehetne — az izzószál anyagának, a wolframnak az olvadási pontja, tehát 3 650 C abs, hanem ennél lényegesen alacsonyabb hőmérséklet. Ugyanis a wolfram a lámpa izzási hőmérsékletén párolog (szublimál); a párolgás sebessége a hőmérsékletnek kb 40-ik hatványával arányos. Emiatt egyrészt a fonal idővel mind vékonyabb és gyengébb lesz, míg végre átolvad vagy eltörik, másrészt pedig az elpárolgott wolfram a lámpa viszonylag hideg üvegburájára lecsapódik s azt megfeketíti. Emiatt nem lehet a szokásos élettartamú vákuumlámpa fonalának izzási hőmérsékletét 2 400 C abs fölé emelni.
Régóta ismeretes azonban, hogy egy test párolgási sebességét egy körülvevő védőgáz lényegesen csökkenti. Ha tehát az izzószál nem vákuumban, hanem egy alkalmas gázzal megtöltött térben izzik, akkor annak hőmérsékletét lényegesen emelhetjük, anélkül, hogy a lámpa feketednék, vagy kiégne. Azonban a gáztöltés újabb veszteségeket hoz a lámpára. Míg a vákuumlámpából ugyanis majdnem az összes villamos energia sugárzás alakjában távozik el, addig a gáztöltés vezetéssel is jelentékeny hőmennyiséget visz el úgy, hogy ha egy közönséges vákuumlámpát egyszerűen megtöltünk gázzal, a lámpa nem javul, hanem romlik, mert a hővezetési veszteségek nagyobbak, mint a hőmérséklet emelése révén elért nyereség. 1913-ban mégis sikerült Langmuirnak olyan gáztöltésű lámpát szerkeszteni, amelynél az izzószál hőmérsékletének emelésével elért gazdaságossági nyereség nagyobb, mint a gáz hővezetése által okozott veszteség. Langmuir ugyanis gondos kísérletek alapján megállapította, hogy noha hőmérsékletkülönbség a gázokban általában áramlásokat okoz, az izzószálat mégis egy nyugvó gázréteg (a Langmuir-féle film) veszi körül és csak e rétegen kívül van a gáz mozgásban. A nyugvó film és a konvektív mozgó gáz határa meglepően éles. Ennek az a következménye, hogy az izzószáltól a gáznak átadott meleg csak vezetéssel, nem pedig konvekcióval távolodik egészen a réteg határáig, ahonnan a mozgásban lévő gáztömeg viszi tovább. Egy nagyon nevezetes és meglepő tulajdonsága ennek a rétegnek az, hogy átmérője csak nagyon kevéssé függ az izzószál átmérőjétől és így a vezetés által leadott melegmennyiség is alig függ az izzószál átmérőjétől, hanem csak a hosszától. A fűtőberendezések szerkesztésénél használatos számítási módszer, amely szerint a hőátadás arányos a felülettel, itt még közelítésnek sem használható. Ebből következik, hogy ha a lámpában nagyon rövid és vastag huzalt használunk, akkor a hővezetési veszteségek kicsinyek lesznek.
A töltőgázzal szemben meglehetősen súlyos követelmények állanak fönn. A wolfram ugyanis az izzási hőmérsékleten vegyileg nagyon aktív, a legtöbb gáz megtámadja. Langmuir nitrogént használt töltőgázul. 1916-ban Jacobi a nitrogént argonnal helyettesítette.
A gazdaságosság javulásának az argon kisebb hővezető képessége révén való magyarázatát általában elfogadták; ez azonban — amint egy adott példa részletes átszámítása mutatja — nem egészen kielégítő.
A nitrogén molekulasúlya 28, az argoné 40, tehát az argon súly tekintetében sokkal közelebb áll a wolframhoz, mint a nitrogén, ezért a termikus diffúzió romboló hatása kisebb argonban, mint nitrogénben.
Ez a fölismerés, hogy a gáztöltésű izzólámpa élettartamot jelentékeny részben a termikus diffúzió szabja meg, vezetett arra a gondolatra, hogy olyan töltőgázt kell használni, amelynek molekulasúlya lehetőleg nagy. Akkor ugyanis adott szálhőmérséklet mellett a lámpa élettartama növekszik. Ha pedig a szál hosszát és átmérőjét, stb célszerűen választjuk, akkor a szál izzási hőmérsékletét fölemelhetjük, anélkül, hogy a lámpa élettartamát csökkentenénk. Noha rögtön az argonnál nehezebb nemes gázok, a kripton és a neon alkalmazására gondoltam, ezek ritkasága és drágasága arra indított, hogy először vegyületgázokkal kísérletezzünk. Később mégis visszatértünk a kriptonra.
A kísérleti kriptonlámpák várakozásunknak teljesen megfeleltek.
E megállapítás után a helyzet első pillanatra reménytelennek látszott; 1000 m3 levegőből 1 -1.5 1 anyagot olyan áron kiválasztani, amely a gyakorlati alkalmazást ne tegye lehetetlenné, nem látszott lehetségesnek s ezáltal a kriptonlámpa gyakorlati bevezetése kétségessé vált. A kriptontermelés költségeit még az elismerten legkiválóbb levegőbontó-szakértők is az alkalmazást megakadályozóan magasra becsülték.
Polányi Mihály kartársammal sikerült is egv olyan kriptongvártási terv kidolgozása, amely a kriptont, mint főterméket a levegő oxigénjének és nitrogénjének a szétválasztása nélkül — szolgáltatja. A meglévő bontási eljárásokat módosítani kellett, hogy a levegőből csak a nehéz nemesgázokat, a kriptont és a xenont válasszuk le. Ez azáltal történik, hogy a levegőtömeget, amelyből a kriptont nyerni akarjuk, egy viszonylag kismennyiségű folyékony levegővel mossuk. A kriptonnak és még inkább a xenonnak a gőznyomása a folyékony levegő hőmérsékletén nagyon kicsi úgy, hogy ezek a gázok a folyadékban elnyelődnek s ezáltal földúsítódnak. A földúsított gázkeveréket — amely főképpen oxigénből, kriptonból és xenonból áll — azután a gázelválasztás szokásos módszerével szétbonthatjuk egyrészt oxigénre, másrészt kriptonra és xenonra. (A két utóbbi gáz egymástól való elválasztása célunkra fölösleges.)
Galamb József (1881 – 1955) Makón született, szülei egyszerű földműves emberek voltak, hagymát termesztettek. A szülei fontosnak tartották fiaik továbbtanulását, testvérét jogra küldték, őt felsőipari iskolába. Miután végzett, a diósgyőri gépgyárban majd Aradon helyezkedett el, s az itteni munkáltatója küldte ki azután fél évre Németországba, hogy tanulmányozza a legfejlettebb autógyárakat. Elhatározta, hogy kiutazik az amerikai világkiállításra is. Itt ragadt, a Ford-gyárban. Úgy érezte, a helyén van Amerikában, Ford nagyra becsüli. Úgy döntött itt telepszik le. 1915-ben állampolgárságot kapott, családot alapított. Feleségül vette Dorothy Beckhamet, két lányuk született.
Galamb József amerikai karrierjéről:
Galamb József 1903-ban érkezett meg New Yorkba, majd onnét továbbutazott Saint Louisba a világkiállításba. Úgy döntött, marad és szerencsét próbál. 1905-ben érkezett Detroitba, ahol két vállalat is munkát ajánlott neki, ám a Ford két dollárral többet fizetett, mint a Cadillac, így végül Henry Ford autógyárában helyezkedett el. Ford hamar felfigyelt rá, hogy Galamb rajzstílusa milyen kifejező és látványos, bizalmába fogadta, s egyre nagyobb felelősségi köröket adott neki.
A Ford cég épp virágkorának küszöbén állt. Már számtalan autótípuson túl voltak, az egyre tökéletesebb konstrukciókat az ábécé betűivel jelezték. Már az N modellen is túl voltak, ami sok szempontból meghaladhatatlannak, szinte tökéletesnek tűnt, ám Henry Ford még mindig ne volt elégedett. Célja és filozófiája az volt, hogy minden ember engedhesse meg magának az autót, legyen olcsó, egyszerű és könnyen kezelhető. A T modell megteremtésével egészen rendkívüli céljai voltak: a szokott árat csaknem a felével akarta csökkenteni, továbbá célul tűzte, hogy a legegyszerűbb ember is tudja kezelni, s hogy a lehető legrosszabb utakon is keresztülvágja magát a kocsi.
És a T modell valóban kiválóan sikerült. Az alváz erős, a karosszéria ugyanakkor nagyon könnyű volt, fából, bádoglemezből készült. Ekkor találták ki a levehető hengerfejet is, hogy közvetlen hozzá lehessen férni a dugattyúkhoz, ne kelljen az egész motort kivenni a szereléshez. Az egyik legfontosabb pedig Galamb József zseniális innovációja volt: a sebességváltó.
Galamb bolygóműves sebességváltójának az volt a lényege, hogy csak külső fogazásúak voltak a fogaskerekek, ezt eleve sokkal könnyebb volt gyártani. Ráadásul Galamb konstrukciójában folyamatosan kapcsolatban vannak egymással ezek a fogaskerekek, és igazi váltás helyett úgynevezett szalagfékekkel lehetett őket szabályozni, ami egy egyszerűen cserélhető alkatrész volt. Ezzel Galamb kiiktatta a kuplungot (a váltó fogaskerekeit a kapcsolás idejére szétválasztó eszközt), és lényegében megteremtette a mai automata sebességváltó elődjét. Ha a sofőr úgy döntött, egyesből tolatásba akar váltani, mert hirtelen rájött, hogy rossz irányba fordult, egyszerűen meg kellett nyomnia egy pedált. Az autó lassulni kezdett, megállt, majd hátramenetbe indult.
Később a gyártósor kialakítása volt a nagy kihívás a gyárban. Hogy e gyártósor tervezésében Galamb milyen szerepet játszott, nem tudjuk pontosan. Érdeklődése egyre inkább a karosszéria- és alváztervezés felé fordult.
Karrierje előre haladtával egyre többször látogatott haza Magyarországra. Rendszeresen tartott előadásokat mérnököknek, ösztöndíjat alapított makói fiataloknak. Testvéreinek úgy segített, hogy javasolta, hozzanak létre Ford lerakatot Makón. Küldött az induláshoz autókat, traktorokat Amerikából, s valóban, olyan jól prosperált a cég, hogy még a második világháború idején is működött. A szovjetek azután az átvonulásukkor az üzemagyagot és a használható járműveket mind elvitték, majd a kommunisták államosították a gyárat.
De térjünk vissza még egy pillanatra a nagy ötlethez, amelyet ugyan alkalmazója, a gyártulajdonos Henry Ford szabadalmaztatott, ám a folyamatban részt vevő visszaemlékezők egybehangzó állítása szerint egyértelműen Galamb fejéből pattant ki. Mi is hát a bolygóműves sebességváltóban a nagy ötlet?
Azt, hogy mi a sebességváltó, mindenki tudja, akinek valaha is dolga volt váltós kerékpárral. Vegyünk most az egyszerűség kedvéért egy olyat, ahol elöl, a pedálhoz egyetlen, nagy fogaskerék tartozik, állandó átmérővel (vagyis elöl nincs váltó). Hátul viszont többféle fogaskerékre vihető rá a lánc, aszerint, hogy nehézkes hegymenetben indulunk vagy immár könnyedén száguldunk. Vegyük most ezt a száguldós esetet: ilyenkor az elölről hátra vitt erő a legkisebbet forgatja, s ez az aprócska fogaskerék mozgatja a hatalmas hátsó biciklikereket. Vegyük észre, hogy a kis fogaskerék sugara itt az erőkar, a hatalmas kerék küllős sugara pedig a teherkar. Kis erőkar, nagy teherkar esetén nehéz lenne hegymenetben küzdeni, a száguldáshoz viszont pont jó, mert megment attól, hogy nagyon-nagyon gyorsan kelljen tekernünk. Hegymenetnél mi történik? Lassulunk, lassulunk, nem jó már ez az áttét, átvisszük hát a láncot a legnagyobb fogaskerékre. Tessék, máris javult az erőkar (fogaskerék átmérő) meg a teherkar (biciklikerék-átmérő) arány. Megkönnyebbül a lábunk, na persze lecsökken a sebességünk is.
Miért kellett ennél ravaszabb megoldást kitalálnia Galamb Józsefnek a T modellhez? Néha bizony a kerékpárunknál s recseg-ropog a váltáskor a szerkezet – a korabeli autósok ügyetlensége még gyakrabban tette tönkre a sebességváltókat. Galamb tehát olyan megoldást eszelt ki, ahol a fogaskereke egy pillanatra sem válnak szét, hanem csak forognak és forognak – vagy éppen megállnak. Képzeljük el a kerékpárunk három hátsó fogaskerekét: a kicsit, a közepest és a nagyot! A bolygóműves sebességváltó – legjobb bemutatása itt vagy itt látható – a közepest teszi középre: nevezzük ezt a Napnak. A legnagyobbat teszi kívülre, de olyan ravaszul, hogy a fogaskerekei ne kifelé, hanem befelé nézzenek. A legkisebb fogaskerekünkből hármat is beépít: ezek kötik össze a kifelé néző közepest meg a befelé néző nagyot. Namármost ha a középső (a „Nap”) forog, a közbülső három is forog és a beléjük harapó legnagyobb is forog. De le is állíthatom bármelyiket: a többi attól tovább fog forogni, csak épp másfél mozgással. Aszerint tehát, hogy melyiket teszem adott sebességfokozatban stabillá, mozdulatlanná, átadhatom a szerepet a másiknak vagy a harmadiknak. Így a fogaskerekek szétválasztása nélkül juttatom szerephez a kicsit, a közepest vagy a nagyot. – Mindez persze nagyon is leegyszerűsíti a helyzetet, legkevésbé sem hiteles mérnöki leírása a dolognak, de az ötlet lényege mégiscsak ez.
Kandó Kálmán (1869 – 1931) mérnök, a vasúti villamosítás és a villanymozdony egyik leghatékonyabb tervezője és kivitelezője nemcsak Magyarországon, hanem Európa számos más országában is. Élete legnagyobb részében a Ganz és Társa gyár vezető munkatársa volt, de rövidebb időszakokra másutt is vállalt munkát, így többek között vezérigazgatóként vezette a Vado Ligure-i olasz mozdonygyárat.
Amikor Kandó Kálmánól hallunk, általában a villanymozdony feltalálójaként gondolunk rá. Valójában a tudományos teljesítménye több is ennél, és kevesebb is. Villanymozdonnyal már őelőtte is kísérleteztek, amit ő kifejlesztett (évtizedek alatt több lépésben, egyre fejlettebb formában), az a villanymozdonynak egy praktikusabb, gazdaságosabb változata. Emellett nem csak magának a mozdonynak a fejlesztésében játszott úttörő szerepet, hanem a vasúti villamosítás egész rendszerének a megtervezésében és kiépítésében – ami egyáltalán nem volt egy egyszerű feladat. Azzal, hogy a külföldi próbálkozások után ő valóban kivitelezhetővé tette a bizonytalan és sok szempontból nehézkes megoldásokkal próbálkozó terveket, legalább annyit tett a környezet védelméért, mint manapság az elektromos autók fejlesztői. A megelőző korok gőzmozdonyai rettenetes füstöt bocsátottak ki, nagyon rossza hatékonysággal pazarolták az energiaforrásokat, s igen messziről kellett – újabb pazarló megoldással – a számtalan helyszínre szállítani a mozdony kazánjába szánt sokmillió tonna szenet – megint csak vonatokkal vagy más, nagy energiaigényű megoldásokkal. Arról most nem is beszélve, hogy ma már egészen groteszknek hat, ahogy az egész rendszer működött: a mozdonyon az úgynevezett fűtőnek folyamatosan lapátolnia kellett a szenet az égéstérbe, vagyis a gépesítés igencsak felemás módon valósult meg. Ezzel szemben a vasúti villamosítás – amely Kandó nélkül is végbement volna, de sokkal több zsákutcás próbálkozás után – kevésbé szennyezi a környezetet, kevésbé pazarló, s az erőműveket, amelyek létrehozzák az áramot, lakott településektől távolra lehet építeni, ahol az emberi életet kevésbé károsítják. Sőt, már Kandó korában is alkalmazták Olaszországban, hogy ezen erőműveket is természetes energiahordozókra építették, például vízierőműre.
Amikor Jedlik Ányos és Michael Faraday egymástól függetlenül rájött az elektromos öngerjesztés elvére, a dinamó (generátor) működésének lehetőségére és lényegében az összes későbbi villanymotor hajtásának lehetőségére, kis mennyiségű energia termelésében gondolkodtak. A Jedlik-féle „villamdelejes forgony” (1828) lényegében már magában foglalata mindazt, aminek alapján ma is működtetjük az összes villanymotorunkat, a fűnyírót és a hajszárítót, de az elektromos autókat is. Kulcsgondolata az volt, hogy ha egy külső tekercs keretén belülre elhelyez egy belső tekercset, akkor a mágneses terek találkozásának hatására a belső, mozgó tekercs el fog fordulni, mechanikai munkát létrehozva. És természetesen fordítva is igaz: ha mechanikai erőbefektetéssel mi forgatjuk, akkor pedig – ugyanezen elv alapján – áram termelődik, amelyet elvezethetünk, s a vezeték másik végén mozgási energiává alakíthatjuk vissza, mozdony, autó vagy hajszárító tengelyét forgatva általa. Egész 20-21. évszázadi technikánk erre épül.
Milyen nehézségeket kellett megoldania Kandó Kálmánnak? Közismert, hogy egyenáramot és váltóáramot használunk. Kezdetben a vasúttársaságok egyenrammal próbáltak villamosítani, így elég lett volna egy szál felsővezetéket felfüggeszteni az áramszedő fölé. Sajnos ehhez túl vastag, nagy átmérőjű vezetékre volt szükség, a mozdonyok pedig hatalmas tömegűek voltak, így ez a technológia nem bizonyult praktikusnak. A váltóáramnál ugyanakkor nem volt megfelelő az egyfázisú áram, háromfázisúra lett volna szükség, 3 + 1 vezetékkel. De mi is a háromfázisú áram? Ezt Kandó zsenialitásának megértéséhez feltétlenül tisztáznunk kell. A váltóáram bizonyos frekvenciával hullámzik, teljesítménye jellegéből adódóan fluktuál. Ez kisebb teljesítményű fogyasztóknál nem okoz problémát, mivel például a villanykörte ezekben a „hiányzó” pillanatokban is forró marad, nincs ideje kihűlni. Motoroknál és más nagyteljesítményű fogyasztóknál viszont fontos az állandóság pillanatról pillanatra, ezért háromfázisú áramot használnak. Itt az áram három párhuzamos vezetéken érkezik, s a három vezetékben a hullámciklusok időben eltolódva adják a csúcspontokat és a mélypontokat. Amikor az egyesnek nevezhető hullám a csúcson van, a kettes és a hármas már a negatív tartományban, amikor a kettes a csúcsponton, az egyes-hármas van lent, és így tovább. Így a három fázis feszültségének összege minden pillanatban ugyanannyi.
Kandó lényegében azt oldotta meg, hogy váltóáram fusson a felsővezetékben, egy huzalon, s ezt a mozdonyba beépített fázisváltó alakítsa át háromfázisúvá. Egyidejűleg persze sok minden mást is megoldott, így például azt, hogy a hálózat ugyanazzal a frekvenciával működjön, mint az országos áramhálózat, ne kelljen külön vasúti áramhálózatot alkotni, s ezt is a mozdony berendezése alakítsa megfelelő frekvenciájúvá.
Mi mindent oldott még meg? Magasfeszültségen vezette az áramot, így vékonyabb vezeték is megfelelt. Megoldotta, hogy fékezéskor a mozdony berendezései visszatáplálják az energiát a rendszerbe. Ugyancsak megoldotta, hogy ne brutális rántással indítsa el a szerelvényt a hatalmas teljesítményű mozdony, emellett gondoskodott róla, hogy mindez egy grammal se tegye nehezebbé a szerkezetet, mint amennyi feltétlenül szükséges. Sikerült azt is elérnie, hogy ne legyen szükség a szokott sűrűségű transzformátorokra a pálya mellett, hanem jóval messzebbről is megfelelő áramot biztosíthasson, s még azt is kitalálta, hogyan lehet mentesíteni az erőműveket a kiugróan magas terhelések csúcspontjaitól és a passzív időszakok üresjárataitól.
Mindez persze nem volt egyszerű: a mozdony áramgépezete több mint háromezer (!) alkatrészből állt, s a korabeli technika egyik legösszetettebb szerkezete volt.
A mozdony persze műveinek betetőzése volt csupán, előtte is óriási műveket alkotott. Kandó 28 éves korában a Ganz gyár mérnökeként megtervezte az olasz Bolzano és Merano vízi erőművét. 33 éves volt, amikor elkészült a Ganztól megrendelt, általa tervezett, olasz Valtellina villamosított vasútvonal, a világ eső váltóárammal, magasfeszültséggel, háromfázisú meghajtással épült, vízierőművel táplált vasútja, hamarosan pedig egy olasz mozdonygyár vezérigazgatója lett. 1926-ban ő tervezte a Párizs-Orléans vasútvonal legerősebb mozdonyait, közben pedig oroszlánrészt vállalt a hazai, Budapest-Hegyeshalom vasútvonal villamosításában.