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爱迪生传: 3016.com四 把人类带进电光时代

  爱迪生在发明留声机的同时,对电灯的研究取得了突破。人们为了制成可用的白炽灯已经花了多年时间了,但唯有爱迪生才在密封于真空里的碳化灯丝上找到了答案。这种灯能发光45小时。他在1880年申请了这项发明的专利。从某一方面来说,电灯的发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就,这一时期是爱迪生一生光辉的顶点。这是一个划时代的贡献,它在科学史上开辟了一个新纪元,把人类带进一个崭新的电光世界,使人们的生活发生了巨大变化。爱迪生的同事、中央电气公司的副总监麦礼逊(George F.Morrison )在与一位叫维尔的记者谈到爱迪生的勋绩时说:“称爱迪生为一个伟人,为一个杰出的发明家,为一个可惊的天才,那是容易不过的事,毫无疑义地,他是世界上一个最有用的人物——他的功勋所影响于千万人的生活方面的,比现在任何生着的人都要大”。

3016.com 1 托马斯·阿尔瓦·爱迪生一生的发明共有两千多项,拥有专利一千多项,其中我们最为熟知的就是灯泡了,他经过上千次的实验终于发明了我们今天仍在使用的钨丝灯泡。下面我们就来看看爱迪生发明电灯的故事吧。 爱迪生发明电灯的故事 与人们通常的认识恰恰相反,最初电灯的发明者不是爱迪生,爱迪生是改进了电灯。早在1801年,英国一位名叫汉弗里·戴维的化学家就在实验室中用铂丝通电发光;1810年,他又发明了用两根通电碳棒之间发生的电弧而照明的“电烛”,这算是是电灯的最早雏形。另一位英国电技工程师约瑟夫·斯旺经过近30年的研究,于1878年12月制成了以碳丝通电发光的真空灯泡。 当年有关斯旺的电灯泡的报道给了爱迪生以很大启发。1879年10月,爱迪生终于成功制成了以碳化纤维作为灯丝的白炽灯泡,称之为“碳化棉丝白炽灯”,随后大量投产,并成立公司设立发电站和输电网等相应基础设施,很快使电灯在美国被普遍使用。期间,他不断改进技术,最终确定以钨丝作为灯丝,称之为“钨丝灯”,并定型使用至今,爱迪生也由此成为公认的电灯发明者。 爱迪生发明了什么 除了人们熟知的灯泡以外,爱迪生还发明了什么? 像是:电车、电影、发电机、电动机、电话机、留声机等。 1868年10月11日发明“投票计数器”,获得生平第一项专利权。 1869年10月与友人合设“波普——爱迪生公司”。 1870年发明普用印刷机,出让专利权,获4万美元。在纽约克自设制造厂。 1872—1876年发明电动画机电报,自动复记电报法,二重、四重电报法,制造蜡纸炭质电阻器等。 1875年发明声波分析谐振器。 1876年在新泽西州的门罗公园建立了一个实验室——第一个工业研究实验室。它是现代的“研究小组”这一概念的创始。发明碳精棒送话器。申请电报自动记录机专利。 1877年在门罗公园改进了早期由贝尔发明的电话,并使之投入了实际使用。获得三项专利:穿孔笔、气动铁笔和普通铁笔。 8月20日发明了被证实为爱迪生心爱的一个项目——留声机。 1896年年4月23日第一次在纽约的科斯特—拜厄尔的音乐堂使用“维太放映机”放映影片,受到公众热烈欢迎。 1902年使用新型蓄电池作车辆动力的试验,行程为5000英里,每充一次电,可走100英里,获得成功。1910年发明“圆盘唱片”。 1912年发明“有声电影”。研制成传语留声机......

  爱迪生在门罗公园的岁月是愉快的,门罗公园的生活,使他陆续取得了许多重大的发明成功。他的儿子小托马斯阿爱迪生诞生了。他用模尔斯电码所使用的符号,为女儿取名为“多特”,英文是“Dot ”,意思是“点”,称儿子为“德西”,英文是“Dash ”,意思是“长横线”。另一个儿子威廉莱斯利(William Leslie )出世较晚。
  爱迪生是一个不寻常的父亲。他喜欢孩子,但他同孩子们玩耍的方式看来却不够温存体贴。当他与妻子和全家共度周末时,他与孩子们在一起玩粗野的游戏,开玩笑戏弄他们,孩子们往往被逗哭。
  但是,当爱迪生进行试验发明时,却忘记了一切。他似乎总在考虑他的试验,而没有注意到他的孩子。孩子们不理解他。爱迪生从来不像许多人有时所做的那样,离开工作几天或几周,与全家一起旅行。他不懂得什么是不工作。爱迪生工作起来是个废寝忘食的人,直到晚年,他也不知道什么叫假日。
  由于这个世界对留声机非常感兴趣,许多人来到门罗公园访问汤姆·爱迪生并观看他的发明。他们占去了他的很多时间。
  他现在出了名。来信一封接一封,请他到各地去旅行。当乔治派克(George Barker )教授写信给他要他到美国西部落矶山旅行时,汤姆欣然答应了。由于过度紧张,爱迪生的确感到了疲乏,以致健康也受到了影响,这样他才做出了出行的决定。他们将要去看将于1878年7月发生的日全蚀。和爱迪生同行的都是对太空和星球有专门知识和兴趣的科学家。他们来自3所大学——宾夕法尼亚大学、普林斯顿大学、哥伦比亚大学。
  在夫人的支持下,爱迪生乘坐杰伊古尔德联合太平洋铁路的车辆,到了雄伟的落矶山脉。
  爱迪生虽是休假旅行,但有一个目的,那就是那年7月28日要在落矶山脉的怀俄明观察日全蚀,并用他所发明的气温计来量太阳周围气体的温度。
  这种气温计里面有两片金属板,两板中间装一粒炭钮。电流自第一板,经过炭钮而流入第二板。在金属板的上面有一根硬橡皮杆压紧着。如果把它连接在电池上,外来的热量的变化使得橡皮杆伸张,转而压紧那金属板和炭粒。炭粒受到影响,电流也就跟着变动,这变动可从电流计上看出。
  观察日蚀,爱迪生遇到的最大问题就是没有架设气温计的良好位置。最好的位置都被天文学家们先行占据了。爱迪生便和《纽约先驱报》的著名作者福克斯(Mar -s hallFox )合住一室,并且租了一间倾圮的鸡棚,暂充实验室。后来,他设法弄来了一个4寸径的望远镜,他把它连接在那气温计上。在日蚀开始前一天的晚上,他想先作一次试验。他把气温计对准了大角星,这颗遥远的恒星的亮光直接的照射在橡皮杆上,电流计上指示出里面有热量发生。如果把星光和橡皮杆隔离时,指针又还复到零点。这次他在电流计上得了5个读数。第二天早晨,突然刮起了强风,这给爱迪生造成了很大困难。风一吹破旧不堪的鸡窝就轰鸣震颤,这种振动迫使爱迪生无时不在调整他的仪器。他用铁丝、绳索将其固定,但当日蚀在两点多开始出现时,他的仪器还在不停地摆动。月亮缓缓地将太阳全部遮住,3点钟刚过,天已全黑。爱迪生发现,天一黑,小鸡就都回到窝里休息了。风仍在猛烈地刮着,爱迪生再次调整他的仪器。几乎是在最后时刻,他才成功了。
  聚集在怀俄明观察日全蚀的天文学家,无不佩服这种用来量太阳周围气体的特殊气温计。
  日蚀过后,和爱迪生一起旅行的宾州大学派克教授建议说:“爱迪生先生,顺便去美丽的加州约塞米提溪谷看看如何?”爱迪生欣然同意。
  爱迪生从古尔德那里获得特准,坐在火车前面的排障器上。他从内布拉斯加奥马哈出发,到达加利福尼亚萨克拉门托,行程1000多英里,他沿路看到了许多事情。这次旅行似乎十分惬意,几个月后,他写信给也参加了这次旅行的英国天文学家诺尔曼洛克耶说:“我希望你(在伦敦感到憋气时)再到这里来,我们和几位学识渊博的才子进山去来一次盛大的围猎。”
  到了约塞米提溪谷后,他看见很多工人淌着汗,使用十字镐正在辛苦地挖矿。爱迪生对友人说:“你看,那些人在浪费时间和劳力,附近不是有瀑布吗?利用那个瀑布的水来发电,以帮助工作,工人们就不必那么辛苦,而效率却要大几十倍呢!”
  “一点也不错。”派克教授随声附和。“能成功地利用电气的人,才会成为人类的恩人。”
  “派克教授,我相信不久的将来,全美国的瀑布都会用来供作水力发电。电力不但可以供应工厂,也可以送到人们的家庭供取暖和炊事之用。
  还有,电气的能量如能转变成光,作为照明的话,那么,现在我们所使用的这种有臭味、暗淡而不方便的煤油灯和瓦斯灯,就派不上用场了。”
  派克教授告诉爱迪生,康涅狄克州的华莱士(Bill Wallace )先生正在做发明电灯的试验,爱迪生很感兴趣,他决定去见华莱士。
  8月下旬,爱迪生回到了门罗公园。他的精力恢复了,心地也宁静了,准备着手新的尝试。他带回了许多有趣的故事讲给杜特、德西听。他告诉他们他如何在草原上跃上太平洋联合铁路上的火车车头的排障器上;他如何学会了开枪;告诉他们在星光之下的露宿情形,无数的野鸟怎样飞奔的来欢迎他。他的朋友又怎样顽皮地追逐威吓那些臃肿不灵的黑熊。他又告诉他们那些偷马贼和坏人及关于内华达的金矿的故事。
  1878年9月初,爱迪生访问华莱士。当时,华莱士在爱迪生面前把他的“远距离发电机”连接起来,并且点亮了一盏弧光灯。
  爱迪生见了兴奋非凡,他虎视眈眈地望着那架机器。他从发电机那里赶到弧光灯处,又从弧光灯处赶回发电机那里。他天真地扑在桌上,计算着发电机的电力和在传送电力时可能有的损失,估计发电机在一天,一周,一月以至一年中所能节省的煤量,以及在制造时节省材料的影响。于是他率直地对华莱士说道:“我相信在电灯的制造上我一定能将你击倒。我以为你的工作方向是错误的。”
  这句话反映出爱迪生对发明白炽灯充满了信心。但是,爱迪生的外表却不能给人以技术天才的印象。直到晚年,他还像乡下佬进城那样,总是惊奇地睁大眼睛观看眼前的事物。就是在他闻名于世时,他的头发总在额前垂着一绺。尽管如此,正如一位记者写道:“他的作风严谨,一点没有自私或自信的样子,这种品格在那些成就与名声震动整个世纪的人们之中,可以说是绝无仅有的。”
  爱迪生回到了门罗公园研究所,把所有的事情全弃置一边,埋头研究电灯的问题。他搜索了气体发光的领域,又阅读了几个煤气工程学的会报。经过两夜的钻研,结果发现了解答。他回忆说:
  “我……买下了煤气工程学会等的所有与外界交易的文件及历年的煤气杂志。我得到全部数据之后,又亲眼观察了纽约的煤气输送线路,终于认为,电流的分路问题可以解决,电灯可以商业化”。
  他的电灯系统必须要有煤气灯的简单,能够遍布各处,适合一切室内外照明之用。这种灯必须结构轻巧,价钱便宜,而且要无声、无臭、无烟,对人们的健康,没有丝毫不良影响。爱迪生的研究目标可以从他的笔记中看出。他在《电与煤气争夺通用照明地位》的标题下写道:“目标:爱迪生要用电力照明取代煤气照明,不仅要使电力照明具有煤气照明的一切优点,而且要使照明设备能够满足人们的各种要求。”
  这个思路完全是新颖的。他大胆地决定先把电流分路,再引入住屋中去点灯。这在一般的电学家们看来都认为是不可能的。

  自己能力所及的事能完全做到的话,
  其结果将会令人感到非常惊讶。
  做了许多的实验,只要有一个实验成功就好了。
  伟大的人物明显的标志,就是他坚强的意志。
                    ——托马斯·阿尔瓦·爱迪生

  在1879年最后一周门罗公园电灯展览之后,爱迪生的电灯设想的中心,一直是如何从总的发电装置向广大地区输送电力。首先的项目是完善安装在居室、寓所和商业建筑里的电力设备。1880年1月初,他提出了关于电灯、制造高真空的装置和一种特殊灯泡、灯架的专利申请。到年底之前,他的专利内容达56项之多,其中有三分之二是有关电灯、发电机、辅助设备及各种形式配电装置的申请。
  在爱迪生的众多研究项目之中,改进灯泡是主要的攻关内容。爱迪生不断对灯泡的形状进行改进。1879年末,灯泡还是带有长颈的圆形,灯丝直伸到最里端,铂制的穿入线被封在里端的顶上,灯泡的顶点是尖的。又过了几个月,爱迪生通过加大灯泡的尺寸来提高白炽灯的亮度。后来,他又在灯丝连接处使用了一种德国玻璃,以使灯泡得到更好的密封。不久他又放弃了这种作法,灯泡的形状也再次改变。
  在整个80年代,爱迪生对白炽灯不断地进行改进。他认为,换灯泡无须找来电工专门作业。为解决这一问题,他反复进行试验。先是在灯泡下装配了木制插座,然后又将木制插座改为熟石膏插座。最后,爱迪生发明了一种螺帽,这是从煤油罐的螺旋盖上得到启示后改装而成的。
  爱迪生为检验灯泡的性能,把电灯拿到轮船上进行试验。1880年5月,一艘3200吨的钢壳轮船“哥伦比亚”号从宾夕法尼亚切斯特的造船厂启航,作绕过合恩角前往加利福尼亚的首次航行。这是有史以来第一艘由电灯照明的轮船。“哥伦比亚号”经过两个月的航行抵达旧金山,船上的全部115盏白炽灯在连续照明415小时之后,仍然熠熠发光。翌年,爱迪生在伦敦的霍尔本高架桥开动了第一个城市白炽灯照明系统。由爱迪生设计的,从纽约运来的两台巨大的发电机给周围地区,包括英国中央邮政大厦地区在内的大约2000盏电灯提供了电力。
  提高灯泡耐久率,是爱迪生改进白炽灯的重要一环。经过一年多的改进,他的一只样灯以16支光的亮度燃烧了1589个小时。虽然寿命的延长意味着需求量的减少,但电灯的普及使这种需求量不但没有减少,反而大大增加。1882年,大约制造了10万只灯泡;10年后,年产量就达到了400万只;到1903年,年产量已达4500万只。
  灯泡的销售量如此之大,与降低灯泡生产成本有直接关系。爱迪生在降低生产成本方面作出了很大努力。第一批灯泡每一只生产成本约为1.25美元,爱迪生估计,为了与已有的照明方式竞争,这些灯泡每只售价必须不超过40美分。若要按这个价格出售,他必须对灯泡生产保持控制权,并且在努力把灯泡生产成本降低到有利可图的水平的同时,他本人承担亏损的风险。在灯泡生产的第二年,他把生产成本降到每只1.10美元。第三年,降到50美分,第四年降到37美分。当他使每只灯泡成本降到22美分时,他就卖掉制造权,把精力集中到其他研究项目上去。
  为了提高灯泡的质量,延长灯泡的寿命,爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料。到1880年5月初,爱迪生拿起记事簿算了算,他试验过的植物纤维材料共约6000种。虽然灯泡试制成功了,但他总觉得灯丝结构还不能令人满意,质地不够匀称,因而发出的亮光也不怎么理想。
  有一次,一个偶然的机会,爱迪生在试验室拾到一把蒲葵扇。爱迪生把它拣起来,看了又看,眼睛盯到它四周缠绕着的细细的一圈竹丝上。由于他一直在思考着用哪种合理的纤维有机物来做灯丝,所以马上就把竹丝取下,交给助手立即做试验,没想到,效果空前好。爱迪生高兴极了,他决定,一定要寻找世界上最好的竹子,充当电灯的灯丝。
  于是爱迪生详细调查有关竹子的资料,目前已经知道的就有1200种,他准备把1200种的竹子,全部拿来实验。
  他的做法确实很彻底,从研究所的人员中,选出20人组成调查队,准备了10万元费用前往世界各地。
  爱迪生本人也亲自到西印度群岛中的牙买加岛,拿回各种竹子。
  中国和日本产竹种类最多,故从两国入手。他初派威廉穆尔(William H.Moore )于1880年夏赴东亚,深入中日内地。穆尔历尽艰辛,采竹多种带回。爱迪生选定一种最合适的日本竹子,即与日本农户订好合同,按时供给若干量。日本农户善于改良竹种,竟能出货日佳,爱迪生以为此竹纤维特别均匀,乐于久用。
  1880年12月,熟识南美植物的约翰·C·布劳尔(JohnC.Brauner )奉命赴巴西帕刺深入森林,跋涉2000公里,经白人未经之地,采得丰富的草本及梭榈。实验室中的职员塞格里多耳(Segredor )则受命前往古巴求纤维。在他抵哈瓦那时,即患黄热病,未一周而亡。爱迪生以为古巴未必多产适用之竹,才不再遣人。爱迪生还派人到佛罗里达探扇叶梭榈,派人到牙买加寻竹。但梭榈无一合格,而竹子也都不如已入选供商用之日本产竹。汉宁顿(Hanington )则旅行乌拉圭,阿根廷,巴拉圭及巴西极南部。其冒险最甚者,当推弗兰克麦克高恩(Frank Mc -gowan )。他旅行到秘鲁、厄瓜多尔、哥伦比亚南美三国荒野,寻找特殊的竹子。在他旅行的98天中,麦克高恩甚至不敢脱下衣服睡觉。在途中有时碰到洪水,有时遭土人袭击,也有猛兽的危险,再加上黄热病等,总共花费了15个月时间。1889年5月2日,纽约《夕阳晚报》称麦克高恩之行可与古来最大旅行家之名著并立。
  新泽西州一位学校的校长詹姆斯里喀尔顿(JamesRicalton )也为爱迪生效劳。他经英国穿苏伊士运河,抵锡兰,入印度。穷搜高原幽谷,更经缅甸及马来半岛他部,始取道中国日本而归。他旅行一年整。里喀尔顿说:“觅得一种纤维,胜厂中现用者二三倍。”
  他所发现的竹子中,有直径30公分,高达30公尺像巨木似的大竹。从世界各地采集来的竹子,大约有6000种之多,结果以日本的竹子所制碳丝最为优秀,可持续1000多小时,达到了耐用的目的。直至1908年的9年间,日本竹一直是供应碳丝的主要原料。
  寻竹者的行动颇为公众所关注,《纽约晚太阳报》在报道其中一位寻竹者时曾作过这样的描述:“没有任何神话或寓言中的英雄能在拯救某一绝代佳人之时表现出像这位无畏的文明先驱者所表现出的那种降龙伏虎之勇。就是提修斯、齐格菲或神话故事中的骑士,也会羡慕爱迪生的这些不可阻挡的助手们的胜利”。
  爱迪生的进取心永无止境,他对于竹子做灯心,仍不能满意,于是他又发明一种化学纤维代替竹灯丝,又把灯泡质量提高了一步。再往后,试验工作重新转向耐热的金属方面,结果才改用钨作灯丝。从此电气发光的效率,比以前增加3倍,使用范围也空前扩大,逐渐遍及全世界。1921年,美国共造钨丝灯15497.1万盏,这便是我们现在所通行的灯泡。爱迪生坚持不懈地研究,终于获得成功。爱迪生的白炽电灯光亮充足、柔和、无声、无味、无害于人体健康。1880年1月3日美国哈泼尔周刊刊载记者一篇《白炽灯之印象》的报道说:“此事似难置信……竟可发生电光。……为最明洁而纯粹之光,如一团球状之太阳光,毫无毒害我人之任何气体或蒸汽,不受气候或风雨之影响,不需火柴引燃,亦不放烟气,具有均匀稳定之光亮,一如晴天时之太阳光,但其所费价格,则又较最便宜之油灯为低”。爱迪生发明电灯一般的事实,使得曾咒骂过爱迪生的人改变了看法,谦逊地向电灯发明者道歉。有人在报上发表文章说:“当1879年爱迪生先生发明白炽灯的消息传来时,一般科学家,特别是我自己,很怀疑这消息的真实性。那种马蹄形的纸质灯丝,看来是支持不住机械震动的,而且似乎也无法长期地保持发射白光。然而,爱迪生先生却并不失望,他不顾别人的指责,坚持继续研究,终于获得了成功。使我们对他这种坚定不移的信念,不得不表示衷心的敬佩。”
  另一个有声望的人物,在一次科学团体会议上这样说:“过去,我们对爱迪生先生,曾经有过不少冷酷的指责,其中我本人也许称得上是最最严厉的一个。现在我感到非常荣幸,能够利用这个宝贵的机会宣布我的信心:我完全相信,爱迪生先生已经彻底解决了他所要解决的问题,并使他的任何敌手,除了甘拜下风以外,是不可能再有什么其他表示的了”。
  如同贝尔不是电话的唯一发明家一样,爱迪生也不是电灯的唯一发明家。
  早在爱迪生之前,英国电技工程师斯旺(j .Swan )从40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力,斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。1878年12月18日,斯旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久,他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。而当他的有关白炽电灯的实验报道在美国发表之后,也曾给爱迪生以直接的帮助。
  可是,与爱迪生不同的是,斯旺在发明白炽电灯后,直到1880年才去申请专利;直到1881年才正式投产。而在灯泡投产之后,他未能像爱迪生那样建立相应的发电站和输电网。这样就使得爱迪生后来居上,成了人们公认的白炽电灯的发明家。
  斯旺比爱迪生起步要早,发明要早,但反而没有像爱迪生那样取得成功,究其原因,主要有以下几个方面:其一,斯旺的科学资金没有爱迪生那样雄厚,爱迪生为研制电灯前后投资达50万美元;而斯旺的投资却极为有限。其二,在人力上,爱迪生有一个技术力量很强的爱迪生实验室;而斯旺在实际研制工作中只有一名助手;其三,爱迪生注意到了发电站、输电网等配套工程;而斯旺则无力进行这样的配套工程的建设。由于这些原因,从发明白炽电灯后所产生的影响来说,爱迪生要比斯旺大得多。
  电灯是19世纪末最著名的一项发明,也是爱迪生对人类最辉煌的贡献。人们对爱迪生作出高度的评价:希腊神话中说,普罗米修斯给人类偷来了天火;而爱迪生却把光明带给了人类。

  电力改变人类的思索

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