把光明带给了人间
爱迪生一生有两千多项发明,平均13天就有一项发明,其中最辉煌的两项发明——留声机和电灯,差不多是同时完成的。
就在爱迪生发明留声机的同时,他对电灯的研究取得了突破。
当然,爱迪生并不是第一个研究电灯的人。打从开天辟地的时候,大自然已经懂得使用电力照明了。当平静的海洋骤然掀起风暴,巍峨的山巅滚动着阵阵响雷的时候,黑糊糊的空中便点起了一串串儿雪亮的“闪电之灯”。但,人类开始研究电力照明,却是后来的事。19世纪初期,就有人探索用电来照明。在几十年时间里,不少科学家前赴后继,作出了贡献,但是到爱迪生的时候,还没有一种实用的电灯问世。
在研究电灯的先驱者中,首先应该提到的是法拉第的老师戴维。戴维在做电化学实验的时候,曾经发现两根相邻的碳棒中间通过电流,会发出强烈的弧光。他根据这个发现,发明了弧光灯。他用两千只伏打电池做电源,使一盏弧光灯发出的光足够照亮一个大厅。戴维还发现,白金丝通过电流的时候,会白热发光,而且很快就会在空气中烧掉。这一发现,其实后来的人发明了白炽灯。跟戴维同时,有个俄国科学家彼得罗夫(1761—1834)也发明过电弧,时间比戴维早些,不过由于沙俄统治者不重视,彼得罗夫的发现被埋没了。
到19世纪下半叶,随着发电机的问世,电弧灯已经广泛应用在灯塔、剧院和广场的照明上。但是,由于电弧灯耗电惊人,每一盏电弧灯都得配上一台发电机,而且灯光也太刺眼,不适合家庭使用。人们一直用煤气灯、蜡烛或者油灯做家庭照明,黑烟很多,也不明亮。为了寻找一种经济实用的电灯,人们做了大量工作,积累了许多失败的教训和成功的经验。19世纪70年代,发明电灯的条件日趋成熟,不少人都想显一显身手。爱迪生就是在这个时候参加研究的。1869年,他刚到纽约的时候,曾经对着街灯出神,想不到10年以后,他的发明竟使全世界的街灯改变了面貌。
1878年初秋,在留声机研究胜利在握的时候,爱迪生决定研究白炽灯。他首先收集人类照明的各种资料,从上古的油灯、鱼烛,后来的煤气灯,直到当代各种电灯的研究资料,凡是和照明有关的,他都进行研究。他先后摘录的有关笔记,就有4万多页。1873年,俄国有个叫罗德金(1847—1923)的青年工程师,研究出一种白炽灯。他用细炭条做灯丝,装在密闭的玻璃泡里,这大约是世界上最原始的电灯。但是由于解决不了寿命短的致命缺点,他最后破产了。因此,许多人对白炽灯的研究望而却步。几年以后,另一个俄国人雅布洛奇科夫(1847—1894),对电弧灯作了改进,发明一种新颖的“电烛”,很受欢迎。据说巴黎的大街,伦敦的剧场,直到柬埔寨的王宫都曾经闪耀过“电烛”的光亮。不过,从本质上说,“电烛”还是一种电弧灯,只是稍省些电罢了。爱迪生经过反复比较,决定研究白炽灯。他确信白炽灯成本低,耗电省,只要解决了寿命问题,就有成功的希望。
从9月开始,门罗公园里的研究所成了研究电灯的战场。爱迪生是总指挥,由七个经验丰富的人当助手。爱迪生首先遇到的难题,是不知道用哪种材料做的灯丝才能延长灯泡的寿命。最先他试用传统的炭条,但是一通电就断。接着,改用钌、铬等金属丝,通电以后,也不过亮了片刻就烧断了。爱迪生再改用熔点高的白金丝做实验,灯泡的寿命还是不长。
1878年过去了,爱迪生的研究毫无进展。他用极大的毅力和耐心,实验了1600多种材料。各种金属、石墨、木材、稻草、亚麻、马鬃,都成了实验品。爱迪生用的实验方法,基本上属于试探法。凡是能想到的东西,他都找来试验。他那种百折不挠的精神确实叫人钦佩。
一千多种材料都试过了,经费也都花得差不多了,试验还是没有成功。爱迪生一筹莫展。这个时候,不但一般人认为爱迪生成功不了啦,连很多专家也觉得电灯的前途暗淡。英国一些著名的电器专家甚至公开讥讽他的研究“不过是荒唐无稽的梦呓”。原先吹捧他的纽约报刊也急着落井下石,刊登采访记,说“爱迪生研究电灯的宏愿已成泡影”。
但是,爱迪生没有退缩,顽强地伏在这只“蛋”上,执意要把“小鸡”孵出来,要把明亮的电灯研制出来。
爱迪生和助手们经受着严峻的考验。他们关在实验室里夜以继日地干着。实在困了,就在实验室的桌子上躺一躺。爱迪生因为劳累过度,虽然身强力壮,但是两眼常常布满血丝,显得疲惫不堪。
爱迪生在休伦埠车站学电报的时候,麦肯基站长热心教过他电码。爱迪生建立研究所以后,特地请他到所里来工作。这时,麦肯基已经上了年纪,实际上做不了事了,爱迪生聘请他来,不过是为了报答他的情谊,让他挂个闲职养老罢了。麦肯基是苏格兰人,长着红棕色的头发和胡子。有一天,爱迪生正在为灯丝材料冥思苦想,忽然看到麦肯基的红胡子,立即就剪下一撮来。爱迪生怀着极大的兴趣挑选了几根粗胡子,先进行碳化处理,然后装进灯光里做实验。这时,他已经设计出一种新的抽风机,灯泡的真空度有明显的提高。
遗憾的是,实验结果表明,用胡子做灯丝,效果也不理想。麦肯基找到爱迪生,把胸口一拍说:
“再试试我的头发吧!”
爱迪生说,头发和胡子的性质一样,没有采纳。但是,麦肯基的献身精神是感人的,爱迪生深情地望着麦肯基,目光偶然落在他的粗线外套上。青年发明家突然对助手喊起来:
“快!找一卷棉线来。”
麦肯基听了,毫不犹豫地解开外套,从里层撕下一大截粗线,递给爱迪生。助手看见爱迪生接过棉线时候的激动神情,每个人脸上都露出了兴奋的神色。他们知道,每当爱迪生作出重要决定的时候,总是这种表情。
爱迪生先把棉线放在U型密闭坩埚里,再把坩埚放进火炉,用高温处理。等棉线碳化以后,让它冷却,然后用镊子取出来。大家目不转睛地看着他操作。碳化棉线又细又脆,加上爱迪生过于紧张,开始几次都碰断了。到第三天傍晚,他们才成功地把碳棉丝装进了灯泡。这时夜幕已经降临。一个德国籍的玻璃专家按着爱迪生的吩咐,把灯泡里的空气抽到只剩下一个大气压的百万分之一,封上了口。这为爱迪生的成功提供了先决条件。
爱迪生接通电流,他们日夜盼望的情景终于出现在眼前:灯泡发出金色的光亮!爱迪生和助手们无比惊喜,他们忘记了13个月的失败,忘记了连续苦战的疲劳,一直守着这盏电灯。这一天是1879年10月21日,后来就把这一天定为电灯发明日。连续用了45个小时之后,这盏电灯的灯丝才被烧断,这时人类第一盏有实用价值的电灯。
爱迪生没有陶醉,为了进一步提高电灯的寿命,他继续寻找更有效的灯丝材料。又是两个春秋过去了。爱迪生和助手们试验了世界各地6000多种植物的纤维,最后发现日本的竹子比较理想。电灯寿命提高了上千小时。1882年初春,第一批实用的电灯终于问世。
这年秋天,爱迪生在纽约帕尔街创建了发电所,正式向用户供电。最初有两百多家用电灯。人们对新发明都有个接受过程,对电灯也不例外。爱迪生供电所给用户架好电线以后,一夜间都被割断了。因为很多人看见电线纵横在空中,害怕把雷电引下来伤人。其实,电线和打雷完全是两回事,市民产生恐惧,主要是由于缺少有关电的知识。第二天晚上,爱迪生研究所的人员不得不全体出动,沿街巡逻,保护电线。他们还找报馆协助,宣传电灯的好处和安全。为了扩大用户,爱迪生并且宣布,凡是愿意用电灯的人,可以免费试用3个月。
尽管采取了这些措施,用电灯的家庭还是不见增多。这是怎么回事呢?爱迪生带着研究所的人员,挨家挨户征求意见。原来,爱迪生他们采用串联的供电方式,如果一户发生故障,全部用户的电灯就会一齐熄灭,而且各家的电灯不能随便开关,要由发电所统一控制。如果不这样做,让用户自己控制,那么,整个线路就会断开,造成一片黑暗。煤气公司本来就担心电灯会抢煤气灯的生意,更是抓住这些缺点,百般诋毁。再加上习惯势力的影响,一般市民大多保持观望态度。
但是,正像电报、电话的经历一样,凡是造福于人类的新发明,最终一定会得到社会的承认和欢迎。爱迪生后来把串联的供电方式改成了并联的供电方式,解决了试用中的实际问题。他们还研制了主要设备——发电机,研制了稳压器、开关、接线盒、绝缘带和保险丝等一系列配件,保证了电灯的设备能够配套使用。纽约市民渐渐感到了电灯的好处,用户一天天多起来了。几年以后,电灯完全取代了煤气灯。
后来,人们又对电灯作了改进,采用了效能更好的钨丝。直到一百多年以后的今天,人们还用它照明。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。希腊神话中说,普罗米修斯给人类偷来了天火,而爱迪生是把光明带给了人间。