把全人类带进电光时期,新的电气照明系统的诞

2019-07-21 23:21栏目:vnsc5858威尼斯城官网
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  为了使电灯投入使用,爱迪生必须研制出一个发电系统,这个系统能够按照需要和各电灯开和关时的不同用电量来供电。要做到这点,就需要有较之电灯本身的发明更加惊人的智力,这项发明乃是更大的功绩。爱迪生建立了第一个直流发电站,并研制了主要设备——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。

  致力于白炽灯的改进

  1881年2月,爱迪生将总部迁到了纽约第5号大街。在第5号大街上65号有一幢4层楼房。这是一幢壮丽的古旧大厦,外面用棕色石块砌成。爱迪生电灯公司把这房子用来作为在纽约开展业务的总部。一天下午,爱迪生和克拉克踏进纽约第5号大街65号楼房。克拉克写道:
  “他和我一直奔上楼去,他一边对我说道:‘我们已经决定派你做这公司的总工程师了。这是你的办公室,家具今天下午就要送来的。你的寝室在楼上,家具也给你办好了,过一会儿就送来。我希望你以后能够全天在这里工作。’”
  这样多的好消息一时把克拉克的头脑弄得昏乱起来。而当他听得他的薪金将非常大时,他的头脑更加昏乱了。
  爱迪生将总部迁到纽约5号大街以后,继续做研究电表的工作。杰尔在他2月24日的日记中曾这样写着:“今天做了一天的电表工作。到晚上我们把公园点亮了。爱迪生也在,后来我们又开动那架大发电机,速率为每分钟535转,电压100伏。我们把所有的灯全点亮了,工作很顺利,爱迪生也很高兴。晚上12时停止工作,我们下楼去喝了一些酒,庆祝发电机的成功。到上床睡觉已经2点了。”
  解除了无数的麻烦和困难之后,这架巨大的发电机现在装置完成了,它的庞大的外观就是爱迪生的工人们也望而生畏。电机师们从来没有见过这样巨大的机器。全机共重8吨。克拉克曾说道:“我记得很清楚,那天晚上,爱迪生、克鲁西和苏格兰工程师荷德(Jack hood )和实验室中的一群助手们孩子们都在场,此外又有著名的蒸汽机发明家波特和我。那时波特站在节流器旁边。我执着速度指示器,爱迪生拿着时针,计算着那发电机的速率。
  “我们逐渐地把蒸汽机开快起来,电枢也逐渐地加快着,最后,那节速器也转到了最高点,蒸汽机上一切转动着的机件都好像苍蝇翼子似的模糊而有些透明了。发出的声响一直传播到邻近的一家铁铲厂的锻铁场上,这种声音是非常可怕的。
  “‘好!’爱迪生大声的喊了出来,我于是把速度指示器插了上去。‘好!’他又叫了一声,指示机也就拔了出来,速度每分钟750转。这时大家都逃出了蒸汽间,蹲在窗口外往里面探望着。”
  爱迪生曾说道:“我们在节流器上绕了一根链条,穿过窗口接到一个木棚中去。我们的机器厂是建立在新泽西的小丘上的,当蒸汽机的速率开到每分钟300转以上时,整个小山都震动起来了。
  “我们关停了蒸汽机,重新调整了一下,在经过许多的困难后,我们终于把它开到每分钟700转。但是你必须看着它转动,为什么呢?因为那根连接杆不时会跳上来,她想把整个小山都举起来呢!后来我们把速度降至350转,才把它驯服了,这个速度也便是我所需要的。”
  爱迪生对于这方面的工作比以前更加热心了,他计划再造一架更大的机器,这也许可以把第一架上的缺点完全纠正过来。
  早在1880年夏,爱迪生就意识到白炽灯的研究无论还有什么困难,已经离成功不远了。他不仅预见了前景的发展方式,而且也预见了它的规模,以及将给自己的机构带来的一系列的变化。这样,他决定把爱德华特·约翰逊从伦敦调回。
  约翰逊回到美国,向爱迪生推荐了一位才华出众的英国青年,这就是古劳德上校的秘书塞缪尔·英索尔。两年以前英索尔在《斯克利伯纳月刊》上读到《与爱迪生共同度过的一个夜晚》的文章之后,一夜之间就成了爱迪生的崇拜者。英索尔在1881年的一个黄昏抵达纽约。他上岸后,在爱迪生实验室里,他们互相打量了许久,英索尔真想失望地说:“上帝呀,他如此年青!”这与他心目中的偶像相差甚远。其时,爱迪生想说的也是这样一句失望的话,因为英索尔当时21岁,但看上去只有十六七岁,与爱迪生在休伦港卖报时差不了多少。庆幸的是,他们还是决定互相接纳对方。由于爱迪生的秘书在1881年1月辞职,英索尔被推荐做爱迪生的秘书工作。
  在1881年2月以前,很长一段时间,爱迪生不止发了一笔财,但从此以后的12年间,由于他的电力事业的成功需要越来越复杂的金融管理,他本来会陷入困境,可是因为爱迪生幸运地获得了一位在这方面具有丰富知识的人而得以幸免。
  爱迪生向英索尔灌输自己的经营哲学和取得成功的条件。“不管你做什么,要么就做出辉煌的成就,要么就辉煌地失败。必须敢干,才有进展。”根据规定,只有符合纽约市煤气公司管理法的公司才能从事照明事业。1880年12月17日,爱迪生成立了纽约爱迪生电力照明公司。当时,准备在纽约市建立电灯系统的还有布鲁什公司、马克沁公司、雅布罗克考夫公司、索耶公司和格莱姆公司。因此,成功的条件不仅取决于灯泡本身的性能,还取决于照明系统的辅助设备。爱迪生在与英索尔会面的一个小时之内就对这位青年讲清了这一点。英索尔说:
  “刚刚吃过晚饭,我们就坐下来。他解释说,他必须创建三、四个制造公司,来生产发电机、电灯、地下电缆,这些东西都是在纽约建立第一个电灯照明区所必备的。他从口袋里掏出一个钱包,告诉我他在德莱克塞尔——摩根公司存有7.8万美元,问我何处可以找齐不足的数目。”
  英索尔对爱迪生的财政事物早有全面深入的了解,因此毫不迟疑地作出了回答。现金很快到手,制造辅助设备的公司也随之成立,爱迪生决定先在纽约地区实现他的计划。供电目标主要是银行,也包括商行和私人住宅,还有那些不仅需要电力照明,也需要电力充当能源的工厂。
  英索尔帮助爱迪生弄到了建立中心发电站的资金和特许权以后,接着又同爱迪生一起找到了一块宽50英尺、长100英尺的地皮,打算在上面建造一个发电站,向一个面积半平方英里的地区供电。
  中心发电站地址被确定在珍珠街255—75号。珍珠街附近地区包括华尔街金融区的很大一部分,爱迪生之所以把厂址选在珍珠街,是因为在他看来,只要电灯在这里取得成功,就可立刻把华尔街的那些人争取过来。而有了这些人的支持,电灯照明就能普及全国。为了避免城市官员和提供资金的银行家们的反对,爱迪生决定不采用架空电线的办法,而不惜多花钱把电线埋在地下。为了做到这一点,他发明了新的管道系统,并建立了关于绝缘的新标准,这些标准后来被收进了纽约最早的关于电力的法律条文之中。
  如果爱迪生碰到了一个意想不到的问题,他总是把它变作发表另一次兴高采烈的谈话机会。“我在报纸上一再作出过保证,纽约的中心大电站将于某年某月某日动工兴建。所以要作出这些保证,主要是为了不断鼓起我的股东们的勇气,因为他们自然都希望逾越常情,快些发财。”建珍珠街电站大约用去了60万美元。“这是我所经手的最大的、责任最重的一件事,”爱迪生回忆说。“这在世界上是没有先例的……。我们的全部器械、设备和部件,都是自己设计、自己制造的。我们的工作人员全都是新手,没有建设中心电站的经验。把一股强大的电流输入地下的导线,可能会发生什么情况,谁都无法预言……。那时候,煤气公司是我们的死敌,它们密切地注视着我们的每一个行动,准备在我们出现哪怕是最小的失误时向我们扑来。”
  在中心发电站的准备工作进行之中,爱迪生已在国外取得了名气。
  1881年,法国巴黎举办世界博览会,届时世界各地的人都前来参观。爱迪生为了要在这次博览会上展览,特地制造一具重27吨,可以供1200只电灯照明的发电设备。这是当时世界上最大的发电机。6月25日,先在戈克街工厂试演。到第二天早晨5点,发电机曲轴忽然折断。爱迪生与助手们又装上了一根新曲轴,还算顺利,离开船4个小时时,试验结束。爱迪生回忆说:“此刻每个人干什么已预先做了规定,有60个人爬到电机顶,每人手里都有一份写好的任务。他们迅速地把电机拆开,装上载重车,前面用火警开路,拼命地打马向码头进发。码头上安排了50个人协助搬运工装船。就这样我们提前1个小时完成了计划。”
  发电机陈列于会场中,公开表演,大受外国电学家赞美,争相研究其构造。一个德国专家报道说,这个系统“设想得极妙,连最后的细节都考虑了进去,它的设计很全面,就像在各种城市经过了几十年的试用一样。插座、开关、保险丝、灯座以及任何其他附件,应有尽有”。
  当时到会的有一个德国人拉特诺(Emil Rathenau ),他当场就代表他的政府把那些爱迪生的发明专利买下了。不久就组织一个德国爱迪生——应用电器公司。
  爱迪生在巴黎展览会获得成功后,法国也出现了一家安装爱迪生电灯系统的公司,不久又在英国、意大利、荷兰和比利时出现了类似的公司。
  纽约城里街道中铺设电线的工作是从1881年夏季开始的。工人们在街道上来往着,击碎着铺料,掘着地沟,准备铺下电线去;有的工人在房屋中,大厦里接着电线。由于缺少熟练工人,他们便在戈克街的工厂里训练一班学生。后来又在第5街的屋子里开设了一个训练班。在训练班里,杰尔充当讲师,总工程师克拉克是技术讲师。这时约翰逊已从英国回来,也帮助他讲解。课本是由爱迪生自己编著由电灯公司印刷的。书中许多小型的草图解释着发电机应该怎样联接,屋中的电线应该如何和地下总线接通,熔线又应该装在什么地方等等。
  新的电灯厂的装置工作完工后,他们便请康倍尔(HenryCampbell )到纽约来重新翻造珍珠街上的那所旧屋。这时许多工程师们都已经明白一个中央电厂是应该怎样布置的。
  一切的细目都计算过了,发电机和别的机件都已在图画板上开始绘样了。
  早在7月中爱迪生就预计他将在秋季中大规模的在那地方装设电灯。但是,由于铸铁厂迟迟的不把线管交来,他的计划被弄乱了。
  等到他能够开始工作时已经在10月以后了,他和工人们日夜地加紧工作。克鲁西白天在线管厂里督工,晚上又得指挥工人铺设电线,有时爱迪生自己也来帮他指挥。他们从配克泊船处开始,把线管一直接至渡头街,中间经过斯普鲁士,沿着威廉姆到比克曼,铺线速率每天1000尺,晚上工人们在白炽灯光下继续工作。
  线管是沿着阶石平行铺设的。英索尔的工作是,每天晚上用电流计测量电线的绝缘程度。爱迪生整日地和工人们在第一区的地沟下工作。实在困倦了,他就把他的外衣披在那又硬又冷的铁管上充着枕头,忙里偷闲的睡上一二个钟头。在这个低陷的地室中,空气腐烂而且混浊,以前曾有两个德国工人患喉痛死在这里;但是这不能影响爱迪生的那种顽强的气质。
  纽约的居民对于铺线工作的进展感到很大的兴趣。从威廉姆街、那守街,远至华尔、比克曼、富尔顿和安恩等街道上线管都已铺好了。这时冬季已来临,铺线工作只好暂时的停顿下来,于是舆论方面又再度的起来狺狺作声了。爱迪生说道:“我们的工作是包给人家做的。14里长的总线现在已经完成了1/3,余下的工程,因为冬季土地冰冻,只得到春天时再继续。”
  后来他又说道:“我时常对报馆记者宣称我将在某一时期中正式在纽约设立巨大的中央电厂,这些诺言都只是为了想保持我的董事们的勇气。他们当然是想立刻就赚钱的,可是事实上工作的进行也是有它一定的限度的。”

  第一盏实用白炽灯

  “一生中最伟大的冒险”

  电力改变人类的思索

  电车的发明

  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。

  电灯事业的扩展

  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。

  随着珍珠街电站的建成,许多客户要求建立独立电厂。这些电厂的建立,为爱迪生带来了珍珠街电厂所不能企及的巨额利润。建造独立电厂的单位有:音乐厅、《匹兹堡时报》社、纺织厂、面粉厂、粮食仓库,另外许多轮船也建立了这种电厂。这时,爱迪生已经成为如《纽约时报》所称颂的“普降光明的人”。
  爱迪生在发明他的三线系统后,决定先在一个小镇进行试验。他选择的地点是马萨诸塞州的布洛克吞。
  布洛克吞的居民都很愿意资助爱迪生设立一个发电厂,
  可是他们不愿意在铺设电线的时候挖掘地沟。于是,爱迪生想出了一个妙计。他派了两个工程师乘了一辆无顶的四轮马车,在镇上来往巡查,记着每棵树木的地位,这些树木是预备剪短了好让电线架空而过的。他们又在各处标上“t ”字,表示困难(Tough ),“e ”字,表示容易(Easy )。因为布洛克吞的居民非常爱护那些成荫的树木,只好同意把电线铺在地下了。7月4日,布洛克吞电厂建成。
  接着,爱迪生又想找到一个煤气昂贵而燃料却很低廉的地点作试验。他选定了宾夕法尼亚的森柏雷。
  安德留被派到那里去监督工作,斯普拉格少校负责装配蒸汽机。发电厂预定在7月4日开幕,爱迪生和英索尔将在7月3日晚上到那里去检查,因此安德留和斯普拉格(Frankj .Sprague )不得不加紧工作。可是,在试验中有一个工人忘记了在蒸汽机上加润滑油,轴承中的巴脱合金全烧毁了。那天晚上他们连夜加工修理,但另外的病症又接着发现了,又不得不把它改正过来。等到一切都准备就绪,他们想把电灯开起来,可是没有亮光。原来里面没有电流,因为两根馈电线互相交叉在一起了。他们匆忙地把线改接过,于是都城饭店里的电灯明亮地照耀起来。
  森柏雷的居民对于爱迪生的电灯系统并不完全表示好感。有人恐惧地说,电流会“从电线中漏出来把他们的房子给烧掉的”,而且“这又是有恶鬼在后面煽动呢”。有一次,由于天空中的雷击,使得都城饭店应接室中的电灯线和煤气管之间有火花飞过,于是他们的恐惧更加证实了。安德留马上赶去,发现那饭店主人和客人都站在街道中心,宁愿让倾盆大雨冲在他们的身上,安德留心想,那屋子是被空中的闪电袭击了,要是没有电线保护的话,那它早就起火焚毁了。为了扩大用户,爱迪生宣布,凡是愿意用电灯的人,可以免费使用3个月。
  爱迪生不久又得到一个大规模试验他三线系统的机会,路易斯维尔城准备建筑南方博览会,要装设5000盏电灯,供100夜之用,他们便和爱迪生订了一个合同。
  电厂的设计交毕勒斯比(H.w .Byllesby )和斯蒂林格负责,爱迪生自己也参加筹备工作。他们把电线从发电机接到一个管理者站立的高架平台上。“整个发电部分运用起来很是简便,只要由一个人管理就足够了。从这一点上就可以证明爱迪生所完成的整个系统的设计的精密了。”
  爱迪生说道:“我现在已决定在我的电灯系统正式完成后,把它好好地推行起来,否则我就不能把握住这个方法……。我将以一年或是更多的时间来完成那整个系统,把它改进得比任何别的方法更完美些。”
  这时旅馆开始使用电灯。第一家使用电灯的旅馆是于1881年建在阿迪龙达克山中的蓝山饭店。这家饭店建在海拔3500英尺处,在1880年至1890年间,它距铁路线有40英里之遥,电机设备不得不用骡子运去。向那里运煤要花不少钱,因此发电站的锅炉只得使用木炭作燃料。
  电灯的应用也进一步的介绍给剧院经营者们。在芝加哥的哈佛利剧院安装了637盏电灯。大厅中央悬了一个价值500美元的吊灯。大厅、回廊、入口处和舞台上的照明装置,都得使用单独的发电机供电。据《报务员与电力世界》报道:“剧院任何一处的灯光都可以按要求变暗、变亮或关闭。化妆室的灯光是独立的,能像煤气灯一样随意掌握。每只灯的寿命为600个小时,只要不打碎,就可以在剧院里使用三、四个月之久。当然,这种电灯也没有煤气灯那样容易带来火灾的危险。”开始时一些演员担心,在新的照明设备下,他们的化妆会不会失真,但随着在化妆室也安装电灯之后,舞台与化妆间灯光效果的统一使这种担心烟消云散。
  独立电厂在国外也得到了发展。爱迪生的白炽灯不久就被用在了伦敦、柏林、布拉格的剧院,用在了法国、德国的酿酒厂、造纸厂与纺织厂,用在了全欧洲的工厂之中。墨尔本的下院大厦和布里斯班的政府建筑都安装了爱迪生的电灯。在1882年的水晶宫电力设备展览会上,世界第一个电动广告牌在音乐厅上方拼出了e DISOn 一字。1883年,在柏林卫生器材展览会爱迪生公司展销处,这种广告牌又得到了改进。公司安装了马达,使爱迪生名字的6个字母依次出现。
  1883年夏天,在智利的圣地亚哥,不仅安装了电灯,还引进了其他电力装置。在已经安装了电灯系统的4家旅馆中,另外还安装了电火警系统。据报道,“使用这种装置以后,旅客们不仅可以免于遭难,而且还获得了足够的光线以供在危急中撤离。这种装置耗电少,成本低,使用方便,也不会发生故障。”
  关于美国的电灯事业的发展与扩大,爱迪生还有许多天才的设想,这些设想在当时实行起来虽然还存在不少困难,但却具有重大的意义。例如,爱迪生认为,电力可用来充当多种能源,在房间里它可带动小风扇、带动缝纫机、带动碗碟架旋转,亦可抽水、驱动电梯,等等。这些设想涉及家庭的“全电气化”,然而这是30年以后的事。又如,他计划用一台可浸在港湾水中的发电机,由波浪驱动,带动白炽灯忽闪忽灭,作为警标,这就是原子时代不用维修可长期使用的航标灯的19世纪的模型。
  爱迪生不仅是一位伟大的发明家,还是位出色的宣传家。为了扩展电灯事业,爱迪生通过各种途径进行宣传。
  首先,他利用展览会的机会进行宣传。例如,在19世纪80年代爱迪生的展览会上,每次都有一名黑人服务员,他的头盔顶端装上一盏电灯,用电线在衣服里接通。他的鞋上有尖,可以刺入展览台的地毯接触电源。这样,他每发出一份宣传材料,头上的灯就奇妙地亮了起来。
  其次,举行推广电灯的公开表演。有一次,爱迪生用几百人组成方阵,举行“电灯大游行”。几百个年轻人头戴用豆般的灯泡点缀起来的盔形帽,排成4排,行列内侧则有能够移动的蒸汽发动机和“爱迪生式直流发电机”。游行的青年们戴的小豆灯泡,是从袖子下包着铜线的缆绳接到直流发电机上。领头的人骑着马,挥舞尖端带有电灯的警棍,后面则跟着演奏进行曲的乐队。
  前导的人每次挥舞指挥棒,数百小豆灯泡就会时明时灭,煞是好看。这样的游行博得观众的热烈欢呼,大家喊着:“爱迪生,电灯!”
  “电灯大游行”的第二天,一位大剧院的经理来找爱迪生。“昨天的游行很惊人,因此一定要麻烦你,我想在舞台上让数十人跳电灯舞,观众必然非常喜欢,因此,一定要借助你的智慧。”
  “确是很有趣的构想。”爱迪生说道。
  1883年,最后的群众性的表扬活动时刻来到了。著名的纽约音乐厅尼布洛公园举办了“一台大型的模拟芭蕾舞剧”,庆祝爱迪生征服黑暗的胜利。爱迪生接受该剧院舞台监督的职务。纽约市到处贴出爱迪生指挥演出的海报。市民们听到爱迪生的名字就已疯狂,开演当天,想买票进场的人排成长龙。舞蹈的背景是新建的“布鲁克林大桥”的模型,模型用电灯照明,每个芭蕾女郎在跳舞时挥动一根棒,棒端装有一盏爱迪生发明的电灯。在舞剧的最后准备工作中,一个新闻记者看到,那个多才多艺的青年爱迪生在芭蕾女郎的舞衣上安装电线。“他在这些女孩子们当中跑来跑去,给她们把紧身胸衣整理好,以便不妨碍电线,他在每个舞蹈演员的胸口塞进一个电池,好让她们额头上的电灯真的发出光来。”这个节目豪迈地宣布了“在托马斯·爱迪生先生亲自指导下的爱迪生电灯公司的新奇的照明效果”。剧院连日大爆满,演出的节目一再继续。后来,电灯舞成为这家剧院的招牌。第三,利用简报进行宣传。每隔10天,爱迪生电灯公司就发表一份简报。简报内容除了叙述新装置的投产以外,还大力宣传煤气灯的有害因素,歌颂电灯照明的优点。如:宣传煤气灯容易引起爆炸,而电灯则较安全;在剧院里安装了电灯之后,音响效果立刻有所改进。电灯不仅有益于视力,而且有益于听力;电灯可以治疗近视眼,而煤气灯的热气是造成近视眼的原因。
  的确,爱迪生不是一位科学家。在致力于电灯事业的扩展中,爱迪生像一位把十几个球不断抛向空中的杂技演员一样忙得不可开交。他的事务中包括改进白炽灯;完善爱迪生系统所需的各类辅助装置,特别是发电机的改造;探索海外电灯事业开发的可能;也涉身于爱迪生电灯公司的财政事务,等等。就是在这种情况下,他忽视了后来被认为是19世纪末期的一项最重要的科学发现,即被称为“爱迪生效应”的现象。但后来它却成为对现代无线电技术极其重要的电子管的基础。
  当爱迪生对白炽灯进行完善化的时候,他发现了在玻璃泡的内壁上有一层薄薄的积炭。这引起了爱迪生的好奇。为了查明灯泡变黑(随之而来的是灯泡中炭丝的烧坏)的原因,爱迪生做了以下实验:在有白炽丝的灯泡内焊了一个与电流计相联的金属薄片。当把薄片与电池的正极接在一起时电流计的指针偏转,这说明灯丝与薄片之间有电流存在。若把薄片与电池的负极连接,则没有电流。这个称之为“爱迪生效应”的现象后来才得到了解释,即炽热的灯丝发射出电子流。电子的发射——热电子发射——引起了学者们的注意,因为可以应用这个特性来制出只允许电流向一个方向流动的器件。
  但爱迪生当时并不知道这些,他只是把这一事实记在日记里,又在论文中进行了描述,最后于1883年写成专利书呈报上去。但并未进一步研究。要是他当时抓住那奇特的火花所提示的线索追究下去,那就会接触到电子学和无线电的问题了。
  当时人们连电子还不曾发现,因此未能意识到“爱迪生效应”之用途的不仅仅是爱迪生本人。在提出电压调制装置专利后不久,他把样品灯送给普利斯,普利斯只是将此现象公布于众,未曾作任何说明,也未提起这种效应的实际用途。直到20年之后,这种现象才得到解释。这时,英国工程师弗莱明(j .A.Fleming 1848—1945)认为,这一现象是刚刚被人们发现的称之为电子的东西在炽热的灯丝上沸腾之后,冲到了冷极上。因为电子带负电,所以冷极必须与发电机的正极相接才会产生这种效应。这样,输入交流电之后,输出的却是直流电流。
  1904年,在研制无线电时,人们在试图将一种弱电振荡转换成一股弱直流电流的过程中,才首次发现了门罗公园试验室几乎早在25年以前就注意到的那种现象的划时代意义。弗莱明在他的回忆录中写道:“1904年10月,我在专心思考这一问题时,一个非常愉快的念头突然涌上心头。我回忆起自己在‘爱迪生效应’方面所做过的实验,特别是白炽灯炭丝和灯泡中的冷金属板之间可以通过一瓦特电能的发现,我对自己说:‘如果是这样的话,那么我们手中持有的恰恰是用来进行高频振荡整流的工具。’我让助手G.B.代克在一个电路里造成弱高频电流,然后我从柜里拿出一只过去实验时用过的灯泡……。”
  试验完全成功。它比当时用于同种目的的相干管、磁检波器和晶体检波器的效率更高。这种无线电管,在美国则称为电子管。爱迪生之所以没有继续探索这一著名的“效应”,原因正如他所说:“那时我因为过分关心于推进电灯系统的工作,我没有时间再继续这试验了。”

  艰苦的探索

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