在科学史上,人们常常把富兰克林和爱迪生这两位美国人比作普罗米修斯。因为前者为人类取来了“天火”--电,后者则驯服“天火”,发明了电灯,将光明洒遍人间。
1847年2月11日,爱迪生诞生在美国俄亥俄州的米兰市。小爱迪生体弱多病,瘦瘦的身子扛着个大脑袋,性格有些内向,却天性爱动脑筋。有一天,5岁的爱迪生突然不见了。家人急得四处寻找,最后发现他正悄悄地蹲在鸡窝里,怀里还抱着几个鸡蛋。
爸爸奇怪地问道:“你在这儿干什么?”
小爱迪生睁大眼睛,认真地说:“我在孵小鸡呢。”原来,前些时候,他听妈妈说小鸡是母鸡孵蛋孵出来的,他也想自己来试一试。听了他的回答,一家人全笑得泪花飞溅。7岁那年,幼小的爱迪生患了猩红热病,所以挨到8岁半才上学。可是仅仅读了3个月,他妈妈就替儿子退了学,自己在家里教他读书原因是老师把他当做糊涂虫。
辍学回家的爱迪生,跟着妈妈学会了种菜,他把卖菜挣下的钱买了有趣的化学课本,在家里的地窖里设了一个小实验室。每天,当妈妈给他上完课以后,他便飞快地跑进他的实验室里,边看化学书,边做起实验来。
常言道:“有志者事竟成。”爱迪生小小年纪,却凭着锲而不舍的精神,顽强刻苦地自学。9岁时,他居然读完了帕克的《自然与实验哲学》和牛顿的《自然哲学的数学原理》。
12岁时,爱迪生在休伦到底特律的列车上当报童。有一次,他因事误了时,赶到车站时,列车已经缓缓开动了。他拼命追赶上去,一跳抓住了车后的扶梯,但是,由于列车扶梯离地面太高,加上车又在往前跑,爱迪生爬不上去。一个列车员看到后,抓住他的双耳,往上一提。爱迪生虽被“提”上了车,但他当时就觉得耳朵里“嗡”地一响,接着就像有人往他胸部重重击了一拳似的又闷又痛。从此,他的耳朵渐渐聋了。
不久,这个聋孩子在一次列车事故中奋不顾身地救出了站长的儿子。为了报答救子之恩,这位站长把自己最拿手的电报技术全教给他。此后,12岁的爱迪生就凭着这一技之长当上了电报员。
真是应了“因祸得福”这句古话,耳聋却给爱迪生钻研电报业务带来了意想不到的好处。由于他听不到任何让他分心的杂音噪声,使他一边全神贯注地工作,一边专心致志地进行各种科学实验。
10年过去了,爱迪生读的书真可以说是汗牛充栋,做过的科学实验也已不计其数。“十年磨剑,用在一朝”。这一年,22岁的爱迪生终于抓到了插翅腾飞的机遇。当时,股市行情风云变幻,爱迪生看准时机,小试牛刀。为“劳氏金融咨询公司”发明了“证券报价机”,得到了4万奖金。后来,他又接二连三发明了二重、四重、六重发报机,卖专利得了十多万。于是,他在新泽西州的门罗公园,盖了一个庞大的实验机构,内设实验室、实验工厂、图书馆,聘请了包括科技专家、能工巧匠等在内的一大批人才,雄心勃勃地要像工厂生产产品一样地“生产发明”了。那时,爰迪生的指标是:每10天一项小发明,每6个月一项大发明。为了实现他的目标,爱迪生废寝忘食地干开了。
爱迪生平时有个习惯,喜欢研究别人发明的东西,从中激发灵感。这时,贝尔发明的电话是个最时新的玩意,爱迪生对它很感兴趣,他把电话拆开来试验。因为耳朵不好,所以就靠手心的触觉来试耳机膜板的振动,方法是用一根短针一头抵住膜板,另一头抵在手心。他想,既然声音能使针振动,那么针的振动是否也能变成声音呢?他按照这个思路,画出了一页草图,吩咐手下的机械师,瑞士人约翰·库耶西去照样做来。
库耶西接过图纸一看,只见画着个长筒模样的东西。
“干什么用的呀?”他问。
“说话的机器。”爱迪生答道。
爱实干的人,大都不喜欢多嘴多舌。库耶西立刻就干开了。
听说库耶西正在制作爱迪生新发明的“说话机”,很多工人都围过来看。一看,就纷纷议论开了。
有的说:“这么简单的一件玩意--一个长圆筒,加一个转柄,上边装一个带针的小振动板,怎么让它讲话呢?”
也有的说:“爱迪生从来也不冒失干无意义的事,别小看这玩意,不会是没有道理的。”
大家正争论着,快手库耶西已经把那机器做好了。
在爱迪生的办公室里,大家凝神屏息看着爱迪生仔细地把那机器检查了一遍,然后从抽屉里取出一张锡箔轻轻按在圆筒上,一边示意把窗户关上。
爱迪生摇动了转柄,让圆筒旋转起来,他俯身对着机器上的小喇叭,大声唱起了大家熟悉的儿歌:
“玛丽有只小羊羔,雪球儿似一身毛。”
唱完以后,爱迪生将圆筒倒转,退回到原处,然后顶上另一根铁针,再慢慢摇动手柄,只听铁筒里传出一阵轻轻的歌声:
“玛丽有只小羊羔,雪球儿似一身毛。”
千真万确的歌声简直使人不敢相信,这就是世界上第一台留声唱机。
爱迪生发明唱机以后,一心扑到发明电灯的工作上去了,所以把改进留声机的工作暂时搁下了。
这时,德国发明家贝利纳研究了爱迪生发明的留声机,把滚筒改成了圆盘--唱片。10年以后,爱迪生又进一步改进了留声机,使它进一步完善起来了。后来随着无线电技术的广泛应用,又出现了电唱机。就在爱迪生改进留声机的那一年--1888年,一位名叫史密斯的科学家提出了一套改进留声机的方法,不过他只是“纸上谈兵”,并没有动手去制作,他的这个方法一搁就是10年。1898年,丹麦科学家保森根据他的方法研制成了世界上第一台磁性录音机。
进入20世纪后,音响技术的发展真是日新月异。昨天,盒式录音机还是新鲜玩意儿;今天,它早就成了隔日黄花,“发烧友”们几乎每天都在追逐新的发明和创造。当人们回首爱迪生当年的发明,会由衷地感到:科学的进步,真是令人吃惊!
三十、爱迪生怎么发明的电灯?三十、爱迪生怎么发明的电灯?
爱迪生发明留声机后,就全神贯注地投入到发明电灯的研究中去了。因为那时,全世界最热门的发明话题就是电灯,光在美国就有好几家公司在明争暗斗,都想抢在别人前头取得电灯的专利。爱迪生是个不甘落后的人,自然暗暗下定了决心,要取个头筹。
说起电灯的历史,细心的读者也许还记得我们在前面说到英国大化学家戴维时,曾提到他在1809年发明了弧光灯。弧光灯亮度大,但耗电量也大,而且灯的寿命短,所以问世四五十年只用在海上引航的灯塔上。不过,戴维的发明却打开了人们的思路,使人想到可以发明一种新的电灯。于是,就有人开始研究白炽电灯。1820年,法国人德拉·留制成了世界上第一只白炽灯,灯丝用的是白金线。俗话说:“一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。”可是真要人们用一寸白金线去换取一刻钟的电灯光时,毕竟会觉得得不偿失。白炽灯因为不能和汽灯竞争而终于被淘汰。1872年,俄国人罗德维金发明了用细炭棒作发光体的白炽电灯,同样因为缺乏实用价值而昙花一现。
爱迪生首先对过去所有科学家做的实验以及他们所取得的成果,一一做了实际研究,力求从他们所走过的道路中,寻找一条可行的捷径。
通过一系列的实验,爱迪生觉得最要紧的是解决用什么材料来做灯丝。
他先后选择了硼、钙、铬等材料,效果都不好。后来用炭精丝做灯丝,炭精丝的灯丝虽然发光了,但很快就和空气中的氧气发生作用而烧断了。爱迪生又转向在金属中寻找,他选用了铱、白金等较难熔化的合金来做灯丝,虽然比起炭精丝耐久了些,但也很快就烧断了。
一次又一次的失败,常常意味着一步又一步地接近成功。爱迪生以百折不挠的精神,前后试验了1600多种材料。在无数次的实验中,爱迪生悟出一条成功的秘诀。除了灯丝以外,还要解决灯丝很快被氧化的问题。正巧,这时德国人修布伦格发明了有效的真空泵,爱迪生设法买来了真空泵,这使他的研究工作大大缩短了进程。
解决了灯泡的真空问题,灯丝问题还是悬而未决。一天深夜,爱迪生独自坐在实验室里冥思苦想。突然,他望着汽灯的灯芯,眼前不觉一亮:这炭化的棉线,应该像炭一样是可以燃烧的。那么能不能用它来做灯丝呢?
他立刻叫醒了助手们,指挥他们动手干了起来。他们把棉丝剪成一段一段,弯成灯丝的形状,放在一个特制的模型中,送进烤箱里加热。不一会,棉线就被烤成了一根炭丝,等冷却后再从模型中取出。可是,炭丝太细、太脆了,稍一动就断。这样,他们整整干了3天,才做成一根炭丝的灯丝。
最后,这个炭丝灯泡终于做好了。接通电流,灯丝发出暗红的光亮。爱迪生慢慢把电流加大,灯丝也随着慢慢亮起来。
1个小时过去了,2个小时过去了……黑夜过去了,白天又过去了……这样,这只灯泡整整亮了45个小时,才熄灭。
爱迪生和他的助手们欢呼起来。这次成功使他信心大增,他决定使灯泡的寿命延长到1000小时,甚至几千小时。
他们的研究继续进行,凡是一切可以烧制炭的物质,都要进行实验。从棉线的成功中,爱迪生得到一个启示,他特别注意观察各种植物纤维的性能,试验它们制成灯丝的可能性。1880年的夏天,天气闷热,爱迪生的实验仍在进行。一天,当他随手取过一把竹扇扇凉时,忽然来了灵感:为什么不拿竹丝炭化试试看呢。结果,出乎意料,这个竹丝灯泡亮了1200小时。这一成功,使爱迪生大喜过望。他立即派人到东方采集竹料,并将上千种竹子进行比较,最后发现一种日本产的竹子,加工烧制出来的灯丝最耐用,寿命最长。
他的最初一批竹丝电灯安装在“佳内特”号轮船上试用。第二批电灯在为庆祝电灯发明一周年的展示会上使用。爱迪生在门罗公园的里里外外点缀起500个灯泡。夜幕降临,这里却似“银河落九天”,灯火辉煌,如同白昼。他请报社记者来参观,记者就在灯下采访,发稿。他请记者们参观他的电灯照明的排字房。记者们见了惊叹不已,于是许多报社纷纷仿效,让爱迪生为他们的印刷车间装灯。就这样不出几个月,爱迪尘的电灯迅速普及开来,人们的生活中很快就离不开电灯了,就如同人们在生活中离不开太阳一样。
为了大规模生产这种电灯,爱迪生建立了“爱迪生电气照明公司”,这是他建立大型企业集团的第-步。1882年,爱迪生的公司又首先建成了电力站和电力网,能发电900马力,可供7200个灯泡用电。一年以后,美国和英国的些大城市先后建成了中心发电厂。电照明打开了电力时代的大门,迎来了“电照明时代”。这时,爱迪生年仅34岁。
工作之余,爱迪生常常在灯火辉煌的傍晚,乘车外出散心,人们热情地向他招手致意,爱迪生的一位朋友赞扬他说:
“您的发明给人类带来了光明!”
爱迪生回答说:
“不,应该说这光明是我们前辈的辛苦积累而成的,我只是继承和发展了他们的事业,做了我应该做的事而已。”
爱迪生发明的竹丝灯泡为人类服务了十多年以后,人们又对灯丝不断加以改进,用一种熔点很高的金属钨,制成极细的灯丝,在抽掉空气的灯泡里注进不与金属起化学反应的惰性气体氩或者氮,这样灯丝就不易烧断了,这种灯泡一直用到现在。现在,尽管新的电光源不断出现,但是,人类的历史上将永远记下爱迪生这个名字。
在爱迪生的带领下,从他那建在门罗公园内的“发明工厂”里不断传出发明的捷报。他的成百类千的发明,让全世界每个角落的人们都享受到了他的智慧的福荫。
1929年10月21日,人们在一个复制的门罗公园内,为年已82岁的爱迪生老人举行了纪念白炽灯发明50周年的大会。当总统亲自搀扶着爱迪生入席时,他扳动开关,所有的电灯一下子大放光明,接着爱迪生在一片掌声和欢呼祝贺声中举起酒杯,他的眼里放着光彩,对着扩音机向在场的人们以及守在收音机旁数以百万计的全国听众说:“我的一生将要结束。我的人生哲学是工作,我要揭示大自然的奥秘,并以此为人类造福。我在这短暂一生中,我不知道还有比这更好的了。”
三十一、无线电是谁发明的?三十一、无线电是谁发明的?
就像法拉第留下了他不解的难题,要等麦克斯韦来解答一样,麦克斯韦也留下了未解之谜,要等后人来破解。真所谓“长江后浪推前浪”,科学史的长河就是这样滚滚向前的。
麦克斯韦临死前预言了电磁波的存在,并且还描绘了它的一些性质。但在当时,反对他的意见铺天盖地,支持他的人却寥寥无几。在少数支持他的人当中有一对师生,他们都是德国柏林科学院的科学家。老师名叫赫尔姆霍次,学生名叫赫兹。就在麦克斯韦去世的那一年,师生两人正埋头进行电磁力与电介质极化关系的实验,在实验过程中,他们得出了麦克斯韦的变位电流的实验证据,验证了空中电磁波的存在。1886年,在波恩大学当教授的赫兹再接再厉,发明了测量电磁波的仪器,终于在1888年发现了电磁波,证明了电磁波具有和光波相类似的特性。如电磁波与光波-样,也具有反射、折射、干涉、衍射、偏振等性质,特别是从它的频率和波长直接确定了它的传播速度等于光速。就这样麦克斯韦的预言被赫兹完全证实了。
赫兹的成功原因固然很多,但跟他从小养成的两个好习惯关系很大。一是他从小爱动手,各种工艺都十分在行,有道是心灵手巧,知行并进。这一点赫兹是占了便宜的。二是赫兹从小兴趣广泛,是个小“杂家”。各种知识融会贯通,使他的思维能力大大超过了常人。当麦克斯韦预言电磁波的存在之后,用实验去寻找它的并不只有赫兹和他的老师。别人冥思苦想都一无所获,而26岁的赫兹却另有绝招。他将两个小球调到一定的位置,中间隔一小段空隙,然后给它们通电。这时两个本来不相连的小球间却发出吱吱的响声,并有蓝色的电火花闪烁其间。这证明小球间产生了电场。他再在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环。当小球间火花闪烁时,铜环的缺口两端电同样闪烁火花。这说明小球发射出了电磁波,而铜环接收到了电磁波。既然有波,就有波长、频率和速度。于是他将铜环接收器向圆球发射器靠拢,当火花最亮时便是波峰或波谷,不亮时便是零值。这样他测出了波长,然后推算出速度为每秒30万公里……
这时的赫兹,就如当年牛顿发现万有引力时一样,还是风华正茂的青年。他却不幸得了一种齿龈脓肿的病,几年功夫就把赫兹折磨得形枯神伤,奄奄一息。1894年,37岁的赫兹在生命最辉煌的年龄带着眷恋和哀伤离开了人世。
电磁波的发现为后来无线电和雷达的发展奠定了基础。赫兹英年早逝,命运之神又要挑选新的接班人来接替他未竟的事业了。这一回,命运之神挑中了马可尼--一个意大利青年。