愛迪生早就下定決心要發明壹種比煤油燈更好的照明燈具。於是他努力尋找可以通電發光的材料,但是這些材料對於燈絲的效果並不理想。愛迪生嘗試了6000多種材料,進行了7000多次實驗,才發明了燈泡。終於如願以償的找到了壹種可以持續45小時的燈絲材料,這也標誌著壹種偉大電燈的發明!
這正好印證了愛迪生的名言:“天才是99%的汗水和1%的靈感。」
但這個故事最大的破綻是:小學沒畢業的愛迪生怎麽知道電流可以讓導體發光?
這也是故事突出愛迪生99%的汗水而忽略之前1%的靈感的原因。事實是,愛迪生甚至沒有受到電燈發明的那百分之壹的啟發。發明電燈的想法是他從英國人約瑟夫那裏學來的?斯旺借的。
約瑟夫?斯萬爵士是英國著名的化學家、物理學家和發明家。早年在家鄉壹家藥店當學徒,師從壹名藥劑師,從業以來壹直從事化學工作。但是斯萬的個人興趣是電和光之間的神秘聯系。早在1848年,20歲的天鵝就開始研發電燈,並在燈絲材料的選擇上取得重大突破。
在斯旺之前,已經有發明家嘗試用金屬做燈絲,鉑絲是最常見的壹種。但是鉑絲的成本很高,1768℃(1773℃)的熔點導致耐用性差,不是很好的選擇。斯萬試圖用碳代替鉑絲。碳的熔點高達3500℃,不容易因通電後發熱而熔化。但是碳也有壹個很大的弱點――在空氣中容易燃燒,需要隔絕氧氣才能長時間工作。
斯旺的真空碳絲電燈方案就這樣敲定了。
他把壹種紙板剪成像馬蹄鐵壹樣的弧形,然後放在坩堝裏烘烤,制成碳化碳電阻絲。
將碳絲兩端連接到引線上,密封在壹個鐘形玻璃罩內,盡可能抽出裏面的空氣。電線接在電池的兩個電極上,碳絲發出明亮的光,就是最原始的白熾燈。
雖然天鵝的燈泡僅僅用了13.5小時就燒壞了,但這並不妨礙它成為壹個偉大的突破。那壹年,愛迪生才1歲。
當時因為電燈前期基礎技術不成熟,供電用的電池電壓低,耐用性差,真空技術也沒有發展起來。天鵝的電燈不僅沒有實用價值,性能也很差。真空技術差總會讓碳絲很快燒壞。為此,他壹直在改進自己的發明,研究了12年。因為無法突破耐久性瓶頸,他在1860徹底放下了實驗工作。這壹年,愛迪生是13歲的報童。
停止研究電燈的斯旺也沒閑著。涉獵廣泛,在當地學術圈小有名氣。他在壹家攝影母版制造公司從助理晉升為合夥人,還改進了當時的濕火棉膠攝影。斯旺設計了幹式照相母版,用硝化纖維素塑料代替了現場配制硝化纖維素溶液的復雜步驟。15年後,這項技術啟發了美國的伊士曼,他後來成立了柯達公司。
直到1875,天鵝才再次拿起原來的電燈研究。原因有二。壹個是英國物理學家克魯克斯改進了抽真空技術,研究真空放電現象。另壹個是來自比利時的工程師Gram和德國的Siemens制造了優秀的DC發電機。這兩項技術的完善讓天鵝看到了希望。他只需要在做燈絲的技術上下功夫。
斯旺的電燈沒有因為燈泡裏殘留的氧氣而燃燒,卻暴露了另壹個問題。碳化燈絲電阻太低,原廠電池供電沒有明顯暴露問題。現在用DC發電機供電,碳絲在大電流的情況下很脆弱。雖然研究結果並未公開,但斯旺平時對白熾燈的談論引起了業內人士的極大關註。
約瑟夫?斯旺爵士(圖片來自
那壹年,愛迪生在去懷俄明州觀看日食的路上,在壹次聊天中從物理學家巴克那裏得知了天鵝的白熾燈。他突然覺得以後白熾燈壹定會成為每個家庭必備的照明設備,他趕緊加快研發,在技術還不成熟的時候搶占先機。
這些年後,愛迪生不再是壹個小報童。他已經是壹個偉大的發明家,發明了留聲機和同步發射機。雖然他自己的科研水平不高,但他懂得用人。他的實驗室裏有許多大學生和科學家。他立即指派他的科學家厄普頓幫助開發白熾燈。
另壹方面,白熾燈的研發還遠未應用。愛迪生已經成立了壹個新的電燈公司,他還在報紙上廣告說他已經解決了電燈的各種配套問題,吸引了許多投資者。這也迫使斯萬早早地把自己還不成熟的白熾燈拉到了桌子上。
1878年,斯萬在紐卡斯爾化學會上公開展示了他的白熾燈,然而最讓人擔心的事情發生了。燈絲還是因為電流過大燒壞了,這個問題在第二年的復展中解決了。但這並不妨礙天鵝在英國申請碳絲真空玻璃罩白熾燈專利。
愛迪生在財力和人力上的投入沒有白費。1879年,他的實驗室用碳化棉絲制成了耐用的白熾燈,並在年底公開展示了他的白熾燈。
斯萬得知此事後非常不高興。他在《自然》雜誌的壹篇文章中指出:“15年前,我根據白熾燈的原理,用焦化紙和焦化紙板制作電燈。確切地說,我用的是馬蹄形,就像愛迪生現在用的壹樣。」?
譴責是徒勞的,發明最終還是要靠專利。1880年底,天鵝的白熾燈在英國獲得專利,成為英國第壹個白熾燈專利。愛迪生的專利並不是那麽順利。雖然申請日比斯旺早了幾個月,但被美國專利局在1883中判定為斯旺發明的延續,專利無效。
愛迪生上訴了六年,終於在1889拿到了白熾燈的專利權。愛迪生的商業天賦再高,也動搖不了天鵝白熾燈在英國的地位。
愛迪生的商業帝國觸及英國市場,它不得不出高價買下天鵝的專利授權。最後,雙方合作在英國成立了“EdiSwan”公司。
故事講完後,妳會認為白熾燈是天鵝發明的,這就有點不對了。如果電燈是英國人斯旺發明的,那麽俄國人肯定不願意。在他們國家,有了1872年洛德金發明的白熾燈,然後有了1875年亞布洛赫科夫發明的“蠟燭”碳棒電燈。
如果電燈是俄羅斯人發明的,那麽德國人肯定不願意。德國人亨利?戈培爾在1854年發明的碳化竹絲白熾燈,當時能連續照明400小時,在他成為美國公民之前。
如果電燈泡是德國人發明的,那麽英國又要回到不甘心的行列了。因為在1801年,偉大的化學家、皇家學會主席大衛通過實驗,使鉑絲通電發光。8年後,大衛和他的學生法拉第研制出碳棒弧光燈,但由於亮度高,損耗快,不適合家庭使用。
誰發明了電燈?把電燈普及到家家戶戶的第23位發明家愛迪生,還是更早做出實用白熾燈的其他發明家?
不,沒有人真正發明了電燈。電燈只是人類科技發展道路上壹個不可避免的裏程碑。
沒有DC發電機技術、成熟的真空技術和電學理論基礎,即使妳用現成的電燈回到那個時代,也無法仿制出合格的產品。天鵝的經歷就是最好的例子。
國與國之間關於電燈發明的爭論,不過是為了顯示國家科技的突破。就算有壹萬個理由,也不能把全人類創造的成果都貼上自己的標簽。