托马斯·爱迪生,一个令人困惑的人 。
一个只上过三个月学却拥有1093项专利的成功人士 。
一个地道的美国人,在几乎所有中国孩子的心里都留下了印记 。
毫不夸张地说,如果在中国的大街上抓到一个学生,十个学生中有九个能生动地讲述爱迪生发明灯泡的故事:
爱迪生早就下定决心要发明一种比煤油灯更好的照明灯具 。
所以他努力寻找可以通电发光的材料,但是这些用作灯丝的材料效果并不好 。
爱迪生尝试了6000多种材料和7000次实验才发明了灯泡 。
终于如愿以偿的找到了一种可以持续45小时的灯丝材料,这也标志着伟大电灯的发明!
也印证了爱迪生的名言:“天才是99%的汗水加1%的灵感 。”
__________
故事最大的破绽是:小学没毕业的爱迪生怎么知道电流可以让导体发光?
这也是为什么故事突出了爱迪生99%的汗水,而对前期那1%的灵感避而不谈的原因 。
但事实的真相是,爱迪生连发明电灯的百分之一的灵感都没有 。他从英国人约瑟夫·斯旺那里继承了电灯的概念 。
约瑟夫·斯旺爵士是英国著名的化学家、物理学家和发明家 。
早年在家乡一家药店当学徒,师从药剂师,学徒后一直从事化学工作 。
但是斯万的个人兴趣是电和光之间的神秘联系 。
早在1848年,20岁的斯万就开始研制电灯,并在灯丝材料的选择上取得了重大突破 。
约瑟夫·威尔逊·斯旺爵士
在Swan之前,已经有发明家尝试用金属做灯丝,铂丝更为常见 。
但是铂丝的成本很高,1768摄氏度的熔点导致耐用性差,不是一个好的选择 。
斯万试图用碳代替铂丝 。碳的熔点高达3500摄氏度,由于通电发热,不易熔化 。
但是碳也有一个很大的弱点——在空气体中容易燃烧,需要隔绝氧气才能长时间工作 。
斯旺的真空碳丝灯方案就这样敲定了 。
约瑟夫·威尔逊·斯旺爵士
他把一种纸板切成马蹄形的长条,然后放在坩埚里烘烤,制成碳化碳丝 。
将碳丝两端连接到导线上,密封在钟形玻璃罩中,尽可能抽出内部空气体 。
电线连接在电池的两个电极上,碳丝发出明亮的光 。这是最原始的白炽灯 。
虽然天鹅的灯泡仅用了13.5小时就烧坏了,但这并不妨碍它成为一个伟大的突破 。
那一年,爱迪生1岁 。
爱迪生
当时由于电灯基础技术不成熟,用于供电的电池性能差,电压低,真空技术没有发展起来 。
斯旺的电灯不仅实用价值不大,性能也很差 。不好的real 空技术总是让碳丝烧得很快 。
由于这个原因,他一直在改进他的发明,并且已经研究了12年 。
由于无法突破耐久性的瓶颈,实验工作在1860年被彻底搁置 。
这一年,爱迪生已经是一个13岁的报童了 。
爱迪生
停止电灯工作的斯旺也没闲着 。他已成为当地学术界的知名人士 。
他还从一家摄影地板制造公司的助理晋升为合伙人,并改进了当时的火棉胶湿法摄影方法 。
斯旺设计了一种干式照相底板,用硝化纤维素塑料代替了现场配制硝化纤维素溶液的繁琐步骤 。
15年后,这项技术启发了美国的伊士曼,他后来创立了柯达公司 。
胶体湿照相术
直到1875年,斯万才重新拾起最初的电灯研究 。
原因有二 。一个是英国物理学家克鲁克斯改进了真空放电技术,研究真空放电现象 。
另一个是比利时的工程师Gram和德国的Siemens生产出了性能卓越的DC电机 。
这两项技术的完善给了天鹅希望 。对他来说,在制造灯丝的技术上下功夫就够了 。
斯旺的电灯没有因为灯泡里残留的氧气而燃烧,却暴露了另一个问题 。
克鲁克斯管需要严格的真理空
碳化灯丝电阻太低,原厂电池电源没有过多暴露这个问题 。
现在用DC发电机供电,碳丝在大电流条件下很弱 。
虽然该研究尚未公开,但斯万平日里对白炽灯的谈论得到了业内人士的高度评价 。
斯旺马蹄形碳丝白炽灯
那一年,爱迪生在去怀俄明州看日食的路上,在一次聊天中从物理学家巴克那里得知了天鹅的白炽灯 。
他突然觉得以后白炽灯一定会成为每个家庭必备的照明设备,于是在目前技术还不成熟的情况下加紧研发以抢占先机 。
过了这么多年,爱迪生不再是一个小报童,但他是一个伟大的发明家,发明了留声机和自动电报 。
他虽然没文化,但懂得用人,他的实验室里有很多大学生和科学家 。
日食观光团,右二的爱迪生,摄于1878年 。
他立即指派他的科学家厄普顿协助研究和开发白炽灯 。
另一方面,白炽灯的研发远未应用,爱迪生已经成立新的电灯公司 。
他还在报纸上宣传自己解决了电灯的各种配套问题,吸引了很多投资者 。
带灯泡的爱迪生,数码修复版
这也迫使斯旺早早将自己还不成熟的白炽灯搬上舞台展示 。
1878年,斯万在纽卡斯尔的学会上公开展示了他的白炽灯,但最令人担心的事情发生了 。
灯丝因电流过大而烧坏,在第二年的复展中解决了这个问题 。
不过这并不妨碍天鹅在英国申请碳丝白炽灯的专利 。
斯旺早期的白炽灯
然而爱迪生投入了大量的财力和人力却白费了 。1879年,他的实验室用碳化棉丝制成了耐用的白炽灯,并在年底公开展示了他的白炽灯 。
当然,斯旺得知后很不高兴 。一个没文化的年轻人还想弯道超车?
他在《自然》杂志上发表文章指出:“15年前,我根据白炽灯的原理,用烧焦的纸和烧焦的纸板制作电灯 。确切地说,我把它当马蹄铁用,就像爱迪生现在用的一样 。”
几个爱迪生灯泡
谴责是徒劳的,发明最终还是要靠专利 。
1880年底,斯万的白炽灯在英国获得专利,成为英国第一个白炽灯专利 。
斯旺的白炽灯专利
爱迪生的专利并不是那么顺利 。虽然申请日比斯旺早了几个月,但1883年被美国专利局判定为基于索耶发明的微创新,专利无效 。
索耶获得了美国第一个白炽灯专利 。
爱迪生上诉了六年,终于在1889年再次获得了白炽灯的专利权 。
爱迪生的白炽灯专利
爱迪生的商业天赋再高,也无法撼动天鹅白炽灯在英国的地位 。
爱迪生的商业帝国触及了英国市场,他不得不为斯旺的专利许可付出高昂的代价 。
最终,双方在英国成立了EdiSwan公司,从此过上了幸福的生活 。
故事讲完后,你会认为白炽灯一定是天鹅发明的,这就有点不对了 。
如果说电灯是英国天鹅发明的,那俄罗斯人肯定不愿意 。
在他们的国家,有1872年金勋爵发明的白炽灯,又有1875年亚布洛奇科夫发明的“蜡烛”碳棒电灯 。
亚布洛科夫的蜡烛获得了俄罗斯第一个电灯专利 。
如果电灯是俄罗斯人发明的,那么德国人肯定不愿意 。
德国人亨利·戈培尔在1854年发明的碳化竹丝白炽灯,在他成为美国公民之前,在当时可以持续使用400个小时 。
戈培尔的发明被认为是第一盏实用的白炽灯 。
如果电灯是德国人发明的,英国又会不情愿了 。
因为1801年,伟大的化学家、英国皇家学会主席大卫通过实验,使铂丝通电发光 。
8年后,大卫和他的学生法拉第一起研制出碳棒弧光灯,但由于亮度太高,损耗太快,不适合家庭使用 。
大卫的弧光灯开启了电灯时代 。
谁发明了电灯?
把电灯普及到家家户户的第23位发明家爱迪生?或者其他更早做出实用白炽灯的发明家?
不,没有人真正发明过电灯 。电灯只是人类科技发展中一个不可避免的里程碑 。
没有DC发电机技术,没有成熟的真空技术,没有电学理论基础 。
就算你用现成的电灯回到那个时代,也不能假冒合格的产品 。天鹅的经历就是最好的例子 。
各国对电灯发明的争论,不过是为了展示国家科技的前沿 。有一万个理由不能把全人类创造的成果贴上你自己的标签 。
*参考资料
宋木香 。天鹅与爱迪生发明电灯的思想竞争与互动[J] 。中国工程师,1996,(03):35-36 。
普丽娅.加纳帕蒂 。1897年12月18日:让有光——电灯 。12.18.2009
黄,人 。电灯发明专利权是谁的[J] 。发明与创新,2001,(04):17 。
陈劲波 。看看爱迪生用微创新创造了什么[J] 。中国机电工业,2011,(06):24 。
【爱迪生是怎样发明电灯 爱迪生是哪个国家的】玛拉·贝尔穆德斯 。灯泡的历史 。德尔马球迷
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