在19世紀電燈問世以前,人們在日常生活中普遍使用煤油燈或煤氣燈照明。這樣的燈靠煤油或煤氣的燃燒來發光,所以會散發出濃烈的黑煙和刺鼻的臭味,又因為需要經常給它們添加燃料,擦洗燈罩,所以用起來很麻煩。還有一個更嚴重的問題,就是這種燈很容易引起火災,造成慘禍。在那個時代,好多科學家都在想辦法,利用當時已經出現的交流電,研究出一種安全可靠又方便耐用的電燈。
這一天終于來到了。1879年10月21日,一位美國發明家通過長期的反復試驗,終于點燃了世界上第一盞有實用價值的電燈。從此,這位發明家的55名字,就像他發明的電燈一樣,走入了千家萬戶,他被后人贊譽為“新時代的普羅米修斯”。
當然,愛迪生并不是第一個研究電燈的人。自從開天辟地的時候起,大自然就已經懂得使用電力照明了。當陣陣響雷滾動時,空中便點起了一串串兒雪亮的“閃電之燈”,但人類開始研究電力照明,卻是后來的事。19世紀初期,開始有人探索用電來照明。
在研究電燈的先驅中,首先應該提到的是法拉第的老師戴維。戴維在做電化學實驗的時候,曾經發現兩根相鄰的碳棒中間通過電流,會發出強烈的弧光。他根據這個發現,發明了弧光燈。他用2000只伏打電池做電源,使兩盞弧光燈發出的光足夠照亮一個大廳。戴維還發現,白金絲通過電流的時候,會白熱發光,而且很快就會在空氣中燒掉。這一發現,啟示后人發明了白熾燈。俄國科學家彼得羅夫發明過電弧燈,時間比戴維早些。
到19世紀下半葉,隨著發電機的問世,電弧燈已經廣泛用于燈塔、劇院和廣場的照明。但是,電弧燈耗電驚人,每一盞電弧燈都得配上一臺發電機,而且燈光也太刺眼,不適合家庭使用。
人們一直用煤氣燈、蠟燭或者油燈做家庭照明,黑煙很多,也不明亮。為了尋找一種經濟實用的電燈,人們做了大量工作,積累了許多失敗的教訓和成功的經驗。19世紀70年代,發明電燈的條件日趨成熟,不少人都想顯一顯身手。愛迪生就是在這個時候參加研究的。
1878年初秋,愛迪生決定研究白熾燈。他首先收集人類照明的各種資料,從上古的油燈、蠟燭,后來的煤氣燈直到當時各種電燈的研究資料,凡是和照明有關的,他都進行研究,他先后摘錄的有關筆記就有4萬多頁。
1873年,俄國有個叫羅德金的青年工程師研制了一種白熾燈。他用細炭條做燈絲,裝在密閉的玻璃泡里。這是世界上最原始的電燈了,但由于解決不了壽命短的致命弱點,他最后破產了。因此,許多人對白熾燈的研究望而卻步。幾年以后,另一個人對電弧燈作了改進,發明了一種新穎的“電燭”,很受歡迎。巴黎的大街、倫敦的劇場直到柬埔寨的王宮都曾經閃耀過“電燭”的光亮。不過,從本質上說,“電燭”還是一種電弧燈,只是稍省56些電罷了。
愛迪生經過反復比較,決定研究白熾燈。他確信白熾燈成本低、耗電省,只要解決了壽命問題,就有成功的希望。
從1878年9月開始,門羅公園里的研究所成了研究電燈的戰場。愛迪生是總指揮,有7個經驗豐富的人當助手。愛迪生首先遇到的難題是不知道用哪種材料做燈絲才能延長燈泡的壽命。開始時,他試用傳統的炭條,但一通電就斷了。接著,改用釕、鉻等金屬絲,通電以后,也不過亮了片刻就燒斷了。愛迪生還改用熔點高的貴重金屬白金絲做實驗,燈泡的壽命還是不長。
1878年過去了,愛迪生的研究毫無進展,他用極大的毅力和耐心,試驗了1600多種材料,各種金屬、石墨、木材、稻草、亞麻、馬鬃都成了他的實驗品。愛迪生用的實驗方法,基本上屬于試探法,凡是能想到的東西,他都找來試驗。他那種百折不撓的精神確實令人欽佩。
1000多種材料都試過了,經費也花得差不多了,試驗還是沒有成功。愛迪生一籌莫展。這時,不但一般人認為愛迪生成功不了,就連很多專家也覺得電燈的前途實在暗淡。英國一些著名的電器專家甚至公開譏諷愛迪生的研究不過是荒唐無稽的夢囈。曾吹捧他的紐約報刊記者也落井下石,刊登采訪記,說“愛迪生研究電燈的宏愿已成泡影”。
但是,愛迪生沒有退縮,他頑強地要把明亮的電燈研究出來。
愛迪生和助手們經受著嚴峻的考驗。他們關在實驗室里夜以繼日地干著,實在困了,就在實驗室的桌子上躺一躺。愛迪生因為勞累過度,雖然身強力壯,但是兩眼常常布滿血絲,顯得疲憊不堪。
愛迪生在休倫埠車站學電報的時候,麥肯基站長曾熱心教過他電碼。愛迪生建立研究所以后,特地請他到所里來工作。這時,麥肯基已經上了年紀,實際上做不了事了。愛迪生聘請他來,不過是為了報答他的情誼,讓他掛個閑職養老罷了。麥肯基是蘇格蘭人,長著紅棕色的頭發和胡子。有一天,愛迪生正在為燈絲材料冥思苦想,忽然看到麥肯基的紅胡子,不由眼睛一亮。他問麥肯基,為了電燈實驗,能不能借用一樣東西?麥肯基明白愛迪57生看中了他的胡子,就剪下一撮來,愛迪生懷著極大的興趣挑選了幾根粗胡子,先進行炭化處理,然后裝進燈泡里做實驗。這時,他已經設計出一種新的抽氣機,燈泡的真空度有明顯的提高。
遺憾的是,實驗結果表明,用胡子做燈絲,效果也不理想。麥肯基找到愛迪生,把胸口一拍說:“再試試我的頭發吧!”
愛迪生說,頭發和胡子的性質一樣,沒有采納他的建議。但麥肯基的獻身精神是感人的,愛迪生深情地望著麥肯基,目光偶然落在他的粗線外套上,靈機一動,突然對助手喊起來:“快!找一卷棉線來。”麥肯基聽了,毫不猶豫地解開外套,從里層撕下一大截粗線,遞給愛迪生。助手看見愛迪生接過棉線時候的激動神情,每個人的臉上都露出了興奮的神色。他們知道,每當愛迪生作出重要決定的時候,總是這種表情。
愛迪生先把棉線放在密閉坩鍋里,再把坩鍋放進火爐,用高溫處理。等棉線炭化以后,讓它冷卻,然后用鑷子取出來。大家目不轉睛地看著他操作。炭化棉線又細又脆,加上愛迪生過于緊張,開始幾次都碰斷了。到第三天傍晚,他們才成功地把炭精絲裝進了燈泡。這時,夜幕已經降臨。一個德國籍的玻璃專家按著愛迪生的吩咐,把燈泡里的空氣抽到只剩下一個大氣壓的百萬分之一,封上了口。這為愛迪生的成功提供了先決條件。
愛迪生接通電流,他們日夜盼望的情景終于出現在眼前:燈泡發出金色的光亮!愛迪生和助手們無比驚喜,他們忘記了13個月來的失敗,忘記了連續苦戰的疲勞,一直守著這盞電燈。這一天是1879年10月21日,后來被定為“電燈發明日”。
連續用了45個小時之后,這盞電燈的燈絲才被燒斷。這是人類第一盞有實用價值的電燈。
愛迪生沒有陶醉。因為電燈的壽命還不足以讓它進入人們的生活,于是他開始尋找更耐用的燈絲材料。又是兩年過去了,愛迪生和助手們先后拿世界各地的六千多種植物纖維做過試驗,終于從長在日本的一種竹子中找到了合適的材料。電燈的壽命因此提高了上千小時。1882年初春,第一批實用的電燈終于生產出來了。
同年秋天,在紐約帕爾街的發電所里,愛迪生親手推上了向用戶供電的閘刀。后來的人們又不斷對電燈加以改進,找來使用壽命更長的鎢絲做燈絲,今天我們家里的燈泡用的就是鎢絲。
電燈是19世紀末最著名的一項發明,也是愛迪生對人類最輝煌的貢獻。應該說,是愛迪生把光明帶給了人間。