第6章 開天辟地近代化學的奠基人波義耳(6)
- 科學的楷模(科學知識大課堂)
- 李楠 金昌海 崔今淑
- 5475字
- 2015-04-20 10:43:57
愛迪生有了5000美元,便不受他人左右,成立了一家自己的公司,并在尼瓦克市的沃德街10號創辦了一家工廠,從事股票情報接收機和其他設備的生產。
尼瓦克工廠的建立,使愛迪生在東海岸那迅速發展、瘋狂競爭、不擇手段地牟取暴利的工商界中占有了一席之地。盡管已經取得了一些成就,但愛迪生始終沒有忘記自己的職責是發明對社會有用的東西。于是,在尼瓦克他最先著手的項目之一就是自動發報機,研究成功后,他把這套系統賣給了英國郵電局。
這項工程一完工,愛迪生又投入到他的多通路電報技術的試驗中。自從他擔任報務員以來,這一思想一直占據著他的大腦。出于對這項研究的熱情,他已開始為西方聯合公司研制屬于該公司專利范圍的多通路電報機。1873年初,愛迪生與西方聯合公司之間似乎達成了默契,愛迪生將把自己的專利出售給該公司,而該公司則根據雙方認可的價格加以收購。
正是以這種業務聯系,愛迪生用自己的智慧與才干在尼瓦克工廠創造出了一項項新的發明,它們通過西方聯合公司,流向了需要它們同時也是檢驗它們的社會。與此同時,愛迪生的名字也被人們廣為流傳。后來愛迪生對貝爾的電話進行了改進,發明了實用性更強的碳阻送話器,并于1877年4月申請了專利。于是愛迪生與貝爾兩家公司展開了長達3年之久的激烈競爭,雖然競爭是以兩家公司合并為聯合電話公司為結果,但愛迪生的名字開始變得不同凡響。
發明留聲機
愛迪生在他的尼瓦克工廠里推出了一件件值得稱贊的新產品,但從實質上說,它仍然是個生產單位,而不是為研究工作服務的實驗室。所以早在1876年,他就決定要建立一處與此性質不同的工廠,即工業實驗室,它的任務就是研究人們的實際需求,然后找出滿足這種需求的方法。而且,此時他已從純粹的制造業中獲得了足夠的本錢,他也確信自己可以靠發明新產品為生。
愛迪生的父親山墨爾從伊利諾斯的老家出來,為他的兒子探查到了一個很適合愛迪生建立工業實驗室的地點——門羅公園。這里距紐約不遠,環境幽靜,交通也十分便利。年輕的愛迪生不久便成了這里的新主人。1876年的門羅公園還是個不為人知的地方,不出幾個月,愛迪生就給它帶來了新的生機,不到10年,它就以留聲機和白熾燈的誕生地而聞名于世。
愛迪生早在試驗電話的時候,就發現傳話器里的模板會隨著說話聲音引起相應震動,便想進一步探討這種震動的幅度到底有多大。但因為耳朵有毛病,聽覺大打折扣,只得想辦法用觸覺來代替。他找了根短針,一頭豎在膜板上,一頭用手指輕輕按著,再對準膜板,一講話,手指頭便覺著短針在顫動。講話聲音高,顫動就快;聲音低,顫動就慢,感覺清清楚楚。
接連試了好幾回,結果都是如此。他端詳著那根短針,猛然想到:說話的聲音能使短針顫動,那末倒過來,這種顫動反轉來也一定能發出原先說話的聲音。想到這里,心頭豁然開朗,竟然不顧夜幕已經降臨,獨自又投入到緊張的試驗中去了。
1877年11月29日這天早晨,愛迪生照例頭一個來到實驗室,在簽到簿上簽了名。雖說是實驗室的主人,他也跟普通工作人員一樣,嚴格遵守規定的簽名制度。
上班不久,愛迪生把克魯西叫到辦公室來,取出筆記本,撕下一張草圖,面帶微笑地遞到克魯西手里說:“馬上照圖樣做出來,越快越好!”口氣挺著急,還略帶幾分掩飾不住的興奮。
12月6日星期4這一天,愛迪生的工作人員都在實驗室里聚集,觀察克魯西工作的結果。當時多數人均持懷疑態度,愛迪生本人也不例外,但他還是鎮靜地將一片薄薄的錫箔卷在滾筒上,把振膜的針調好位置——對準纏在螺線起點的錫箔上。于是愛迪生搖起機器,開始向振膜講話。
與莫爾斯的第一份電文“上帝所作之事”和貝爾在表示電話成功之際所說的“來呀,沃森”相比,此時愛迪生的話最不精彩。他一面搖著手柄,一面背誦著“瑪麗有只小羊羔,她的毛發白如雪……”
大家還在旁觀,愛迪生從記錄機振膜上把針退出,將滾筒轉回原位,然后將另一振膜的針頭對準錫箔。
他再次搖動手柄。就在這時,機器發出了微弱、然而無疑是屬于愛迪生的聲音:“瑪麗有只小羊羔……”
克魯西用德文驚嘆道:“我的上帝!”
“在我的一生中,從來沒有如此吃驚過,”愛迪生說,“大家也都感到驚訝。對于一試就成的東西,我總是放心不下。長期的經驗告訴我,這種東西還有許多缺點,離商業化程度還有一定距離。然而,成功無疑是擺在了眼前。”
18天之后,愛迪生提出專利申請,并在不同場合進行演示,引起了社會轟動。留聲機被人稱之為科學的奇跡,愛迪生也受到了最高的贊譽。
但不久就有人稱這是一種騙局,是利用人在摹仿,在重復,而不是錄音。一位英國正教的主教來到門羅公園,詢問是否可以對留聲機講幾句話。愛迪生一口應允,主教就以飛快的速度念出一連串佶屈聱牙的圣經人名。愛迪生把滾筒轉回原位,搖動手柄,主教為聽見自己的聲音而露出驚奇的神色。主教供認,他曾懷疑留聲機里有鬼,但今天他的懷疑解除了,因為在全美也找不到能以這種快速度讀出這些繞嘴的名字的人。
在留聲機發明后的幾個月里,愛迪生和他的同事們又制成了一系列的改進型留聲機。之后,愛迪生便興高采烈地迎接紛至沓來的報界記者,他對《紐約每日寫真報》記者作出了后來經常得到援引的聲明:“我已經制出了許多機器,但只有這個是我的孩子……”
的確在愛迪生漫長的一生中,他改進了股票行情接收機,改進了電話,完善了白熾燈,并為之設計出合理的供電系統,包括后來電影技術的問世,高性能的電池推廣都離不開他的努力,但這些成就基本上是在前人探索的基礎上完成的。惟有留聲機的創制,是愛迪生完成了一項從無到有的偉大發明。
電燈的誕生
自從愛迪生開始從事科學發明以來,可以說卓有成效,而立之年的他確實感到欣慰。但有一個問題一直縈繞腦際,遲遲得不到解決,那就是如何使用電力來減輕人的勞動負擔。
1878年夏末,愛迪生在門羅公園再次考慮電的潛在用途。早在1877年秋,他曾做過幾次白熾燈的實驗,但是由于那時許多人都在這一領域里進行探索,愛迪生就放棄了這方面的研究。
當然留聲機的發明也是他離開白熾燈研究的原因之一。
在愛迪生探索電燈的時期,社會的照明問題基本上是靠煤氣燈來解決。然而煤氣燈有其本身固有的缺點,如亮度不夠,易泄漏,供應系統不暢通等等。后來有人研制了電弧燈,試圖替代煤氣燈,但經過實驗發現它不能被普遍采用,其原因一是它的光芒刺眼;二是炭極之間的距離必須不斷加以調整;三是炭極打火之后要冒出嗆人的氣味和黑煙。這就決定了它不能用于室內照明。但是盡管電弧燈有這些缺點,自從19世紀50年代以來,有些國家還是做了有限采用,如做航標燈,或者街道照明等。
試圖打破煤氣壟斷照明的人,為數甚眾。但是,他們全都面臨著如何彌補理論與實踐之間的巨大差距問題。從理論上講,制造電燈只需要一根細燈絲,可以用炭制,也可以用其他材料。只要將燈絲封在玻璃容器內,抽掉空氣,即可通過電流讓燈絲發出白熾光。然而,實踐起來卻沒有那么容易,既要找到一種不易燒斷的制造燈絲的材料,又要保證玻璃容器是個良好的真空。即使明確了這些必要條件,在實驗室的優越設備中也很難造出理想的電燈。更何況實行商業化大規模生產,還有許多其他問題亟待解決。
1878年秋,愛迪生在進行第一組試驗時,著重測試了50多種不同原料經過制絲、炭化處理后在真空中發光的情況,最終得出結論,電燈問題的解決,只有一種方法,那就是燈絲的電阻要高,散熱要慢。
之后,愛迪生又做出了很大努力,但炭絲試驗并沒有成功的跡象,于是他轉向鉑和類似鉑的金屬,因為這些材料符合電阻高、散熱慢的要求。
經過無數次試驗,鉑做燈絲似乎是其他金屬燈絲中最理想的一種。于是10月初,愛迪生便提出了一份關于鉑絲“電燈”的專利申請。
第一份白熾燈專利提出以后,愛迪生便嗅到了勝利的氣息。但他十分清楚面前還有許多困難,因此他開始加倍努力。他意識到自己的數學基礎是不夠的,若要成功地設計出白熾燈,使它成為照明系統中的關鍵部位,就必須進行一系列復雜的計算。因此,在年底以前,他雇用了兩位數學家,經過他們嚴格的計算,證明了愛迪生直覺的正確:電燈必須具有100歐姆以上的電阻,才可能成為煤氣燈的對手。
一兩年之后,愛迪生已在白熾燈制造方面取得了初步成就。1879年秋,愛迪生得到了一種新型的斯普林格氣泵,這種氣泵可使他創造十萬分之一大氣壓的真空。由于真空條件的改善,愛迪生本能地又把炭絲作為燈絲材料來做實驗了。愛迪生從一開始就認為炭絲是最理想的燈絲材料,他放棄這種材料,只是因為以前的真空度不夠,炭絲熔化過速。
從10月16日開始,經過5天的探索,出現了最終的突破。這次愛迪生使用的是棉線,他把棉線裝入鎳板上刻出的U型槽中,進行幾個小時的炭化處理。他與助手巴切勒已連續在實驗室工作了好幾天,因為炭化后的炭絲又細又脆,在把它裝入燈泡之前,曾不慎折斷過兩次。他們在第三次終于將炭絲裝入了燈泡,然后抽去燈泡中的氣體,將它封好,通入電流,盼望已久的情景出現了!
愛迪生加大了電流,燈泡仍然工作,第一只燈泡連續燃燒了幾個小時,第二只燈泡燃燒了40個小時,又連續試驗了兩天,愛迪生知道已渡過難關。他說:“我認為我們發現了制造它的方法。如果它現在能堅持40個小時,再過些日子我就能讓它持續100個小時。”
不出兩周,愛迪生提出了炭絲電燈的專利申請。在其后的幾個星期,門羅公園便投入了制造燈泡的工作。由于愛迪生還在繼續他的試驗——不斷改變燈泡的尺寸和形狀,變換引入燈絲和密封燈泡的方法,因此當時制造的燈泡并不是個個都一樣。另外愛迪生的同事又仿照這些燈泡制造出許多復制品,一些懸掛在實驗室,一些送入愛迪生的家、巴切勒先生的家及當地廉價旅館中。然后豎起電線桿,將這些電燈與實驗室的發電機相連。還有一些燈泡,被懸于街道上空。夜色降臨后,只只電燈都發出明亮的光輝,四周鄉下的人們,凡是能步行或騎馬到這里來的,都前來欣賞這一新奇的景象。
愛迪生很善于為他的活動作宣傳,這不僅是良好的商業家的本能,也是一種發自內心的熱忱所致。當全美各大報紙對電燈的發明做了大量報道之后,愛迪生馬上抓住時機,宣布圣誕節一過實驗室將公開開放。于是,賓夕法尼亞鐵路便在門羅公園設置了專線,不出數日,愛迪生的眼前就出現了非凡的景象。
由于來客絡繹不絕,一個容納二三十位技工工作的實驗室已經停工一個星期了。這些參觀者從四面八方趕來,使這個方圓數英里的小鎮停滿了形形色色的車輛,數以千計的男女老幼涌向這里。與此同時,火車上又走下銀行家、掮客、資本家、觀光者,以及急于要做生意的有關方面代理人。
還有許多參觀者爭先恐后地嚷著要和這位偉大的人物說句話。有些參觀者則不顧“警告牌”上的勸阻,竟擅自擺弄起機器來,其中有臺昂貴的氣泵與其他一些設備就是在這種混亂中被搞壞了。到1月3日,已有13只燈泡丟失,于是愛迪生不得不宣布,從此以后,參觀者沒有獲得特許不準進入實驗室。
如果將這些枝節問題排除在外,門羅公園的大展可以說取得了一般展覽無法取得的效果。它向人們證明,白熾燈的確可行,由它所引發的一場室內革命將不可避免,煤氣燈和電弧燈照明的時代即將結束。夜晚,從此將變得絢麗多彩。
臨終的歲月
1929年10月21日,愛迪生發明白熾燈50周年紀念日來到了。人們為此舉行了隆重盛大的慶祝會,全世界的科學家,有的打電報,有的親自趕來,向他祝賀。
大會會場上,張燈結彩,樂隊奏起雄壯的樂曲,整個會場的氣氛隆重而熱烈。當大會主席致完開幕辭,司儀高聲宣布“愛迪生先生致答辭”的時候,全場響起了經久不息的暴風雨般的掌聲。
82歲的愛迪生,今天顯得特別興奮。講話時嗓門提得很高,他情感激動地說:“……謝謝諸位,謝謝諸位。如果我曾經或多或少地激勵了一些人的努力,我們的工作,曾經或多或少地擴展了人類的理解范圍,因而給這個世界增添了一份歡樂,那我也就感到滿足了。”
他剛一講完,全場立刻又響起了一片掌聲和歡呼聲,比歡迎他致答辭那陣更為熱烈。這時候,大家只顧鼓掌、歡叫,誰也沒有注意老人家突然間發生的變化。
愛迪生走下臺后,步履有些蹣跚,最后一下子跌坐在椅子上便昏了過去。
經過這次昏厥后,老人的身體大不如從前了。人一天天瘦下來,胃口越來越差,連看到往常最愛吃的蘋果餅都搖頭。
在以后兩年的歲月里,尿毒癥、腎臟炎、糖尿病和胃潰瘍,同時向羸弱的老人發動猖狂進攻。此時的愛迪生,披著滿頭銀發,雙眼合緊,安詳地躺在樓上寬敞的臥室里。老人的生命就像風前殘燭,飄閃晃搖,隨時都有熄滅的危險。
他微微睜開眼,掙扎著向窗外探望,想再看看這可愛的世界,陽光下,青山綠水,分外妖嬈。幾頭奶牛耷拉著花白的大肚子,悠閑地啃著青草。那些草長得真好,齊刷刷的,綠油油的,風一吹,輕悠悠掀起一層層碧綠的波濤。
“那邊真是美極了!”臨危的老人喃喃地說。
他恍惚覺得,他那生命的小船,就在這片綠色的海洋上緩緩漂流。盡管視覺模糊看不大清,可是多少往事,多少痛苦與歡樂、失敗與成功,卻依然歷歷在目。
光陰似箭啊!84年的時間一晃就過去了。在這短促的84年里,他駕駛著這只生命的小船,沖破萬層巨浪,勇猛前進。往事如同他發明的活動電影,一幕幕地在他眼前閃躍而過。他看到了許多熟悉的面孔、城市、鄉村;重溫了過去的生活,流浪、饑餓、友誼、通宵達旦的工作、試驗成功時的歡樂……垂危的老人在檢閱他那忙碌的一生,他并不為虛度年華而嘆息,也不因碌碌無為而悲傷。他記住了在那次慶祝大會上自己講的話:“……如果我曾或多或少地激勵了一些人的努力,我們的工作,曾經或多或少地擴展了人類的理解范圍,因而給這個世界增添了一份歡樂,那我也就感到滿足了。”
他帶著寬慰的笑意,慢慢合上了眼睛。時間是1931年10月18日3點24分。
電話的發明者貝爾