第3章 愛迪生
- 世界名人傳記(少年版):科學發明家
- 馮化平編著
- 14316字
- 2021-05-27 16:16:17
苦難童年
18世紀30年代,愛迪生家族從遙遠的荷蘭阿姆斯特丹遷徙到了美洲這塊新興的大陸,在新澤西安家。在美國獨立戰爭期間,約翰·愛迪生站在英軍一方,最后導致家族流浪至加拿大的新斯科舍。安定后不久,老約翰的兒子塞繆爾與蘇格蘭人南茜結婚。但幸福的生活沒長久,塞繆爾又被驅逐出加拿大。
1828年,塞繆爾夫婦二人乘著“草原馬車”回到了美國。他們定居在中西部俄亥俄州的米蘭小鎮上,從此便以經營木材業為生。1847年2月11日,他們最小的孩子出生了,這便是享譽世界的偉大發明家——托馬斯·阿爾瓦·愛迪生。
托馬斯·阿爾瓦·愛迪生是個與眾不同的孩子。灰色的眼睛閃爍著晶瑩的亮光,頭發稀少、身體孱弱。他的腦袋中老是萌發著各種各樣的奇想。
1850年的夏季,3歲的愛迪生獨自一人鉆進鄰居家的倉庫內。焦急的父母直到天黑才找到了他,此時的愛迪生正趴在一堆厚厚的草墊上專心地暖孵著身下的一堆新鮮的雞蛋。通過親身體驗,年幼的愛迪生最終明白了人是不能孵出小雞的。
幼年時,愛迪生有一次到鄰居塞繆爾·溫切斯特的碾坊去玩,看到溫切斯特正在用氣球做一種飛行裝置實驗。于是,愛迪生也找來了幾種化學藥品做實驗,他希望人吃了之后,會像氣球那樣飛上天去。父親的一個傭工邁克爾·奧茨充當了這個倒霉的實驗品。可憐的奧茨吃完了愛迪生配置的藥水后嘴皮抽搐,幾乎昏厥過去。固執的愛迪生卻始終堅持奧茨飛不起來是奧茨的失敗,并不是自己的錯。由于氣球事件,附近孩子們的父母不再允許自己的孩子與愛迪生接近。他被視為了危險人物。
1854年,愛迪生7歲了。由于父親生意失敗,全家離開了這座令他難以忘懷的淳樸小鎮,遷至密歇根州休倫北郊的格拉蒂奧特堡定居下來。
幼年的愛迪生與其他的孩子似乎并無兩樣。所不同的是他從小就顯露出了一個天才發明家所特有的好奇心理,同時他更富于幻想。這種沒有邊際的幻想,在他的少年時代曾為他的父母帶來了無數的麻煩與驚嚇,然而在愛迪生以后的經歷中卻為他們贏得了耀眼的榮譽與財富。
搬到新家不久,愛迪生因病魔纏身,致使聽力微弱。
8歲半那年,他被送進了附近的一所小學。學校的課程設置呆板,老師講課枯燥無味。缺乏趣味的課程無法提起愛迪生的興趣。巨大的好奇心以及微弱的聽力很快便將他推入了困境。他常常會在課堂上提出各種常人難以想到的問題,結果令老師張口結舌,無以應答。對此,愛迪生的老師恩格爾先生刻薄地評價他是個低能兒。冰冷的話語深深刺傷了愛迪生稚嫩的心靈。沒過多久,母親就被請到了學校,她被告知愛迪生將是一位不再受學校歡迎的學生。心酸的母親領著孩子走出了校門,她絕不承認自己的孩子是個低能兒。
年幼的愛迪生就這樣永遠地告別了學校。難以想象,一位以自己的深邃智慧巨大地影響了人類生活方式的偉大人物,竟然僅僅接受過如此短暫的正規教育。
南茜,是一位有著豐富教學經驗的母親,她很清楚孩子們都有著愛玩的天性。于是她把家庭教育辦得生動活潑。母親的啟發式教育使這時的愛迪生對知識充滿了無比的渴望。9歲時,他已經能夠讀懂一些即便是中學生也深感晦澀的書籍。其中最感興趣的是帕克寫的《自然與實驗哲學》。這本厚厚的書籍包羅了那個時代差不多所有的科學知識,同時也為愛迪生展示了另一個新奇的世界。從這時起,愛迪生的生活發生了極大的變化。他幾乎做完了書中講述的所有實驗。除此之外,休謨的《英國史》、席爾的《世界史》,甚至包括自然科學的一位巨人牛頓所著的《自然哲學的數學原理》,這些大部頭書籍都成為了少年愛迪生涉獵的對象。《原理》一書教會了愛迪生重視實踐的真理。
自強少年
19世紀中期,一種人類從未使用過的新型能源悄然進入了普通人的生活,那就是“電”。有很多人試圖開發電的實際用途。最早將電作為一種信息傳媒加以利用的是電報。電報的發展正好與歐洲及北美鐵路網的鋪設同期。所以,電報線通常沿著鐵軌架設,以便檢查與維修。
1858年,紐約和幾個城市(遠至芝加哥)架起了大約800英里長的電報線。報紙上還刊登了美國電報員的傳奇故事。那時,人們對于電的興趣,正如同我們現在對宇宙旅行一樣濃厚。對一切事物都感覺好奇的愛迪生,通過電報對電發生了濃厚的興趣。“電”——一個充滿著神奇與想象的字眼。少年愛迪生暗暗地為自己定下了計劃,他要探索這片神奇的領域。
但是購買實驗設備和材料必須有錢。于是,經過和母親的死纏硬磨、起誓保證之后,愛迪生終于在從休倫港駛往底特律的早班列車上當上了一位報童。就這樣,當與他同齡的孩子正盡情享受童年歡樂之時,12歲的愛迪生已結束了自己的童年生活。
愛迪生的勤奮、踏實和聰明,從當報童時就已顯露了出來。除了賣報外,他在這條鐵路線上又同時發展了多種營業項目。從農夫手中收購鮮奶酪,再運到底特律去賣。到了水果成熟期,又用低價批發到大批漿果,再賣給底特律的果商。少年愛迪生憑著自己的努力,每天能收入好幾元錢,一星期有20多美元的收入。
1861年,美國內部圍繞解放黑奴問題爆發了著名的南北戰爭。這時的報紙成為人們及早得知前方戰事、了解親人狀況的惟一途徑。刊載戰爭消息的報紙常常被一搶而空。1862年春天的一個下午,愛迪生從朋友處得到了一份載有夏伊洛戰役消息的報紙清樣。報道中稱這場戰役死傷人數已超過了2.5萬人。愛迪生立即意識到了消息的重要性。他跑到《底特律自由報》報社,要求賒購1500份晚報。這一天晚上,回到家中的愛迪生給了母親100美元而不是平日的1美元。對一個少年來說,這是一筆不小的巨款。以后愛迪生還發行過自己的報紙《先驅報》,雖然只是一周發行一期,而且篇幅較小,但內容卻很豐富,極受歡迎。
漂泊職場
1862年是愛迪生的生活發生永久性轉變的一年。那是一個清晨,愛迪生正在大干線鐵路上賣報。突然間,他發現了一個大約3歲的孩子在鐵道中央拋石頭玩,此刻,正有一輛火車呼嘯而來,可是孩子竟全然不知。愛迪生什么也沒想便奮不顧身地沖上去救下了這個孩子。孩子的父親麥肯齊是克利門斯山火車站站長,為了感謝愛迪生對兒子的救命之恩,他表示愿意義務教愛迪生學習電報原理。
愛迪生很珍惜這難得的機會,他學習十分勤奮,再加上他的天賦,不久,他的發報技術超過了師傅。從這時起,愛迪生便與這神秘的電的世界結下了不解之緣,也因此而踏上了科學的征途。
一年之后,經師傅麥肯齊介紹,16歲的愛迪生得到了一份大干線鐵路斯特拉福特樞紐站電報員的工作。作為真正的報務員,愛迪生負責所有夜間的來電工作。但是他干得并不很好,因為他還沒學會使自己如何得到休息。白天,大量的實驗與書籍充斥了他有限的時間;到了夜晚,除了應付少量的工作之外,他又將剩余的時間分為了兩份,一份學習,一份用來偷偷地休息。但是這樣的情形并沒有持續多久。一天晚上,總局的模斯先生有急事發出了呼叫,可總不見回應。模斯擔心出了什么事情,于是他跑到了斯特拉福特樞紐站,推門一看,愛迪生正在蒙頭大睡。模斯先生氣急敗壞地將他趕了出去。對于愛迪生而言,這僅僅是幾年流離生活的開始。
19世紀60年代,電報員生活沒有保障,艱苦而又冒險。從17歲到20歲的4年間,愛迪生先后換了10個工作地點,一直過著動蕩的生活。
經歷了接二連三被辭退的困境之后,衡量再三,愛迪生終于決定到波士頓去。1868年3月,他開始了艱難的旅行。到達目的地時,這位來自異鄉的青年已餓得筋疲力盡,腰包幾乎一文不名了。幸運的是他憑著一種超出凡人的天賦,在5分鐘之后便找到了一份收報的工作。
在這里,愛迪生依然像以前一樣夜間工作,白天學習。一次,喜愛書籍的愛迪生無意中在舊書攤上發現了一本《法拉第電學實驗研究》的書,他如獲至寶。書中闡述的詳實的電磁學發展理論深深啟迪著愛迪生。
紐約得志
作報務員期間,愛迪生曾接收過國會例會的投票消息。他注意到登記議員們的口頭表決程序非常繁瑣,為了有效地利用時間,愛迪生和他的助手造出了一臺投票記錄機。每個議員只需按一下座位上的電鈕,機器便自動進行表決計數。
1868年,他第一次為自己的發明申請專利。具有諷刺意味的是,這位以發明著稱于世的發明家第一次的專利申請卻在8個月后被駁回了。理由是官員們對此不感興趣。
這臺投票記錄機雖然沒有為愛迪生帶來任何經濟效益,但它卻使整個波士頓都知道了愛迪生這個真正的發明家。除此之外,愛迪生還明白了一個道理:任何發明都應基于人們的普遍需要之上。
這一年中剩下的時間,愛迪生都用在了一種名叫二重發報機的裝置上。電報員出身的他最能夠切身地體會到電報業在戰后美國的重要地位,也最能感受到電報業改革的勢在必行。按照愛迪生的設想,二重發報機將可以同時在一條線路上發送兩份以上的電文。這樣能夠有效地節約時間,大大提高電報在行業競爭中的巨大作用。1860年初,太平洋電報公司表示對愛迪生的改良方案感興趣,借給他800美元供完善設備的最后部分。熬過許多不眠之夜,經歷了無數失敗之后,一架嶄新的二重發報機終于出現在眼前。二重發報機的發明,成為電報發展史上的一件大事。當地報紙立即用重要的版面刊登了這則消息。
這架機器雖然在日后為愛迪生贏得了名譽與金錢,但是在初始階段,卻沒有給愛迪生帶來任何成功的喜悅。因為資金的短缺,他無法申報自己的專利。借來的錢早已花光了,這時的愛迪生不但吃飯成問題,而且隨時都有被債權人控告的危險。
1869年6月,愛迪生坐船離開波士頓,來到了紐約。
初到紐約的愛迪生在勞斯黃金情報公司設在華爾街的辦公處找到了一份做電工的差使,這也許可以說是他一生中最大的運氣。勞斯發明了一種“金價指示器”,用機械原理控制價格的變化情況。隨著黃金交易的日漸頻繁,勞斯又創造出一種用電氣方式記錄價格浮動的更為有效的方法。愛迪生對這個機器產生了興趣,他總是等公司職員下班以后,跑到機器前仔細地揣摩,很快他就掌握了勞斯系統的每一個細節。
機會終于來了。一天,公司突然發生了發送機停車事故,這就好比心臟停止跳動一樣,整個系統頓時處于癱瘓狀態。幾十位客戶焦急地圍攻質問著勞斯博士。正當勞斯窘迫不堪的時候,愛迪生已經在邊上觀察出了故障的原因,原來是一個連接的彈簧斷脫了,導致了兩個齒輪無法正常工作。于是愛迪生不聲不響地動手修理起來。不到兩個小時,他就使這架龐大的機器重新轉動了起來。
勞斯意外地發現了身邊這位具有豐富的實踐經驗并且懂得科學原理的青年。于是他提出請愛迪生擔任本公司的總工程師,每月工資300美元,負責管理一切機器。對于如此之高的薪金,愛迪生幾乎無法相信自己的耳朵。實際上從這件事之后,愛迪生的地位發生了戲劇性的變化。從此,他不用再為生活四處漂泊了。
自己辦公司
1869年,是愛迪生事業的起跑線。那年他22歲。他辭去了在情報公司的工作,和好朋友波普一同開辦了自己的公司,取名為“電器工程師波普——愛迪生公司”。
這一年的冬天,這間新公司已經有兩項發明獲得了專利,一項是金價印刷機,另一項是美國印刷機。這些消息很快被華爾街的另一家黃金與證券電報公司的經理利弗茨知道了。他以1.5萬美元的代價購得了金價印刷機的發明。1870年,該公司又支付給愛迪生一筆4萬美元的巨款以購置他研究的更先進的股票印表機。這種機器的優點之一在于:如果機器出現故障或塞機時,只要人工輸入“不擁塞”的電訊號,它便可以恢復正常運轉。愛迪生在晚年回憶起這段往事時,還清楚地記得當時4萬美元的數目幾乎使他昏厥過去。
在漫長的一生中,愛迪生曾反復強調自己賺錢的目的在于籌措資金進行深入的實驗,使自己的發明成果得以在市場上出售。的確如此,得到巨款的第三天,他便用這筆錢在新澤西州紐瓦克市的沃德街建立了一座自己的工廠。隨著工廠的建立,愛迪生逐漸開始在美國東海岸那迅速發展、瘋狂競爭的工商界中占有了自己的一席之地。
苦樂年華
1871年4月9日,愛迪生最敬愛的母親與世長辭了。他懷著悲痛的心情將母親葬在了家鄉湖畔的小山上。
正當傷悲的心靈需要安慰的時候,一位溫柔、善良的姑娘走進了他的生活。這位姑娘名叫瑪麗·斯蒂爾韋爾,在愛迪生開辦的紐瓦克工廠中工作。瑪麗與愛迪生二人對于生活、家庭和思想方面都有著相同的見解。愛迪生最欣賞的便是瑪麗的善解人意與勤勞。1871年圣誕節,不顧瑪麗家人的反對,愛迪生與年僅16歲的新娘舉行了儉樸的婚禮。之后他們在尼亞加拉瀑布壯觀的美景陪伴下,度過了短暫的新婚蜜月。實際上,這次假期也成為愛迪生此后數十年中僅有的幾次空余時間之一。婚姻生活為他們帶來了幸福的同時,三個孩子也相繼出生了。婚后的愛迪生顯得更加成熟了。由于瑪麗的全力支持,他將全部的精力集中在了工作上。這個時期,各種各樣的新發明一經愛迪生的手就真正發揮出作用來。1872年他取得了38項專利,1873年又新增加了25項。
短短幾年時間中,愛迪生先后發明了二通路、四通路電報機。它們的出現從成本上有效地縮減了電報線路上材料、檢修以及借貸基金等方面的開支。這是繼莫爾斯之后電報學史上又一最為重要的貢獻。
1874年深秋,他帶著自己發明的產品來到西方公司的電報房進行實驗,結果證明四通路機性能良好。它不但可以同時傳送幾種電文,而且還可以在紐約、波士頓和費城之間雙向拍發電文。
正當勝利就在眼前時,這項專利權卻在歸屬問題上遇到了麻煩。因為愛迪生為償還債務曾為西聯與大西洋、太平洋這兩家電信公司先后效力,所以兩家公司都認為自己已經購買了新系統所涉及設備的專利權。愛迪生因此而被卷入了法庭訴訟之中。
新發明年代
1876年,愛迪生遷到了新澤西州的“門羅公園”。在這里,他建立了自己的“帝國”。他的到來不僅為門羅帶來了生機與活力,也使這個默默無聞的小地方在短短幾年之內變得聲名遠揚。
“門羅帝國”充分網羅了各個學科的精英,愛迪生將他們組織起來頑強地追求著自己的目標。這是愛迪生最出色的一點。他所邁出的這一步,不但在他一生的事業中具有不可估量的意義,而且在全美國歷史上也是一個創舉,它標志著集體研究的開端。
在這個特殊年代中,愛迪生憑著超人的研究精神、恒心與不屈的努力,成功地完成了電話、留聲機、電燈、發電設施、電影、電車、打字機、X光機等等多達1000種的發明或改造工作。這時的愛迪生深受社會敬愛,他成了社會的寵兒。不過,這個曾經經歷了顛沛流離生活的年輕人深深懂得,人生的道路上,惟一值得信賴的只有頭腦與努力。
19世紀可以說是一個傳奇的世紀,新的發明層出不窮。當電報系統開始以電碼形式傳送信息時,發明家們便大動腦筋,設想能否將人的聲音轉換成相對應的電信號,再用電線傳送出去。比起聲波在空氣中的傳遞效率來,新的方式可以更快、更遠。當電信號到達另一端后,再經儀器轉換為原來的聲波。只要兩端都有發話與收話的儀器,那就可以使相隔兩地的人們輕松地相互交談了。
這是一個偉大的設想。它的誕生將預示著人類文明的進一步提高。幾乎在同一時期,有3位科學家開始著手這方面的研究。他們是亞歷山大·格雷厄姆·貝爾、托馬斯·阿爾瓦·愛迪生與伊利夏·格雷。
貝爾電話因為一個小小的膜片,從而向成功邁進了一大步,這得益于貝爾對聲音與耳朵的思考。不過,貝爾電話音量微弱,通話距離短,有著巨大的局限性。
愛迪生對于貝爾的這架機器作出了各方面的改進。首先他采用了一種完全不同的傳送方法。愛迪生希望以改變電流的方法來產生更強、更清晰的信號,于是他想到了平衡電流法。通過某種材料與電流的“對抗”,使電阻減弱的原理來調節電流通過時的強弱。這樣,電阻就可隨壓力的大小而產生相應的電流。這個想法無疑對貝爾電話作出了實質性的改良。接下來,補充電力則成了主要問題。愛迪生使用一個雙線圈設備。其中一個線圈連接在干電池的兩極,另一個與電話機相連。當聲音進入傳話器時,第一個線圈就因振動而感應出電流,這股電流流入另一個細線繞成的線圈時,強度便可放大數倍,有了這足夠的電流,聲音就可以被送得更遠了。實驗證明,改進后的電話音量果然增大,但是仍然不太清晰。
一天晚上,愛迪生正在實驗室工作。油燈不亮了。無意中他發現一種被稱為碳黑的材料把好的玻璃罩熏黑了。這種烏黑油膩的煙油像絲絨般在愛迪生的指尖滑過。這些黑黑的物質引起了愛迪生的興趣。他請助手巴切勒將它們做成了一個個類似紐扣的小盤。將這種小盤裝在一個鐵皮上,上面壓上另一片鐵皮,再上面是震動膜。接通電流后,話筒中發出了清晰、有力的聲音。新電話使原本的通話距離由幾英里一躍提高到了數百英里。
1877年4月,愛迪生申報了這種碳阻電話送話器的基礎專利。
毫無疑問,貝爾是發明電話的第一人,可是愛迪生卻利用一個可變性碳阻裝置徹底推進了它的傳聲性能。
1877年底,愛迪生發明了留聲機。
1878年4月18日清晨,愛迪生由助手查爾斯·巴切勒陪伴,乘車來到華盛頓,準備去國家科學院演示這架神奇的機器。這次演示被參觀者贊為是精彩絕倫的。晚上11點,海斯總統接見了愛迪生。他一直為總統表演了足有兩個鐘頭。他被大家包圍著,直到清晨3時才停止。留聲機被人們稱為科學的奇跡。
以后,愛迪生又做了很多修改。新式留聲機采用了浮動唱針,由電機驅動,用蠟作為錄音材料。它的錄音轉筒用的不再是浸蠟硬紙板而是實心蠟柱。當一層蠟磨損后,只要將表面刮去就可繼續錄音了。
發明這種能夠令人們享受到美好聲音的機器,真的使愛迪生成為了一位好像寓言故事中的術士,它那變幻無窮的魔力使聲音跨越了距離與時間,隨時隨地重現于人類面前。
盡管這是一位沒有高深學識并且身患耳疾的人,但他的確獲得了一個又一個的成功。憑借著自己的努力與實踐,愛迪生一次次地證明了那些原本嘲笑譏諷過他的理論家們的錯誤。
煤氣燈在美國照明史上占有近一個世紀的歷史。
愛迪生堅信自己一定能夠設計出一種全新的照明設施,它沒有討厭的煙氣、刺眼的火焰、令人煩躁的噪音,墻壁不再被碳熏黑并且價格要比使用煤氣更加便宜。
愛迪生著手電燈研究之前,約布羅契柯夫發明的“電燭”問世了。利用絕緣的熟石膏將兩個碳極隔開,當“電燭”照亮時,絕緣層就與碳棒同速燃燒發出白熾光。從本質上講,這種“電燭”也是電弧燈的一種,只是更加省電一些。1876年,巴黎歌劇院門前的大道以及倫敦泰晤士河岸的照明都由“電燭”完成。但它最長也僅能維持兩小時的亮度。但是愛迪生卻相信,人們要使用的燈決不僅僅停留在這樣的階段。因為電弧燈光線太亮,既刺眼,成本又高,還會發出氣味、產生煙霧,不適合于一般照明。從某種意義上講,它離人們的實際要求還相去甚遠。
愛迪生時刻都在思考著怎樣以電力改變人類的生活條件,減輕人類的勞動負擔。1878年,他在《電與煤氣爭奪通用照明地位》的標題下寫道:目標——愛迪生要用電力照明取代煤氣照明,不僅要使電力照明具有煤氣照明的一切優點,而且還能給人們帶來熱能和動能。利用熱能,可以烘烤面包、燒菜;利用動能,可以開動各種各樣的機械……
這個思路完全是新穎的。但在一般的電學家們看來卻是荒謬的。愛迪生剖分電流的設想引來了不少的非議。一些同行認為愛迪生的設想是“空談”。他們認為不論是誰,總不能超越那些公認的自然法則。要想從同一根電線上既給你送來電光,又給你送來電力和電熱,那決不能成為現實。提及用電熱來烹煮食物,則更是荒謬絕倫的。
1878年秋天,門羅公園已經成為研究電燈的“戰場”。愛迪生是總指揮,協助他的是7位經驗豐富的助手。
他們首先要尋找適于制作燈絲的材料。在試驗過的金屬中,鉑(也稱白金)似乎是最理想的一種,因為這種材料符合電阻高、散熱慢的要求。10月5日,愛迪生提出了一份關于鉑絲“電燈”的專利申請,這種燈泡的燈絲,是鉑絲繞成的雙螺旋,它們之間再加一支金屬棒。當燈絲熱度接近鉑絲的熔點時,金屬棒便膨脹造成短路,燈泡溫度降低,鉑絲冷卻的同時金屬棒也冷卻下來,于是電流再次通過,然而鉑的價格昂貴,不利于普及。不久,愛迪生就放棄了鉑絲的使用,轉而采用鉑箔,但是成功總是顯得那么遙遠。
愛迪生把能想到的耐熱材料全記到了紙上,經過統計,竟有1600多種。難道這1600多種耐熱材料中就沒有一種適用嗎?愛迪生思索著。他更換不同的材料,制成許多不同直徑、不同形狀的燈絲,一樣樣地試。
一天晚上,愛迪生在實驗室中一邊思考著問題,一邊心不在焉地把一塊壓縮的煙煤在手中揉搓著,不知不覺中,煙煤已被搓成了一根細線。他突然想試試手中的細線是否會對實驗有所幫助。他將其截下一小段,放在爐中熏了大約1小時,再把它放進玻璃泡中,抽去部分空氣,然后把電流接上。立即,脆弱的細線釋放出了耀目的亮光。細心的愛迪生發現,經過碳化后的細線變得異常堅硬。炭絲燈雖然只亮了很短的時間,但卻給電燈的研究帶來了成功的希望。
無數次的失敗之后,愛迪生發現燈絲過快地被燒壞,是由于燈泡中還留有過多的氧氣所造成的。于是一天傍晚,在愛迪生和助手們成功地把炭精燈絲裝進燈泡中之后,一位德國籍的玻璃專家按照愛迪生的吩咐,將燈泡里的空氣抽到只剩下一個氣壓的百分之一后封上了口。這為愛迪生提供了一個高度真空的條件。當電流接通后,燈絲在真空狀態下發出了金色的亮光!這正是他們日夜盼望的情景。連續45小時后,燈絲才被燒斷。這一天被歷史永久地記載了下來——1879年10月21日。
不出兩個星期,愛迪生提出了炭絲電燈的專利申請。以后的幾星期,工作小組全力投入了制造燈泡的工作中。他們將制作出的一些燈泡掛在實驗室和愛迪生的家中,還有些懸于街道的上空。門羅公園將以這神奇的“未來之光”迎接1880年的新年。
伽利略曾經說過:“光是惟一的來自其他星球的信使。”但是在1880年這個不平凡的夜晚,愛迪生卻用他所造出的一種神奇的發光體照亮了整個門羅。賓夕法尼亞鐵路公司載了3000多人來到門羅。當火車在這個漆黑的冬夜到達時,愛迪生開動機器,40盞白熾燈全部點亮,就好像朵朵金花,腳下的雪地被照得通明。人們一個個目瞪口呆,忘記了寒冷。這里簡直就像另一個世界。
愛迪生的進取心是永無止境的。他向人們宣布,在燈泡的壽命沒有達到600小時以前,還不能算是成功。提高燈泡的耐久率,是愛迪生改進白熾燈的重要一環。其后他發現竹子纖維在碳化后做燈絲,壽命可長達1200小時。
幾年以后,他又發明了一種化學纖維替代竹絲。再往后,試驗重新轉向耐熱的金屬方面,最后才改用鎢作燈絲。愛迪生堅持不懈的研究終于獲得了最后的勝利。事實教育了一些人,改變了他們的偏見。到1882年愛迪生已在紐約建成了一個當時世界上最大規模的電力系統,它的直流發電機功率達到600多千瓦,為幾千名用戶提供照明用電。此后,白熾燈的使用范圍空前地擴大,逐漸遍及全世界。
電燈的發明及推廣,可能是愛迪生最杰出的成就,也是他一生中所達到的最高點。毫無疑義,愛迪生的這一偉大發明在科學史上開辟了一個新紀元,把人類從此帶進了一個嶄新的電光世界。人們最終感受到了光明、舒適、溫暖與快樂。愛迪生的發明影響了千萬人的生活方式,也推動了人類文明的進程。
愛迪生效應
在致力于電燈事業的擴展中,愛迪生忽略了后來被認為是19世紀末期的一項最重要的科學發現。在愛迪生對白熾燈進行完善化的過程中,他發現由于炭絲在白熾狀況下不斷損壞,造成了燈泡的損壞。出于好奇,他在燈泡中封入了一根銅絲,這也許可以抑制燈絲的揮發。結果并沒有達到他的目的,但卻發現了一個特別的現象。在燈泡亮的時候,也就是處于受熱階段時,如果給銅絲加上正電壓,雖然銅絲與炭絲并不相連,而且是在真空的條件下,但燈絲與銅絲之間依然有電流通過。如果炭絲沒有受熱,或者給銅絲加上負電壓,則不會出現這種現象。
遺憾的是愛迪生沒有繼續研究下去,只是將這一事實記在日記本里,又在論文中加以描述,最后于1883年寫成專利書呈報上去。這就是后來被稱之為“愛迪生效應”的現象。這種現象直到20年后才得以解釋。
1884年8月9日凌晨,妻子瑪麗因患傷寒去世了。她被安葬在紐約快樂山的墓地中。鮮花圍繞著瑪麗的墓碑。妻子的去世對愛迪生產生了極大的影響。他感到從未有過的孤寂。他經常回憶起家庭帶給自己的溫馨。現在,門羅公園能給予發明家的除了悲傷與回憶外,別的什么也沒有了。他將兩個兒子送到了紐約托外祖母代管。大女兒多特本來住在紐約的寄宿學校,母親去世后,她就回到了父親身邊陪伴著他。為了消除寂寞,愛迪生常帶女兒到戲院去,也會偶爾彈彈鋼琴作為消遣。他要借此把在長期的工作中絞緊的心舒解開來。
前妻去世兩年之后,他遇到了米娜·米勒。這是位稟賦不凡而又文雅的女性,愛迪生與米娜一見鐘情。1886年2月,他們幸福地結合了。婚后,愛迪生買下了新澤西州西奧蘭治郊區的一所漂亮的房子,舉家遷居這里(有趣的是,160年前愛迪生的祖先們從荷蘭移民美國大陸時,也是在新澤西州安家)。這時,他才重新又擁有了一個溫暖的家。幾年后,他們又有了兩個兒子和一個女兒。
在這期間,愛迪生的實驗室解決了許多當時新型電力工業提出的新的課題。各種專業人員在他的領導下,有組織有計劃地進行著工作,有力地促進了研究工作的進展。愛迪生創業初期的許多宏偉計劃大都得以實現。其后的20年里,這一帶先后建起了國民留聲機公司、愛迪生電池公司等等。
19世紀80年代中期以前,作為將電力設想化為現實的領導人物,愛迪生的地位一直是高高在上、無人企及的。他的發電廠利用直流發電機將電力傳輸給用戶們。但是到了80年代后期,這種穩固的地位開始受到來自交流電的沖擊。
毋須否認,直流系統從誕生的那一刻起就存在著必然的缺點。愛迪生的獨立電廠一般都是建立在人口稠密的中心地區,這是因為電在傳輸過程中消耗得太多,以至于由發電廠輸送的電力距離不能超過1英里。這樣便無法解決人口稀疏的偏遠地區人們的用電問題。此外,直流輸送的電力必須把電壓局限在250伏以內,如果超出這一標準便會燒毀燈絲,危及用戶安全。于是有識之士開始構想一種新的傳輸方式。
愛迪生研究所里有一位叫尼古拉·特斯拉的克羅地亞人,在直流電遇到的問題中他推想,如果不斷地使原線圈通斷、通斷,使之不停地流動,副線圈中不就可以不斷地感應出電流嗎?由于電流的瞬間通斷,人們不會察覺出電燈的明滅閃爍。這種大小和方向不斷變化的電流,就是交流電。特斯拉發現了這種裝置可以提高或者降低電壓,副線圈中的匝數越多則感應出的電壓就越高,原副線圈的匝數比就是它們的電壓比,這就是變壓器的基本原理。特斯拉是一位注重理論的物理學家,他始終堅信交流電會成為歷史的趨勢。抱著堅定的信念,特斯拉先后幾次同愛迪生討論過發電機革新的幾種潛在方案。假如這時的愛迪生能夠少一些偏執、多幾分考慮的話,那么歷史恐怕就要改寫了。然而事實卻并非這樣,不久之后,兩人便因為一件小事分道揚鑣了。
離開愛迪生之后的特斯拉終于找到了一位合作伙伴——喬治·威斯汀豪斯。這是一位精通電流知識的伙伴,他們的合作既愉快又成功。不到1年的時問,他們便將交流電引向了實際的應用當中。1888年,特斯拉建成了交流電傳送系統。對兩位合作者來說,他們的電力系統前景輝煌。而對愛迪生而言,這卻是嚴重危機的開始。
愛迪生開始利用人們對待電力的畏懼心理,在各種新聞周刊上發表文章,講述交流電的危害,以此來阻撓人們使用交流電。此外,他還在《電燈之危險》、《當心》這類小冊子中詳細羅列了交流電可能導致的種種危險……
但是,歷史的潮流是不可抗拒的。新生事物雖然稚嫩,不乏缺點毛病,但它終究會一步步地邁向成熟。短暫的挫折之后,交流電終于還是以它的多種優點贏得了用戶市場。實踐結果證明,它更加適用于人類的生活。從此,無論城市、農村、平原抑或是山區,都可以得到電力的供應了。從這時起,一個嶄新的電氣化時代正在悄然開始。
在這場激烈的電流交鋒中,愛迪生失敗了。雖然他在人們眼中仍然是一位英雄,真正的英雄。遺憾的是,這位發明家卻在這次關于電力傳輸技術的激烈紛爭中,顯露出了偏執、頑固與守舊。他已經由一位電力應用的倡導者逐步變成了電力技術改革的絆腳石。
1888年,經過一系列內部改革,愛迪生將許多商業性公司合并成立了統一的愛迪生通用電氣公司。隨著公司的建立,愛迪生擁有了更多的時間與金錢,這些更加促進他的發明與實驗。特別在“有聲電影”方面,他做出了巨大的探索與貢獻。
隨著電力方面的突破和攝影技術的發明,人類開始接觸到一項新奇的事物——電影。
1889年,愛迪生一家乘船橫渡大西洋,前往巴黎參加世界博覽會。另外,他還打算在那兒會見馬雷,增強他對電影的興趣。看來他的確下了決心,他要為眼睛做點什么,就像留聲機為耳朵所做的一樣。愛迪生的到來轟動了整個法國,他受到了最高規格的禮遇。其中與馬雷博士的會晤,對于探索有聲電影的愛迪生來說,起著至關重要的作用。他在馬雷的實驗室中第一次看到了一種連續顯示相片的裝置。愛迪生立刻意識到了這種裝置的重要性。歐洲歸來之后,他便集中精力試驗他看到的條形底片。
1891年5月20日,愛迪生為自己的新發明起了一個名稱,叫做“活動物體的連續照片放映機”。這是一種展現活動物體照片的器具,它既無放影機也無銀幕。愛迪生關鍵性的一項發明便是,使用伊斯特曼發明的條幅式“軟片”,循其長度拍攝了一系列的相片。然后通過鏈輪卡在底片兩邊的孔眼上,使底片以仔細調整好的速度在閃光燈前面經過,當一格畫面運行到窗口時,正好電燈閃亮又立即熄滅,如此不斷重復,每秒鐘可以造成46個影像,每分鐘便有2760個,這樣放映出的畫面就好像連續運動似的。
1893年,愛迪生實驗室的庭院中建起了世界上第一座“攝影棚”。這是座長方形的建筑,中間部分特別高,頂部有一個很大的窗。整個攝影棚可以放在圍成半圓形的鐵軌上移動,以保證拍攝區域內有自然光線照射。由于這座攝影棚是由木頭和黑色防水紙搭造,所以人們將其稱之為“黑瑪利亞”。
20世紀初,愛迪生在西奧蘭治鄉村俱樂部舉行了一次“有聲電影”表演。愛迪生要制造“會說話的電影”的夢想似乎就要實現了。他放映了小提琴曲、女聲獨唱以及諾曼底的鐘聲與場景……人們激動地看到當一只瓷盤摔到地上時,耳邊響起了物品落地時的破碎聲。
盡管表演是成功的,但愛迪生還是放棄了對“有聲電影”的深入研究。因為他覺得,聲與形的同步問題是其中最簡單的,困難的是使留聲機放出的聲音傳到一定距離,而且不能把它放在放映機的視焦范圍之內。舉個例子:你站在留聲機1米遠的地方測定的音量為100,那么到2米遠的距離音量就只有25了。音響效果不理想,愛迪生便想到使用字幕。
這期間,美國的電影業就像雨后春筍似的處在了一個蓬勃發展的新時期。同時,人們仍難以忘懷愛迪生提出的“會說話的電影”的美好夢想。
雖然愛迪生為電影的興起和發展奠定了重要的、不可缺少的基礎,可晚年的愛迪生仍然謙虛地表示,對于電影的發展,他僅僅是在技術上出人與力,其他的都是別人的功勞。電影的發明人雖不止愛迪生一人,但他卻真實地使電影走出了實驗室。他留給電影界的至今仍有價值的遺產,是35毫米的標準規格和用以改進每幅影片畫面的四個鏈輪齒孔的定位法。
蓄電池研究
18世紀90年代初期,他著手了一項從未接觸過的龐大事業——低品礦精選工作。利用自己制造的一種特別靈敏的磁針,愛迪生和助手們在新澤西州北部的塞克斯郡發現了一座很有開發前途的鐵礦山。這里是一片無人居住的森林,就在它的腳下,儲存了近2億多噸的低品位礦石。
愛迪生首先在鐵礦山的周圍建起了50棟房屋。接著,在紐約的各大報紙上刊載了招工廣告。不久,應征的人越來越多。這里逐漸形成了一個新的市鎮,大家為它取名“愛迪生鎮”。他們采用了愛迪生發明的選礦法,出產的鐵礦質量不僅比那種用舊式機械生產的好,而且售價也比過去低廉了許多。開始營業的第一天,鋼鐵公司就訂了1萬噸。他們每天產的礦沙可以裝幾輛20噸的貨車。對此,愛迪生十分開心。他喜歡這里,這里素淡的食物和清新的空氣都令他十分愉快。他可以以每噸6美元的價格出售礦磚,這無疑將給他帶來豐厚的利潤。
但是意外發生了。明尼蘇達州的蘇必利爾湖發現了很大的鐵礦,不僅品位高,分布廣,而且可以用成本較為低廉的露天采掘方式開發。這樣一來,鐵礦石的價格立即下跌,愛迪生的選礦廠不得不以每噸4美元的價格出售礦磚。但這樣虧本維持畢竟不是長久之計。辛苦經營了8年的礦廠關閉了。這次的失敗使他蒙受了近400萬美元的財產損失,幾乎將他推入破產的深淵。
但愛迪生畢竟不是普通人,沒有一蹶不振,很快他又進入了水泥制造業。天才的頭腦使他不到3年便還清了當年開采鐵礦所負的債務。此后他的興趣還涉及到熒光學、蓄電池、鐵路信號裝置和汽車方面……
僅電池方面的研究就花費了他整整10年的光陰。最早的蓄電池由法國人勃蘭特發明,但是性能不好,也沒有什么實用性。1880年,另一位法國人福勒苦心研制出了新型蓄電池,比起勃蘭特的發明可說是優秀了許多,但它仍然存在著不少缺陷:既笨重,蓄電量又少。愛迪生的課題就是如何使它體積小,重量輕,成本低,電力強。設想與現實之間總存在著一條漫長又艱辛的道路。花費了大約300多萬元,失敗了數萬次之后,成功終于像位姍姍來遲的貴客降臨了。1909年,愛迪生終于制成了一種非常理想的電池。這是用薄鎳片制成的蓄電池,它充一次電可使汽車行駛100英里,比普通的鉛蓄電池功能提高了1倍,而且這種電池不會因為過量充電或連續放置不用而損壞,壽命相當于鉛電池的數倍。
愛迪生研究的蓄電池被應用于廣闊的領域中,不僅用于無線電廣播收音,還被用于火車、輪船。它成功地解決了那些遠離發電廠地區的電力問題。
與世長辭
“天才就是百分之一的靈感加上百分之九十九的流汗。”這句話伴隨著愛迪生的一生。1915至1918年間,他先后完成的發明有39件。其中最著名的是魚雷機械裝置、噴火器和水底潛望鏡等。有人統計:愛迪生一生的發明多達2000多項。從他16歲的第一項發明——自動定時發報機算起,平均每12天半就有一項新發明。如此驚人的成就,實屬世界罕見。
晚年的愛迪生生活在財富與榮譽的光環中。1929年10月21日,愛迪生80歲高齡之際,美國郵電部為紀念電燈誕生50周年,特地發行了印有最初電燈圖案的紀念郵票,上面寫著“愛迪生的第一盞燈”,總統胡佛主持召開了電燈發明50周年慶祝會。從世界各地發來了無數的賀電。前來參加宴會的賓客達500多位,他們大都是來自《世界名人辭典》中的人物:鐳的發明者居里夫人、飛機的發明者萊特兄弟、影片工業巨頭海斯、電機工程師亞歷山大孫、鋼鐵制造家許瓦勃、通用電氣公司經理斯窩普、美國總工會主席格林……此外,還有不少人從遙遠的地方發來了賀電。阿爾伯特·愛因斯坦也通過電話傳遞了祝愿的聲音。慶賀會的中心亞特蘭大燈火通明。
在總統胡佛及各國代表的簡短祝詞之后,愛迪生站在了講臺上。但是他僅講了幾句,就倒在了椅子上。他被人攙扶到休息室中,總統的醫生為愛迪生注射了強心劑。這以后,愛迪生的身體每況愈下,由于長期的勞累,布萊特癥、尿毒癥和糖尿病等多種疾病纏繞著他。
1931年的10月份,他的病情已到了無法挽救的地步。每天都有從各地趕來的人探望他,他們在心中為這位改變人類生活的老人默默地祈禱。可是狀況實在令人擔憂。1931年10月18日,星期日的凌晨3點24分,愛迪生走完了自己84年的人生旅程。3天后,發明大王的遺體被安葬在靠近西奧蘭治的一棵大橡樹下。
當天,美國以一種特別的方式向這位擁有著復雜而輝煌經歷的偉人告別:人們關掉了所有的燈及電器設備,持續一分鐘,整個美國一片黑暗,接著,從東海岸到西海岸,從城市到鄉村,燈火通明,亮如白晝,世界又是一片光明。
愛迪生由一位報童、一位發報員升至到了令全世界矚目的閃耀地位。他的親身經歷無疑告訴大家,天才并非是與生俱來的,只有再加上百分之九十九的汗水才會獲得成功。
愛迪生將豐碩的物質財富賜予了后人。他是美國技術發展史上轉折的標志。美國以他為榮。但是他的創造發明不僅僅局限于美國,整個世界都因他而發生了巨大的變化。1922年美國國會統計,愛迪生使美國政府在50年內的稅收增加了15億美元。而1928年的又一次調查發現,全世界的資本用在與他的發明有關的事業上的數目如下:
電車65億美元
電燈50億美元
電影12.5億美元
電話10億美元
電力輸送8.57億美元
電報3.5億美元
鐵筋工業2.71億美元
車輛工廠1.9億美元
留聲機1.5億美元
電動力1億美元
電氣裝置3700萬美元
無線電報1500萬美元
蓄電池500萬美元
合計為157.25億美元。這個數字足以表明他對于現代物質文明的影響,也足以令人們清楚了他在20世紀中的地位。全世界都不會忘記這樣一位造福于人類的偉人。他對人類作出的重大貢獻將永垂史冊。