白(bai)炽灯无疑改变了(le)人类文明。随着灯泡的出现,人们(men)突然可以工作和娱乐到深夜(ye),而不需要依靠(kao)明火来照明。
虽然电灯泡的影响力无可置疑,但它(ta)的起源却值得讨论。传统观点认为美国人托马斯(si)·爱迪生(Thomas Alva Edison)发明了电灯。他(ta)获得了最早的两项白炽灯专(zhuan)利,第一项在1879年,第二项在1880年。然而一些历史学家认为,把所有(you)功绩都归于爱迪生有些过于简单粗(cu)暴。他们认为爱迪生确实(shi)发明了灯泡,但只是当时一系列(lie)类似发明中的一个。
其他一些专家说,尽管爱(ai)迪生的灯泡比之前(qian)的设计更出色,但灯泡的主要发明权应(ying)该属于英国发明家约瑟夫·斯旺(Joseph Wilson Swan)爵(jue)士,他与爱迪生同(tong)时研究白炽灯,后来(lai)又与爱迪生合作。但另一些(xie)历史学家反对称,这种对历史(shi)的修正是一种矫枉过(guo)正,爱迪生就是白炽灯(deng)泡的发明者。这(zhe)些说法到底谁对谁错?
托马(ma)斯·爱迪生与第(di)一盏白炽灯的复制品的合影。这种(zhong)白炽灯可以发出相当于(yu)16支蜡烛的光,它是今(jin)天五万瓦(相当于15万支蜡烛(zhu))灯泡的前身。图源BETTMANN/GETTYIMAGES
要想知道爱迪生对发明(ming)电灯泡的贡献,我们需要先(xian)了解之前发明家的工作。在19世(shi)纪初,意大利发明家亚(ya)历山德罗·伏打(Alessandro Volta)首(shou)先提出了控制电流(liu)的概念,其标志是制成(cheng)了可以用作电池的伏打电(dian)堆。如果你觉得伏打的名字很耳(er)熟,或许是因为电压的单位“伏特”就是以他的名字命名。
伏打电堆(dui)启发英国化学家汉弗莱·戴维(Humphry Davy)设计(ji)了他自己的电池,并用它点亮了(le)自制的弧光灯,这种弧光灯可(ke)以在玻璃泡中发出可见光。戴维于1806年发明弧光灯,这领先爱迪生七十多年。但戴维的弧光灯极其明亮而难以控(kong)制,它需要大电(dian)流而寿命又不够长(chang),因此难以走进寻常百姓家。尽管(guan)它作为室外路灯有一(yi)定用处,但不能在家庭中使(shi)用。
汉弗莱·戴维(1778—1829)发明了早期的弧(hu)光灯,它由电弧放电发光(guang),又叫做伏打电弧。WIKIMEDIA COMMONS (CC BY 4.0)
戴维之后的化学家们认(ren)识到,制造长寿命白炽灯泡的关键在(zai)于灯丝的选择。当通电(dian)时,灯丝需要能够持续发光(guang)而不被烧尽。英国科学家詹姆(mu)斯·林德赛(James Bowman Lindsay)在1835年使用铜丝制(zhi)作灯泡,另一个英国人沃伦·德拉儒(Warren de la Rue)在1840年发明了铂丝灯泡。这些灯泡都明显早于爱迪生的发明,但(dan)它们都不够实用。林德赛的铜丝灯泡寿命太短;而德拉(la)儒的铂丝尽管熔点很高(gao),成为一个关键突(tu)破,但它太贵了。这些设计也受(shou)制于不够发达的真空技术(shu),这导致玻璃泡中总(zong)会有残留的空气。这些空气会(hui)和灯丝发生化学反应,使得点亮灯泡变得更难。
爱迪生实现(xian)实用灯泡的突破在年复一年的实验之后(hou),爱迪生成为了那个最终揭开实用灯泡(pao)秘密的人。在爱迪生电灯公(gong)司工作期间,他改进了一种高电(dian)阻棉线,在测试中有14小时的(de)寿命。与其他灯丝相比,它的耗电量也明(ming)显更低。1877年(nian)发明的斯普伦格(ge)尔(Sprengel)气泵也(ye)帮了爱迪生,它大(da)大提高了真空泵技术(shu),能将气体从玻璃泡(pao)中抽出。优良的真空(kong)度和棉线的高电(dian)阻共同作用,使得灯丝的寿命明(ming)显提高。爱迪生在(zai)1879年申请了第(di)一个专利,美国专利局于1880年一月批准了他的(de)申请。之后,爱迪生又(you)建立了爱迪生照明公(gong)司,这家公司后来建立了美国第一家(jia)发电厂。
马里兰大(da)学帕克分校的历史学荣誉教授罗伯特(te)·弗雷戴尔(Robert Friedel)认为,正是爱迪生(sheng)对实用性和现实应用的重视,使他获得(de)了灯泡发展史上独一无二的地(di)位。“爱迪生的电灯是第一种获(huo)得广泛实际应用的灯泡,这(zhe)正是它的发明者想要制(zhi)造的东西。”弗雷戴尔解(jie)释说,“他仔细地确定了竞争对手成(cheng)功的关键因素:可靠性(xing)、寿命、经济性和美观……他想(xiang)要制造一种符合所有这些条件的电灯(deng)泡——这是其他(ta)人没能做到的。”
其他宣(xuan)称发明灯泡的人爱迪生(sheng)只是十九世纪七十年代若干位致力于发(fa)明可持续电灯泡的(de)发明家之一。英国发明家海(hai)勒姆·马克沁几乎与爱迪(di)生同时申请了电灯泡专利,但(dan)他的申请直到1880年七月才被(bei)批准。宾州州立大学荣誉教授、《能源与社会》的作者哈(ha)罗德·肖伯特回忆说:“我曾在课堂上说,马克沁对(dui)专利申请被延误非常愤怒,因此他回家发明了重机枪。”这当然只是个笑话,但(dan)马克沁的重机枪确实(shi)是另一个影响深远的(de)发明。
海勒姆·马克沁(1840——1916)发明了马克沁自动机枪,每分钟可发射770发子(zi)弹。图源DEN STORE DANSKE
除了爱迪生,英国人约瑟夫(fu)·斯旺或许是“实用电灯泡发(fa)明者”头衔最有力的竞争者。斯旺一(yi)直研究使用碳化纸做灯丝的电灯(deng)。他在1880年十(shi)一月获得了白炽灯泡的(de)英国专利。他的灯泡比爱迪(di)生的发明更有实际用途。他用自己的灯(deng)泡点亮了整个伦(lun)敦萨沃伊剧场。据说(shuo)斯旺的私宅是世(shi)界上第一个全部使用电灯照明的(de)建筑。爱迪生在(zai)英国法院起诉斯旺侵犯专利(li),法院支持了斯旺。为了解决商业(ye)争端,爱迪生和斯旺将各(ge)自的企业合并成一家叫Ediswan的公司,并垄断了英国(guo)市场。他们生产的灯(deng)泡有些直到21世纪仍可(ke)使用。
com约瑟(se)夫·斯旺(1828——1924)发明了一种早期白炽灯泡。他(ta)在英国盖茨黑德的房子在世界上第一(yi)个安装了白炽灯。图源PICRYL
当提到爱迪(di)生的著名竞争对手,许多(duo)人会想到美国发明家尼古拉·特斯拉(la)(Nikola Tesla),他曾在纽约的爱迪生机(ji)器工厂工作过几(ji)个月。没人会说特斯拉发明了(le)灯泡,但在他短(duan)暂的就职期间,特斯拉提交了弧光灯(deng)的设计方案,这种设计是几十年(nian)前由汉弗莱·戴(dai)维首创的。爱迪生(sheng)自己的低压设计无法扩展到大功(gong)率电弧照明。出于(yu)一些尚有争议的原因,爱迪生的(de)公司从未将特斯拉的设计投入生产(chan),特斯拉也在不久之后痛苦地离开了(le)这家公司——原因可(ke)能更多地与金钱有关,而不是发明。
尼古拉·特斯拉(1856-1943)曾在纽(niu)约市爱迪生机器工厂(chang)短暂工作,在那里(li)他提交了弧光照明(ming)的设计。图源FACES OF THE WORLD/FLICKR/ (CC BY 2.0)
灯泡和电灯并不(bu)是由单独一个人(ren)发明的。相反,它是(shi)由一系列不断进步的发明共同创造(zao)的,每一项发明都建立在前人的(de)基础上。爱迪生的专(zhuan)利反映了他发明(ming)的不是第一个灯泡,而是第(di)一个可以真正大规模应(ying)用的电灯。
这种持续的(de)进化一直持续到今天,荧(ying)光灯和LED技术主导(dao)了市场,而爱迪生和斯旺发(fa)展的白炽灯早已被淘汰。真(zhen)空管和玻璃泡的(de)时代或许正在消失,但我(wo)们的目标仍然是为当下(xia)制造最实用、最普适的电灯泡。
专利保护过去的发明,但(dan)爱迪生从来没有仅仅因为别人先产生(sheng)想法就放弃自己的项目。肖伯特(te)说“我最喜欢的爱迪生故事,是(shi)他带人参观他的梅(mei)洛公园实验室的时候,一(yi)位参观者提问说,实验室人员想(xiang)要取得发明需要遵守什么样(yang)的规则。据说爱迪生吼道(dao)’我们这里没有规则!我们只是努力(li)完成些事情!’”
作者(zhe):Dylan Ris
翻译:藏(cang)痴
审校:Nothing
原文(wen):Who Invented the Light Bulb? It Wasn't Just Edison
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编辑:藏痴