《文明之光》之《发明365》2月22日，白炽灯的发明
了解我们人类技术发展的历史，尤其是发明的历史，就有利于了解我们的文明，也便于我们看清楚未来。——
《文明之光》之《发明365》 序言【节选自《文明之光》第二册第十四章 闪烁的能量— 电的发现和使用】
说到电灯（白炽灯）的发明和普及，不能不提三个人----爱迪生、西屋和特斯拉，后两个人的主要贡献在交流输电，他们和爱迪生之间的公案我们明天再讲，今天主要讲讲爱迪生对于白炽灯的贡献，以及电在中国的普及。
在很多励志的故事中，爱迪生是一个没有机会受教育，而靠自己自学成才，和努力工作成就一番事业的发明家。这种说法有它的根据，不过爱迪生的父母并不是缺少教育的下层人，他的父亲曾经是位商人，但是不成功，他的母亲当过小学教师。爱迪生小时候得过猩红热，因为长期高烧，可能因此而造成了他耳聋。爱迪生8岁上学，但仅仅读了三个月的书，就被老师斥为低能儿而撵出校门，按照今天的标准，爱迪生是输在起跑线上了。退学以后，他的母亲决定自己教儿子读书，并教育他要诚实和仁爱。母亲应该是一位不错的老师，她培养了爱迪生一生喜欢学习的习惯。爱迪生是一个很聪明的人，据说他能过目不忘，很小就能阅读英国作家包括莎士比亚和狄更斯的著作，9岁多就开始阅读自然科学的书籍。爱迪生从小好学好问，好做实验证实自己不确定的事情。对世界的好奇心无疑是他后来获得上千项专利的原因。不过按照今天的录取大学的标准来衡量爱迪生，除非对他进行特招，否则他是无法进入名牌大学的。
图2.22.1.爱迪生在研制留声机（收藏在美国国家肖像馆）
爱迪生很早就有许多的发明，他总是想，如果我能把这件事情自动化，可以省很多人力啊。这是典型的美国企业家（和发明家）的思维方式，他们总是想发明各种机器，然后让机器去干活，今天依然如此。不过也有例外的时候，并非自动化总是好的。爱迪生获得的第一项专利是自动投票机，这样可以加快议会投票的过程。他带着这项专利来到国会时，议员们告诉他这东西没有用，因为出于公平的考虑，要给少数派时间来说服其他人，因此出于决策流程的考虑，国会投票过程并不需要加快。这次碰壁以后，爱迪生懂得了一个道理，这个世界上不仅需要技术，而且技术需要市场，从此，爱迪生一生没有再做任何没有市场的发明了。
爱迪生一生后来有发明很多，最重要的是，他的那些发明都非常有用，或者说他不是为了发明而发明，不是为了证明自己是第一个想到什么主意的而发明，而是毕生致力于将它们实用化，造福人类。迪生发明电灯的故事可谓是家喻户晓，这也成为了众多励志读物的内容。通常大家强调的是爱迪生勤奋的一面，这一点就不需要我重复了。这里我想换一个角度，从爱迪生解决问题的思路来讲述白炽灯发明的故事。
在19世纪初，欧洲和美国人使用瓦斯灯，靠管道供应煤气，在19世纪上海的租界里也曾经有过煤气灯，不过由于管道容易堵塞或者泄露，经常出事。于是就有人想到用电来照明，电灯在爱迪生之前已经有了，但是还处在实验室阶段。当时人们已经懂得电流通过电阻是会发热，当电阻的温度达到一千多度后就会发光，但是大部分金属在这个温度下已经融化或者迅速氧化了，因此这些处于研究阶段的电灯，不仅价格昂贵，而且使用不了几小时就烧毁了。爱迪生虽然不是第一个发明电灯的人，但却是第一个发明能够真正商业化的白炽灯的发明家。爱迪生天才之处在于他能很快意识到那些在实验室里的白炽灯面临的最大问题----灯丝的问题，因为将灯丝加热到一千多度而不被烧断可不是件容易的事情。因此，爱迪生第一个要考虑的是耐热问题。为了改进灯丝的材料，他和同事们先后尝试了一千六百多种耐热材料，他们较早地实验过碳丝，但是当时没有考虑高温时容易氧化的因素，因此没有获得成功。他们还实验了贵重金属铂金，它几乎不会氧化，而且熔点很高（1773度），但是铂金非常昂贵，这样的灯泡根本无法商业化。不过在大量的实验过程中，他们发现对灯泡抽真空后，可以防止灯丝的氧化。这标志着爱迪生等人找到了灯丝被烧断的另一个重要的原因。而他聪明之处在于，当灯丝工作的环境改变后（从有大气到真空），他能够回过头来重新分析过去实验失败的原因。在这之后，他们的实验又重新回到曾经被放弃的碳丝上，爱迪生发现竹子纤维在高温下会被碳化成碳丝，碳本身可以导电，而且可以耐得住两千度以上的高温。这样他们研制出第一个便宜的电灯泡，爱迪生看着这个碳丝灯泡工作了40多个小时。但是竹碳丝容易断裂，这样做出来的灯泡娇气得很，于是爱迪生再次改进，最后他们找到了更合适的钨丝。钨的熔点高达三千四百多度，而且不容易氧化，加上钨丝的延展性很好，不如容易断裂，是制作灯丝的理想材料。他们推出了可以使用1000小时以上的钨丝灯泡，这很像我们今天使用的白炽灯了。在发明白炽灯的整个过程中，爱迪生不是蛮干，而是不断总结失败的原因，不断改进自己的设计。在科研中，不乏勤奋的人，但是更需要动脑子的人。
图2.22.2. 爱迪生研制出的早期白炽灯
有了电灯泡而没有电，也用不起来。在发明了可商用化的电灯后，爱迪生制定了一个当时看似不可能完成的计划----建设一套供电的系统。为此他在1879年创办了爱迪生电力照明公司，第二年，白炽灯上市销售，同时他修建电厂，铺设电路到千家万户。当时人们对电还不是很接受，加上触电的事故时有发生，不少居民反对使用电灯，甚至有人破坏电路，爱迪生不得不组织护线队巡逻保护电路，随着电灯的好处被认识，爱迪生的电灯开始大受欢迎。在从1880年到1890年的十年间，爱迪生还发明了很多和电有关的产品，1890年他将其各种业务组建成为爱迪生通用电气公司。1891年，爱迪生获得了两项重要的专利，一项是细灯丝、高真空白炽灯泡（就是今天的白炽灯）的专利，另一项是他在两年前发明的电影的专利。1892年，在JP∙摩根的撮合下，爱迪生通用电气公司和汤姆·休斯顿公司（Thomson-Houston Electric Company）合并成立了通用电气公司，JP∙摩根也成了这家公司的大股东，在接下来的一百多年里，通用电气几度成为全球最大的公司，并且一直是美国工业的标志。
中国发电的历史和美国几乎是同步的，1882年上海的英商上海电光公司建立了中国第一家发电厂，为南京路照明供电。夜幕下的弧光灯明亮晃眼，当时人们从未见过如此亮的路灯（此前上海的租界里已经有了煤气灯），给它起了个大俗大雅的名字赛明月，这个电厂这也是世界上最早的发电厂之一，只比法国晚七年，比日本还早了好几年。
明天我们将谈谈直流输电和交流输电之争，以及爱迪生和特斯拉之间的恩怨。
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