愛迪生(24)_學達書庫

二四

　　愛迪生正確地理解了任務的實質，就為完成任務選擇一條正確的捷徑。他的前輩就沒有過這樣的理解，所以他們所獲得的成就就只是有限的和局部的。令人非常驚異的，不是愛迪生對全部問題或在某些細節上得出正確的概念，而是他的前輩中不曾有一個人持有這些見解：如果電燈中的燈絲是強阻抗，那麼只要把電燈並聯接入恒定電壓網中，任何數量的電燈都能發光。現在來說，這已是一個婦孺皆知的明顯的真理。所以，我們簡真難以想像到當時人們究竟難在什麼地方。但我們只要翻閱一下70年代末的技術書籍就會確認，許多觀點在當時是極其模糊和荒謬的。所有的發明家都持這種見解：為使電能在某些電源間分路，就需要有一種能串聯到高壓供電網的低阻抗燈絲的電燈。愛迪生在研究的第一階段就研製帶有由鉑製成的燈絲的電燈，因為鉑在當時被認為是最難熔化的金屬。鉑能拉制成細絲或線；鉑在空氣中甚至在白熱化的高溫下也很不容易氧化，因此就不需要真空空間。

　　在研究鉑絲電燈過程中，愛迪生曾試驗給燈絲加上一層由氧化物或其他物質，特別是稀土族和炭的氧化物所製成的膜。例如，他就提出要給鉑燈絲塗上一層釷和鈰氧化物膜。他指出說，總發光面為5平方毫米的鉑絲，在塗上了稀土族氧化物層後，可以大大增加燈絲的灼熱度，這樣就能使光通量增加幾倍。在愛迪生的一個專利特許證中載明用細粉末狀的鉑（鉑末）或其他鉑類金屬同氧化鋯的混合物來製成燈絲。強阻抗的燈絲就是用這種混合物壓制成的。

　　從他的帶有由鉑製成燈絲的各種類型電燈的一些專利特許證就可以作出結論：當時愛迪生並沒有足夠正確地想像出，把鉑絲上塗上一層膜的工序是什麼。例如，愛迪生就在其中的一份專利特許證上寫道：「如果把鉑箔圓筒裝到石灰棒上，那就會放出極好的光來；銥、釕、銠、鈦以及其他難熔金屬的扁平狀物、線狀物、棒狀物和小球狀物正像它們的導電的氧化物，如二氧化鈦一樣，被用來製造電燈。」有關製造燈絲所用材料的資料的缺乏，使愛迪生在已相當接近於創制出帶有難熔金屬燈絲的白熾燈時，卻又只製造出一種實用的電燈即炭絲電燈。

　　1879年4月12日，愛迪生領到了第一個帶有強阻抗螺旋形鉑絲的白熾燈的專利特許證（美國的專利特許證號碼是第227229號），這種燈絲與引入的電極是用特殊方法接起來的。這種電燈是真空的，它是通過燈泡圓頂上的專門管子把空氣抽出來。愛迪生也在其他國家，其中也包括在俄國獲得了這種電燈的專利特許證（1881年12月11日的專利特許證，號碼是第9657號）。但這種電燈還不能完全令人滿意：它的使用壽命很短。生產鉑絲電燈的困難是，鉑在美國當時還未採掘，所以電燈的生產就得依靠進口的。此外，鉑絲電燈由於過熱很快就壞了，因為過熱使鉑絲很容易軟化或熔化。因此轉為製造炭化燈絲是完全必要的。經過炭化，金屬就成了堅實的炭結構。炭化過程就是把材料放到不進空氣的高溫密封室裡煆燒。

　　四

　　愛迪生又重新開始進行試驗炭絲，把炭絲製成各種形狀。愛迪生決定試驗天然纖維。挑選最適合於製造燈絲的纖維是不容易的，天然纖維品種繁多。根據愛迪生所提出的任務，植物學家謝加多尼爾跑遍了美國南方，爾後又跑遍古巴來尋找和挑選各種纖維。愛迪生的其他兩個助手也為此目的到了中國和日本，還有一個助手（布林南）到了巴西。門羅園終於收集了大量纖維植物的樣品。結果發現只有三種植物最合適，其中最佳的是竹子。

　　當時愛迪生組織了尋找纖維的「第二階段」工作。他派遣精明幹練的助手穆爾到中國的一些竹子種植場和竹子加工場。甚至試驗了保存數百年的建築物上的舊竹子。經過試驗，決定用一種最常見的日本竹，因為這種竹子可以製成粗細均勻的、筆直的和容易分劈的纖維。他們把鉑絲的螺旋形狀改為了馬蹄形狀。在功率為8支燭光的燈泡裡安裝了一個馬蹄形燈絲，而在功率更大的燈泡裡安裝二個到四個串聯在一起的這種馬蹄形燈絲。

　　初期試驗階段中的許多麻煩，都是由於從燈泡裡抽出空氣的工序所造成的。最初愛迪生使用了斯普倫格爾和蓋斯勒的水銀抽氣機。但使用這種抽氣機有水銀中毒的危險，因為不得不在氣溫55度上下的充滿水銀蒸氣的環境中工作。愛迪生使用了經過克魯克斯改進的抽氣機結構，並對該抽氣機作了某些改進。1882年在門羅園安裝了將近500台自動抽氣機。愛迪生是這樣描述自己在1879年的研究工作的進展情況的：

　　在我實驗室的老記事簿上有這樣的記錄：經過許多次失敗的試驗後，我於1879年10月21日成功地炭化了一團棉紗，並使它成為馬蹄形。我把它放進了一個密閉的玻璃燈泡裡，燈泡裡的空氣被抽出到大氣的百分之一的稀薄度。我開了這盞電燈，並馬上測量了電阻：電阻是275歐姆。我們要力求做到的也就是這一點！後來我們就坐下來觀察這盞電燈。我們很想知道，它能亮多長時間。如果能證明電燈使用壽命長，那麼問題就算迎刃而解了。我們坐著，觀看著，而電燈繼續亮著。它亮得時間愈長，我們就愈高興，我們之中沒有一個人願去睡覺，我們就連續48個小時沒合眼。我們大家的心情都越來越振奮，坐在那裡注視著電燈。電燈亮了45個小時，因此我就確信，合乎實用要求的電燈終於誕生了。

　　1879年11月4日，愛迪生向美國申請登記真空炭絲白熾燈。1880年1月27日，他領到了專利特許證，專利特許證的號碼是第223898號。愛迪生在製造炭絲燈中獲得一些初步成就後，就著手改進炭絲燈以延長其使用壽命。試驗花費了4萬多美元，試驗結果證明這些開支是合算的。在電燈研製成之後，緊接著研製許多屬電照明系統的東西，需要發明或研製出的有發電機、調節器、電度錶、開關、保險絲、照明用全部附件、電照明裝置的導線和電纜，分線盒和許多其他零件，甚至包括絕緣膠布。所有這些大部分都是第一次發明的。

　　1879年，門羅園實驗室的研究工作正在夜以繼日，熱火朝天地進行著。無論是愛迪生本人，還是他的助手們，無論夜間和星期天，都沒有很好休息過。在1879年聖誕節前夕，研究工作基本告終：愛迪生的實驗室、辦公室、住所，還有幾所住宅，都用上了電燈。在門羅園所在地的四周，安裝了大約20盞電燈。這是世界上第一個白熾燈電照明設備，這個設備是從他那裝有發電機的自備發電站那裡獲得能量的。

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