?《文明之光》之《發明365》2月22日，白熾燈的發明

了解我們人類技術發展的歷史，尤其是發明的歷史，就有利于了解我們的文明，也便于我們看清楚未來。——

【節選自《文明之光》第二冊第十四章 閃爍的能量— 電的發現和使用】

說到電燈（白熾燈）的發明和普及，不能不提三個人----愛迪生、西屋和特斯拉，后兩個人的主要貢獻在交流輸電，他們和愛迪生之間的公案我們明天再講，今天主要講講愛迪生對于白熾燈的貢獻，以及電在中國的普及。

在很多勵志的故事中，愛迪生是一個沒有機會受教育，而靠自己自學成才，和努力工作成就一番事業的發明家。這種說法有它的根據，不過愛迪生的父母并不是缺少教育的下層人，他的父親曾經是位商人，但是不成功，他的母親當過小學教師。愛迪生小時候得過猩紅熱，因為長期高燒，可能因此而造成了他耳聾。愛迪生8歲上學，但僅僅讀了三個月的書，就被老師斥為低能兒而攆出校門，按照今天的標準，愛迪生是輸在起跑線上了。退學以后，他的母親決定自己教兒子讀書，并教育他要誠實和仁愛。母親應該是一位不錯的老師，她培養了愛迪生一生喜歡學習的習慣。愛迪生是一個很聰明的人，據說他能過目不忘，很小就能閱讀英國作家包括莎士比亞和狄更斯的著作，9歲多就開始閱讀自然科學的書籍。愛迪生從小好學好問，好做實驗證實自己不確定的事情。對世界的好奇心無疑是他后來獲得上千項專利的原因。不過按照今天的錄取大學的標準來衡量愛迪生，除非對他進行特招，否則他是無法進入名牌大學的。

圖2.22.1.愛迪生在研制留聲機（收藏在美國國家肖像館）

愛迪生很早就有許多的發明，他總是想，如果我能把這件事情自動化，可以省很多人力啊。這是典型的美國企業家（和發明家）的思維方式，他們總是想發明各種機器，然后讓機器去干活，今天依然如此。不過也有例外的時候，并非自動化總是好的。愛迪生獲得的第一項專利是自動投票機，這樣可以加快議會投票的過程。他帶著這項專利來到國會時，議員們告訴他這東西沒有用，因為出于公平的考慮，要給少數派時間來說服其他人，因此出于決策流程的考慮，國會投票過程并不需要加快。這次碰壁以后，愛迪生懂得了一個道理，這個世界上不僅需要技術，而且技術需要市場，從此，愛迪生一生沒有再做任何沒有市場的發明了。

愛迪生一生后來有發明很多，最重要的是，他的那些發明都非常有用，或者說他不是為了發明而發明，不是為了證明自己是第一個想到什么主意的而發明，而是畢生致力于將它們實用化，造福人類。迪生發明電燈的故事可謂是家喻戶曉，這也成為了眾多勵志讀物的內容。通常大家強調的是愛迪生勤奮的一面，這一點就不需要我重復了。這里我想換一個角度，從愛迪生解決問題的思路來講述白熾燈發明的故事。

在19世紀初，歐洲和美國人使用瓦斯燈，靠管道供應煤氣，在19世紀上海的租界里也曾經有過煤氣燈，不過由于管道容易堵塞或者泄露，經常出事。于是就有人想到用電來照明，電燈在愛迪生之前已經有了，但是還處在實驗室階段。當時人們已經懂得電流通過電阻是會發熱，當電阻的溫度達到一千多度后就會發光，但是大部分金屬在這個溫度下已經融化或者迅速氧化了，因此這些處于研究階段的電燈，不僅價格昂貴，而且使用不了幾小時就燒毀了。愛迪生雖然不是第一個發明電燈的人，但卻是第一個發明能夠真正商業化的白熾燈的發明家。愛迪生天才之處在于他能很快意識到那些在實驗室里的白熾燈面臨的最大問題----燈絲的問題，因為將燈絲加熱到一千多度而不被燒斷可不是件容易的事情。因此，愛迪生第一個要考慮的是耐熱問題。為了改進燈絲的材料，他和同事們先后嘗試了一千六百多種耐熱材料，他們較早地實驗過碳絲，但是當時沒有考慮高溫時容易氧化的因素，因此沒有獲得成功。他們還實驗了貴重金屬鉑金，它幾乎不會氧化，而且熔點很高（1773度），但是鉑金非常昂貴，這樣的燈泡根本無法商業化。不過在大量的實驗過程中，他們發現對燈泡抽真空后，可以防止燈絲的氧化。這標志著愛迪生等人找到了燈絲被燒斷的另一個重要的原因。而他聰明之處在于，當燈絲工作的環境改變后（從有大氣到真空），他能夠回過頭來重新分析過去實驗失敗的原因。在這之后，他們的實驗又重新回到曾經被放棄的碳絲上，愛迪生發現竹子纖維在高溫下會被碳化成碳絲，碳本身可以導電，而且可以耐得住兩千度以上的高溫。這樣他們研制出第一個便宜的電燈泡，愛迪生看著這個碳絲燈泡工作了40多個小時。但是竹碳絲容易斷裂，這樣做出來的燈泡嬌氣得很，于是愛迪生再次改進，最后他們找到了更合適的鎢絲。鎢的熔點高達三千四百多度，而且不容易氧化，加上鎢絲的延展性很好，不如容易斷裂，是制作燈絲的理想材料。他們推出了可以使用1000小時以上的鎢絲燈泡，這很像我們今天使用的白熾燈了。在發明白熾燈的整個過程中，愛迪生不是蠻干，而是不斷總結失敗的原因，不斷改進自己的設計。在科研中，不乏勤奮的人，但是更需要動腦子的人。

圖2.22.2. 愛迪生研制出的早期白熾燈

有了電燈泡而沒有電，也用不起來。在發明了可商用化的電燈后，愛迪生制定了一個當時看似不可能完成的計劃----建設一套供電的系統。為此他在1879年創辦了愛迪生電力照明公司，第二年，白熾燈上市銷售，同時他修建電廠，鋪設電路到千家萬戶。當時人們對電還不是很接受，加上觸電的事故時有發生，不少居民反對使用電燈，甚至有人破壞電路，愛迪生不得不組織護線隊巡邏保護電路，隨著電燈的好處被認識，愛迪生的電燈開始大受歡迎。在從1880年到1890年的十年間，愛迪生還發明了很多和電有關的產品，1890年他將其各種業務組建成為愛迪生通用電氣公司。1891年，愛迪生獲得了兩項重要的專利，一項是細燈絲、高真空白熾燈泡（就是今天的白熾燈）的專利，另一項是他在兩年前發明的電影的專利。1892年，在JP?摩根的撮合下，愛迪生通用電氣公司和湯姆·休斯頓公司（Thomson-Houston Electric Company）合并成立了通用電氣公司，JP?摩根也成了這家公司的大股東，在接下來的一百多年里，通用電氣幾度成為全球最大的公司，并且一直是美國工業的標志。

中國發電的歷史和美國幾乎是同步的，1882年上海的英商上海電光公司建立了中國第一家發電廠，為南京路照明供電。夜幕下的弧光燈明亮晃眼，當時人們從未見過如此亮的路燈（此前上海的租界里已經有了煤氣燈），給它起了個大俗大雅的名字賽明月，這個電廠這也是世界上最早的發電廠之一，只比法國晚七年，比日本還早了好幾年。

明天我們將談談直流輸電和交流輸電之爭，以及愛迪生和特斯拉之間的恩怨。