爱迪生(Thomas Edison)和电灯的发明

原著：刘霆

当爱迪生决定在灯泡上投资心力时，他已经是相当有名气的发明家了。爱迪生说，只要他想做，他就做得到！
在1878年的夏天，爱迪生开始酝酿出一个想法：他想把电灯带入每个百姓的家中。在参观完发电机之后，爱迪生返回家中，经过反复思考，做出了结论─他用当时已出现的灯泡，在地下装设电线，尔后点亮整个曼哈顿市区─这个想法称为「大富矿」(a big bonanza)。这位具有高度自信的发明家，声称灯泡的发明再容易不过了，不出几个星期他便能完成；而事实上，后来爱迪生为它绞尽脑汁、费尽心血，耗了将近两年的时光。
几十年来，有十多位广及法、英、俄、比利时和美国人士，都埋没在灯泡的艰难实验里。1841年，一位英国发明家，叫法德列克‧莫利(Frederick de Moleyns)，使用碳和另一种白金获得白热灯灯泡的第一项专利；1845年，美籍的J‧W‧史坦(Starr)使用碳和另一种白金制造出两种电灯获得专利，他在全英国展示此灯，但其后这种灯却无法发挥功效；一位英籍化学家乔瑟夫‧史温(Swin)，对这个灯发生兴趣，决心开始从事改良的工作，他在真空中包装起一个纸盒，制造出适当的白热光，但纸垮了，他也在1860年暂时放弃了灯泡的发明（当更好的真空设备问世之后，他才又开始注意到灯泡的潜力。）
发明家和科学家共同面对的问题，使他们肠枯思竭，而不得不朝新的角度来挖掘别的可能性：「切割」角灯的强度，是不是有实现的可能？电灯能否普遍化？耐得起长时间的燃烧？当时舆论的回答大部分是「否」！而更甚者，有一家报社为它冠上标题“科学上的无解”。
爱迪生和他能干的英籍助手巴特勒致力于研究白金装置（乃以白金制成的通电物的改良），这些螺旋形的通电物被封在处理过的玻璃球中，含有一个精巧的开关：当白金的热度升高时，开关会打开，自动关上电源，使热度降低。
对爱迪生这样一位电子老手而言，发明个电灯不过是找个合适的开关，好控制通电物的温度罢了，爱迪生宣称他只需几个星期，就能摆平这种小问题。他甚至还未制造出任何可资使用的灯泡，就在1878年10月20日对新闻界夸口道：“我已经把电灯的周边问题完全解决了。”
这位发明家展露出来的自信和才华，迷住了当时的存货市场：观察家纷传煤气灯已死，使得商家忙着出清存货，灯具价格一路下滑；支持者纷至杳来，巨富如摩根和凡得勒均慷慨解囊，金钱如流水地投入爱迪生电灯公司。这家新成立的公司提供一切资金，并不吝斥资供应发明所需的一切。
实验室中，工作如火如荼地进行着。他们已经达到最高极限了，而确有一个细节还不能克服─电灯不能用。自从电灯诞生以来，科技人员就不能解决的问题仍然存在。这些灯不是因为开关转换太迅速而导致闪烁个不停，就是白金熔掉了；而若为了解决高热的问题减弱电流，灯光又太过昏暗。这种设计显然问题重重，坏消息频传，发明家开始困扰了；在1878年11月，当失败的传闻一再披露之后，爱迪生被迫宣布他将重新出击，这次他将启用一批生力军：他由邻近的普林斯顿聘请一名年轻物理学家，弗朗西斯‧尤佩顿(Francis Upton)。尤佩顿并没有为爱迪生带来科学新花样，但他却为自学成功的爱迪生引进严谨的科学训练。爱迪生是个「一试再试」型的发明家，他会漫无目的地试一种通电物，不成，便将之丢弃，继续下一种试验品；这是一种盲目的过程。尤佩顿优异的科学头脑教他从过去的失败中汲取经验，不要重蹈覆辙。
爱迪生工作小组立即研究过去的旧专利、煤气灯杂志，及其它竞争对手的作品；当爱迪生开始潜心建立起他一个接着一个的实验模式时，他才了解他对自己从事的工作所能掌握的范围是多么狭隘。他停止尝试的程序，以尤佩顿为助手，开始学习任何有关电灯材质的信息，尝试多种白金和其它金属的组合，记录下他们通电和发热的特质。
接着，在1879年春季，爱迪生有了突破！他知道电灯里使用的物质绝不是白金或其它性质类似的金属。白金对电的电阻太低，为了使电灯具备相当的光度，必须充进丰沛的电力，产生「电力摩擦」从而生热。如果上百个─甚至上千个─灯泡都用白金制造，并和电力站连接起来，那么这种低电阻的灯泡会使电力站很快地耗竭。
由此观之，灯泡所需的通电物必须有高度的电流电阻。因此，不需太多的电力，电流就能产生相当的热度。是故电流加压的压力（伏特）随着通电物的电阻而加强，这种压力越大，电力摩擦也就越大，热度就会更高，一具一百烛光的电灯，不需要很强大的电流，它只要大量的“伏特”。
很明显地，爱迪生的竞争对手都未曾发现这个观念，当爱迪生工作群各自进行改良灯泡的工作时，他们一直注意着整个照明系统的能源供应问题，设计出这种通电物，为的是整个系统的需要，而不只是某个科技人员在实验室中昙花一现的心血。
爱迪生不断地增加可同时装设电灯的房屋数，设计着这型电灯所特制的灯泡：借着增长、削薄白金丝，爱迪生增加了它们的电阻；而吸出灯泡内的空气（以现有的设备，尽其所能地使它真空），使通电物焚毁的时间逐渐向后延长。
在等待通电物研发完成之际，爱迪生动手建设了整个系统其余的部分：能产生高伏特的发电机、电表、开关和保险丝；甚至雇用一位吹玻璃高手，请他设计出吸净玻璃内空气的特殊真空泵。在克服万难之后，爱迪生果然达到了他的承诺——将灯泡成功地带入百姓的家中。