第五章 让黑夜变得光明一

爱迪生在许多技术领域进行了大量发明。其中有一项发明，随着时光的推移而日臻完善，常常与现代人形影不离，成为不可或缺的东西， 而且在全世界迅速和广泛地得到了普及，大大地提高了人们享受的文化生活条件。这项发明就是白炽灯。

在爱迪生以前的 75 年期间，有许多人曾试图制造并且也实际采用了这种光源。在实际运用中虽然有时获得了令人鼓舞的结果，然而也常常使研究的人大失所望。只有爱迪生合理地用白炽灯解决了电照明问题， 因为他把有助于顺利成功地完成发明创造的新原理运用于白炽灯装置中。

爱迪生之所以取得成功，不仅是因为他在设计白炽灯过程中，选择了一条与他的前辈根本不同的合理方法，而且还因为爱迪生着手创造白炽灯的时候，也正是广泛使用白炽灯的先决条件完全成熟的时候。在上一世纪 70 年代中期以前还没有这些先决条件，而其中最主要的先决条件是要有性能良好的发电机。爱迪生开始研究和设计白炽灯正是在对广泛运用白炽灯这种可能性不再有任何怀疑，而公众舆论也要求采纳这一发明的时候。对电照明兴趣的急剧增长，首先是由于卓越的和世界闻名的俄国电工学家、发明家巴维尔·尼古拉耶维奇·亚布罗齐柯夫在电照明方面进行了创造性劳动。

在最早观察电流现象时，就已发现了有创造出电照明的可能性。而这种可能性的发现，恰好是在开始制造第一台发电机（即伏特电堆）并对其功能进行研究的一年之后。许多科学家，特别是捷纳和代维观察到， 电流所流经的导线能够变热；其热度能达到白炽和发光程度。1802 年代维在伦敦皇家学院讲课时对此作了演示。电流使导线发热的效应，启示人们利用这种效应研制出电光源。

1802 年 5 月，俄国科学院院士瓦西里·弗拉基米罗维奇·彼得罗夫

演示了他为试验目的建筑的巨大的伏特电堆，该电堆由 4200 个铜一锌板组成，能放出高压电流（1600 伏特）。在他当众表演的有趣的试验中， 发现了两炭极间产生出的稳定的电弧现象。彼得罗夫本人在科学记要《关于伽伐尼伏特试验的通报》（1803 年）中，描述了自己对电流所进行的试验，并指出了把电弧现象用于照明的可能性。5 年后，即在 1807 年， 赫·代维在制造出这种大电源时，也观察到了电弧现象，并在 1812 年论述了这种现象。对电弧效应的利用表明，有可能在根本不同于用电流使导线炽热的基础上来制造照明装置。

最后，瓦·弗·彼得罗夫 1802 年在进行试验时，曾观察到电流通过真空时的放电现象。他第一次观察了辉光放电现象，这是由电流得到的辉光的效应。虽然辉光放电的辉光就其特点来说发光并不太强烈，但它很显然证明由这种电发光能够获得光通量。人所共知，这一创制电光源的趋向比辉光放电和电发光的发现几乎晚了 100 年才发展起来。

总的说来，18 世纪末以前并没有强大的光源：用点燃油脂、油或瓦斯的办法来制造强大光源实际上是不可能的。当需要强光源时，就在灯

中装上一个反射光或折射光的光学系统，但在这种情况下也只能稍微增加发光的强度。沿岸的航海灯塔和其他灯光信号装置，就受到这些条件的限制，而不能起更大的作用。大家都知道，人们把建筑在位于亚历大城的港湾入口处的法罗斯岛上几乎高出海平面 100 米的灯塔，列为古代世界的七大奇迹之一。很难想像出，在古代怎样制造出这种能使几十公里远的海面上的船只看到信号的灯塔照明装置。如果真是这样的话，亚历山大灯塔真算得上是古代世界的奇迹之一了。

19 世纪初，对用于信号设备、光线投影等的强光源的需求量增加了， 人们开始用所谓的“钙”光即石灰质光来满足这种需求。所谓的石灰质光，就是用炽热的氢氧气流焰把石灰圆筒（或板）加热，使之白热化后所放出的一种热的荧光射线。

这时开始普及瓦斯照明。当时还不能制造出发光很强的瓦斯灯，但即使亮度比较小的瓦斯灯也比油灯亮得多。应当注意到，在 18 世纪末的产业革命之后，机器工业开始了极其迅速的发展。在许多工业部门中出现了大型机械化企业，而由于每个工作日被延长到 14～16 个小时，所以企业的照明问题就具有了重大意义。用火焰作光源来照明，是不能令人满意地解决这个问题的。此外，用火焰作光源所发的光通过量不大，这种光源的特点在于它们需要单个点火和灭火，还需要经常保养和补充燃料。在用瓦斯照明时，空气中的氧气就被喷嘴燃烧掉，因此工作场所的空气就很坏。瓦斯灯是由敷设在工作场所的瓦斯管道来供给瓦斯的。如果管道一旦漏气和瓦斯灯偶然熄灭，瓦斯就要污染工作间的空气。在消防方面来说，所有火源都是不安全的。而在那些空气中有可燃尘埃（特别是纤维尘埃）的地方，是完全不能采用火焰作光源的。

这种照明状况，远不适合于社会和生产的需要。寻找新的照明方法， 变得越来越迫切了。深入研究新照明原理的主要任务，是要避免用明火。不但要清除照明设备的易燃性，也要降低氧气在燃烧过程中的消耗。科学家、发明家都注视和研究着电流照明的可能性，扩大了对制造弧光灯和白炽灯的研究试验工作。

这两方面的研究工作，各自独立地展开了。制造令人满意的弧光灯， 要比制造实用的白炽灯进行得早：上一世纪 50 年代就已制造了几种具有复杂的自动调节器的弧光灯。它们开始被用于露天的空间照明，用于灯塔，用于大的公共场合的照明。但这些光源的电能供应的情况很不好： 每一盏弧光灯都有独立的电源，这就使这种装置造价很高。弧光灯本身就是一种强大火焰光源，虽然获得了某些推广（实际仍旧只是用在特殊的场合），但只能算是为照明技术的新方向开了个头。在 70 年代，出现了较好的（格拉姆的、西门子等人的）发电机，找到了在同一个电路中可同时点用许多弧光灯的方法，在使用这些灯的技术上也有了改进。但由于弧光灯放射出极强的光通量，又是火焰光源，所以它就不能被广泛采用。

巴·亚·亚布罗齐柯夫在 1876 年发明了电烛，即光度比较小的弧光灯，使电照明的应用大大地扩大了。亚布罗齐柯夫电烛开始用于街道、商店、旅馆、沿岸街、港湾、工厂以及住宅照明。但电烛的普及却受到以下情况的限制：电照明的用户要靠自己的设施才能保证自己的照明设备有足够的电能，这就使电烛照明价格昂贵。电烛的持续照明时间为两

小时左右，两个小时后就需要更换新的电极，所以就要求要经常细心地对整个照明装置进行维修。再说，电烛像其他弧光灯一样，也是火焰光源。