愛迪生發(fā)明了什么(愛迪生發(fā)明了什么原理是什么)

托馬斯·愛迪生，一個(gè)令人感到困惑的人。

一個(gè)只上過三個(gè)月學(xué)校卻持有1093項(xiàng)專利的成功人士。

一個(gè)幾乎在所有中國孩子心中留下痕跡的地道美國人。

不夸張的說，在中國的街頭隨便抓一個(gè)學(xué)生，十個(gè)里有九個(gè)能生動(dòng)地講出愛迪生發(fā)明燈泡的故事來：

愛迪生很早就下定決心要發(fā)明一種比煤油燈更好的照明燈。

于是他苦苦尋找能通電發(fā)光的材料，但這些做燈絲的材料效果都不理想。

愛迪生為了發(fā)明燈泡嘗試了6000多種材料，7000多次實(shí)驗(yàn)。

終于如愿以償找到能堅(jiān)持45個(gè)小時(shí)之久的燈絲材料，也標(biāo)志著偉大的電燈被發(fā)明了出來！

也印證了愛迪生的那句名言：“天才是百分之九十九的汗水加上百分之一的靈感。”

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故事最大的漏洞就是：小學(xué)沒畢業(yè)的愛迪生怎么就知道電流能讓導(dǎo)體發(fā)光呢？

這也是故事著重凸顯愛迪生那百分之九十九的汗水而對前期那百分之一的靈感避而不談的原因。

但事實(shí)的真相是愛迪生在電燈的發(fā)明中連那百分之一的靈感也沒有，電燈的想法是他從英國人約瑟夫·斯萬那里順來的。

約瑟夫·斯萬爵士是英國知名的化學(xué)家、物理學(xué)家和發(fā)明家。

他早年在家鄉(xiāng)的藥店當(dāng)學(xué)徒，跟隨一位藥劑師學(xué)習(xí)，出師后一直從事化學(xué)方面的工作。

但斯萬個(gè)人最感興趣的研究還是電與光之間的神秘聯(lián)系。

早在1848年，20歲的斯萬就開始著手研發(fā)電燈了，并在燈絲的材質(zhì)選擇上有重大突破。

約瑟夫·斯萬

在斯萬之前已經(jīng)有一些發(fā)明家嘗試使用金屬作為燈絲，比較常見的是用鉑絲。

但鉑絲成本非常高，并且它1768攝氏度的熔點(diǎn)導(dǎo)致耐用性較差，并不是一種好的選擇。

斯萬嘗試用碳來替代鉑絲，碳的熔點(diǎn)高達(dá)3500攝氏度，不容易因?yàn)橥姾蟮臒霟岫蹟唷?/p>

但碳也有一個(gè)很大的弱點(diǎn)——在空氣中容易燃燒，需要與氧氣隔離才能長時(shí)間工作。

斯萬的真空碳絲電燈方案就這樣敲定了。

約瑟夫·斯萬

他將一種硬紙板剪成馬蹄鐵弧形的條狀，然后放在坩堝中烘烤制成碳化的碳阻絲。

把碳絲兩頭接上導(dǎo)線封閉在一個(gè)鐘形玻璃罩內(nèi)，并盡可能地抽出內(nèi)部的空氣。

導(dǎo)線接上電池的兩個(gè)電極，碳絲發(fā)出明亮的光芒，這便是最原始的白熾燈。

雖然斯萬的燈泡只亮了13.5個(gè)小時(shí)就燒壞了，但這不妨礙它成為一個(gè)偉大的突破。

那一年，愛迪生1歲。

愛迪生

由于當(dāng)時(shí)電燈的前置基礎(chǔ)技術(shù)不成熟，用于供電的電池性能差電壓低，真空技術(shù)也沒發(fā)展起來。

斯萬的電燈不僅沒有什么實(shí)用價(jià)值，性能也相當(dāng)差，糟糕的真空技術(shù)總是讓碳絲很快就燒斷。

為此他一直在改進(jìn)自己的這個(gè)發(fā)明，陸陸續(xù)續(xù)研究了12年之久。

始終無法突破耐用性這個(gè)瓶頸，在1860年徹底放下了實(shí)驗(yàn)工作。

這一年，愛迪生已經(jīng)是個(gè)13歲的小報(bào)童了。

愛迪生

停下電燈研究工作的斯萬也沒有閑著，他涉獵廣泛已經(jīng)成為了當(dāng)?shù)貙W(xué)術(shù)圈內(nèi)小有名氣的人物。

他也從一家攝影底板制造公司的助手晉升為合伙人，還改進(jìn)了當(dāng)時(shí)的火棉膠濕版攝影法。

斯萬設(shè)計(jì)了一種干燥的攝影底版，用硝化纖維素塑料替代原先現(xiàn)場制備硝化纖維溶液的繁瑣步驟。

15年后，這個(gè)技術(shù)給美國的伊士曼帶來了靈感，他后來成立柯達(dá)公司。

火棉膠濕版攝影

直到1875年，斯萬才又重新拾起最初的電燈研究。

有兩方面原因，一個(gè)是因?yàn)橛锢韺W(xué)家克魯克斯為研究真空放電現(xiàn)象而改進(jìn)了抽真空技術(shù)。

另一個(gè)是比利時(shí)的工程師格拉姆和德國的西門子制造出了性能出眾的直流電動(dòng)機(jī)。

這兩項(xiàng)技術(shù)的完善讓斯萬看到希望，他只需要在制作燈絲的技術(shù)上努力就足夠了。

斯萬的電燈的確沒有因?yàn)闊襞葜袣堄嗟难鯕舛l(fā)生燃燒，但卻暴露出了另一個(gè)問題。

克魯克斯管需要嚴(yán)格的真空

碳化燈絲的電阻太低，原先采用電池供電并沒有過多地暴露出這一個(gè)問題。

如今采用直流發(fā)電機(jī)供電，碳絲在大電流的情況下就顯得弱不經(jīng)風(fēng)了。

雖然研究還沒有公開，但斯萬平日關(guān)于白熾燈的談?wù)撨€是得到了圈內(nèi)人的高度關(guān)注。

一種斯萬式馬蹄形碳絲白熾燈

那一年，愛迪生在去懷俄明看日食的路上，閑談中從物理學(xué)家巴克的口中得知了斯萬的白熾燈。

他頓時(shí)覺得白熾燈將來肯定會(huì)成為家家必備的照明設(shè)備，趁目前技術(shù)還不成熟趕緊加緊研發(fā)搶占先機(jī)。

經(jīng)過這些年，愛迪生可不再是個(gè)小報(bào)童了，他已經(jīng)是發(fā)明了留聲機(jī)、自動(dòng)電報(bào)機(jī)的大發(fā)明家。

雖然他自己沒有什么文化，但他懂得用人之道，在他的實(shí)驗(yàn)室里不乏大學(xué)生和科學(xué)家。

日食觀光團(tuán)，右二為愛迪生，1878年攝

他立馬指派手下的科學(xué)家烏普頓協(xié)助研發(fā)白熾燈的工作。

另一方面，白熾燈的研發(fā)還遠(yuǎn)沒到能應(yīng)用的地步，愛迪生就已經(jīng)成立了新的電燈公司。

并且還登報(bào)宣傳他已經(jīng)解決了電燈的各種配套問題，吸引了不少投資者。

手持燈泡的愛迪生，數(shù)碼修復(fù)版

這也逼得斯萬不得不早早將自己還不算成熟的白熾燈拉上臺面展示。

1878年，斯萬在紐卡斯?fàn)柕膶W(xué)會(huì)上公開展示了他的白熾燈，但最擔(dān)心的事情還是發(fā)生了。

燈絲還是由于過大的電流而被燒壞了，這個(gè)問題在次年的再次展示上才被解決。

不過這并不妨礙斯萬在英國申請?zhí)冀z真空玻璃罩白熾燈的專利。

斯萬早期研制的白熾燈

而愛迪生投入的大量財(cái)力人力也沒有白費(fèi)，1879年他的實(shí)驗(yàn)室采用碳化棉絲制成了持久的白熾燈，并在年底公開展示了他的白熾燈。

斯萬得知后心里當(dāng)然不爽，一個(gè)沒文化的小輩還想彎道超車？

他在《自然》雜志上刊文指出：“15年前，我就根據(jù)白熾燈原理將焦化紙和焦化紙板用于制造電燈，確切地說，我曾將它制成馬蹄鐵的性狀來使用，正如愛迪生現(xiàn)在使用它的樣子。”

幾款愛迪生燈泡

譴責(zé)是徒勞的，發(fā)明最終還是要靠專利來說話的。

1880年末，斯萬的白熾燈在英國獲得了專利，成為了英國第一個(gè)白熾燈專利。

斯萬的白熾燈專利

而愛迪生的專利就沒那么順利了，雖然申請日期比起斯萬早了幾個(gè)月，但在1883年被美國專利局判定是基于索耶發(fā)明的微創(chuàng)新，專利無效。

索耶拿到了美國第一個(gè)白熾燈專利

愛迪生上訴了6年之久終于在1889年才重新拿到了白熾燈的專利。

愛迪生的白熾燈專利

即使愛迪生的商業(yè)天賦再高，也無法撼動(dòng)斯萬白熾燈在英國的地位。

愛迪生公司的商業(yè)帝國觸及英國市場，也不得不花高價(jià)購買斯萬的專利授權(quán)。

最終雙方合伙在英國成立“愛迪萬”（EdiSwan）公司，從此過上了幸福的生活。

故事講完，你一定會(huì)以為白熾燈肯定就是斯萬發(fā)明的，那就未免錯(cuò)得有些離譜了。

如果說電燈是英國人斯萬發(fā)明的，那俄國人肯定就不愿意了。

在他們的國家，前有洛德金于1872年發(fā)明的白熾燈，后有亞布羅契科夫于1875年發(fā)明的“蠟燭”碳棒電燈。

亞布羅契科夫的蠟燭拿到了俄國第一個(gè)電燈專利

如果說電燈是俄國人發(fā)明的，那德國人就肯定不愿意了。

德國人亨利·戈培爾1854年發(fā)明的碳化竹絲白熾燈當(dāng)時(shí)就可持續(xù)照明400個(gè)小時(shí)，那時(shí)他還沒有加入美國國籍。

戈培爾的發(fā)明被認(rèn)為是第一個(gè)實(shí)用的白熾燈

如果說電燈是德國人發(fā)明的，那英國又會(huì)重新不愿意了。

因?yàn)樵?801年，大化學(xué)家、英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長戴維就通過實(shí)驗(yàn)讓鉑絲通電發(fā)光。

8年之后，戴維和他的學(xué)生法拉第一起研制了碳棒弧光燈，但因?yàn)榱炼忍邠p耗太快而不適合家用。

戴維的弧光燈開啟了電燈時(shí)代

電燈究竟是誰發(fā)明的？

是把電燈推廣到每家每戶的第23個(gè)發(fā)明人愛迪生？還是更早制作出實(shí)用白熾燈的其他發(fā)明者？

都不是，沒有人真正發(fā)明了電燈，電燈只是人類科技發(fā)展道路上一個(gè)必然的里程碑。

沒有直流發(fā)電機(jī)技術(shù)，沒有成熟的真空技術(shù)，沒有電學(xué)理論的基礎(chǔ)。

就算帶著現(xiàn)成的電燈回到那個(gè)年代也仿造不出合格的產(chǎn)品，斯萬的經(jīng)歷就是最好的例證。

各國間的電燈發(fā)明之爭無非只是為了顯示國家科技的前沿而已，任有一萬個(gè)理由都不可能把這全人類共創(chuàng)的成果貼上標(biāo)簽據(jù)為己有。

*參考資料

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黃飛英,黃建東. 發(fā)明電燈的專利權(quán)究竟屬誰[J]. 發(fā)明與革新,2001,(04):17.

陳金波. 看愛迪生微創(chuàng)新造出了什么[J]. 中國機(jī)電工業(yè),2011,(06):24.

Mara Bermudez. The History of the Light Bulb. DEL MAR Fans&Lighting.