第三节 爱迪生与电气时代的伟大发明
一、“发明大王”爱迪生
爱迪生(1847~1931)是美国举世闻名的电学家、科学家和发明家,被誉为“世界发明大王”。他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外,在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约2000项创造发明,为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。爱迪生同时也是一位伟大的企业家。1879年,爱迪生创办“爱迪生电力照明公司”。1880年,白炽灯上市销售。1890年,爱迪生已经将其各种业务组建成为爱迪生通用电器公司。1891年,爱迪生的细灯丝、高真空白炽灯泡获得专利。1892年,汤姆·休斯顿公司与爱迪生电力照明公司合并成立了通用电气公司,开始了通用电气在电器领域长达一个世纪的统治地位。爱迪生同时被誉为“光明之父”、“现实中的普罗米修斯”、“发明大王”,他拥有白炽灯、留声机、碳粒电话筒、电影放映机等1000多项发明专利权。
(一)童年时期
爱迪生在1847年2月11日凌晨三点钟诞生,爸爸还把他带到街上去向别人夸耀,大家都叫他阿尔。小时候的爱迪生很爱发问,常常问一些奇怪的问题,家人也好,路上的行人也好,都是他发问的对象,如果他对大人的答复感到不满,就会亲自去实验。有一次爱迪生看到了一只母鸡在孵蛋,他就问妈妈,为什么母鸡总是成天坐在那里呢?妈妈就告诉他母鸡在孵蛋,爱迪生便想,如果母鸡可以那我也一定可以。过了几天,爸爸妈妈发现爱迪生一直蹲在木料房里,不知道在做什么,当家人终于发现他在孵蛋的时候,每个人都捧腹大笑了起来。8岁的时候,爱迪生去上小学了,可是他只上3个月的课就退学了。爱迪生在上课的时候,妈妈常被叫到学校去跟老师说话,这是因为他常常提出一些老师认为很奇怪的问题,老师认为他是一个低能儿童,于是妈妈就决定自己来教导爱迪生,并决心把他教成一位伟大的天才。就这样爱迪生便开始了他的自学课程。他在地下室里设置了一个实验室,为了不让别人乱动他的实验品,爱迪生还想出妙计,就是在每一个实验品的瓶子上贴上毒药标签。12岁的一个早晨,爱迪生突然对妈妈说:“妈妈我想去卖报纸好不好?”妈妈听了之后吓了一大跳,爸爸听了也很生气,可是经过爱迪生的再三请求,他的父母终于同意了。他高兴地跑到铁路公司,获得了在火车上卖报的允许。爱迪生在车上当了几个月的报童后,他在底特律开了两家店,其中一家是卖杂志的,另一家是卖蔬菜、水果、奶油等,他还雇佣了两个少年帮忙看店,并约定和他们分享红利。不久铁路又增加了一班车,爱迪生便派一位报童随车贩卖,就这样,一个12岁的报童已经不知不觉地成为了一个少年资本家。

爱迪生
(二)青年发明家
爱迪生慢慢长大了,有一天他听到了一个好消息,南美洲在招募电信技工,可是当他要去南美洲的时候,有一位老伯伯告诉他那里并不好,爱迪生便打消了去南美洲的念头,回到故乡休轮港。在这段离家的时期,爱迪生仍然一直努力读书、做实验、研究和工作,为他以后的发明奠定了一个良好的基础。爱迪生回家后,好朋友亚当斯在波士顿帮他找到了一份电信技工的工作,在那里爱迪生发明了自动表决机,这是爱迪生第一个获得专利权的发明。当时国会议员投票时,需要人工登记票数,而爱迪生的自动表决机只需议员按下座位上的电钮,就能记录表决结果,并自动计数。机器完成之后他便跑到华盛顿去实验这部机器。实验的效果不错,但是议员们却反对采用他的发明,因为一旦表决速度加快,少数派就不能拖延时间,阻挠议案通过。爱迪生坐在归途的火车上,心里想着:“发明家脑子里想出来的发明多半是不实用的,只有从社会需要自然产生出来的发明才有意义。”爱迪生的第一个发明,虽然就这样失败了,却给了他一个宝贵的教训,以后他之所以能成为一个成功发明家,都得力于此时所建立的方针。
(三)生活趣事
爱迪生从小就对很多事物感到好奇,而且喜欢亲自去试验一下,直到明白了其中的道理为止。长大以后,他就根据自己这方面的兴趣,一心一意做研究和发明的工作。从他的童年到长大成人,爱迪生有许多与众不同的趣事,这些趣事都充分表现了一位发明家强大的好奇心和钻研精神。
1.在自家的木棚里开始最初的实验
爱迪生从小就喜欢用他那与众不同的大脑袋思考一连串的问题。他看到铁匠将铁在熊熊的烈火中烧红,然后锤打成各式各样的工具时,就晃着大脑袋提出一个又一个问题:火是什么东西?火为什么会燃烧?火为什么是红的?火为什么这么热?铁在火中被烧之后为什么会发红?铁红了为什么就软了?回到家,小爱迪生在自家的木棚里开始了他最初的实验。他抱来干草,并将其点燃,他想弄明白火究竟是什么。然而,小爱迪生的第一次实验就引来了一场火灾,将家中的木棚烧掉了。
2.“人生太短暂了,要多想办法,用极少的时间办更多的事情。”
“浪费,最大的浪费莫过于浪费时间了。”爱迪生常对助手说,“人生太短暂了,要多想办法,用极少的时间办更多的事情。”一天,爱迪生在实验室里工作,他递给助手一个没上灯口的空玻璃灯泡,说:“你量量灯泡的容量。”他又低头工作了。
过了好半天,他问:“容量多少?”他没听见回答,转头看见助手拿着软尺在测量灯泡的周长、斜度,并拿已测得的数字伏在桌上计算。他说:“时间,时间,怎么费那么多的时间呢?”爱迪生走过来,拿起那个空灯泡,向里面斟满了水,交给助手,说:“里面的水倒在量杯里,马上告诉我它的容量。”助手立刻读出了数字。爱迪生说:“这是多么容易的测量方法啊,它又准确,又节省时间,你怎么想不到呢?还去算,那岂不是白白地浪费时间吗?”助手的脸红了。爱迪生喃喃地说:“人生太短暂了,太短暂了,要节省时间,多做事情啊!”
3.连睡觉都在吸收书里的营养
爱迪生为了搞实验,往往连续几天不出实验室,不睡觉。实在累得不行了,就用书当枕头在实验桌上打个盹。有一天,他的朋友开他的玩笑说:“怪不得爱迪生有那么多的发明,原来他连睡觉都在吸收书里的营养。”
4.野蜂窝里有什么奥秘
由于爱迪生对许多事情感兴趣,他经常碰到危险。一次,他到储麦子的房子里,不小心一头栽到麦囤里,麦子埋住了脑袋,动也不能动了。他差一点死去,幸亏被人及时发现,抓住爱迪生的脚把他拉了出来。还有一次,他掉进水里,结果像落汤鸡一样被人拉了上来,他自己也受惊不小。他4岁那年,想看看篱笆上野蜂窝里有什么奥秘,就用一根树枝去捅,脸被野蜂蜇得红肿,几乎连眼睛都睁不开了。
5.无法可想的事是没有的
在研究有声电影时,爱迪生试探性地着手进行一项他从未接触过的巨大事业。1891年,他发明了“爱迪生选矿机”,开始自行经营采矿事业。不幸的是,这项工程为爱迪生造成了很大亏损。然而,虽说他的采矿事业失败了,但它却成为爱迪生迎合社会需求的典型例证。亨利·福特曾经表示,他的大规模生产原理就是从爱迪生的粉矿厂布局中获得启发的。爱迪生从筛矿厂回来,一方面从事水泥的制造,一方面研制新蓄电池。他一天一夜就绘制出新水泥厂的图样,设计十分周全,其后10年没有重大增补。他在兴建水泥厂时,制成了原料机、加细碾机,设计了长窑,1909年获得专利权。1910年爱迪生水泥公司居美国第5位。爱迪生制造蓄电池时也同发明电灯一样,常常是彻夜不眠,试验5个多月,失败达9000余次。
6.忘记了自己名字的人
爱迪生某一天到税务局去纳税,在长长的队列里排队等候时,他头脑里还满是关于研究的事,叫到他的名字时他都没反应。正好旁边一个熟人提醒他:“你的名字不是叫托马斯·爱迪生吗?”可他却说:“我在哪听到过这个名字。哦!对了,这不是我的名字吗?”对于这件事,他回忆说:“那时虽然只不过3秒钟,可是即使有人说要我的命,我也无法想起自己的名字来。”

留声机
二、爱迪生重要的发明成就
(一)同步发报机
早期的电报机,一次只能传递一个信息,而且不能同时交换信号。由于爱迪生本身是电报技师,他便着手改良传统发报机,制造出二重发报机,1874年又研发出四重发报机,也就是同步发报机。在无线电还没有发展的当时,同步发报机是一项重大的突破。
(二)留声机
1877年12月的一个夜里,梦罗园实验室的工作人员微微颤抖着,不是因为寒冷,而是因为他们听到了,人类有史以来第一次的录音:“玛丽有只小绵羊,毛色白皙像白雪,不论玛丽到哪里,小羊总在她身旁……”这就是留声机,一项伟大的发明,不用多作介绍,大家都可以了解,它的应用有多么广泛,法国政府为此授予了爱迪生爵士的头衔!后来,爱迪生又多次改良留声机,直到将滚筒式改成胶木唱盘式为止,他花费的可不是一两年的时间,而是历经几十年的不断改进!
(三)电灯
18世纪初,人们开始使用煤气灯(瓦斯灯),但是煤气靠管道供给,一旦漏气或堵塞,非常容易出事,人们对于照明的改革,十分殷切。事实上,爱迪生为自己订了一个不可能的任务:除了改良照明之外,还要创造一套供电的系统。于是他和梦罗园的伙伴们,不眠不休地做了1600多次耐热材料和600多种植物纤维的实验,才制造出第一个炭丝灯泡,可以一次燃烧45个钟头。后来他在这基础上不断改良制造的方法,终于推出可以点燃1200小时的竹丝灯泡。18世纪80年代中期,爱迪生的电灯事业获得了成功,这一成功比以往任何成就给他带来的声誉都大。在此以前,他很少有失误,而在此之后,尽管他仍取得了很大成就,但失败也是屡见不鲜的。爱迪生最不值得称赞的行为之一就是他批评交流电,说它有副作用,可能造成死亡与损伤,但他未加具体说明。所以有人说,“像他这样一个自己搞出了许多发明创造的人竟然对别人的新发明大加攻击,这是很矛盾的事。”他反对使用交流电而赞成直流电,因而在一场激烈的论战中败北。

爱迪生发明的电灯
(四)复印机
起初,爱迪生发明的石蜡纸,只是普遍运用于食品如糖果的包装材料上,后来他尝试在蜡纸上刻出文字轮廓,形成一张石蜡刻字纸版,在纸版下垫上白纸,再用带墨水的滚轮从刻字的石蜡纸上滚一滚,奇妙的事发生了,白纸上出现清楚的字迹。之后经过多次的改良试验,爱迪生发明了复印机。1876年,爱迪生开始批量生产他发明的复印机,一下子,学校、公司、机构和团体都采用这种复印机。由于爱迪生复印机大受欢迎,风行全球,使得爱迪生深切体验到,应该发明人们普遍而且深切需要的东西。
(五)电椅与电刑
备受争议的死刑刑具之一“电椅”,其实是在两家对立公司的明争暗斗中产生的。这两家公司为了各自使用的两种不同电力(交流电和直流电)的利益,进行了激烈的竞争。在托马斯·爱迪生的电力照明公司里,第一台发电机于1882年开始运营。而乔治·威斯汀豪斯,在购买了一些和电有关的专利后和科学家尼古拉·特斯拉于1886年建立了电力公司,开始和爱迪生争夺电力市场。
托马斯·爱迪生生产和发送直流电,而尼古拉·特斯拉发明的交流电由于在使用上适合远距离传输,被认为比直流电更具有竞争优势,而且利润更大。爱迪生一点点地丧失了市场份额,许多技术和销售人员离开了他,加入了威斯汀豪斯公司。被公司股东纠缠的爱迪生决定反击,展开一场舆论攻势,将交流电说得极其危险,试图让其名誉扫地。他和他的支持者们认为,在公众的思想中,如果将交流电与死亡连在一起,那么直流电就会在家用市场上获胜。将死亡“表演”与交流电结合激发了他的灵感,电刑呼之欲出。爱迪生找到了一个最佳合作伙伴——哈罗德·布朗。他们在全国范围内进行了一次巡回演出,在官员、记者、商人等面前,对狗、猫、猴子甚至马实施电刑。为了证明爱迪生的直流电在未来的家庭和工业用途中是最好的选择,他还用实验显示,受到1000伏直流电电击的动物仍然活着,而在受到350伏交流电电击时它们就会被电死。演出结束后,哈罗德·布朗还在哥伦比亚举行了全国性的新闻发布会,他不仅邀请了全国所有的记者,还邀请了许多职业电工。在观众面前,他电死了一匹马,再次证明了交流电的危险性。然后,他郑重地宣布:“交流电只适于处死待领场的狗或屠宰场的动物。”接着又开玩笑似的补充,“还有处决死囚。”
之前,美国执行死刑的主要方式是绞刑。到了19世纪后期,美国人开始觉得绞刑太残酷。纽约州的立法机构开始成立委员会专门研究比绞刑更人道的行刑方式。哈罗德·布朗的“表演”和玩笑正好给了委员会创新的灵感,萌生了用电作为行刑方式的念头。为了能在商业竞争中消灭对手,爱迪生果断决定采取措施,迎合委员会的需要,从泰国进口6只猩猩来做电刑实验,证明电刑迅速而无痛,当然,前提条件是使用威斯汀豪斯的交流电。经过反复试验,立法委员们和医生均认为电刑可以引起心脏停止跳动和呼吸器官的瘫痪,导致快速死亡。美国最高法院经过慎重考虑,认定这种新的行刑方式没有违背宪法八项修正案关于禁止“残酷和非人道处罚”的原则。纽约州1888年6月4日确认了电刑的合法性。爱迪生的实验室设计并制造出了第一把电椅,一家报纸声称:“交流电无疑将使绞刑刽子手在纽约州失业。”监狱管理部门签署了一项法令,允许哈罗德·布朗将他的电椅安置在奥本州立监狱中。哈罗德·布朗和托马斯·爱迪生认为他们终于如愿了,因为尼古拉·特斯拉的交流电很快就会被认为是“行刑的电流”和“死亡的电流”。
接下来他们只需要静候第一个“有幸”坐上电椅的囚犯,观看精彩、“文明”的电刑表演。1890年8月6日,用斧头杀死自己女友的肉贩子威廉·凯姆勒走入奥本监狱的行刑室,他对监狱长说:“别着急,好好干!”几分钟后,他还要求将头盔里的电板再收紧些。在行刑之前,好奇的人们花了20几分钟观察行刑器具。这是一把宽大、简单、沉重的木质椅子,椅子后面装有三把操纵杆的控制板。控制板上引出两根长4米的粗导线,连接着被弄湿的电板。犯人被简单的装置固定在椅子上,头上戴着一个形如脸盆的头盔,长而平的地线电极用一根绕过胸部的皮带安放在犯人的后背上。经过最后一次检验,犯人被通上第一次电流,电压为300伏,时间17秒。凯姆勒猛烈地颤抖着,椅子也开始剧烈摇晃,差点儿翻倒在地。官员们当即决定,以后椅子必须固定在地上。但凯姆勒仍然活着,于是行刑者接通了第二次电流,但犯人好像仍然活着。接着人们再次接上电源,这时犯人的后背燃起了蓝色的火苗,他终于死了。在尸体解剖中,人们发现他的脑子像“烧焦了的水果蛋糕”,脑袋里的血凝结成一块黑炭,整个背部也烧成了炭。从此,电椅开始被囚犯们称为“闪电”、“烤肉器”、“老火星”。对凯姆勒不顺利的行刑,使法医学会和州议员们很是难堪,但两个官方医生还是对外宣布,犯人没有经受痛苦。他们认为在第一次电击后,犯人就失去了知觉,即使心脏继续跳动,他也感受不到其他的电击了。然而,这一论断被后来失败的行刑推翻了。
路易斯安那州在1946年给17岁的黑人罪犯威利·弗朗西斯执行电椅死刑时发生了意外。目击者称,行刑者合上电源开关,那个受刑人的嘴唇向前突出并变大,身体绷紧并向前凸起。可是这时候罪犯并没有死,行刑者吓得大叫,他让隔壁的操作员加大电流,却被告知电流已经最大了。这时,电椅上的受难者突然大叫道:“关上电源,我喘不上气!”慌乱的看守们终止了死刑。这个黑人罪犯讲述了自己经历电椅死刑的感觉:“我感到脑袋里和左腿上烧得厉害,我扑到皮带上,我的眼前蓝色、玫瑰色、绿色的电流跑来跑去。”事后,他的律师向美国最高法院争辩,弗朗西斯虽然没死,但他已经被处死过了。最高法院驳回了他的上诉,弗朗西斯于第二年被处死。
由于以电椅处决犯人常遗下烧焦的尸体及一阵恶臭,容易令主事者不安,后来,美国便以瓦斯毒气室、毒针注射等方式逐步取代了电椅。
三、评述爱迪生
爱迪生一生勤奋好学,善于思考,努力工作,在75岁的时候,还每天准时到实验室签到上班。他在几十年中几乎每天工作十几个小时,晚间在书房读3至5小时书,若用平常人一生的活动时间来计算,他的生命已经成倍地延长了。因此,爱迪生在79岁生日的那天骄傲地对人们说,自己已经是135岁的人了。

爱迪生诞辰纪念像
爱迪生的学历极低,对人类的贡献却这么巨大。他除了有一颗好奇的心,一种亲自试验的本能,还有超乎常人的艰苦工作的无穷精力和果敢精神。当有人称爱迪生是个“天才”时,他却解释说:“天才就是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水。”他的“发明工厂”把许多不同专业的人组织起来,包括科学家、工程师、技术人员、工人共100多人,许多重大发明就是靠这个集体的力量才获得成功的。他的成就主要归功于他的勤奋和创造性才能以及集体的力量。
有人作过统计:爱迪生一生中的发明,在专利局正式登记的有1300种左右。1881年是他发明的最高纪录年。这一年,他申请立案的发明就有141种,平均每3天就有一种新发明。他活到84岁,一生中的发明有1100项之多,其中最大的贡献是发明留声机和自动电报机,实验并改进了白炽灯和电话。
伟大发明家爱迪生的一生告诉人们:巨大的成就,出于艰巨的劳动。爱迪生不会随着时光流走而被人们遗忘,他的一生是光荣的。
1931年10月18日,托马斯·爱迪生去世,终年84岁。当年10月21日,全美国熄灯以示哀悼。