白熾燈無疑改變了人類文明。隨著燈泡的出現(xiàn)，人們突然可以工作和娛樂到深夜，而不需要依靠明火來照明。
雖然電燈泡的影響力無可置疑，但它的起源卻值得討論。傳統(tǒng)觀點認為美國人托馬斯?愛迪生（Thomas Alva Edison）發(fā)明了電燈。他獲得了最早的兩項白熾燈專利，第一項在 1879 年，第二項在 1880 年。然而一些歷史學家認為，把所有功績都歸于愛迪生有些過于簡單粗暴。他們認為愛迪生確實發(fā)明了燈泡，但只是當時一系列類似發(fā)明中的一個。
其他一些專家說，盡管愛迪生的燈泡比之前的設(shè)計更出色，但燈泡的主要發(fā)明權(quán)應(yīng)該屬于英國發(fā)明家約瑟夫?斯旺（Joseph Wilson Swan）爵士，他與愛迪生同時研究白熾燈，后來又與愛迪生合作。但另一些歷史學家反對稱，這種對歷史的修正是一種矯枉過正，愛迪生就是白熾燈泡的發(fā)明者。這些說法到底誰對誰錯？
愛迪生電燈泡的前身
要想知道愛迪生對發(fā)明電燈泡的貢獻，我們需要先了解之前發(fā)明家的工作。在 19 世紀初，意大利發(fā)明家亞歷山德羅?伏打（Alessandro Volta）首先提出了控制電流的概念，其標志是制成了可以用作電池的伏打電堆。如果你覺得伏打的名字很耳熟，或許是因為電壓的單位“伏特”就是以他的名字命名。
伏打電堆啟發(fā)英國化學家漢弗萊?戴維（Humphry Davy）設(shè)計了他自己的電池，并用它點亮了自制的弧光燈，這種弧光燈可以在玻璃泡中發(fā)出可見光。戴維于 1806 年發(fā)明弧光燈，這領(lǐng)先愛迪生七十多年。但戴維的弧光燈極其明亮而難以控制，它需要大電流而壽命又不夠長，因此難以走進尋常百姓家。盡管它作為室外路燈有一定用處，但不能在家庭中使用。
戴維之后的化學家們認識到，制造長壽命白熾燈泡的關(guān)鍵在于燈絲的選擇。當通電時，燈絲需要能夠持續(xù)發(fā)光而不被燒盡。英國科學家詹姆斯?林德賽（James Bowman Lindsay）在 1835 年使用銅絲制作燈泡，另一個英國人沃倫?德拉儒（Warren de la Rue）在 1840 年發(fā)明了鉑絲燈泡。這些燈泡都明顯早于愛迪生的發(fā)明，但它們都不夠?qū)嵱?。林德賽的銅絲燈泡壽命太短；而德拉儒的鉑絲盡管熔點很高，成為一個關(guān)鍵突破，但它太貴了。這些設(shè)計也受制于不夠發(fā)達的真空技術(shù)，這導致玻璃泡中總會有殘留的空氣。這些空氣會和燈絲發(fā)生化學反應(yīng)，使得點亮燈泡變得更難。
愛迪生實現(xiàn)實用燈泡的突破
在年復(fù)一年的實驗之后，愛迪生成為了那個最終揭開實用燈泡秘密的人。在愛迪生電燈公司工作期間，他改進了一種高電阻棉線，在測試中有 14 小時的壽命。與其他燈絲相比，它的耗電量也明顯更低。1877 年發(fā)明的斯普倫格爾（Sprengel）氣泵也幫了愛迪生，它大大提高了真空泵技術(shù)，能將氣體從玻璃泡中抽出。優(yōu)良的真空度和棉線的高電阻共同作用，使得燈絲的壽命明顯提高。愛迪生在 1879 年申請了第一個專利，美國專利局于 1880 年一月批準了他的申請。之后，愛迪生又建立了愛迪生照明公司，這家公司后來建立了美國第一家發(fā)電廠。
馬里蘭大學帕克分校的歷史學榮譽教授羅伯特?弗雷戴爾（Robert Friedel）認為，正是愛迪生對實用性和現(xiàn)實應(yīng)用的重視，使他獲得了燈泡發(fā)展史上獨一無二的地位?！皭鄣仙碾姛羰堑谝环N獲得廣泛實際應(yīng)用的燈泡，這正是它的發(fā)明者想要制造的東西。”弗雷戴爾解釋說，“他仔細地確定了競爭對手成功的關(guān)鍵因素：可靠性、壽命、經(jīng)濟性和美觀…… 他想要制造一種符合所有這些條件的電燈泡 —— 這是其他人沒能做到的?！?/p>
其他宣稱發(fā)明燈泡的人
愛迪生只是十九世紀七十年代若干位致力于發(fā)明可持續(xù)電燈泡的發(fā)明家之一。英國發(fā)明家海勒姆?馬克沁幾乎與愛迪生同時申請了電燈泡專利，但他的申請直到 1880 年七月才被批準。賓州州立大學榮譽教授、《能源與社會》的作者哈羅德?肖伯特回憶說：“我曾在課堂上說，馬克沁對專利申請被延誤非常憤怒，因此他回家發(fā)明了重機槍。”這當然只是個笑話，但馬克沁的重機槍確實是另一個影響深遠的發(fā)明。
除了愛迪生，英國人約瑟夫?斯旺或許是“實用電燈泡發(fā)明者”頭銜最有力的競爭者。斯旺一直研究使用碳化紙做燈絲的電燈。他在 1880 年十一月獲得了白熾燈泡的英國專利。他的燈泡比愛迪生的發(fā)明更有實際用途。他用自己的燈泡點亮了整個倫敦薩沃伊劇場。據(jù)說斯旺的私宅是世界上第一個全部使用電燈照明的建筑。愛迪生在英國法院起訴斯旺侵犯專利，法院支持了斯旺。為了解決商業(yè)爭端，愛迪生和斯旺將各自的企業(yè)合并成一家叫 Ediswan 的公司，并壟斷了英國市場。他們生產(chǎn)的燈泡有些直到 21 世紀仍可使用。
當提到愛迪生的著名競爭對手，許多人會想到美國發(fā)明家尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla），他曾在紐約的愛迪生機器工廠工作過幾個月。沒人會說特斯拉發(fā)明了燈泡，但在他短暫的就職期間，特斯拉提交了弧光燈的設(shè)計方案，這種設(shè)計是幾十年前由漢弗萊?戴維首創(chuàng)的。愛迪生自己的低壓設(shè)計無法擴展到大功率電弧照明。出于一些尚有爭議的原因，愛迪生的公司從未將特斯拉的設(shè)計投入生產(chǎn)，特斯拉也在不久之后痛苦地離開了這家公司 —— 原因可能更多地與金錢有關(guān)，而不是發(fā)明。
所以究竟是誰發(fā)明了燈泡？
燈泡和電燈并不是由單獨一個人發(fā)明的。相反，它是由一系列不斷進步的發(fā)明共同創(chuàng)造的，每一項發(fā)明都建立在前人的基礎(chǔ)上。愛迪生的專利反映了他發(fā)明的不是第一個燈泡，而是第一個可以真正大規(guī)模應(yīng)用的電燈。
這種持續(xù)的進化一直持續(xù)到今天，熒光燈和 LED 技術(shù)主導了市場，而愛迪生和斯旺發(fā)展的白熾燈早已被淘汰。真空管和玻璃泡的時代或許正在消失，但我們的目標仍然是為當下制造最實用、最普適的電燈泡。
專利保護過去的發(fā)明，但愛迪生從來沒有僅僅因為別人先產(chǎn)生想法就放棄自己的項目。肖伯特說“我最喜歡的愛迪生故事，是他帶人參觀他的梅洛公園實驗室的時候，一位參觀者提問說，實驗室人員想要取得發(fā)明需要遵守什么樣的規(guī)則。據(jù)說愛迪生吼道’我們這里沒有規(guī)則！我們只是努力完成些事情！’”
本文來自微信公眾號：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Dylan Ris，翻譯：藏癡，審校：Nothing
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。