白熾燈無(wú)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(lè)到深夜，而不需要依靠明火來(lái)照明。
雖然電燈泡的影響力無(wú)可置疑，但它的起源卻值得討論。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為美國(guó)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(xiàng)白熾燈專利，第一項(xiàng)在 1879 年，第二項(xiàng)在 1880 年。然而一些歷史學(xué)家認(rèn)為，把所有功績(jī)都?xì)w于愛迪生有些過(guò)于簡(jiǎn)單粗暴。他們認(rèn)為愛迪生確實(shí)發(fā)明了燈泡，但只是當(dāng)時(shí)一系列類似發(fā)明中的一個(gè)。
其他一些專家說(shuō)，盡管愛迪生的燈泡比之前的設(shè)計(jì)更出色，但燈泡的主要發(fā)明權(quán)應(yīng)該屬于英國(guó)發(fā)明家約瑟夫?斯旺（Joseph Wilson Swan）爵士，他與愛迪生同時(shí)研究白熾燈，后來(lái)又與愛迪生合作。但另一些歷史學(xué)家反對(duì)稱，這種對(duì)歷史的修正是一種矯枉過(guò)正，愛迪生就是白熾燈泡的發(fā)明者。這些說(shuō)法到底誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)？
愛迪生電燈泡的前身
要想知道愛迪生對(duì)發(fā)明電燈泡的貢獻(xiàn)，我們需要先了解之前發(fā)明家的工作。在 19 世紀(jì)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(biāo)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?yàn)殡妷旱膯挝弧胺亍本褪且运拿置?/p>
伏打電堆啟發(fā)英國(guó)化學(xué)家漢弗萊?戴維（Humphry Davy）設(shè)計(jì)了他自己的電池，并用它點(diǎn)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(zhǎng)，因此難以走進(jìn)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(xué)家們認(rèn)識(shí)到，制造長(zhǎng)壽命白熾燈泡的關(guān)鍵在于燈絲的選擇。當(dāng)通電時(shí)，燈絲需要能夠持續(xù)發(fā)光而不被燒盡。英國(guó)科學(xué)家詹姆斯?林德賽（James Bowman Lindsay）在 1835 年使用銅絲制作燈泡，另一個(gè)英國(guó)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(diǎn)很高，成為一個(gè)關(guān)鍵突破，但它太貴了。這些設(shè)計(jì)也受制于不夠發(fā)達(dá)的真空技術(shù)，這導(dǎo)致玻璃泡中總會(huì)有殘留的空氣。這些空氣會(huì)和燈絲發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得點(diǎn)亮燈泡變得更難。
愛迪生實(shí)現(xiàn)實(shí)用燈泡的突破
在年復(fù)一年的實(shí)驗(yàn)之后，愛迪生成為了那個(gè)最終揭開實(shí)用燈泡秘密的人。在愛迪生電燈公司工作期間，他改進(jìn)了一種高電阻棉線，在測(cè)試中有 14 小時(shí)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(qǐng)了第一個(gè)專利，美國(guó)專利局于 1880 年一月批準(zhǔn)了他的申請(qǐng)。之后，愛迪生又建立了愛迪生照明公司，這家公司后來(lái)建立了美國(guó)第一家發(fā)電廠。
馬里蘭大學(xué)帕克分校的歷史學(xué)榮譽(yù)教授羅伯特?弗雷戴爾（Robert Friedel）認(rèn)為，正是愛迪生對(duì)實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的重視，使他獲得了燈泡發(fā)展史上獨(dú)一無(wú)二的地位?！皭鄣仙碾姛羰堑谝环N獲得廣泛實(shí)際應(yīng)用的燈泡，這正是它的發(fā)明者想要制造的東西?！备ダ状鳡柦忉屨f(shuō)，“他仔細(xì)地確定了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手成功的關(guān)鍵因素：可靠性、壽命、經(jīng)濟(jì)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(jì)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(guó)發(fā)明家海勒姆?馬克沁幾乎與愛迪生同時(shí)申請(qǐng)了電燈泡專利，但他的申請(qǐng)直到 1880 年七月才被批準(zhǔn)。賓州州立大學(xué)榮譽(yù)教授、《能源與社會(huì)》的作者哈羅德?肖伯特回憶說(shuō)：“我曾在課堂上說(shuō)，馬克沁對(duì)專利申請(qǐng)被延誤非常憤怒，因此他回家發(fā)明了重機(jī)槍?！边@當(dāng)然只是個(gè)笑話，但馬克沁的重機(jī)槍確實(shí)是另一個(gè)影響深遠(yuǎn)的發(fā)明。
除了愛迪生，英國(guó)人約瑟夫?斯旺或許是“實(shí)用電燈泡發(fā)明者”頭銜最有力的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)專利。他的燈泡比愛迪生的發(fā)明更有實(shí)際用途。他用自己的燈泡點(diǎn)亮了整個(gè)倫敦薩沃伊劇場(chǎng)。據(jù)說(shuō)斯旺的私宅是世界上第一個(gè)全部使用電燈照明的建筑。愛迪生在英國(guó)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(zhēng)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(guó)市場(chǎng)。他們生產(chǎn)的燈泡有些直到 21 世紀(jì)仍可使用。
當(dāng)提到愛迪生的著名競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，許多人會(huì)想到美國(guó)發(fā)明家尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla），他曾在紐約的愛迪生機(jī)器工廠工作過(guò)幾個(gè)月。沒人會(huì)說(shuō)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(jì)方案，這種設(shè)計(jì)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(jì)無(wú)法擴(kuò)展到大功率電弧照明。出于一些尚有爭(zhēng)議的原因，愛迪生的公司從未將特斯拉的設(shè)計(jì)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(shuí)發(fā)明了燈泡？
燈泡和電燈并不是由單獨(dú)一個(gè)人發(fā)明的。相反，它是由一系列不斷進(jìn)步的發(fā)明共同創(chuàng)造的，每一項(xiàng)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(gè)燈泡，而是第一個(gè)可以真正大規(guī)模應(yīng)用的電燈。
這種持續(xù)的進(jìn)化一直持續(xù)到今天，熒光燈和 LED 技術(shù)主導(dǎo)了市場(chǎng)，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(shí)代或許正在消失，但我們的目標(biāo)仍然是為當(dāng)下制造最實(shí)用、最普適的電燈泡。
專利保護(hù)過(guò)去的發(fā)明，但愛迪生從來(lái)沒有僅僅因?yàn)閯e人先產(chǎn)生想法就放棄自己的項(xiàng)目。肖伯特說(shuō)“我最喜歡的愛迪生故事，是他帶人參觀他的梅洛公園實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，一位參觀者提問(wèn)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室人員想要取得發(fā)明需要遵守什么樣的規(guī)則。據(jù)說(shuō)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(lái)自微信公眾號(hào)：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Dylan Ris，翻譯：藏癡，審校：Nothing
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