電燈出現之前，人們用什么來(lái)照明？這個(gè)問(wèn)題看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，電燈出現之前，人們用來(lái)照明的工具，肯定是蠟燭或者油燈。
這么回答也對也不對，在電燈之前，人工照明總是與火密不可分，但是用來(lái)燃燒的材料在歷史上也是經(jīng)歷了很多變化；電池和發(fā)電機被發(fā)明出來(lái)以后，一開(kāi)始出現的也并不是白熾燈泡，在走了很多彎路以后，才最終出現了經(jīng)濟耐用的白熾燈泡。
讓我們從頭開(kāi)始說(shuō)起。
人類(lèi)的祖先用篝火來(lái)烹煮食物、帶來(lái)熱量，同時(shí)在黑暗中靠火焰的光亮驅趕危險的野獸。
后來(lái)人們發(fā)現，動(dòng)物油脂比柴火堆能燃燒得更持久，也不容易熄滅。用樹(shù)枝纏上干草或苔蘚，浸滿(mǎn)動(dòng)物油脂，就做成了火把。人們把火把插在巖壁上，整個(gè)洞穴都被照亮。這就是最原始的照明。
火把的缺點(diǎn)是不容易控制燃燒的速度，在有限的空間中，人們不需要火把猛烈燃燒。后來(lái)人們在盛油的容器中放置燈芯，油燈成了很長(cháng)時(shí)間內用來(lái)照明的工具，一直到近現代，很多地方在沒(méi)有通電以前，都是使用油燈來(lái)照明。
張皓的《科技史筆記·無(wú)形力場(chǎng)》介紹了中國的長(cháng)信宮燈?！爸袊鴩鴮氶L(cháng)信宮燈是清潔油燈的典范。侍女造型中空，通過(guò)袖子形狀的煙囪，煙氣在其中擴散遇冷，固態(tài)顆粒物便附著(zhù)在內壁上，因此排出的氣體更加干凈?！?/p>
長(cháng)信宮燈是中國漢代青銅器，1968年于河北省滿(mǎn)城縣中山靖王劉勝妻竇綰墓中出土。宮燈燈體為通體鎏金、雙手執燈跽坐的宮女，神態(tài)恬靜優(yōu)雅。燈體通高48厘米，重15.85公斤。長(cháng)信宮燈設計十分巧妙，宮女一手執燈，另一手袖似在擋風(fēng)，實(shí)為虹管，用以吸收油煙，既防止了空氣污染，又有審美價(jià)值。
大航海時(shí)期，歐洲人在大洋中發(fā)現了巨大而神奇的鯨。他們用鯨油作為油燈的燃料，產(chǎn)生的煙和異味比其他動(dòng)物油脂更小，也更加明亮。用鯨油制作的蠟燭在當時(shí)非常暢銷(xiāo)，人們對鯨進(jìn)行慘烈屠殺，這導致了捕鯨業(yè)的興起。
十八世紀末期，瓦特的一名雇員莫多克發(fā)現蒸餾煤炭可以產(chǎn)生一種氣體，這種氣體被點(diǎn)燃后可以產(chǎn)生明亮的火焰。這種氣體的主要成分是一氧化碳，也就是煤氣。1797年，莫多克實(shí)驗成功，用煤氣燈成功地點(diǎn)亮了自己的住宅，一年后他把煤氣燈裝到了瓦特的工廠(chǎng)中。
煤炭的產(chǎn)量遠遠高于動(dòng)物油脂，由煤炭制出的煤氣比動(dòng)物油脂要便宜很多，在此后的20年中，煤氣燈得到了廣泛的應用，在歐洲和美國都開(kāi)始大量使用煤氣燈。
燃燒型照明燈具的缺點(diǎn)十分明顯，它發(fā)出的光會(huì )隨著(zhù)火焰的抖動(dòng)而忽明忽暗，在風(fēng)雨中火焰很容易熄滅，在一些特殊場(chǎng)合中，比如充滿(mǎn)可燃氣體的礦井中，使用火焰照明十分危險。
為解決這個(gè)問(wèn)題，戴維與火車(chē)之父史蒂芬森發(fā)明了安全礦燈。利用銅優(yōu)良的導熱性，使火焰無(wú)法穿過(guò)銅絲網(wǎng)，不至于點(diǎn)燃燈罩外面的可燃氣體。
發(fā)電機被發(fā)明出來(lái)以后，人們發(fā)現用電可以導致發(fā)光，發(fā)明家開(kāi)始研究使用更安全的燈具。
1858年，英國的海岬燈塔開(kāi)始使用弧光燈。燈塔上安裝了一臺諾萊式永磁發(fā)電機，電流通過(guò)導線(xiàn)連接到兩根碳棒上，兩根碳棒之間可以產(chǎn)生耀眼的弧光。這種光的亮度非常強，即使在惡劣的天氣中也能在很遠的地方被看到。
《科技史筆記·無(wú)形力場(chǎng)》中指出，這種燈具有一個(gè)非常大的問(wèn)題，限制了它被應用到更廣的領(lǐng)域?！熬S持電弧發(fā)光所需的電流很大（10A以上），這在電極上產(chǎn)生了巨大的熱量，在高熱下，碳電極緩慢蒸發(fā)，導致電極之間的距離越來(lái)越大，直到電弧熄滅?！彼赃@種燈具需要配備一個(gè)維護工人，隨時(shí)調節碳棒之間的距離，燈塔上有人值守，可以順手處理這個(gè)工作，而在其他場(chǎng)合，為一盞燈配備一個(gè)工人，這是一件過(guò)于奢侈的事情。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們研發(fā)了各式各樣的碳棒自動(dòng)調節裝置。新的問(wèn)題又出現了，弧光燈碳棒的壽命本來(lái)就不長(cháng)，一根碳棒大約只能點(diǎn)亮幾個(gè)小時(shí)，而自動(dòng)調節裝置又很不穩定，現在除了要定時(shí)更換碳棒，還要修理時(shí)不時(shí)罷工的調節裝置。
二十多年間，無(wú)數發(fā)明家、工程師前仆后繼，直到1870年，一位移民巴黎的俄國工程師雅布洛奇科夫給出了一個(gè)另辟蹊徑的解決方案。
根據《科技史筆記·無(wú)形力場(chǎng)》介紹，雅布洛奇科夫“將原本對置的兩根碳棒并排放置，然后在兩根碳棒頂斷跨上一小根石墨條。電路首次接通后，石墨條即被焚毀，電弧在兩根平行碳棒的間隙中產(chǎn)生，并逐漸向下消耗。在消耗過(guò)程中，只要碳棒不變形，電極之間的間隙就自動(dòng)保持恒定。這個(gè)過(guò)程很像蠟燭的燃燒，因此這種弧光燈就被叫做電燭?！?/p>
1877年，雅布洛奇科夫的電燭照亮了盧浮宮大百貨商店，第二年的巴黎世界博覽會(huì )期間，電燭讓八百米長(cháng)的歌劇院大街燈火通明?；」鉄敉ㄟ^(guò)這次展示大放異彩，而煤氣公司的股票則應聲大跌。
盡管如此，弧光燈的使用還只限于公共場(chǎng)所，沒(méi)有辦法走入千家萬(wàn)戶(hù)。當時(shí)沒(méi)有電力公司，用戶(hù)要使用弧光燈，必須自己配上發(fā)電機，而為了驅動(dòng)發(fā)電機，還需要一臺蒸汽機。也就是說(shuō)，為了點(diǎn)亮一盞燈，用戶(hù)需要點(diǎn)燃一臺鍋爐！
另外，弧光燈過(guò)高的亮度也無(wú)法在家中使用。1855年，當法國工程師拉卡松和蒂爾斯在里昂實(shí)驗弧光燈時(shí)，圍觀(guān)的女士們甚至打開(kāi)了陽(yáng)傘。
1878年，愛(ài)迪生決定進(jìn)行電燈研發(fā)。愛(ài)迪生進(jìn)入這一領(lǐng)域較晚，他不是第一個(gè)發(fā)明電燈的人，甚至也不是第一個(gè)發(fā)明白熾燈的人。在這之前的幾十年中，有至少20位發(fā)明家做出了白熾燈。但是愛(ài)迪生是第一個(gè)使電燈成功進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)的人。
《科技史筆記·無(wú)形力場(chǎng)》說(shuō)明了愛(ài)迪生擁有他人所沒(méi)有的條件。與大多數孤軍奮戰的發(fā)明家不同，愛(ài)迪生被稱(chēng)為“門(mén)羅公園巫師”，他擁有一個(gè)完整的研發(fā)團隊。1876年，愛(ài)迪生在門(mén)羅公園社區購置了一處地產(chǎn)，并在此創(chuàng )辦了世界上第一個(gè)商業(yè)研發(fā)中心，這個(gè)團隊以愛(ài)迪生為核心，團隊中有受過(guò)正規高等教育的大學(xué)生，也有手藝精湛的工匠，比如電工、機械師、玻璃吹制工等。這使愛(ài)迪生的各種想法最終都能得以實(shí)現。
1880年，愛(ài)迪生的團隊發(fā)現，用碳化的日本竹子纖維做燈絲，可連續點(diǎn)亮1200個(gè)小時(shí)。在持續改進(jìn)燈絲壽命的同時(shí)，愛(ài)迪生團隊進(jìn)行全面研發(fā)，他們制作出了直流發(fā)電機、開(kāi)關(guān)、保險絲、電表等。這時(shí)愛(ài)迪生的門(mén)羅公園研發(fā)人員已經(jīng)達到60名，他的團隊完成了個(gè)人無(wú)法勝任的工作。
1882年1月12日，愛(ài)迪生英國公司建造的倫敦霍爾伯恩高架橋電站開(kāi)始運行，它為968盞用于道路照明的白熾燈供電，后來(lái)又擴增到3000盞。
1882年9月4日，愛(ài)迪生在美國的第一座發(fā)電站珍珠街電站開(kāi)始運行，他點(diǎn)亮了84個(gè)用戶(hù)的400盞白熾燈。兩年后數量激增到508個(gè)用戶(hù)的10164盞白熾燈。
1887年，美國的直流發(fā)電站數量達到了121座，愛(ài)迪生的電力系統非常成功，以至于今天我們依然沿用其中的一些要素。
盡管愛(ài)迪生后來(lái)忽視了交流電的使用，而使他的光電帝國最終被顛覆，他仍然是最成功實(shí)現把電力轉化為照明的人，在他的設想的影響下，電線(xiàn)為千家萬(wàn)戶(hù)帶來(lái)了能量和動(dòng)力，人們不僅可以用其照明，還可以用其烹煮食物、驅動(dòng)機械。
《科技史筆記·無(wú)形力場(chǎng)》這本書(shū)回顧了電的產(chǎn)生歷程，重溫了電磁科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)，講述了我們熟悉的概念背后那些不為人熟知的起源故事，讀者可以身臨其境般看到歷史上諸多偉大科學(xué)家如何逐步發(fā)現、研究、認識和利用電能，最終建立起一座宏偉的電學(xué)科學(xué)大廈。
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