愛迪生生平

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的確，愛迪生不是一位科學家。在致力于電燈事業的擴展中，愛迪生像一位把十幾個球不斷拋向空中的雜技演員一樣忙得不可開交。他的事務中包括改進白熾燈；完善愛迪生系統所需的各類輔助裝置，特別是發電機的改造；探索海外電燈事業開發的可能；也涉身于愛迪生電燈公司的財政事務，等等。就是在這種情況下，他忽視了後來被認為是19世紀末期的一項最重要的科學發現，即被稱為“愛迪生效應”的現象。但後來它卻成為對現代無線電技術極其重要的電子管的基礎。

當愛迪生對白熾燈進行完善化的時候，他發現了在玻璃泡的內壁上有一層薄薄的積炭。這引起了愛迪生的好奇。為了查明燈泡變黑(隨之而來的是燈泡中炭絲的燒壞)的原因，愛迪生做了以下實驗：在有白熾絲的燈泡內焊了一個與電流計相聯的金屬薄片。當把薄片與電池的正極接在一起時電流計的指針偏轉，這說明燈絲與薄片之間有電流存在。若把薄片與電池的負極連接，則沒有電流。這個稱之為“愛迪生效應”的現象後來才得到了解釋，即熾熱的燈絲發射出電子流。電子的發射——熱電子發射——引起了學者們的注意，因為可以應用這個特性來制出只允許電流向一個方向流動的器件。




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但愛迪生當時並不知道這些，他只是把這一事實記在日記里，又在論文中進行了描述，最後于1883年寫成專利書呈報上去。但並未進一步研究。要是他當時抓住那奇特的火花所提示的線索追究下去，那就會接觸到電子學和無線電的問題了。

當時人們連電子還不曾發現，因此未能意識到“愛迪生效應”之用途的不僅僅是愛迪生本人。在提出電壓調制裝置專利後不久，他把樣品燈送給普利斯，普利斯只是將此現象公布于眾，未曾作任何說明，也未提起這種效應的實際用途。直到20年之後，這種現象才得到解釋。這時，英國工程師弗萊明(j ．A．Fleming 1848—1945)認為，這一現象是剛剛被人們發現的稱之為電子的東西在熾熱的燈絲上沸騰之後，沖到了冷極上。因為電子帶負電，所以冷極必須與發電機的正極相接才會產生這種效應。這樣，輸入交流電之後，輸出的卻是直流電流。




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1904年，在研制無線電時，人們在試圖將一種弱電振蕩轉換成一股弱直流電流的過程中，才首次發現了門羅公園試驗室幾乎早在25年以前就注意到的那種現象的劃時代意義。弗萊明在他的回憶錄中寫道：“1904年10月，我在專心思考這一問題時，一個非常愉快的念頭突然湧上心頭。我回憶起自己在‘愛迪生效應’方面所做過的實驗，特別是白熾燈炭絲和燈泡中的冷金屬板之間可以通過一瓦特電能的發現，我對自己說：‘如果是這樣的話，那麼我們手中持有的恰恰是用來進行高頻振蕩整流的工具。’我讓助手G．B．代克在一個電路里造成弱高頻電流，然後我從櫃里拿出一只過去實驗時用過的燈泡……。”

試驗完全成功。它比當時用于同種目的的相干管、磁檢波器和晶體檢波器的效率更高。這種無線電管，在美國則稱為電子管。愛迪生之所以沒有繼續探索這一著名的“效應”，原因正如他所說：“那時我因為過分關心于推進電燈系統的工作，我沒有時間再繼續這試驗了。”




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電車的發明

在愛迪生年譜中，我們看到愛迪生于1881年研究輕型窄軌電力列車。試驗電力火車的想法，愛迪生早在1878年就有了。愛迪生回憶說：“1878年我去懷俄明觀測日蝕，回程途中從火車窗口外望，一望無際的田野，高低不平的道路，農夫們用馬車載運蔬菜或小麥，馬和人都喘不過氣來，那時候和我在一起的派克教授曾經談到鋪設小型鐵軌，讓電車行駛，這樣，人和馬就不用那麼辛苦了。”但是那時愛迪生把主要精力放在發明電燈上。

一天，“北太平洋公司”總裁亨利·皮奈特來到門羅公園，對愛迪生說：“你也知道，使用蒸汽機車頭的火車到了山岳地帶，進入隧道，煤煙嗆人，司機和乘客都不舒服，尤其夏天開著窗子，進來的煤煙更大。跑山岳地帶如果不用蒸汽機車頭，改用電力，有沒有辦法？” “其實，早就有人動這個腦筋了。”愛迪生回答。




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愛迪生告訴他，當他還在美國大干線鐵路賣報時，在底特律圖書館曾讀過一本書，書上就寫著1837年曾有一個英國人苦心制作過利用電池行駛的電車。1850年，美國也有人想制造蓄電池電車。1879年，德國西門子公司在柏林交易會上展出了一種非車載電池的5節列車，這輛機車曾載了30位乘客，創下每小時行駛24公里的速度記錄。機車是由一台3馬力電機驅動的。這是第一台用新型發電機來代替電池車輛的機車。但是，西門子公司的列車有其弱點，這就是絕緣問題迫使它的表演局限于晴天。

“德國的火車已經換用電車了嗎？” “不，還沒有進步到那樣，我想自己來發明和他們不相同的電車。”愛迪生很自信地說。“我因為電燈的需要而制作了強力發電機，現在只要把那個改為電氣馬達就行，計劃早就擬好了。”

皮奈特對于愛迪生的構想很感興趣，問愛迪生這項發明需要多少時間。愛迪生回答說：“只要半年就夠了，不過這還需要相當的研究費用。” 皮奈特同意給愛迪生提供研究費用，如果試驗成功，就讓北太平洋公司使用。雙方很快簽訂了協議書，愛迪生馬上開始了對電力火車的研究。




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1880年5月，他從門羅公園實驗室鋪出一條街車軌道改裝的鐵路，鐵路先沿一條鄉間道路伸展，然後繞過一座土丘，呈“U”字形轉回實驗室，全長1/3英里。電流由兩台發電機輸入鐵軌，第3台發電機裝在旁邊的一個四輪鐵架貨車上作為馬達。然後，通過一系列的摩擦輪將動力輸入貨車的驅動軸。

列車首次運行時，一切都還正常，只是機車從路的一端啟動時，摩擦齒輪組因啟動過猛發生斷裂。這說明需要找出一種新的辦法來連接電樞與被驅動的軸。愛迪生使用一種皮帶傳動裝置，在傳動帶上裝了一個附加定滑輪，通過杠杆操縱，使皮帶拉緊從而帶動列車前進。
這種電氣車與蒸汽車相比，電氣車的裝置不僅簡單，而且能力強。愛迪生最初試作的電氣車就像模型那麼小，但時速達60公里，有12匹馬力，比德國試制的那種時速24公里，3馬力的電車要強得多。

電氣機車完成後，終于要試車了。門羅公園四周鋪設了枕木，有急坡、有曲線，而且到處高低不平。電氣機車後掛著兩節客車，外觀雖然不美，但無論如何，這是美國的第一輛電氣車。1880年底以前，他提出了電氣機車系統的第一份專利申請。

愛迪生對電氣鐵路充滿了信心。他親自試車，除了欣賞這種“穿山過谷”的樂趣之外，主要是要使電氣鐵路成為現實。他的行動動機是，使電力火車為社會服務，不僅要為中西部的小麥種植者們解決運輸問題，而且要在更大范圍取代蒸汽機車。




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起初，沒有人認真地考慮過電氣機車的問題。多數鐵路資本家認為，搞電氣機車浪費金錢沒有必要。公眾中了解電力的人也不多，即便有人知道電力是什麼東西，但也不能估計出它的巨大潛力。更令人不解的是，一些與電力發展息息相關的方面也對愛迪生進行嘲諷。但無論怎樣，愛迪生的電氣機車接近成功了。在試車後，愛迪生發明電車的事，傳遍各地，每天前來參觀的人絡繹不絕，並且要求搭乘電車。

門羅公園研究所的法律顧問洛雷博士聽了傳聞，特地從紐約趕來，愛迪生對他說：“你也搭乘看看，申請專利的時候，好做參考。”兩人上了客車。這天是由克魯西擔任司機。克魯西以60公里的時速行駛，經過急坡，拐過曲線，車子發出怪音，機車脫軌了，客車一起隨著翻倒。車上乘客全給摔出車外，還算幸運，只有司機一人臉部擦破，其他的人都沒有受傷。可是，由于這次脫軌，愛迪生遭到許多人的指摘和非難。錯誤常常是正確的先導。這次脫軌事故，對愛迪生來說，倒是一項很好的研究資料。使他想到車子一旦危急，可以使用相反的電流，產生抗力以阻止車子前沖，因而發明了電氣制動器。




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愛迪生在自己的鐵軌上不斷改良著機車的性能，不斷地提出有關的專利申請。然而電燈系統的完善工作占去了他越來越多的時間，所以在電氣機車方面，直到1881年9月，他才邁出了第二步。在第二階段，他設計了兩台大型電氣機車，客車的最高時速為96公里，可載乘客90人。研究所四周軌道延長到3公里，有錯車道和轉轍器這類與實際鐵路相同的設備。

愛迪生電車的發明進展順利，使北太平洋鐵路的總裁亨利·皮奈特感到高興。亨利為門羅公園提供了建築3英里長的一段鐵軌的資金，並同意，一旦愛迪生將電氣鐵路費用降在蒸汽機機車之下，他就立刻建造50英里長的電氣鐵路。但是，這一目標還未實現，亨利就破產了。
亨利破產後，再也不能為愛迪生提供研究經費了。但誠實的亨利仍然跑到門羅公園對愛迪生說：“和你所訂的協議我一定遵守，你的研究費用，我一定會付給你。”

“皮奈特先生，協議書當作沒有訂好了，但你的友情，將永志不忘。感謝你的鼓勵，由于你的幫助，電車才能發展到目前這種程度，皮奈特先生，你現在應該設法讓自己再度站起來。”愛迪生安慰皮奈特先生說道。10年之後，亨利·皮奈特再度成為北太平洋鐵路的總裁，他並未忘記以前的約定，向愛迪生提出關于西部山岳地區鐵路電氣化計劃。




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愛迪生終于完成了電車，但為什麼不像電話、電燈、唱機等那樣使愛迪生出名呢？原因在于，當愛迪生熱中研究電車的時候，同時在美國還有一位費爾德從事同樣的電車研究。資本家們為使電車事業化，特別促使愛迪生和費爾德兩人就專利特許權合作，于1883年以資金200萬元設立“美國電氣鐵路公司”。幾個月後，愛迪生與費爾德鋪設了一條供表演用的鐵路，共1/3英里長，地點是在芝加哥博覽會大廳。

6月，博覽會揭幕了。在5—18日這個短短的展示期間，愛迪生的改良電車獲得了很高的評價。列車取名為“法官號”，共有3根鐵軌，由中間一根向列車輸入電流，兩邊兩根用作回路，每次可乘20名旅客。據《電力世界》報道，這輛列車的運轉性能“勝過這個國家境內的任何蒸汽機車”。博覽會結束之前，它共行走了466英里，載客26000人。《電力世界》指出：“我們有充分的理由相信，在不久的將來，馬與蒸汽機車就會被它取代，它拖著車輛爬山涉水，既無馬蹄的響聲，也沒有蒸汽機的噪音。”

電氣鐵道在芝加哥公開展覽後搬到路易斯維爾來。路易斯維爾的《快報》上曾描寫道：“這種電氣火車是沒有煙火的。它被一種目不能見的，甚至不知究是何物的原動力所驅策，在鐵軌上平穩而快捷地駛行著。又安全，又實用。”




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在研究電氣機車方面，對于愛迪生來說，這成功的一天已經不遠了。但電氣鐵路公司並沒有發跡，這里面的原因很多。

按照愛迪生的話說：“我之所以失敗，是因為我不能繼續干下去，我沒有時間，這里需要我做的事情太多，尤其是涉及到電燈方面的工作。”其實，這不是主要原因。主要原因是，鐵道馬車已有50年的曆史了，“直到1890年以後，曾經作為大城市的運輸工具的馬車才消失。但就個別旅行而言，輕便馬車仍然是旅行的主要工具。至少從當時的水平看，它還不是一種蹩腳的運輸工具。

當時的人對這種運輸的看法與現在一般人恰恰相反，1900年以前的四輪馬車其實是相當時髦和舒適的。”如果采用電車的話，鐵道馬車勢必遭到淘汰，但在一些大城市的市民中，有人喜愛馬車，這些人自然反對電車，以致電車很難有進展。此外，又因公司內部不和，竟至破產。


幾年後，“紐約中央公司”宣告成立，終于決定采用電車。這時，愛迪生正好發明電影，再度震驚全世界。




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