第二章 发明家的一生
第二章 发明家的一生 (第2/3页)
爱迪生对电报术的眷恋，表现在当时对两个大孩子在家里的称呼不是叫名字而是叫外号：女儿叫点（·），而小托马斯·阿尔伐叫划（—）。①结婚没有使爱迪生的生活规律发生明显的变化。他的大量时间仍然是在工厂度过的：有时他只要埋头于工作，就在那里住上几天几夜，吃睡都在那里。诚然，爱迪生睡觉的时间一般是很短的，在晚年他回忆说，在工作最紧张的时期，他每昼夜睡眠都不超过4个半小时，和衣宿在工厂或实验室里。爱迪生所发明的石蜡纸，后来推广而用来包装糖果；爱迪生为生产这种纸发明了专门的机器。在制造石蜡纸的生产过程中，爱迪生发现有可能用它制造出一种刻印文件、通告等的方法。为此，就需要制造出一种能在石蜡纸上刻出文字轮廓的孔洞的东西，这样，就可以得到一张石蜡刷字纸板。在石蜡刷字纸板下面放上一张普通的纸，用一蘸有专门墨水的滚子从刷字纸板上滚一遍，那么纸上就会出现字迹。爱迪生还为刻写发明了一个“电笔尖”，制造了专门墨水。于是就产生出了油印机，即“爱迪生复印机”，这种复印机被爱迪生卖给了芝加哥的季克，供在商业上使用（1875年）。这一方法后来经过改进，在各国得到了推广。爱迪生在这些年也从事于改进打字机，他给打字机增加了一个很实用的装置，这个装置备有他所发明的自由活动的铅字。就在爱迪生活动的这一时期，设计出了电动记录机。这是一种利用某些盐类在电流影响下能改变自己属性的原理而工作的机器。用这种装置（参见第三章），创造出了一种完全用不着电磁继电器的电报通讯系统。用电动记录机（普通的或极化了的），可以自动地把电报很快地重拍或转拍到另一个线路。在这个电动记录机上可以接上一个自动记录机，由它把电文用墨水转到纸带上。电动记录机设计的最后收尾工作是在门罗园完成的，在那里设有相应的供演示用的装置。电动记录机中有一种叫做“机动记录机”的装置，在电话技术中得到应用。1874年，爱迪生收到了巴克教授的电报，请求他在费拉德尔菲亚召开的国家科学院大会上表演电动记录机。9月8日，爱迪生在大会上作了关于这一装置的报告，并演示了这一装置的性能。这一发明卖出去了，爱迪生得到10万美元，然而这10万美元是在17年中分批领取的。后来他卖了一套把电动记录机同电话送话器联结起来的发明装置，得到了同样数目的一笔款项。电动记录机曾在1874年夏季的费拉德尔菲亚博览会上展出，受到参观者特别注目。
①这里的“点”和“划”是指收报机所打出的“·”和“—”符号。最先的电文是由不同排列的“·”“—”组成的。
研究电话和复式同步电报，是爱迪生在搬到门罗园以前的重要工作。1874年，伊莱沙·格雷制造了一部谐波电话，这就使爱迪生产生了研究电话的念头；这一念头被他在门罗园里实现了。爱迪生早在1873年就研究了复式电报即双工电报和四工电报系统，并在搬到门罗园之前就顺利地完成了这些系统。这些系统在经济上是很有利的，因此很快就得到实际使用。用双工电报系统可以在一根电线上对拍两封电报，用四工电报系统可以在两根电线上对拍四封电报。最初，爱迪生研究双工电报，改进了斯特恩斯的差动双工，但后来他发展了这些装置的性能，获得了“复式双工”（即四工电报系统）。为此，他同“西部联合电话电报公司”总工程师约翰·普雷斯科特一起，得到了在美国的专利特许证，号码是第480567号，申请书日期是1874年3月19日。
爱迪生确实是在经过很大的周折后，才把这一发明卖给了“西部联合电话电报公司”的。从这个公司的报告书中可以看出，使用爱迪生的双工系统所获得年利润共计将近50万美元。公司总裁诺尔温·格林本人后来也承认，之所以推迟好几个月才购买和采用爱迪生的四工系统，都是由于他的过失。他怎么也不能相信，如此年轻的发明家能制造出什么好的东西。爱迪生的同时代人指出，四工电报是托·阿·爱迪生创造活动初期的主要成果。这是他在移居门罗园前的年代里最卓越的发明。这时，爱迪生的名字愈来愈经常出现在技术性的、科普性的和一般性的刊物上。他显示出多方面的创造才能，但他还没有成为电工技术方面的著名的发明家和“魔术师”。爱迪生在致力于有线通信的同时，也没有停止对远距离效应的关心。这种效应，可以从电路尚未处于接触时获得，产生感应，彼此影响。早在1875年他就预言，将来电力通讯是不会用像电线这样的“重累”的。爱迪生认为这种在感应方面的相互作用，可以用于正在运行的列车和火车站间的联络。爱迪生后来（在1885年）实现了这一想法。
到1875年末，爱迪生已开办了5个工厂，他开展了大量发明和生产活动。工厂分散在纽瓦克各条街道。工人人数和定货量已大大增加了。爱迪生经常遭到报社记者的袭击，因为他们希望尽早获得有关他最近工作的消息。限制记者们对他的采访活动是不可能的，所以爱迪生的工作总受到打搅。爱迪生要求进一步扩大生产规模，建立新的工厂和扩建现有的工厂，但是，现有的房舍已不能提供他在新阶段的活动所需要的那种按照计划合理布局的实验室和工厂的有机综合体。基于这一想法，他就决定要在新的地方建造一座具有实验室、工厂、住房和辅助建筑物的发明中心。1875年11月1日，爱迪生把他的父亲请到纽瓦克来，参加他那顺利发展起来的事务。爱迪生让父亲参加工作，使他成为受托人，委托他组织和管理经济业务。第一件委托他父亲办理的事项是为修建发明中心和生产工厂找一个地点。小山墨尔·爱迪生坐着马车走遍了纽约四郊，找到了一块合适的地段。这块地段处在宾夕法尼亚铁路线上，离纽约不过25英里左右的路程。这块完全荒芜的地方叫门罗园。1876年初春，开始为工厂和试验室兴建木质仓库式的建筑物。整个综合体的设计，都是爱迪生亲自拟定的。为节省资金，除了机器车间建造了一座石结构建筑物外，所有的建筑物都是木质的。主要的建筑物是两层楼房，长100英尺，宽30英尺，外面是涂成了白色的木板墙，窗户矮矮的，门前有台阶。这座建筑物的四周，最初不得不用栅栏围起来，使在邻近草地吃草的牛和猪不能靠近。油漆还未干透，一辆辆平板大马车就来到了，它们把爱迪生认为需要从纽瓦克运到门罗园来的设备运来了。一些不需要的或陈旧的设备，爱迪生就在纽瓦克卖掉了。爱迪生为门罗园专门购买的新设备、仪器和装置也很快运到了。爱迪生的大量技术书籍和化学材料也运来了。爱迪生的主要助手和职员也来到门罗园，构成了执行他的委托的主要核心，他们是巴切勒、伯格曼、舒克尔特、克鲁西和亚当斯等人。主楼里安装了瓦斯照明，为此建立了专门的瓦斯发生器。动力设备是一部十马力的布朗的蒸汽发动机。一楼是小图书室、绘图室和办公室；有一个房间装备着只有在爱迪生亲自监督下才可以使用的最贵重的器具，而另一个房间的一些架子和抽屉里存放着爱迪生以前发明的东西的样品。二楼是工作间，里面摆着一些放有器具和机械等的工作台。紧靠着墙摆放着高大的架子存放化学药品、仪器和备用工具。因为爱迪生想闭起门来专心进行工作，所以停办了曾在纽瓦克办的“爱迪生和默里商行”。这一商行停办之后，爱迪生就完全可以一心一意埋头工作了。爱迪生想使门罗园的工作具有新的发展方向。爱迪生在纽约工作时，就同弗·列·鲍普一起建立了一个电工技术咨询处。大概，这是世界上此类行业最早的一个。根据爱迪生的意图来看，门罗园的实验室应当大加发展，以便使它真正成为进行发明活动所必需的工业化发明和工业调查研究的世界第一个中心，其实这种思想法本身就是爱迪生最卓越的发明。
四
爱迪生提出这一任务之后，就不再大力去组织成批地大量生产已经研究出来的发明物和各种装置了，而是想建立一个巩固的科学基地，来对正在研制的发明及其进一步的改进工作进行研究。爱迪生把力求使自己的发明用于生产中去的宗旨，看作是他的总计划中最重要的部分。但是，他却想使生产不妨碍发明工作和设计的定型工作。运用是发明活动本身的必然继续，而不应使运用妨碍发明活动，不应把发明者的精力吸引到其他方面去。采用发明的可能性和获取最高利润，是衡量发明价值高低的资本主义准则。爱迪生信奉的原则是不仅应该发明，而且要保证能从实际采用中得到最大的经济效益。爱迪生为门罗园实验室购买了最精密的工具设备和仪表设备。他懂得，为研究发明，他不仅需要力学家，而且也需要化学家、电学家、物理学家，乃至于数学家。所以到1878年，门罗园实验室人员编制中就有在亥姆霍兹那里修完数学物理学的普林斯顿大学毕业生、数学家弗连西斯·厄普顿。实验室增添了贵重设备，人员编制中也有了一些受过高等教育的工作人员。爱迪生在门罗园的工作，使他成了名人和富人。爱迪生在这里完成了对多工电报（双工和四工）的最后研制工作。
1876年，阿·格·贝尔获得了他发明的电话专利特许证。但电话机当时还不完善，通话人的说话声严重失真。电话这一发明是很有发展前途的，但需要力争使电话如实地传送语言或声音，而不失真；也应排除贝尔电话机的另一缺点，即把受话器也作为送话器用。这种电话机对着话筒说话，就不能听到对方说的话；听对方说话时，话筒就要紧靠着耳朵，自己就不能说话了。当时几乎同时有许多电工学家，其中也包括爱迪生，在研究改进电话。1877年，爱迪生研制成了一个送话器（即炭质传声器）。从这时起，电话就开始特别好用了，电话运用的范围就逐渐扩大。爱迪生在研究送话器的过程中，发现有可能把音录下来，并且可以再放出来。爱迪生根据这些观察，研制成了留声机。他在1877年获得了这一发明的第一个专利特许证，而改进留声机的工作后来持续了几十年。爱迪生根据对电话的研究，制造了电话增音器，制造了对材料收缩变化反应灵敏的继电器和炭质变阻器。爱迪生由于了解在当时条件下不用电线不可能远距离传送语言或口令，便研制出了一个可以实现在地面上与气球间通话的话筒和听筒的结构：喇叭筒、航空用无线电话机。他制造的发声器（即声动机），也是与电话的研制工作相关联的，这是一种靠人说话时引起的空气震动而发声的机器。
爱迪生研制成了根据各种不同原理而工作的各种类型的电话：静电式电话，电动机械电话，液体电阻电话等。他把电话和留声机组合在一起，制造了一台电话留声机，而用电话留声机就可以把传送来的话录制在留声机的小辊上，然后再放出来。这是一种会说话的电话。为使几个人能同时听到留声机放出的声音，爱迪生采用了听诊器式的耳机。他为了通电报，而研究把电动记录机用于电话系统中。此外，在一些不大重要的发明中还有测微温湿计，以及显微温湿计，这是一种能显示出温度和湿度极其细微变化的仪表。这一仪表1878年在怀俄明州和得克萨斯州进行的天文观察中表明是适用的。应连格利教授的邀请，爱迪生参加了这次观察，并用这一仪表进行了测量。
爱迪生在门罗园工作时期，以解决一系列属于电能的动力运用问题获得巨大成就而著称。爱迪生在这里解决了一个艰巨的任务，即制造极为实用的真实炭精白炽灯，研制出了一个用这一光源进行照明的系统。老式的白炽灯，电能分配系统，安装材料，各种器械，发电机，电气设备安装方法，世界上第一座公用火力发电站的建筑，能量计算器，电气化铁路试验路线的铺设和电动机车的制造，所有这些都是与爱迪生作出的数百种发明和改进工作分不开的，为此，他获得了许多专利特许证和专利权。此外应当补充一下，这时爱迪生已研究出了磁力选矿法。
当爱迪生已准备搬往门罗园的时候，他对自己在新的条件下进行活动的范围和速度作了以下的阐述：他打算每10天搞一项小发明，每半年搞一项大发明。实际上，爱迪生超额完成了这一计划。他在门罗园工作时期，每年都递交40多项重要发明的专利申请书。
如上所述，爱迪生力求把门罗园的工作组织好，以便使工作集中于进行必要的研究、设计的研制工作；而把生产活动，即在某种规模上制造成品的活动放到一边去了。但是，他又不得不稍稍偏离这一基本方向：在门罗园建成的自备发电站，不仅供给他的各个工场、实验室和宿舍以电能，而且也把电能卖给其周围地区居民。因此，可以把门罗园的自备发电站，看作是把电能作为商品卖给消费者的最早的一座小型发电站。
完全排除任何生产活动，排除把发明投入商业性经营的做法，当时已证明实际上是不可能的。例如，1880年在门罗园开始在试验工厂生产白炽灯时，该厂生产规模却超过了门罗园照明设施需要的许多倍，而由这个世界上最早的灯泡厂制造的电灯泡，当时就供应给消费者。如果不能保障供给各种设备所需的电机、安装材料、计量仪表，如果不能及时修理和维护，那就休想进一步发展电照明系统。爱迪生只好违背自己的最初意愿而在纽约建立了一个机器制造厂“爱迪生机械厂”。为了生产敷设地下管路所必需的管子，又建立了“爱迪生管道公司”。为生产照明灯具、计量仪表、曲管灯座、照明箱等，建立了一个专门工厂。这个工厂受济伯格曼领导。自然，由于生产照明装置的规模如此之大，就需要大量工作人员来进行电气安装工作。虽然由有经验的领导者领导某些部门，但爱迪生却总是亲自过问这些部门的事务，监督他们的工作，并给生产以很大的帮助。
1883年，爱迪生发现了一种效应。这一效应获得了“爱迪生效应”称号，并被称为电子技术发展的起点。
许多次国际博览会和各国展览会，都特别明确地显示出电工技术的进步。第一批少量展品，即以电子仪器形式出现的展品，已在19世纪前30年代的博览会上展出过。从19世纪50年代起，每次博览会上都展出了可以实际使用的电子设备。例如，1851年的伦敦博览会和1855年的巴黎博览会上，都展出了丰富多彩的电报机及其工作线路图，各种大量永磁类型的电机和第一批他激电机。丹麦工程师斯·希奥尔特展出了一个从历史的角度来看很有趣的展品，即兼有永磁原理和自激原理的发电机。此外，在这几次博览会上也曾展出了用各种电镀方法制成的产品。
1867年在巴黎举办的世界博览会上，即在托·阿·爱迪生发明活动刚露锋芒的初期，电报技术方面的展品就在一个专门展览处展出。然而，其他展品却根据其各个不同类别的具体用途而分别展出。例如，电铸制版术在美术工业部类展出，电控灯塔和电控信号设备则在航海部类展出，其他电控仪表则在物理仪器部类展出。电机（格拉姆，西门子）和各种弧光灯，曾在1873年维也纳博览会上的专门展览处展出。大家知道，在这个博览会上，伊·方丹第一次利用一个格拉姆电机作为发电机，而利用另一个同样的电机作为承受电力的电动机，实地进行了把电力输送到1公里远的地方演示。
爱迪生在门罗园工作那几年中，曾举办了许多次展览。在这些展览会上，都展出了电学方面所获得的成就。其中最主要的是1878年和1881年在巴黎举办的国际博览会。这两次国际博览会，是电工技术史上的两个重要阶段。1878年的博览会，不只是为展出电工技术而举办的。这是定期的国际博览会，博览会上展出了各个技术部门的展品（机器制造、铁路、建筑、采矿、工艺过程等方面的）。展览会没有分出专门的电工技术展览处。但是，这次博览会最精彩部分，是巴·尼·亚布罗齐柯夫在电照明方面的展品和设备。这些展品和设备，使整个博览会如花似锦，具有了节日一般的空前盛况。在那里，第一次展出了某些完全新的展品：电话及用电话所播送的音乐、电报机、电机、用电镀法制出的装饰品、电动起重机械等，这些都引起了普遍的注意。这次博览会表明，主要由于亚布罗齐柯夫和格拉姆的发明，电工技术才发生了巨大的变化。
爱迪生在这次展览会上尚未占有特别显著的地位。这时（1878年6、7月间），他能展出的只是一些属于电讯方面的个别发明，一些原始形式的留声机。这次博览会对爱迪生是很有教益的。照明方面的展览内容——亚布罗齐柯夫电烛和弧光灯，以及那些保障照明用电的整个照明系统设备，安装和使用电力设施的某些经验——都使爱迪生深感兴趣。在这次博览会上，爱迪生了解到了所展出的各种电照明系统的缺点，他明确了为使电照明更加完善需要做哪些工作。在这次博览会以后的一年多时间里，爱迪生研制成了实用的白炽灯结构，并制定出自己的电照明系统。这对爱迪生来说，不仅是在商业方面，而且也是在文化方面的一项重要发明。这一发明，不仅对于提高技术，同时对于改善人的日常生活也是一项巨大的成果。鉴于这一发明，爱迪生在大财阀的支持下，于1878年建立了一个商业公司——“爱迪生电灯公司”，并在实际运用电照明系统方面，开始采取了许许多多措施。
在1878年博览会之后，有关方面决定在近年内举办一次专门性的世界电学博览会。这就意味着人们终于普遍了解到了电及其取得的卓越成就的巨大意义。1879年年底以前在门罗园所已做出的卓越发明，特别是在白炽灯和整个电照明系统方面的发明，无疑加强了这次博览会发起人的偏颇：这次博览会显示出巨大作用来。爱迪生在1887年的博览会之后，又向前迈出了很大一步。因此，可以有把握地预见到，他的发明在下次博览会将成为参观者注意的中心。
第一
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