三 “門羅公園的魔術師”
幾乎所有的人都在他們的構想達到極限時，會喪失繼續創作的毅力，其實這才是真正的開始。
不下決心培養思考的人，便失去了生活中的最大樂趣。
——托馬斯·阿爾瓦·愛迪生
1876年春天，愛迪生又一次遷居，這次他到了新澤西州的“門羅公園”。在這個美國第一個工業實驗室裏，他大搞發明並創製出自己的產品。他在那裏從事電話的研製工作，雖然亞曆山大格雷厄姆貝爾(Alexander Graham Bell )是第一個發明電話的人，可是愛迪生利用一個可變性碳阻裝置，改進了電話的傳聲性能，他搞出來的感應線圈使電話線路有可能綿延幾百英裏。電話和電報的發明在科技史上具有劃時代的意義，它們是自覺應用電學知識的產物。有人說“它們的意義可以和蒸汽機的發明相提並論。因為蒸汽機利用自然力代替了人的體力，是擴展人類肢體功能的一次革命；電話和電報是擴展人類感官功能的一次革命”。
在門羅公園，愛迪生所麵臨的中心問題是，研究用機械的方法來複製聲音，而這項研究導致了留聲機的發明。留聲機是改變人們生活的三大發明之一。“從發明的想象力來看，這是他極為重大的發明成就”。到這個時候，人們都稱他為“門羅公園的魔術師”。
第一個工業實驗室
1876年，當愛迪生29歲時，他從紐瓦克遷居紐約城外25英裏的門羅公園。他在這裏從事實驗直到1886年。在遷往門羅公園之前，他就打算找個離紐約不遠的地方施工。最要緊的是環境幽靜，以免分散科研人員的注意力。愛迪生在醞釀這一研究中心的時候，還考慮到要為他的工作人員提供更舒適的生活條件，而不是像紐瓦克那樣，街道狹窄灰暗。
愛迪生所以要遷離紐瓦克的原因傳說雖然很多，但大約是為了想避免那些製造商的苛求和許多分散他注意力的雜務。
後來在支付工廠的房租時，又發生了不少的麻煩。他本來在每月月底就將房租付清的。
準備遷出時，又曾通知業主在月底交還。可是在他遷出後，接到一份通知書，要他償付本年中9個月的租金。愛迪生說：“這真太不公平了，我決定遠離這一個地方”。
實驗室的地點是由愛迪生的父親塞繆爾·愛迪生從伊利諾伊的老家出來為兒子選定的。
實驗室的建築是由愛迪生親自設計的，因為當時找不到類似的式樣可以仿造。愛迪生的實驗室坐落在庭院中間。那是一幢長方形的樓房。在樓下，愛迪生有自己的辦公室、工作室和一間書房。樓上是實驗室，裏麵放著湯姆的桌子，工人的車間就在這裏。這裏有寬廣的庭院，有一大片整齊的草坪，還有風車和馬棚，這裏是孩子們遊戲的場所。
愛迪生在門羅公園創建“門羅研究所”。他為該實驗室修複大量的科學設備，價值4萬美元，並擴充了圖書館。這一步，不但在愛迪生一生的事業中具有不可估量的意義，而且在美國曆史上也是一個創舉。因為這是美國第一個有組織的工業科學研究機構，它“標誌著集體研究的開端”，他說，發明工廠每10天要有一個較小的發明，每6個月，要有一個大的發明。美國著名曆史學家丹尼爾布爾斯廷說：“愛迪生的發明工廠是地地道道的工廠，他要在這個工廠裏把發明變成大規模的買賣，以滿足市場的需要。雖然這個工廠辦在一個與世隔絕的村莊裏，但它的目的不是要成為一個研究所或者科學思考的退隱地。正如火爐工廠把能夠製造火爐的各種部件的工人調集到一起一樣，愛迪生是要把能夠製造一項發明物的不同部件的人調集到一起”。原在紐瓦克的查爾斯巴切勒、約翰克魯西、約翰沃特以及其他一些出類拔萃的人物均被帶到這裏。不久，他又雇用了後來成為普林斯頓大學的數學家弗蘭西斯厄普頓和玻璃吹製工路德維格貝姆等一些被他稱之為“朋友兼同事”的能工巧匠。愛迪生認為，“發明的最佳方法是充分網羅足智多謀的天才，然後把他們組織起來，頑強地去追求他們的目標”。這個研究所，後來成了美國許多大型工業研究機構的前驅，對美國重視實用科學研究傳統的形成產生了重要影響。英國科學家梅森(StevenMeisen )在《自然科學史》這本書裏，曾經引用美國亨利福特的話說，“愛迪生明確地結束了理論科學家同實用科學家的區別，使我們今天一想到科學上的發現時，總聯帶想起這些發現可能在現在或將來應用於人類的需要。他以嚴密的科學知識代替工業上光憑老經驗的方法，另一方麵他又把科學研究引入有用的渠道”。
在內戰後的美國，有成就的發明家很少是孤獨的空想家。有人對20世紀歐洲和美國的70例主要發明史的研究作過研究，結果表明，其中有些發明確實是單幹發明家搞出來的，他們在財力不足的情況下艱苦奮鬥，努力改進自己的設計。但是，現代美國最有實力、最精明的公民，最大的、最有地位的企業，往往是這種有組織的追求的中堅力量。
美國發明家從事的是一種受人尊敬的專業。就愛迪生本人來說，發明是他的興趣愛好。
他有時表示不滿說，每一個來門羅公園找工作的年輕人想要知道的隻是報酬多少和工時多長。而他總是對他們說，“嗯，我們不給報酬，我們日夜工作，”但許多年輕人和他具有同樣的愛好，並且和他在一起工作。他的熱情，他的能力，以及他那興高采烈的精神，使得這個組織的成員無時無刻不處在最佳進取狀態。
門羅公園與多數大企業研究組織的區別之一，就是他們有高昂的工作情緒。當然，規模也是個重要因素。愛迪生從不雇用很多人，這和具有千人的大型組織相比，他這裏的人員很少。所以這裏人與人之間的關係十分和睦。
另外還有一種過去與現在的區別。工業發明需要各行各業互相配合，因此不像愛迪生時代那樣隻由一個人主導，一個人提供發明思想，一個人進行設計。今天，每提出一個初步設想，一般都是一組人，而不是一個人。盡管當時愛迪生分配給雇員們的某些工作，也需要幾種技術的配合，但在實際工作中，他本人仍然是主要的動力，唯一的裁決者和評判者，集眾人一個月的勞動於他一人的決定之下。他的思想，就是整個企業的指導思想，他的方法也是整個企業的工作方法。
愛迪生和愛因斯坦一樣，從不因為失敗而氣餒。為了獲得某種發明，他進行了上千次的試驗，一種辦法不行再換一種，直到將問題徹底解決，這就是門羅公園的精神。愛迪生的發明是一種個人直覺與嚴格科學原理的奇妙結合。在考慮某項設計時，他總是從個人興趣出發，如果感到這方麵的研究乏味了，他就轉向另一個方麵。這樣，他總是同時考慮著七、八種設計。當某項工作看不出有進展的希望時，他就把它擱置一邊，開始做另一項工作。到了一定的時候，他又放下這件工作，回到原來的工作上去，直到把它完成。
愛迪生在研究中講究工作方法。比如說，在處理化學問題時，愛迪生使用的是植物栽培學家路德伯班克的方法，即首先把某種作物種上一英畝，然後從中選優，進行繁殖。又如，他在處理機械性質的問題時，靠的是嚴格的邏輯思維。他的招聘、解職以及經營辦法都不同尋常。當後來成為著名的金剛砂發明者的愛德華特艾奇遜前來求職時，他被帶到試驗室。愛迪生問道：“你來幹什麼？”艾奇遜回答：“找工作。”愛迪生接著說：“到機加車間去找克魯西。”說完又回去幹他的工作了。
愛迪生的生活、工作方式沒有規律。工作需要時，就在中午幹活，也可以在半夜幹，他既不在乎今天是星期幾，也不在乎現在是幾點鍾。如果感到累了，他會在白天大睡起來，他的多數發明工作都是在半夜進行的。有時，他會連續幾天不看來信來電；有時，他也會堅持每天早晨上班。
這種隨遇而安的生活方式，是愛迪生處理日常事務的特點。在他的頭腦中不斷產生一些新的設想。不論是與朋友共同進餐，或是交談之時，隻要他有了新的設想，他就會掏出筆記本，立刻記下自己的想法。一本筆記能連用幾個星期的時候很少，許多筆記都是幾天就完，愛迪生一生共做了3400本筆記。
自發明工廠建立後，新的發明一個接著一個，新的產品一個接著一個被造了出來。其範圍之廣，遠遠超過了以前的紐瓦克沃德街工廠。1876年，在費城舉行了百年紀念展覽會。
展覽會上展出了過去百年美國所發明出來的各種成果，其中也包括發明家愛迪生的發明品。
不過，觀看展覽的人們做夢也沒有想到愛迪生就在不久後設在門羅公園的研究所裏發明了電話、電燈、留聲機、電影等等對人們生活有著很大改變的東西。在研究中，另外一些人也作出了貢獻，他們在愛迪生的統一領導下，分工合作，集體研究，因此，他的成功或多或少的是建築在了這個時代所帶來的各種知識之上。
愛迪生在門羅公園實驗室裏完成的第一件發明是一種電筆。這種發明也許早已被人遺忘了。愛迪生計劃獲得這項發明專利後，大量的加以製造。5月初，他寫信給在華盛頓的一個老友羅愛斯(Fred w ．Royce )。愛迪生對他說：“我希望你有空去專利局查問一下，我那電筆的專利究竟進行得怎樣了”。
羅愛斯回複之後，愛迪生又給他寫了第二封信。這時那個曾經惡意地駁斥愛迪生發現的競爭者索葉為了和他競爭，對他發明的電筆加以種種的侮蔑。對此，愛迪生立刻予以答複。
他在給羅愛斯的信上說道：“至於說到索葉那個卑劣的自命不凡者，我從沒有信任過他的一句話的。他的肚中隻是一包壓縮的烏煙瘴氣而已。我聽說，他在桌上放了兩架真筆謄寫機，在桌下用軸杆和齒輪連接起來，就算同步的了”。他又在信末寫道：“如果他要在紐約華盛頓兩地之間作這試驗，那他就得用一根280公裏長的轉軸來連接了。他這個人隻會紙上談兵”。
愛迪生自認當時非常渴望獲得專利，因為他急需資金搞發明。專利局把他的請求延遲了好久，這使他深感不安。
“你能不能確定在它安穩地經過了印刷機，文具，以至打洞機的種種手續以後，又還得通過什麼必要的形式呢？難道他們已經從亞述古國的石碑中掘出了巴比倫防治洪水的典籍來嗎？”他又等候了一個月，終於忍耐不住了，他說道：“天哪！如果那電筆必須經過所有那些手續的話，那麼我在今年夏季全部了結的希望是不能實現的了。它有沒有在維爾布那裏通過呢？希望你能去詢問他們一下，並且告訴他們我是一個窮苦的孤兒……”。
在那時愛迪生常自稱為“窮苦的孤兒”。他在那信的末尾戲謔地寫道：“地球，西半球，美國，新澤西州，密德爾塞克斯郡，賓夕法尼亞鐵路南4公裏高丘上，門羅公園內”。
他邀請羅愛斯在離華盛頓到紐約去的時候，順便往門羅公園來。他說：“這裏是紐約區風景最美的地方。我在這裏新建了一個實驗室，現在四周已長滿青苔了”。
羅愛斯後來是否接受了愛迪生的邀請，我們無法查考，但是愛迪生得到電筆的專利已是三個月以後的事。
1877年，愛迪生獲得了三項專利：穿孔筆、氣動鐵筆和普通鐵筆。這種筆是油印機和複印機的前身。
複印程序很簡單。首先用一支尖鐵筆在一張特製的粗蠟紙上書寫，紙下墊著刻有密紋的鋼板。鐵筆經過的地方，紙上便留下無數小孔；然後再將這張蠟紙鋪在普通紙上，用滾筒蘸著油墨從蠟紙上壓過，油墨透過小孔，留在下麵的紙上。不久，愛迪生又設計出一種氣動鐵筆代替了這種簡單的鐵筆。氣動裝置可使筆尖作上、下運動，這樣便在紙上留下一連串的微孔。最後，他設計出一種電筆，這也是他的成型產品。電筆筆管很細，內裝一個鋼尖，鋼尖的上方是一台微型電機，電機的凸輪帶動筆尖作每分鍾數百次的上下運動。驅動電機的是本生電池組，即兩個大玻璃瓶，內裝一個活塞。使用電筆時，活塞就把極板送入電解液，不用時，極板就被活塞拉出，這樣就能節省電能。為使這種電筆適於“辦公用”，電池組上還裝了一隻夾子，筆閑置時就夾在上麵，十分方便。
這在當時是一項驚人的成就。用此種方式刻出的蠟紙，可以複印3000份。所以，不出幾年的時間，不僅華盛頓的政府機構使用了這種裝置，而且還遠銷俄國、中國等地。
電話設計上的貢獻
愛迪生的活動現在集中於電話研究上。
隨著資本主義工業化程度的提高，城市迅速發展起來，個人之間的交往，機關企業之間的聯係迫切需要那種簡便又準確迅速的通訊工具。電報雖解決了遠距離通訊問題，但是，使用起來確有不方便之處。因為人們使用電報這種方式，必須把文字翻譯成符號才能發送出去，接受之後還要轉譯回去，特別是由於當時技術上的種種原因，傳輸電文速度遲緩，給電報通訊帶來不少困難。早在研究有線電報的同時就有人在想，能否將人的聲音直接轉換成電訊號來傳遞消息？19世紀電磁感應現象的發現和應用，為發明這種新的通訊工具創造了條件。
人們開始探求電話的發明，經曆了一個曆史過程。早在1664年胡克就做了在拉緊的線上傳送聲音的實驗。
在愛迪生出生的10年前，美國人柏基發現，隻要在鐵棒上綁鐵線，使電流快速地作通通、切切的動作，這時鐵棒就會磁化或失去磁力而發出聲音來。但他沒有想到利用這項發現來發明電話。
德國物理學家賴斯(j ．P．Reis ，1834—1874)最先從事這方麵的研究。他用木頭仿造人耳製造了一個發話器，上麵蒙一張用豬腸做的薄膜，薄膜上附有一塊金屬小片，薄膜隨聲音振動時金屬片就不斷地和另一個觸片接觸，從而使電路隨聲音節奏而開閉。受話器是一個繞有絕緣線的勾針，勾針安放在兩個小支架上，支架放在一個共鳴箱裏，當斷續的電流通過線圈時就會發出聲音來。試驗成功後，這種裝置也就被稱為電話機。賴斯電話機於1861年在法蘭克福展出表演，3年後又在吉森召開的自然研究家大會上使用過一次。由於聲音很輕，電流間斷又會引起失真和幹擾現象，大多數人都把這一發明當作奇物珍品，沒有得到推廣應用。
愛迪生檢查賴斯教授的機械之後，獲得一項結論：“這機械的缺點是斷續電流，如果利用電流的強度使磁力變化，讓鐵板振動，一定可以傳送人的聲音。”
當他正為這點費盡心機的時候，另外有兩位科學家也有同樣的想法，並且從事電話的發明研究。那就是有名的亞曆山大格雷厄姆貝爾(1847—1922)和伊利夏格雷(El ishaGray )，雖然隻是偶然，但是卻已經有3個人從事於這項研究競爭了。
隨著研究的進展，愛迪生先在1876年1月14日向專利許可局申請“許可權保護”。這是說，近日就要提出申請許可，請保留不要接受相似的申請。
當貝爾在做試驗時，愛迪生到了西方聯合公司，希望允許他用他的線做試驗。他知道格雷已經獲得一項關於“諧波式電報機”專利，這項發明能夠通過電線發送音樂的聲音。格雷將這項發明權賣給了西方聯合公司。
愛迪生也在做一種通過電線發送人的聲音的發明試驗。雖然他的發明不完全，但他要求獲得發明電話專利權。
貝爾是繼承賴斯事業的最重要的一個人。他對語言學有研究。在1873—1877年擔任波士頓大學生理學教授期間，進行了利用電流傳送聲音的試驗。他在試驗時，把音叉放在帶鐵芯的線圈前麵，音叉振動時，會在線圈中產生強度隨聲音而變化的持續電流，如把這個電流輸至電線另一端的同樣的線圈內，就會使該線圈前麵的音叉發出和前一個音叉一樣的聲音。
貝爾認為，每一個金屬振動部件都應當能產生電流。他把一個易於振動的薄膜同一個簧片連在一起。簧片緊貼在勵磁線圈前。受話器的構造和送話器差不多。貝爾把它們連接起來。在電路中又加上一個電池，但試驗沒有成功。他用四周張緊的薄鐵皮框代替了金屬簧片，線圈中的鐵芯改用磁棒才取得成功。
貝爾在1876年2月14日完成發明，正式向美國政府申請發明電話機的專利許可證。在同一天隻慢兩個小時的格雷也完成發明，正式申請專利許可證。
起初人們認為貝爾的電話很有趣，但不是很有用。貝爾所發明的電話是受話器和發話器都使用電磁石和振動板構成的。振動板就放置在電磁石的前麵，因此當聲音的振動透過電流而傳給電磁石時，振動板就會隨之而振動。而這種受話器的原理，至今仍被沿用。不過貝爾所發明的電話音量非常微弱，所以隻能用於短距離的通話。因此，當時有人批評說：“電話這東西仍然不夠實用”。在費城的博覽會中，這種電話被一些人認為：“像是一種玩具”。
但是，貝爾為了讓公眾廣泛地采用，他開了好幾次演講會，重複各種有關電話的說明。
雖然每一次的演講會都擠滿了人，但是大部分的聽眾都是為了好奇或是湊熱鬧而參加的，因此演講會結束後，在歸途中，就有人說：“電話根本沒有用”。
雖然如此，他的努力終於還是獲得了成果，貝爾所發明的電話終於開始被人們使用了。
1877年第一份用電話發出的新聞電訊稿被送到美國波士頓的《世界報》，它標誌著電話已為公眾采用。同年，貝爾還成立了貝爾電話公司。
西方聯合公司的威廉奧頓董事長一聽到貝爾公司成立的消息，心裏感到不安，認為出現了一位勁敵，他想：“電話應該能夠改良，而經過再改良後的電話一定比以前更完美”。他開始擔心自己的電信事業將會受到貝爾公司的影響而漸漸衰退。因此，他到門羅公園的愛迪生研究所向愛迪生問了一些問題：“愛迪生先生，我認為電話是一項具有發展性的事業，你認為如何？”“奧頓先生，你的想法完全正確，電話是以傳導電線的電流為關鍵，但是就目前電話的情況來看，我認為它沒有什麼用處。”
於是，奧頓說：“愛迪生先生，你知道我的公司是屬於電信事業方麵的公司，一旦電話發達了起來，我的電信公司立刻就會麵臨倒閉的危機。“貝爾最近成立了一家電話公司，他必然地會將電話加以研究改良，而發展成為電話事業。這也沒有什麼不對的，隻是我認為，應該由我自己的公司來從事電話改良的工作。“愛迪生先生，能夠對電話加以研究改良的人，除了你之外，再也沒有其他的人能夠擔當此重任，因此，無論如何請你務必要幫這個忙！”奧頓董事長非常著急地對愛迪生說了一大段話，說完後，他就默默地等著愛迪生的回答。
愛迪生過了一會兒才開口說：“假如電話能夠改良得更實用，且更普遍，那可真是一件好事情。抱有這種想法的人也並不是隻有你一個人，事實上我也有同感。“你害怕貝爾公司快速發展，因而請我改良電話，我答應你改良電話，但是有一點必須先聲明，那就是我改良電話的用意和貝爾先生是沒有任何關係的。
“製造一些世界上所有的人都深感需要的實用物品，這是我多年來的願望，所以我要照著我的願望去改良電話。我很高興為電話的改良而盡力”。
於是，愛迪生在門羅公園的研究所所從事的一項大研究工作的成果就是發明了電話送話器。
當時，愛迪生沒有經驗，也沒有書本可以參考，隻能憑想象。他認為，使說話器和收話器分開是首要的工作。於是他開始進入了一個全新的研究領域。
他以為這種電話在運用上必須簡易，聲音更應該清晰。可是，用什麼材料最合適？他開始用水滴，後來又用海綿，濕紙，氈，石墨薄片和油砥石等材料作試驗。
他說道：“這次我總算能在電線上傳送許多清晰的字句了”。
愛迪生在探索電話機中應用的材料時，忽然想起了“平衡電流法”。這是兩年前在試驗四重電報法時的一個發現，他思索著如何利用它來製造電話機。
新年到來時，華盛頓的人士都冒著大雪去白宮歡迎格蘭特。這時貝爾在紐約要把他的電話專利權讓給奧頓，索價10萬元，被奧頓拒絕了。
幾天以後，愛迪生準備試驗他發明的半導電器。這儀器的構造是一片膜板和一個置有稀鬆的碳粉的碟子，碟子中間還有3小粒白金。試驗時，“用一個平常的莫爾斯式繼電器，把它的電磁鐵連接在電路中。如果對著它講話，聲音就能從收話器中傳出來，雖然還不十分清晰，但是音量方麵卻很足夠了。”
他在記事冊上寫道：“我發現用3粒白金的成績未見比用1粒時好多少。我試用西方聯合公司的繼電器，覺得很成功。在當時試驗時，查利(Charley )沒有把它拿得穩定，我相信如果校準一下，成績也許會更好些。”
至於傳話器外觀，他以歲膜板應該裝在說話器的背麵，附在一根電動杆上。當他正努力試驗時，新英格蘭的試驗者們已經先他而成功了。
愛迪生還是繼續努力著。他放棄了固體，改用纖維質，再作試驗。這次結果很好。他的電話發音很宏亮，隻是不及貝爾式電話清晰。
這時，西方聯合公司對於愛迪生的電話試驗非常關注，奧頓和他也特別接近起來。一般人對於這“電氣玩具”的態度日漸的在改變了，用戶也逐漸地增多著。那年春末，奧頓邀請愛迪生來紐約，要和他簽訂合同，規定西方聯合公司有權采用他的一切發明，並答應5年中每周付給他150元酬金。愛迪生便和西方聯合公司的律師勞雷(Grosvenor P。Lowrey )商議。30日後，合同簽訂了，愛迪生就把他的獨立傳話器呈請專利。
格雷從芝加哥來到紐約，舉辦一個“電話音樂會”。貝爾也正在紐約布置著和波士頓的長途通話的試驗，這次正巧有機會試聽他的競爭者發明的電話。音樂會開幕時，格雷謙遜地向大家聲明“貝爾教授發明的電話”和他自己的“調音電話”是不同的，因為後者隻能傳送音樂、不能傳送說話。“貝爾教授聽了大聲地喝采著。”