四 把人類帶進電光時代
自己能力所及的事能完全做到的話，其結果將會令人感到非常驚訝。
做了許多的實驗，隻要有一個實驗成功就好了。
偉大的人物明顯的標誌，就是他堅強的意誌。
——托馬斯·阿爾瓦·愛迪生
愛迪生在發明留聲機的同時，對電燈的研究取得了突破。人們為了製成可用的白熾燈已經花了多年時間了，但唯有愛迪生才在密封於真空裏的碳化燈絲上找到了答案。這種燈能發光45小時。他在1880年申請了這項發明的專利。從某一方麵來說，電燈的發明是愛迪生一生中達到的登峰造極的成就，這一時期是愛迪生一生光輝的頂點。這是一個劃時代的貢獻，它在科學史上開辟了一個新紀元，把人類帶進一個嶄新的電光世界，使人們的生活發生了巨大變化。愛迪生的同事、中央電氣公司的副總監麥禮遜(George F．Morrison )在與一位叫維爾的記者談到愛迪生的勳績時說：“稱愛迪生為一個偉人，為一個傑出的發明家，為一個可驚的天才，那是容易不過的事，毫無疑義地，他是世界上一個最有用的人物——他的功勳所影響於千萬人的生活方麵的，比現在任何生著的人都要大”。
電力改變人類的思索愛迪生在門羅公園的歲月是愉快的，門羅公園的生活，使他陸續取得了許多重大的發明成功。他的兒子小托馬斯阿愛迪生誕生了。他用模爾斯電碼所使用的符號，為女兒取名為“多特”，英文是“Dot ”，意思是“點”，稱兒子為“德西”，英文是“Dash ”，意思是“長橫線”。另一個兒子威廉萊斯利(William Leslie )出世較晚。
愛迪生是一個不尋常的父親。他喜歡孩子，但他同孩子們玩耍的方式看來卻不夠溫存體貼。當他與妻子和全家共度周末時，他與孩子們在一起玩粗野的遊戲，開玩笑戲弄他們，孩子們往往被逗哭。
但是，當愛迪生進行試驗發明時，卻忘記了一切。他似乎總在考慮他的試驗，而沒有注意到他的孩子。孩子們不理解他。愛迪生從來不像許多人有時所做的那樣，離開工作幾天或幾周，與全家一起旅行。他不懂得什麼是不工作。愛迪生工作起來是個廢寢忘食的人，直到晚年，他也不知道什麼叫假日。
由於這個世界對留聲機非常感興趣，許多人來到門羅公園訪問湯姆·愛迪生並觀看他的發明。他們占去了他的很多時間。
他現在出了名。來信一封接一封，請他到各地去旅行。當喬治派克(George Barker )教授寫信給他要他到美國西部落磯山旅行時，湯姆欣然答應了。由於過度緊張，愛迪生的確感到了疲乏，以致健康也受到了影響，這樣他才做出了出行的決定。他們將要去看將於1878年7月發生的日全蝕。和愛迪生同行的都是對太空和星球有專門知識和興趣的科學家。他們來自3所大學——賓夕法尼亞大學、普林斯頓大學、哥倫比亞大學。
在夫人的支持下，愛迪生乘坐傑伊古爾德聯合太平洋鐵路的車輛，到了雄偉的落磯山脈。
愛迪生雖是休假旅行，但有一個目的，那就是那年7月28日要在落磯山脈的懷俄明觀察日全蝕，並用他所發明的氣溫計來量太陽周圍氣體的溫度。
這種氣溫計裏麵有兩片金屬板，兩板中間裝一粒炭鈕。電流自第一板，經過炭鈕而流入第二板。在金屬板的上麵有一根硬橡皮杆壓緊著。如果把它連接在電池上，外來的熱量的變化使得橡皮杆伸張，轉而壓緊那金屬板和炭粒。炭粒受到影響，電流也就跟著變動，這變動可從電流計上看出。
觀察日蝕，愛迪生遇到的最大問題就是沒有架設氣溫計的良好位置。最好的位置都被天文學家們先行占據了。愛迪生便和《紐約先驅報》的著名作者福克斯(Mar -s hallFox )合住一室，並且租了一間傾圮的雞棚，暫充實驗室。後來，他設法弄來了一個4寸徑的望遠鏡，他把它連接在那氣溫計上。在日蝕開始前一天的晚上，他想先作一次試驗。他把氣溫計對準了大角星，這顆遙遠的恒星的亮光直接的照射在橡皮杆上，電流計上指示出裏麵有熱量發生。如果把星光和橡皮杆隔離時，指針又還複到零點。這次他在電流計上得了5個讀數。
第二天早晨，突然刮起了強風，這給愛迪生造成了很大困難。風一吹破舊不堪的雞窩就轟鳴震顫，這種振動迫使愛迪生無時不在調整他的儀器。他用鐵絲、繩索將其固定，但當日蝕在兩點多開始出現時，他的儀器還在不停地擺動。月亮緩緩地將太陽全部遮住，3點鍾剛過，天已全黑。愛迪生發現，天一黑，小雞就都回到窩裏休息了。風仍在猛烈地刮著，愛迪生再次調整他的儀器。幾乎是在最後時刻，他才成功了。
聚集在懷俄明觀察日全蝕的天文學家，無不佩服這種用來量太陽周圍氣體的特殊氣溫計。
日蝕過後，和愛迪生一起旅行的賓州大學派克教授建議說：“愛迪生先生，順便去美麗的加州約塞米提溪穀看看如何？”愛迪生欣然同意。
愛迪生從古爾德那裏獲得特準，坐在火車前麵的排障器上。他從內布拉斯加奧馬哈出發，到達加利福尼亞薩克拉門托，行程1000多英裏，他沿路看到了許多事情。這次旅行似乎十分愜意，幾個月後，他寫信給也參加了這次旅行的英國天文學家諾爾曼洛克耶說：“我希望你(在倫敦感到憋氣時)再到這裏來，我們和幾位學識淵博的才子進山去來一次盛大的圍獵。”
到了約塞米提溪穀後，他看見很多工人淌著汗，使用十字鎬正在辛苦地挖礦。愛迪生對友人說：“你看，那些人在浪費時間和勞力，附近不是有瀑布嗎？利用那個瀑布的水來發電，以幫助工作，工人們就不必那麼辛苦，而效率卻要大幾十倍呢！”“一點也不錯。”派克教授隨聲附和。“能成功地利用電氣的人，才會成為人類的恩人。”
“派克教授，我相信不久的將來，全美國的瀑布都會用來供作水力發電。電力不但可以供應工廠，也可以送到人們的家庭供取暖和炊事之用。
還有，電氣的能量如能轉變成光，作為照明的話，那麼，現在我們所使用的這種有臭味、暗淡而不方便的煤油燈和瓦斯燈，就派不上用場了。”
派克教授告訴愛迪生，康涅狄克州的華萊士(Bill Wallace )先生正在做發明電燈的試驗，愛迪生很感興趣，他決定去見華萊士。
8月下旬，愛迪生回到了門羅公園。他的精力恢複了，心地也寧靜了，準備著手新的嚐試。他帶回了許多有趣的故事講給杜特、德西聽。他告訴他們他如何在草原上躍上太平洋聯合鐵路上的火車車頭的排障器上；他如何學會了開槍；告訴他們在星光之下的露宿情形，無數的野鳥怎樣飛奔的來歡迎他。他的朋友又怎樣頑皮地追逐威嚇那些臃腫不靈的黑熊。他又告訴他們那些偷馬賊和壞人及關於內華達的金礦的故事。
1878年9月初，愛迪生訪問華萊士。當時，華萊士在愛迪生麵前把他的“遠距離發電機”連接起來，並且點亮了一盞弧光燈。
愛迪生見了興奮非凡，他虎視眈眈地望著那架機器。他從發電機那裏趕到弧光燈處，又從弧光燈處趕回發電機那裏。他天真地撲在桌上，計算著發電機的電力和在傳送電力時可能有的損失，估計發電機在一天，一周，一月以至一年中所能節省的煤量，以及在製造時節省材料的影響。於是他率直地對華萊士說道：“我相信在電燈的製造上我一定能將你擊倒。我以為你的工作方向是錯誤的。”
這句話反映出愛迪生對發明白熾燈充滿了信心。但是，愛迪生的外表卻不能給人以技術天才的印象。直到晚年，他還像鄉下佬進城那樣，總是驚奇地睜大眼睛觀看眼前的事物。就是在他聞名於世時，他的頭發總在額前垂著一綹。盡管如此，正如一位記者寫道：“他的作風嚴謹，一點沒有自私或自信的樣子，這種品格在那些成就與名聲震動整個世紀的人們之中，可以說是絕無僅有的。”
愛迪生回到了門羅公園研究所，把所有的事情全棄置一邊，埋頭研究電燈的問題。他搜索了氣體發光的領域，又閱讀了幾個煤氣工程學的會報。經過兩夜的鑽研，結果發現了解答。他回憶說：“我……買下了煤氣工程學會等的所有與外界交易的文件及曆年的煤氣雜誌。我得到全部數據之後，又親眼觀察了紐約的煤氣輸送線路，終於認為，電流的分路問題可以解決，電燈可以商業化”。
他的電燈係統必須要有煤氣燈的簡單，能夠遍布各處，適合一切室內外照明之用。這種燈必須結構輕巧，價錢便宜，而且要無聲、無臭、無煙，對人們的健康，沒有絲毫不良影響。愛迪生的研究目標可以從他的筆記中看出。他在《電與煤氣爭奪通用照明地位》的標題下寫道：“目標：愛迪生要用電力照明取代煤氣照明，不僅要使電力照明具有煤氣照明的一切優點，而且要使照明設備能夠滿足人們的各種要求。”
這個思路完全是新穎的。他大膽地決定先把電流分路，再引入住屋中去點燈。這在一般的電學家們看來都認為是不可能的。
艱苦的探索愛迪生並不是第一個研究電燈的人。早在19世紀初期，就有人探索用電來照明。在幾十年裏，不少科學家為此研究作出了貢獻。
在研究電燈的先驅者中，首先應提到的是發明了弧光燈的英國人漢弗萊戴維(HumphreyDavy )。他將導線連在電池上，然後再與兩塊相距很近的炭極相接，這樣兩極之間就出現了耀眼的光芒。由於電弧燈存在缺點，所以不能普遍采用。缺點之一是它的光芒刺眼；二是炭極之間的距離必須不斷加以調整；三是炭極打火之後，要冒出嗆人的氣味和黑煙，這就決定了它不能用於室內照明。長期以來，人們隻好用煤氣燈、蠟燭或者油燈做家庭照明。與戴維同時，俄國科學家彼得羅夫(1761—1834)也發現過電弧，時間比戴維早一些，但由於沙俄統治者不重視，彼得羅夫的發現被埋沒了。
盡管電弧燈有不少缺點，有些國家還是在燈塔、劇院和廣場做了有限的采用。例如，在英國，每當議會舉行例會時，西敏寺倫敦宮的鍾樓安裝的電弧燈就會放出奪目的光芒。在英吉利海峽的南弗蘭德，也裝了電弧燈航標。與此同時，美國、英國和法國還漸漸將它用於街道照明。
為了尋求一種經濟實用的電燈，人們做了大量工作，積累了很多失敗的教訓和成功的經驗。1873年，俄國青年工程師羅德金(Lordging 1847—1923)研製出一種白熾燈。他用細炭條做燈絲，裝在密閉的玻璃泡裏，這大約是世界上最原始的電燈。他因此獲得彼得堡科學院的獎金。但是這種白熾燈因壽命短而破產了。在愛迪生研究電燈的一年之前，電弧燈得到改進，這就是另一個俄國人雅布洛奇科夫(Jablochkoff1847—1894)發明的“蠟燭”問世。它的做法是用絕緣的熟石膏將兩個炭極隔開。當“蠟燭”被“點燃”時，絕緣層就與炭棒同速燃燒發出白熾光。從本質上看，這種“電燭”也是一種電弧燈，隻是稍省些電。雅布洛奇科夫“蠟燭”在1877年被用作巴黎的歌劇院門前大道的照明，和倫敦泰晤士河岸的部分照明，但是這種“蠟燭”不能持久，最長的“蠟燭”也隻能用兩個小時。
在1880年前的一段時間裏，人們普遍認識到製造電燈的可能性，但存在著一係列重大的技術障礙、理論與實踐之間的巨大差距。製造電燈，既要找到一種不易斷的製造燈絲的材料，又要保證玻璃容器是個良好的真空。實踐起來卻不容易。愛迪生在談到白熾燈的製作過程時強調：“我在電燈方麵建立了3000種不同的理論，每種理論似乎都可能化為現實。可是，我在試驗中隻證實了其中的兩種行得通。這麼說，並不是言過其實。”盡管研製電燈有很多困難，愛迪生經過反複比較，決定集中精力研究白熾燈。他確信白熾燈成本低，耗電少，隻要解決了壽命問題，就有成功的希望。
從1878年9月開始，門羅公園的研究所成了研究電燈的戰場。愛迪生是總指揮，有7個經驗豐富的人當助手。愛迪生首先尋找適於製作燈絲的材料，並試圖設計出最佳形狀。在前一年的試驗中，他使用過的材料包括炭化紙、玉米芯和各種纖維，共達幾十種之多。但均未成功。因為這些材料過於脆弱；另外，缺乏良好的真空技術。現在他再次投入試驗。
愛迪生曾經在紐約《論壇報》的記者麵前解釋過利用尼加拉大瀑布的水力的理論。那個記者對他說道：“如果你真的能製造出電燈來取代煤氣的話，那你一定可以賺得一大筆的錢了。”
愛迪生回答道：“我的目的倒不在乎賺錢，我隻想跟別人爭一個先後。我已經讓他們先我而開始研究這個問題，可是我相信我現在一定能追過他們。”
金錢對於愛迪生來說，常常是一種意外的事；對於他主要的價值，就在如何能用在他的實驗上麵。“我常常希望把一件事做成功，很少想到怎樣從那裏麵獲得金錢，”他這樣說。
“如果你想在你的實驗室裏做件營業的事，便不能有嚴厲的創造工作。兩者常不並行。從我的經驗裏麵我知道了，一個人如果僅僅隻為積蓄金錢而工作，他便很難獲得一點別的東西——就連金錢也得不到！”當然，錢還是需要的。要進行一項偉大的發明，必需有大筆資金作後盾；可是這時愛迪生卻和平時一樣缺少資金。愛迪生不得不尋找現金支持。第一個出麵支持的人，是西方聯合公司的總律師格羅斯維諾p 洛雷。洛雷建議先成立一家股份公司，以便為試驗提供經濟援助和申請專利。洛雷很快得到了西方聯合公司總裁諾爾文格林博士的支持，同時也得到黃金與股票行情電報公司的主要股東特雷西R愛迪生的支持以及與摩根(j ．P．Morgan )合夥經營企業的埃吉斯托p 法布裏(Egisto P．Fabbri )的支持。他們願意拿出30萬元來支持愛迪生搞電燈的發明，跟他合夥辦電燈公司，但應持有愛迪生在電燈、電力和電熱等方麵的一切發明專利，並有權將這些發明專利以頒發特許證的形式賣給他人。
愛迪生考慮到：目前試驗剛剛開始，手頭的錢已經花得差不多了。若再獨自承擔下去，經濟方麵肯定無法應付，何況試驗費用很龐大，成功日期一時又沒把握。前思後想，還是答應了比較好。他對那代表說：“能夠得到你們的合作，我很高興。至於合作的具體辦法，還可以從長計議。”
經過磋商，雙方議定：一，立即著手業務機構的籌建事宜，並定名為“愛迪生電燈公司”。二，擴大範圍，增添人員設備，積極開展試驗工作。三，在30萬元的投資中，先撥付愛迪生5萬元，充作試驗費用。
現在，門羅公園真是氣象一新。實驗室裏的工作台，一下子多了好幾張。原來那點地方不夠用了，愛迪生又親自設計，在兩層樓建築前麵加蓋了一幢房子，作為辦公室和圖書館。
還在大樓背後的空地上，壘起一幢平房當機器間，那兩架80馬力的蒸汽機就裝在裏麵。工作人員也增多了，總共有200多人。
有了一筆資金，愛迪生相信他能夠發明一種代替煤氣燈而且價格要便宜得多的白熾燈，這種燈不會發出耀眼的火焰，也不會發出噪音，它沒有可厭的煙氣，也不會把天花板或家俱熏黑。由於這個競爭者的崛起，全世界的煤氣公司的股票都嚴重地受到打擊。紐約《導報》上刊載了一段來自倫敦的電文：“自愛迪生宣布其電燈分布之發明後，煤氣股票一落千丈，竟暴跌票價12%。倫敦注冊煤氣公司的股票竟跌落了500萬以至1000萬元。英國議院被這事弄得一籌莫展，隻得召集會議，重新研究發光的整個問題。”
愛迪生剖分電流的設想也引起不少人的非議。一個博學的科學家希格斯博士(Paget higgs )說道：“近來在白熾燈這一方麵有很多無稽之談。有某發明家宣稱他能把電流分成無限的支路。他不知道，或許是忘了這種說法是根本和能量不滅定律相抵觸的。”
英國的著名電學家斯普拉格(John T．Sprague )則認為愛迪生的設想是“空談”。他說道：“不論他是愛迪生，或是別人，他總不能超越那些公認的自然法則。他說從同一電線上能給你送來電光、電力和電熱，這完全是空談，決不能成為事實。他還說能夠利用電熱來烹煮食物，那更是荒謬絕倫了。”
有一個叫方丹納(Hippolyte Fontaine )的著名法國人，《電光學》的作者也說道：“電燈分路是不可能成功的，當燈絲白熾時炭質就會裂碎，所以小型的電燈簡直無法製造。”有的說：“連數學都不懂的愛迪生，竟想解決為世界學者所苦惱的問題，真可謂愚不可及。”
愛迪生聽到這些論調時，並不感到悲觀。他微笑著說：“我很相信人家的指摘，因為它能把冷酷的事實表現出來，因為它能鼓勵大家討論，而這又常是有益的。”
1878年秋，愛迪生又重新用“炭”進行試驗。他寫道：“在10月和11月，巴切勒製造了許多，至少有50種炭化紙，原料是纖維或其他紙張。在這些紙的表麵塗上燈墨和瀝青的混合物，再卷成毛衣針狀，然後進行炭化處理。我們把這種材料製作的燈絲連在線路上，它們在真空中發光，隻能持續一、兩個小時。我們用紙製炭絲，木製炭絲以及笤帚苗炭化後製成的燈絲進行了無數次試驗，最終得出結論，電燈問題的解決，隻有一種方法，那就是燈絲的電阻要高，散熱要慢。”愛迪生的炭絲試驗沒有取得成功，但試驗過的製燈絲的金屬中，鉑似乎是最理想的一種。於是他轉向鋁和類似鉑的金屬，因為這些材料符合電阻高，散熱慢的要求。10月5日，愛迪生提出了一份關於鉑絲“電燈”的專利申請，專利號碼是214636。當時製造的燈泡還被稱作“燃燒器”。這種燈泡的燈絲，是鉑絲繞成的雙螺旋，它們之間再加一支金屬棒。當燈絲熱度接近鉑絲的熔點時，金屬棒便膨脹造成短路，燈泡溫度降低，鉑絲冷卻的同時金屬棒也冷卻下來，於是電流再次通過。