1880年除夕夜晚,美國新澤西州的門洛帕克市的主要街道用愛迪生發明的電燈照耀得如同白晝,這是愛迪生手下的人向參觀者作公開表演。人們讚不絕口,紛紛認為,這將對社會文明和人類生活起到不可估量的影響。一個世紀的進程表明,這一評價一點也沒有過分。
愛迪生是最了不起的發明家。他把科學成果率先運用於生產技術和社會經濟。他建立了第一所工業研究實驗室,請了8位科學家協助他工作。這所實驗室名符其實地是一個發明工廠,幾乎每5天就有一項新發明在這裏問世。
愛迪生是一位非常講究實際的科學家。他認為滿足人類的需要就是他工作的目標。他的座右銘是:“我探求人類需要什麼,然後我就邁步向前,努力去把它發明出來。”也許有人會說,愛迪生是個天才,他做出這麼多發明是命運的結果。可是愛迪生卻說:“天才,百分之一是靈感,百分之九十九是汗水!”愛迪生的勤奮可以從他留下的工作日誌看出。他一生共寫下了3400本詳細記錄發明設想、實驗情況的筆記!
愛迪生以異乎常人的毅力從事工作。一旦有新的想法,他就會全力以赴、風馳電掣般地突擊,務求實現預定目標。為了實現一種新蓄電池的設計方案,愛迪生竟連續試驗8000多次。
偉大的發明家愛迪生為人類作出了巨大貢獻,值得後人永誌不忘。
12.無線電報的發明
電報是人類社會發展到資本主義,迫切要求能進行遠距離快速通訊的產物。在19世紀上半葉就有許多科學家從事這方麵的發明創造。莫爾斯在1837年成功地發明了電碼,很快就建立了長距離的通訊網和橫跨大西洋的電纜。但是架電線、鋪電纜都是很費事的事情。如果能不經電線、電纜而直接傳遞信息,豈不是更為方便?於是無線電報應運而生。應該說,在赫茲發現和證實電磁波的時代就已經有可能發明無線電報了。但是,一件新生事物的出現並不總是一帆風順的。在這以後,有多起利用電磁波傳遞信息的嚐試:例如,法國的布朗利(EBlanly)、英國的洛奇(OLodge)、新西蘭的盧瑟福(ERutherford)、美國的忒斯拉(MTesla)都對無線電通訊做過有益的嚐試。俄國的波波夫還公開表演過他的無線電收發報機,卻沒有得到應有的支持。而馬可尼(GuglielmoMarconi)1895年在自家的花園裏成功地進行了無線電波傳遞實驗,次年即獲得了專利。
馬可尼是意大利人,1874年4月25日出生在波倫那(Bologna)。父親是一位鄉紳,母親是愛爾蘭人,因此他從小會說英語。馬可尼雖然沒有進過大學,但由於他家境富裕,延請了意大利的著名學者作為家庭教師在家裏給他上課。還在少年時期,他就對物理和電學有很濃厚的興趣,讀過麥克斯韋、赫茲、裏希(Righi)、洛奇(Lodge)等人的著作。1894年,馬可尼偶然讀到一篇記述8年前赫茲發現電磁波的文章,很受啟發。他想:是不是可以用電磁波傳遞信號呢?於是,他采用赫茲的方法產生電磁波,在遠處用粉屑檢波器來檢測。粉屑檢波器實際上是一隻鬆散的放有金屬粉屑的容器,它平時幾乎不導電,一旦電磁波通過,在電磁波的作用下,物質狀態發生了變化,就變成能夠導電的良導體,這樣就顯示出無線電信號。無線電波就這樣轉換成了易於檢測的電流。馬可尼逐步改進自己的裝置,將發射機和接收機都接地,再用一根與大地絕緣的金屬線作天線,這樣,就可以使發送和接收都變得更有效。天線的利用並不是馬可尼開創的,波波夫比他先用上了天線,但是馬可尼比較幸運,他的發明及時地得到了英國官方的支持,這大概是因為有不列顛血統的緣故。1896年由於意大利對他的工作不感興趣,馬可尼便攜帶自己的裝置到了英國,在那裏他被介紹給郵政總局的總工程師普利斯(WilliamPreece)。這年年末馬可尼取得了無線電報係統世界上第一個專利。他在倫敦、薩裏斯堡(Salisburg)平原以及跨越布裏斯托爾灣成功地演示了他的通訊裝置,信號傳遞的距離增加到了1448千米。1897年7月成立了“無線電報及電信有限公司”(後來改名為“馬可尼無線電報有限公司”)。
1897年馬可尼回到意大利,在斯佩西亞(Spezia)向意大利政府演示了1931千米的無線電信號發送。1898年,他再次來到英國,把發送距離加大到2897千米。1899年他建立起了跨越英吉利海峽的法國和英國之間的無線電通信。他在許多地方建立了永久性的無線電台。英國著名物理學家開爾文勳爵十分欣賞他的工作,特意付費請馬可尼發送一份電報,向年邁的斯托克斯致意,這成了世界上第一次使用無線電報的業務。那一年,在金斯頓舉行的賽艇會上,馬可尼成功地用自己的信號機報道賽艇比賽的消息。
1900年馬可尼為其“調諧式無線電報”取得了著名的第7777號專利。他的事業發展得很順利。但是當時人們對這項新發明難免有所疑慮,最大的疑慮是無線電波應該走直線,而地球表麵卻是圓球形,怎麼可能遠距離傳送到地球的其他地方呢?可是馬可尼根據自己的實際經驗認為,無線電波會沿地表傳送,假如把發送台和接收台都接地,更應該沿地表傳送。他決定用他的發報係統證明無線電波不受地球表麵彎曲的影響。他精心設計了實驗方案,用氣球把天線盡可能吊高,試圖讓無線電信號從英國的西南端(康沃爾郡的波特休)發送到加拿大紐芬蘭省的聖約翰斯,跨過大西洋,距離為337953千米。1901年12月12日,這是具有曆史意義的一天,馬可尼試驗獲得了成功。愛迪生對此給予公開讚揚。馬可尼的大膽試驗打破了傳統的看法,引起公眾極大的興趣。第二年他的實驗結果就得到了解釋。肯涅利(AEKenelly)和亥維賽(OHeaviside)提出,可能是在地球外層空間存在能使電波反射的電離層。這一論點直到20世紀20年代才由英國物理學家阿普頓(EVAppleton)用無線電實驗得到證實。
1903年開始,從美國用無線電向英國《泰晤士報》傳遞新聞,當天見報。到了1909年無線電報已經在通訊事業上大顯身手。在這以後許多國家的軍事要塞、海港船艦大都裝備有無線電設備,無線電報成了全球性的事業,因此,馬可尼在1909年和布勞恩(KarlBraun)一起獲得了諾貝爾物理學獎。
布勞恩是德國人,1850年6月6日出生於德國的富爾達(Fulda)。他在此地接受了地方普通中學的教育。他曾在馬爾堡大學、柏林大學學習過,1872年畢業,他的畢業論文是關於彈性弦的振動。後來他在維爾茨堡大學擔任過昆開(Quincke)教授的助手,1874年受聘到萊比錫的聖托馬斯中學任教。兩年後他受聘為馬爾堡大學的理論物理學編外教授,1880年又被聘請到斯特拉斯堡大學擔任同樣的職務。1883年布勞恩成了卡爾斯魯厄(Karlsruhe)工業大學的物理學教授,並於1885年受聘到杜賓根大學任教。他到這裏的任務之一是建立一所新的物理研究所。
布勞恩的第一項研究工作是關於弦的振動和彈性棒的振動,特別是棒的振動幅度和周圍環境對振動的影響。其他研究工作是以熱力學原理為基礎的,例如壓力對於固體的溶解度的影響。
布勞恩的最重要的研究工作是在電學方麵。他發表過關於歐姆定律的偏差問題,以及關於從熱源計算可逆伽伐尼電池的電動勢問題的文章。他的實驗使他發明了以他的名字命名的靜電計和陰極射線示波器。
1898年他開始從事無線電報的研究,試圖以高頻電流將莫爾斯信號經過水的傳播發送。後來他又把閉合振蕩電路應用於無線電報,而且是第一個使電波沿確定方向發射的試驗者之一。1902年他成功地用定向天線係統接收到了定向發射的信號。
布勞恩的關於無線電報的論文以小冊子的形式發表於1901年,題目是《通過水和空氣的無線電報》。
第一次世界大戰爆發以後,布勞恩曾被派往紐約,作為一名見證人去參加一項專利索賠的訴訟。由於他離開了自己的實驗室以及身體有病,所以他沒有可能繼續進行科學研究工作。布勞恩的晚年是在美國安靜地度過的,他於1918年4月20日逝世於美國。