文/马力行

照明发展史06——闪电的启示

初生光明:闪电的启示

夏天的晚上,也许你正在乘凉,听老人讲故事。突然,乌云密布,风雨交加,电光闪闪,雷声隆隆,马上得回到屋子里去。如果你隔着窗玻璃往空中望去,会看到大自然的种种壮丽景色。

最引人入胜的是一种线状闪电。它是一些非常明亮的白色、粉红色或浅蓝色的亮线,霎时间出现了,好像倒悬在天幕上的枝权纵横的银花火树。在看到这种大自然的景色的时候,你得到什么启发没有?有没有想到用它来为人类服务?很久很久以前,就有不少科学家在观察闪电的时候,设想把这种“天火”搬到地面上来,驱除随着太阳落山后渐渐来临的黑暗。

这种想法并不能算新奇。雷电曾使人类的祖先惊恐万状,同时也为他们留下了第一堆火。在希腊神话里,就有一位名叫普洛米修斯(配图)的神从上帝那里窃取天火,给人类以光和热的故事。据这个故事里说,普洛米修斯因此激怒了上帝,受到了残酷的惩罚。而人类是感谢他的。同样,人们也永远不会忘记那些为了“窃取”雷电的秘密而献身的科学家们。

18世纪中期,人们已经掌握了摩擦起电并把电储存起来的方法。把电通到两只金属小球上,一只带正电,一只带负电,当两只小球接近时,就可以看到明亮的火花,还可以听到“啪、啪”的声响。这是不是微型的闪电和雷响呢?或者反过来问:闪电是否也是电引起的呢?为了验证雷雨时的云层里有没有电存在,大科学家富兰克林(配图)做了有名的风筝实验。他在一个雷雨的日子里,把一只大风筝放到天空中。风筝乘风直上,当它钻入云端以后,在风筝线的末端就出现了和带电圆球接近时类似的火花。于是他证实了云层里带电,而闪电是一种大气中的放电现象。

以后人们逐渐明白:闪电是自然界里最强大的火花放电,放电的电压可以达到几千万伏特,电流可以达到几十万安培。我们现在用的40瓦白炽灯泡中,电流只有0.2安培左右,电压只有220伏特,比一比就可以想象到闪电是多么强烈了。我们不禁要为富兰克林的大胆和幸运而惊叹。事实上,此后曾有不少为探索闪电秘密而做实验的科学家,不幸被雷电击死,为科学而献身。

闪电是放电引起的火花,这一点是肯定了。然而,怎样才能在地上获得这样强大的放电呢?

要想得到强的放电,先要有大的电源。19世纪初,人们手头只有电地这一种电源。从一个电池的两端引出两根导线,导线相碰时会产生一个火花;把几个电池串联起来,再引出导线,它们相碰时火花变得更亮了。电池越多,火花越亮。一位英国科学家戴维(下图),用2000个电池串联起来,两端引出导线,连在两根碳条上,碳条之间产生了一条长约10毫米左右明亮得刺眼的电光。这条电光由于空气对流的关系稍向上飘,弯曲成弧形,所以称它为弧光或电弧。这一名字一直用到现在。虽然,我们现在可以把放电限制在笔直的玻璃管里,电光并不弯曲,但是仍按老习惯称为弧光放电。

这样的弧光能否用来驱除黑暗呢?从道理上讲是可以的。但是,要真正把它当灯来用,还有许多实际问题需要解决,还必须付出许多辛勤的劳动。戴维的碳弧只能工作一点点时间,因为电池不能长时间强烈地放电,而当时发电机还没有造出来。放电时电弧的温度太高,能把碳熔化为蒸汽。碳一汽化,碳棒间的距离就增大,弧光就会跳动起来,甚至熄灭,要把它当灯用还要有人不断调节碳棒之间的距离。后来俄国人雅布洛奇可夫(配图)把两根碳棒并列起来,当中充填绝缘材料,改进成为可供实用的“电烛”。当一些广场、大街、港口、车站浸没在银灰色的光流之中的时候,从戴维发现弧光放电时算起,人们已等待了六七十年之久。

然而,六七十年在人类历史上只不过是一刹那。人类用火光来照明,和黑夜作不断的斗争,大约已有几十万年的历史了。

四五十万年前,北京猿人就已经用火来照明和烧煮食物。在北京周口店的山洞里,还有他们留下的灰烬。这种火大概是从自然火灾的余火中取来的。人类的祖先那时还没有向自然界索取的本领,只能等待自然的恩赐。

几万年前,人类学会了钻木取火。把一根木棒插进另一木块的缝里,使劲地旋转木棒,靠摩擦产生的热量使木块燃烧。以后又渐渐发展到用松脂和动物油燃烧来照明。

用石油、石蜡燃烧来照明,制造蜡烛,是我国人民的创造。汉墓中发掘出来的长信宫灯,表现了我国人民的智慧。

明代,我国人民已经能从石油中提炼灯油,制造煤油灯。大约比西方早100多年。不久以后,西方制成了一种比煤油灯亮得多的煤气灯。这种灯通过煤气燃烧,使钍、铈等金属氧化物制成的纱罩炽热发光。人们曾用煤气灯来照亮街道。

人们在发展灯的历史进程中步子越迈越大,并且一步比一步快。但是,始终离不开燃烧和火焰。有人渐渐不满足了。能不能摆脱这种不大听人使唤又容易引起火灾的东西呢?许多人在想着、做着……

后来,电悄悄地进入了人类生活。从闪电得到启示,在地上制成的电弧光可以用来照明了。当第一批“电烛”在巴黎点起来的时候,人们成群结队地到大街上去,就像去看精彩的魔术表演一样。接着,明亮的电烛在世界各地放光了,那是19世纪末期的事。

任凭人们惊叹也好,欣喜也罢,科学发展的历史依然按自己的规律朝前走,脚步越迈越大。好不容易创造出来的电烛刚用没多久,人们就把它扔到一边了。不是吗?我们现在已经很少见到电弧灯了。事实上,它只盛行了一、二十年的时间,就为白炽灯所淘汰。白炽灯就是我们今天仍在经常使用的普通电灯,它几乎是和弧光灯同时发展着的一种光源,因为戴维在发现电弧后不久,就做过把电通到铂圈里,使铂圈热到白炽而发光的实验。只是发光的时间很短,当时没有引起人们的注意。然而,从时间上看,白炽灯和电弧灯是同时起跑的。

照明发展史07——蜡烛不落泪了

蜡烛不落泪了

原来的蜡烛——牛油烛、皮油烛、蜜烛、白蜡烛等等,都有一个通病——好“哭”!

“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。”“蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明。”古代诗人这些脍炙人口的诗句,使我们仿佛看到了蜡烛孤独地燃烧着的情景。

长夜沉沉,燃着的蜡烛吃力地颤动着,发出微弱的光,头上是烧焦的烛芯,周身是淋漓的热泪……

要叫蜡烛不落泪,就得时刻操心它,照管它,给它剪掉烛花。

古典小说中经常可以看到“将厅上灯烛剔得明亮”,“拿起烛剪,将烛花剪掉”之类的叙述。

唐代诗人李商隐在给家人的诗《夜雨寄北》中写道:“何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时。”这里说的是作者非常希望早日跟家人团聚,什么时候才能和你在西窗下一起剪着烛花,聊着天,来回忆这巴山夜雨的情景呢!

你看,聊天的时候还不能忘了剪烛花,可见剪烛花已经成了夜间点灯中的日常事务了。

烛花要用剪子剪去,这不仅非常麻烦,而且也不清洁。怎样才能解决这个问题呢?

剪烛花是为了防止蜡烛落泪。而蜡烛之所以落泪,恰恰是因为烛芯做得不好。烛芯不能完全燃烧,越伸越长,慢慢便结成了烛花。烛花使火焰不断扩大,受热熔化的蜡超过了需要,就在蜡烛的四周点点滴滴地淌下来,人们称它为蜡泪。

这就是说,为了不剪烛花,又不叫蜡烛落泪,就得在烛芯身上打主意。

烛芯太粗,消耗油脂过多,不行。烛芯太细,点起来火光不足,也不好。烛芯的粗细首先要选择好。

另外还要在烛芯的编织上下功夫。

过去的烛芯做得很紧,吸不足烛油,老是燃烧灯芯,当然容易生烛花。现在的灯芯用单坯儿的棉线做成,比较松软,能够充分吸收烛油,恰如其分地燃烧,燃烧后的烛芯很坚硬,老是弯曲着,凸出在火焰的最热部分,使烧焦的炭进一步氧化成二氧化碳跑掉,也像油脂一样随着燃烧而消失,而不是越伸越长,结成烛花。

这样一来,蜡烛终于克服了过去的缺点,不再落泪,“蜡炬成灰泪始干”,大概应当改成“蜡炬成灰光始灭”了。

革命烈士萧楚女(其实是位男士,见下图)非常赞美蜡烛的这种“情操”,他曾经说过:“人生应该如蜡烛一样,从顶燃到底,一直都是光明的。一个人从生以后一直到死,都要做对人民有益的正大光明的事,虽然肉体死去,而精神是不灭的。”

蜡烛不落泪,这当然很好。但是还存在着有气味和冒烟的毛病。解决这个问题的办法是在制烛的原料上下功夫。经过多次实践,终于制成了一种新的质量更高的蜡烛——硬脂烛。

过去牛油、羊脂制成的蜡烛都是有气味的,而且颜色也不好。硬脂烛却有着洁净白亮的外表,手摸起来不感到油腻,也很少有气味。

制造硬脂烛的原料是硬脂酸,硬脂酸是包含在动植物油脂里最好、最坚硬的部分。

油脂由甘油和脂肪酸构成。为了从油脂里提取硬脂酸,就必须把甘油从油脂里除去。办法是把油脂放到水和硫酸里煮沸,结果甘油沉到底下,脂肪酸浮到上面,取出脂肪酸放进压榨机,将液态的油酸压滤出去,最后就得到一块块挺硬的蜡状物——硬脂酸。

说到这里我们就明白,硬脂烛虽然和普通的蜡烛一样,是用同一种原料,比如牛油制成的,但是硬脂酸毕竟不是普通的牛油,而是经过彻底净制的牛油了。它消除了不愉快的气味和油腻,而且硬度、色彩、质量都比普通的牛油烛好得多。

硬脂烛点火不冒烟,也不流泪,烛光明亮清爽,很受群众欢迎。

这位蜡烛家族里的“后起之秀”是1831年在法国诞生的,过了不久全欧洲就都建成了硬脂工厂。

蜡烛一直使用到今天。今天的蜡烛生产甚至连硬脂酸也不常用,多半使用石蜡作原料。

石蜡是石油里的成分,是石油加工所得的一种产品,无臭无味,白色或淡黄色的蜡状物。用它制成的蜡烛,质量不比硬脂烛差,可以节约大量的动植物油脂。

制烛的技术也比过去大有进步。

采用机械化操作,石蜡经过熬蜡、浇注、冷却、出模、切芯、修尾等工序,大批大批的蜡烛就诞生了。

照明发展史08 — 油灯更亮了

光明新纪元——油灯更亮了

古代的油灯,不管是中国的还是外国的,都爱冒烟——这是个很大的缺点。

油灯为什么会冒烟?过去人们只是在实践中感觉到油灯冒烟同油燃烧得太快有关系。于是他们给油灯装备了灯芯,使油慢慢地燃烧,这样油灯冒烟的情况果然要轻得多。

但是,这没有从根本上解决问题,油灯仍旧在冒烟,只是“没有灯芯拼命冒,有了灯芯慢慢冒”罢了。

这又是为什么呢?

400多年以前,意大利的美术家、自然科学家、工程师和哲学家里昂那多·达·芬奇(楼下这位大神!小编怀疑他是穿越过去的!)经常思考这一点——既然烟的主要成分是游离的碳,那么产生烟的原因就仍然是空气供应不足,从而使碳不能完全和氧结合造成的。他看到火炉加上了通风设备——烟囱,可以减少冒烟,就想:为什么不把烟囱借给油灯用用呢?

达·芬奇这样做了。他给油灯安装了一个“烟囱”,“烟囱”把燃烧产生的热空气和废气——水蒸汽和二氧化碳从上方排除出去,而让含有充足氧气的新鲜空气从下面补充进来。这样一来,油灯的点燃情况果然大有好转。

不过,你若认为达·芬奇是世界上第一个给油灯安上“烟囱”的人,那就不确切了。不要忘记,早在2000多年以前,也就是比达·芬奇还早1600多年,我国西汉时期的劳动人民就制出了精美的“长信宫灯”,那才是最早装有烟道的灯呢!只可惜制造这灯的能工巧匠没有留下名字,也没有留下任何文字来说明他的想法。

人们把油灯的“烟囱”叫做灯罩。

起初,圆筒形的灯罩是用白铁皮做的。因为它不透光,所以还得做一个支架,把铁皮灯罩高高支起来,安置在火焰的上方。

差不多又过了200年,法国的一位名叫垦开的药剂师,建议用透明的玻璃罩来代替不透明的铁皮罩。但是他没有想到:既然玻璃灯罩是透明的,那就可以把它往下放一放。直接罩在火焰上,从而取消下面的支架。

又过了33年,瑞士人阿尔干德才想到了这一点。他降下了灯罩,取消了支架。

不过,跟着又出现了一个新问题:灯罩直接罩在灯头上,阻止了下面的空气向灯罩里流动,这怎么办呢?

阿尔干德决心向灯头开刀。他用一个圆铁片盖在油池上,叫做顶盖。顶盖比油池口的直径要大,上面钻着许多通空气的小孔;中间有一根竖直的铁皮管,是插灯芯用的;管子上也有许多小孔,空气经过小孔进到灯芯里,再从那里进入火焰的中心。灯罩罩在顶盖上,因为顶盖上有许多小孔,所以空气流动畅通无阻,可以保证往灯头输送进足够数量的新鲜空气。

在这同时,玻璃灯罩也慢慢地改变了原来的长筒形的式样,变成两头小、肚子大的形状。灯罩在靠近火焰的地方显得宽大一些。这样,空气流过这里的时候速度比较慢,火焰就不至于拉得很长。灯罩的上部比较小,不能太粗,太粗会减弱甚至失去“烟囱”的抽气作用。

这就是阿尔干德发明的油灯,时间是公元1782年。

灯罩装上了,还需要改进灯芯。

法国人列齐耶经过长期反复的试验研究,得出了扁平的灯芯比圆形的灯芯好的结论,因为扁平的灯芯形成一种扁平的火焰,空气比较容易进到火焰的内部,有利于灯油的完全燃烧。

于是人们就把灯芯织成扁平的带子,并在灯头上安装一个小小的齿轮,用一根轴与灯头外面的旋钮连接。只要捻动旋钮,就能把灯芯随意升高或降低,以达到调节火焰亮度的目的。

欧洲的油灯就是这样逐步地完善起来的。

但是,尽管作了这么多改进,油灯的点燃情况仍然不够理想,它所发出的光并不比一般的蜡烛亮多少。

原因在哪儿呢?原因是燃料不太好——一般的植物油太粘稠,不容易被灯芯吸上去。

现在的问题已经不是空气供应不足,而是燃料输送不及时。

为了解决这个难题,人们采取了多种措施。

有人设法把油池从灯头底下改装到灯头旁边,以加强向灯头输油的能力;有人给油灯安装了一个小小的“油泵”,利用钟表机关开动“油泵”,把油输送到灯头上;有人在油池里放上一个金属环和弹簧,利用弹簧的压力把油压上灯头;等等。

总而言之,一切都是为了叫油快快地供给灯芯,让火焰点燃得更亮。

后来,人们起用了新的燃料——石油,特别是在19世纪中叶,油灯的油池里普遍地灌上煤油以后,这些困难就迎刃而解了。什么油泵、弹簧之类,统统都可以取消。因为煤油的粘性小,渗透力强,很容易被灯芯所吸收,所以也就用不着那些复杂的送油机构了。

从点一般的动植物油灯到点煤油灯,这在照明技术史上是一个很大的进步。煤油灯继承了它的前辈的优点,而且进一步发扬光大。

煤油灯有了灯罩,一方面保护火苗不被风吹熄,另一方面又起到良好的通风作用。正像没有一支足够长的烟囱,火炉就不能烧好一样,如果把灯罩拿去,煤油灯会马上冒起浓烟,光色黯淡,甚至跳几下就熄灭。

有着良好结构的煤油灯,燃烧比较完全,基本不冒烟,火焰温度高,灯光白亮,受到用户的普遍欢迎。

不应该忘记,新的煤油灯也同历史上的其他发明一样,不是属于哪一个人的,而是不同国家、不同时代许多人的劳动结晶。我们尊敬和钦佩那些为人类赢得更多光明而贡献了自己的聪明才智的发明家,也决不能忘掉千千万万在改进灯的照明上付出了辛勤劳动的无名英雄!

煤油灯传入我国已有100多年的历史,到本世纪20年代才开始流行。起初只是有钱人家点得起,后来逐渐普及到农村。解放以来,随着我国社会主义建设事业的发展,绝大部分的煤油灯已被电灯所代替,现在我们只有在缺少电力照明的地方才能见到它。

照明发展史09 ——走马灯和长明灯

光明新纪元——走马灯

神灯(又叫走马灯),又称活动图片玩灯,是未进入现代以前令世世代代观众着迷的一种装置,它对儿童有特别的吸引力,至今犹然。这种灯种类繁多,但基本上都是由一套可让光透过的图片组成。这些图片能依次转动,使人看起来好像是画中人物本身在运动一样。可以说,它是电影的最早原型。神灯上的图片可以用手转动,也可以自动旋转(利用从灯中产生的热气流推动灯叶片转动)。图像一般是投影到墙上或布幕上让人观看。但在街头表演时则用便携式箱灯,箱上凿有窥视孔,观众可以从小孔中看到箱内各种活动图片。

公元1868年,英国皇家学会副会长W·B·卡彭特写道,活动图片玩灯亦即神灯是由米切尔·法拉第在公元1836年发明的。这说法是错误的,因为约翰·巴特在公元1634年所著的《自然和艺术的奥秘》一书中就已描述过这种神灯。而且千真万确的事实是,活动图片玩灯是我国发明的。

据记载,早在公元前121年就有人把活动的图像投影在布幕上观赏,那是一个名叫少翁的方士搭起一个降神台,为一个帝王演示神灯。但是早期的另一个神灯为另一位帝王所有,这个帝王死于公元前207年。那神灯点亮后,人们可以看到翻滚的巨大的闪闪发光的鳞片。就是这个帝王,他还有一个称为“昭华之琯”(显灵管)的类似神灯。那神灯似乎连着一个小风车或气动叶轮机,因为公元6世纪的《西京杂记》卷三中写道:“玉管长0.4米,其中有26个孔。如果向里面吹气,你就能看见车马山林,出现在一个屏幕前,一个接着一个,发出辘辘声,停止吹气,则一切消失。”

我们找到的第一个关于神灯的记载大约在公元180年前后。那时,发明家丁缓制作了一个“九层博山香炉”,这似乎是一个非常复杂的多层神灯。灯上贴有各种奇鸟怪兽的造形,当灯点着时,鸟兽就围着香炉来回转动。公元950年前后,在陶穀发表的著作《清异录》中描写道:“……点燃一支蜡烛或一盏灯,就可以看到运动着的画面,可以听到丁当声。蜡烛燃尽时,画面和声音都消失。”

到公元12世纪,神灯又被称为“走马灯”或“赛马灯”,因为灯一亮,就可见投影到墙上众马奔腾的景象十分逼真。开始到我国旅行的欧洲人,这时才发现这种玩具。一个名叫法瑟·加布里埃尔·德马加尔汗神父的耶稣会传教士保存了公元17世纪中叶的一段描述:“在每个灯会都有无数的灯烛,这些灯烛交相辉映,平静和谐。它制作得精巧迷人,灯光更增添了图画的美。烟雾使灯中人物更有生气,这些人物造型美妙,看起来像在走动、翻转和升降。你会看到马在奔跑、车在行进,还有土地被翻耕、船在航行、王公列成长队进进出出、众多百姓或步行或乘马、军队在行军以及戏剧、舞蹈等等,千姿百态……”

图:走马灯结构示意图。

现在教师讲课使用的投影灯(有人还叫它“幻灯片”)就源于我国的神灯。

神灯本身也是从中国流传到欧洲的。我们至今还不了解其中的所有细节。我国古代人民在演示他们的神灯时是否用上了镜片?他们肯定在其他方面大量使用镜片。很可能“有人想到在闭合的箱灯的窥视孔前安装一个或几个镜片”。这可能发生在唐朝(618~907)。人眼对图像连续变动的“视觉滞留感”是电影图像形成的基本依据,所以可能中国人是电影的最初开拓者。

我国的图片可能只画在纸片或云母片上,而且是在闭合的环路中不断旋转,但是它对古代生活的影响肯定是深刻的,正如那位耶稣会神父生动地证实的那样。我们可能认为这种神灯很原始,但是古代我国人民的神灯在当时确实以转动演示的图像显示出电影艺术的光辉。

图:如何制作走马灯?

照明新纪元——长明灯

我国古代人民对简单的油灯做了尽可能的改进,正如写于公元300年的《拾遗记》一书所描述的那样。“首先,他们使用了不燃的灯芯:燕昭王二年,海员们把油脂带到船上,用很大的壶来装油,献给昭王。昭王坐在通云台上,欣赏着在燃烧着龙脂的灯发出的耀眼的光,光照百里,烟呈红紫色。老百姓看到它,常称它为‘瑞光’,而远远地对它礼拜。这灯用石棉做灯芯。”

根据上述文字,我们无法确定这是公元前598年还是公元前308年发生的,因有两个叫昭的燕王。无论发生在哪一个年代,它都可以肯定在汉朝或早于汉朝就已经开始用海豹油或鲸油了,并且在沿海地区诸侯的宫廷中也用鲸油和不燃的石棉灯芯。

死于公元159年的著名将军梁冀有一件石棉长袍,他常常在宴会上将其扔进火里。用石棉做灯芯意味着不用更换灯芯,只要不断给灯加油,它就可以一直点下去。

然而,古代我国人民并不满足于使用石棉灯芯,他们在发明了经久耐用的灯芯后,又把注意力转到了“油” 上,想使它取之不尽,用之不竭。他们的灯是简单的装满了油的盘子或坛子,灯芯从中伸出来。他们还注意到,燃烧的灯芯所产生的热可使油大量地蒸发。

为了避免浪费油,他们设计出一个使灯冷却的方法,以此来阻止蒸发。刊印于公元1190年的作家陆游的《老学庵笔记》一书,记述了有关这一方法的情况:“宋文安公集中,有一首关于‘省油灯’的诗。现今汉嘉地区就有省油灯,这种灯是两层结构的,一端有一小孔,可将冷水注入其中,每晚换一次水。普通灯点燃时火焰很快烧干油,但‘省油灯’不同,它可以省一半油。邵公济牧在汉嘉年间把几盏这样的灯送给朝廷的学者和高级官吏。文安认为,还可以使用露水。汉嘉已生产这种灯300余年了。”

图:北京市文物研究所三峡考古队1999年在三峡库区的涪陵石沱墓地发掘出土的宋代“省油灯”。

这样,下层储油的油罐浸在注入的冷水里,结果节省了一半的油。这种灯从公元1190年开始,持续生产达3个多世纪,它的大规模生产在公元10世纪之前就已形成,也许早在公元9世纪就形成了。

“省油灯”通常是釉陶制成的,在重庆博物馆中保存着几个完好的样品。由于在我国直到本世纪中叶之后,那种简单的烛灯仍在使用,也许现在再次介绍一下水冷式“省油灯”对我国的部分农村地区还会有用。

照明发展史10——光明新使者

大胆的设想

不论是点着篝火还是松明,也不管是燃烧动植物油、煤油、煤气或者乙炔气,这类照明方式都有一个共同的特点——用火。

在当时的人们看来,用火照明似乎已经成了天经地义的事。尽管许多发明家付出了艰辛的劳动,尽管灯的形式有了多么大的改进,但它总是甩不掉两个致命的弱点:污染空气和容易失火。

大家知道,人活着是不能停止呼吸的——吸进氧气,呼出二氧化碳。没有氧气,人就无法生存。

这使我们联想起灯。灯不也在“呼吸”吗?一切用火照明的工具都在“呼吸”:消耗氧气,产生二氧化碳。没有氧气,就谈不上燃烧发光。

你也许很想知道灯的“呼吸量”究竟有多大。这么说吧:能发出25支烛光的煤油灯,一个晚上大约要消耗25公斤新鲜空气;而在相同的时间里,一个人却只要呼吸3公斤新鲜空气就够了。你看,一盏灯要顶8个人的氧气消耗量哩!如果许多人围着煤油灯聚会,屋子里通风不良,时间长了,人会感到气闷,再呆下去,甚至有可能头痛窒息。这就是由于屋子里的氧气消耗太快,而二氧化碳的含量越来越多的缘故。

至于用火照明容易失火,那是非常清楚的。我们只要看看在地震危险区消防大队发出的通告就行了,那上面写着:“在防震棚中严禁用明火(各种油灯、电石灯、蜡烛等等)照明”。为什么?就是为了防火!地震一来,震倒油灯或烛台,很容易酿成火灾。

据说有这么一件事:有一次,牛顿的一头爱犬,无意中扑翻了桌子上的蜡烛,竟把这位英国大科学家20年中积累起来的文稿统统烧掉了!

既然用火照明有这样两个难以避免的缺点,那我们能不能干脆把火甩开呢?要知道,火就是物体燃烧时发出的光和热,火和光从来都是结伴而行的,不用火也能取光吗?

这可真是一个大胆的设想。这个设想早在100多年以前就有人提出来了。

光明的使者

电灯——光明的使者,是美国科学家爱迪生发明的。在它来到人间以前,人类为追求光明,已经作出了很多努力。

最早,人类不知道用火,当然也没有灯。后来人们学会钻木和燧石取火,将松枝草把点燃照明,便是火炬。当人们学会使用动植物油后,把油盛放在容器内点燃,就成为油灯,这大约是人类最早使用的“灯”了。到19世纪,人们开采石油后,出现了煤油灯,上面有一个玻璃灯罩,可发出白亮的光,这种煤油灯,直到本世纪的60年代,我国不少地方仍在使用。19世纪中叶,还出现过煤气灯……

电的发明使人类对光明的追求,跃上了一个新的台阶。在此之前,光明总是同“火”联系在一起的。

1808年,英国科学家戴维在用碳棒做电流的热效应实验时,无意中把两根碳棒碰了一下,谁知就在碳棒尖端相互离开的一瞬间,一道极强的白光闪亮起来,犹如夜空中的闪电。这使戴维兴奋起来,他反复试验下去,制成了电弧灯,也被人称为“电烛”。

电烛诞生后不久就风靡欧美。1883年,我国上海也曾用它来做外滩的照明灯。可人们随之就发现了电烛的缺点:光线太强、耗电太多、寿命太短。所以,大约到19世纪末,电烛就退出了照明舞台。

也许这样说有欠公正,因为在事隔半个世纪之后,电弧灯还曾有过一次辉煌的亮相。

那是在1945年4月16日的凌晨,柏林外围的奥德河沿岸异乎寻常的寂静,在这种可怕的寂静后面正酝酿着一场大战:德军在这一带集结了100万兵力,有10400门大炮、1500辆坦克、3300架飞机,苏军部署的兵力更多。大家都意识到这是决定最后命运的一仗了。

凌晨5点整,夜空中升起了信号弹,随即寂静被巨力的爆炸声响所取代,苏军的大炮、火箭炮突然吼叫起来,轰炸机把成串的炸弹扔到德军阵地上。5点30分,苏军步兵在坦克的掩护下发起了冲锋。德军纷纷从掩蔽洞里跑出来,进入战壕准备抵抗。突然,从苏军背后发出了一片眩目的白光,刺得德军睛睛也睁不开,根本无法进行有效的抵抗。就这样,苏军以较小的代价取得了胜利。这白光便是140架电弧探照灯耗电1000多亿度后产生的,在这场战役中,起到了预计的惊吓和压制敌人的作用。

继电弧灯之后,登上舞台的就是电灯了。先是戴维发现,很细的白金丝通上电流,会发出极微弱的光来。过去,白金丝在空气中很快就烧掉了。但这一点点微弱的光亮,却使爱迪生看到了前进的方向:让电流通过某种导体,使它温度达到白炽,不就能够照明了吗。

白炽电灯的设想吸引住了爱迪生,他在考查了大量的资料以后,找到了进行研究的正确方向:要想制造出白炽电灯,关键在于找到一种电阻不大,而又耐高温的导体材料做灯丝。于是,他用纸条烧成的炭丝做实验。亮了,但很快又熄灭了——这是炭丝和空气中的氧气起了化学反应的缘故。爱迪生决定从改进灯丝和把玻璃泡抽成真空这两个方面入手。

爱迪生把炭化纸条小心地放进灯泡里去,再用抽气机小心谨慎地抽出灯泡里的空气,然后把抽气口密封好,接通电流。“亮啦!”伙伴们喊了起来,可这盏希望之灯只亮了8分钟,最后灯丝还是断裂熄灭了。看来,毛病主要还是在灯丝上。究竟用什么来做灯丝呢?爱迪生绞尽脑汁,前前后后竟试验了1600多种矿物和金属的耐热导电材料,结果全失败了!

一天,他坐在椅子上考虑下一步该用什么材料来试验,随手拿起桌上一卷棉纱玩弄着。突然,他脑子里闪过一个念头:是否用棉线烧出的炭丝当灯丝试试看。爱迪生把棉线用特制的镍制模具夹住,放到高温炉里,加工成了一根炭丝。谁知这炭丝太脆弱了,刚一拿就断了。“断了再烧!”一直干到第3天,才将第4根炭丝顺利地装进灯泡里去,并用精密的抽气机抽出了里面的空气。

1879年10月21日,这盏灯通电了。“亮啦,亮啦!”爱迪生和他的伙伴们沉浸在欢乐之中:“我们坐在那里留神看着那盏灯继续点燃着,它点燃的时间越长,我们越觉得神驰魂迷。我们中间没有一个人走出去睡觉——共有40小时的工夫,我们中间的每个人都没有睡觉。我们坐着,洋洋自得地注视着那盏灯。它持续点了约45小时的工夫。”

世界上第一盏白炽电灯就这样诞生了,但爱迪生并不满足于这成就,他开始寻找更耐用的灯丝材料。他先后试用了6000多种植物纤维,就连他的朋友的红胡须也成了他的试验材料。后来在1880年春天,他成功地用竹丝烧成的炭丝作为灯丝,使白炽电灯亮的时间延长到1200小时,这是第一只可以实用的白炽电灯。

1882年,爱迪生在纽约建立了第一个发电站。从此,光明的使者来到了人间,人们在一片光明中,开始了新的生活。

竹丝灯在社会上用了好多年。以后,爱迪生又用化学纤维来代替竹丝,灯泡质量又有了提高。到1906年,才改用钨丝来做灯丝,我们现在用的就是这种灯泡。