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第19章 电气时代的故事(3)

伏打大胆地采用了伽伐尼没有用过的方法进行新的实验;把青蛙实验中的两块性质不同的金属板,改换为两块性质相同的金属板,结果青蛙腿立即停止了抽搐。伏打的结论是,使青蛙抽搐的能量,的确来自一种新的电能,但这种电能不是由动物细胞组织产生的,而是由两块不同性质的金属的接触产生的。若只用一种性质的金属做实验,青蛙就不会产生抽搐现象。

伽伐尼看到伏打的实验结果,十分震惊。他跑到实验室重复了伏打的实验,果真如此。但是,一想到亚得里亚海滨的小镇,一想到治疗安琪尼奥姨妈的电鳗鱼以及许多生物放电实验,伽伐尼又自信起来。他认为电能来自动物的组织。他坚信这一点,他相信电鳗鱼是不会欺骗他的。

伏打和他发明的电池从此,伽伐尼和伏打为了证明各自观点的正确开始了论战。伽伐尼加紧进行为自己的理论寻找根据的实验。伏打则更加热火朝天地做起了自己的实验。科学的论战就是科学的竞赛,不论谁取得了胜利,都是人类的福祉。

伽伐尼的实验和伽伐尼与伏打的科学论争,最终使伏打发明了“电堆”。这是世界上最早的电池,是今日的电池的雏形。伏打电池在人类历史上第一次产生了可以连续恒定的电流,为电学研究开辟了道路。

伽伐尼的青蛙实验,像一只英雄的金鸡,下了一只金蛋,造福了整个人类。直到伏打的晚年,他还一直在说:“没有伽伐尼的青蛙实验,就绝不会有伏打电流。人们在使用伏打电流时,应该首先想到的是伽伐尼教授。是他的青蛙实验像闪电一样,启开了我的智力之门。”

从蛙腿抽搐到发现电流,再到“电堆”制成,伽伐尼和伏打发展了科学,但推动电学发展的首功,当属伽伐尼。知识点生物电生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中发生的电位和极性变化。它是生命活动过程中的一类物理、物理-化学变化,是正常生理活动的表现,也是生物活组织的一个基本特征。在没有发生应激性兴奋的状态下,生物组织或细胞的不同部位之间所呈现的电位差。生物体内广泛、繁杂的电现象是正常生理活动的反映,在一定条件下,从统计意义上说生物电是有规律的:一定的生理过程,对应着一定的电反应。因此,依据生物电的变化可以推知生理过程是否处于正常状态,如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测等。反之,当把一定强度、频率的电信号输到特定的组织部位,则又可以影响其生理状态,如用“心脏起搏器”可使一时失控的心脏恢复其正常节律活动。

电灯与爱迪生

在电灯问世以前,人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气,因此,有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味,并且要经常添加燃料,擦洗灯罩,因而很不方便。更严重的是,这种灯很容易引起火灾,酿成大祸。多少年来,很多科学家想尽办法,想发明一种既安全又方便的电灯。

爱迪生灯是人类征服黑夜的一大发明。真正发明电灯并使之大放光明的是美国发明家爱迪生。1847年2月11日,爱迪生诞生于美国俄亥俄州的米兰镇。他一生只在学校里念过三个月的书,但他勤奋好学,勤于思考,其发明创造了电灯、留声机、电影摄影机等一千多种成果,为人类做出了重大的贡献。

爱迪生12岁时,便沉迷于科学实验之中,经过自己孜孜不倦地自学和实验,16岁那年,便发明了每小时拍发一个信号的自动电报机。后来,又接连发明了自动数票机,第一架实用打字机、二重与四重电报机、自动电话机和留声机等。有了这些发明成果的爱迪生并不满足,1878年9月,爱迪生决定向电力照明这个堡垒发起进攻。他翻阅了大量的有关电力照明的书籍,决心制造出价钱便宜,经久耐用,而且安全方便的电灯。

爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败经验后,制定了详细的试验计划,分别在两方面进行试验:一是分类试验1600多种不同耐热的材料;二是改进抽空设备,使灯泡有高真空度。他还对新型发电机和电路分路系统等进行了研究。

19世纪初,英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒,制成世界上第一盏弧光灯。但这种灯光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁,想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。

爱迪生从白炽灯着手试验。把一小截耐热的东西装在玻璃泡里,当电流把它烧到白炽化的程度时,便由热而发光。他首先想到炭,于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里,可刚一通电马上就断裂了。

“这是什么原因呢?”爱迪生拿起断成两段的炭丝,再看看玻璃泡,过了许久,才忽然想起,“噢,也许因为这里面有空气,空气中的氧又帮助炭丝燃烧,致使它马上断掉!”于是他用自己手制的抽气机,尽可能地把玻璃泡里的空气抽掉。一通电,果然没有马上熄掉。但8分钟后,灯还是灭了。

可不管怎么说,爱迪生终于发现:真空状态对白炽灯非常重要,关键是炭丝,问题的症结就在这里。

那么应选择什么样的耐热材料好呢?

爱迪生左思右想,熔点最高,耐热性较强要算白金啦!于是,爱迪生和他的助手们,用白金试了好几次,可这种熔点较高的白金,虽然使电灯发光时间延长了好多,但不时会自动熄掉再恢复发光,仍然很不理想。

爱迪生并不气馁,继续着自己的试验工作。他先后试用了钡、钛、锢等各种稀有金属,效果都不很理想。

过了一段时间,爱迪生对前边的实验工作做了一个总结,把自己所能想到的各种耐热材料全部写下来,总共有1600种之多。

接下来,他与助手们将这1600种耐热材料分门别类地开始试验,可试来试去,还是采用白金最为合适。由于改进了抽气方法,使玻璃泡内的真空程度更高,灯的寿命已延长到2个小时。但这种由白金为材料做成的灯,价格太昂贵了,谁愿意花这么多钱去买只能用2个小时的电灯呢?

实验工作陷入了低谷,爱迪生非常苦恼。一个寒冷的冬天,爱迪生在炉火旁闲坐,看着炽烈的炭火,口中不禁自言自语道:“炭炭……”

可用木炭做的炭条已经试过,该怎么办呢?爱迪生感到浑身燥热,顺手把脖子上的围巾扯下,看到这用棉纱织成的围脖,爱迪生脑海突然萌发了一个念头:

对!棉纱的纤维比木材的好,能不能用这种材料?

他急忙从围巾上扯下一根棉纱,在炉火上烤了好长时间,棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里,一试验,效果果然很好。

爱迪生非常高兴,紧接又制造很多棉纱做成的炭丝,连续进行了多次试验。灯泡的寿命一下子延长13个小时,后来又达到45小时。

这个消息一传开,轰动了整个世界。英国伦敦的煤气股票价格狂跌,煤气行也出现一片混乱。人们预感到,点燃煤气灯即将成为历史,未来将是电光的时代。

大家纷纷向爱迪生祝贺,可爱迪生却无丝毫高兴的样子。摇头说道:“不行,还得找其他材料!”

“怎么,亮了45个小时还不行?”助手吃惊地问道。“不行!我希望它能亮1000个小时,最好是16000个小时!”爱迪生答道。

大家知道,亮1000多个小时固然很好,可去找什么材料合适呢?爱迪生这时心中已有数。他根据棉纱的性质,决定从植物纤维这方面去寻找新的材料。

灯泡于是,马拉松式的试验又开始了。凡是植物方面的材料,只要能找到,爱迪生都做了试验,甚至连马的鬃,人的头发和胡子都拿来当灯丝试验。最后,爱迪生选择竹这种植物。他在试验之前,先取出一片竹子,用显微镜一看,高兴得跳了起来。于是,把炭化后的竹丝装进玻璃泡,通上电后,这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时!

这下,爱迪生终于松了口气,助手们纷纷向他祝贺,可他又认真地说道:“世界各地有很多竹子,其结构不尽相同,我们应认真挑选一下!”

助手深为爱迪生精益求精的科学态度所感动,纷纷自告奋勇到各地去考察。经过比较,在日本出产的一种竹子最为合适,便大量从日本进口这种竹子。与此同时,爱迪生又开设电厂,架设电线。过了不久,美国人民便用上这种价廉物美,经久耐用的竹丝灯泡。

竹丝灯用了好多年。直到1906年,爱迪生又改用钨丝来做,使灯泡的质量又得到提高,一直沿用到今天。

当人们点亮电灯时,每每会想到这位伟大的发明家,是他,给黑暗带来无穷无尽的光明。1979年,美国花费了几百万美元,举行长达1年之久的纪念活动,来纪念爱迪生发明电灯100周年。知识点弧光灯一种强光灯,由于色温与日光的色温相当接近,常被用来当做室外彩色摄影的照明。一般电灯泡是灯丝加热发光,弧光灯是利用电极之间产生的电弧发光,色温高,亮度强,如电影放映机就有用弧光灯的,探照灯也有。因为不能缺少金属电极,所以传统弧光灯的启动都比较慢,对电源输出的温度性要求很高,热衰和能耗都很大,当然最大的问题就是它的发热,差不多摄氏一千度的高温可不是谁都能受用的。

有声音的活动画面——电影

1872年的一天,在美国的加利福尼亚州,有两个人为一桩事打起赌来。这并不稀奇,因为美国人似乎有爱打赌的天性。但那天的打赌对我们来说,却有着重大的意义,因为它最终导致了电影的发明。

在一家酒店里,斯坦福与科恩发生了激烈的争执,争论的并不是一个非常重要的问题:马奔跑时蹄子是否都着地?斯坦福认为奔跑的马在跃起的瞬间四蹄是腾空的;科恩却认为,马奔跑时始终有一蹄着地。争执的结果,谁也说服不了谁,于是就采取了美国人惯用的方式——打赌来解决。他们约定了打赌的金额后,请来了一位驯马好手来做裁决,然而,这位裁判员也难以断定谁是谁非。这很正常,因为单凭人的眼睛确实难以看清快速奔跑的马蹄是如何运动的。

裁判的好友,英国摄影师麦布里奇知道了这件事后,表示可由他来试一试。他在跑道的一边安置了24架照相机,排成一行,相机镜头都对准着跑道;在跑道的另一边,他打了24个木桩,每根木桩上都系上一根细绳,这些细绳横穿跑道,分别系到对面每架照相机的快门上。

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