电气时代来临（下）

工作人员疏忽，他们把西门子发明的两台自激式发电机的输出线连在了一起，当一台发电机转动起来后，另一台发电机也莫名其妙地转动起来，而且这种转动速度和力量超过了以往任何一台电动机。人们欣喜若狂，梦寐以求的大功率电动机居然意外地诞生了。技术人员临时搭建了一个表演厅，用人工瀑布驱动发电机，用它发出的电带动另一台用发电机改装的电动机，进而带动水泵喷出泉水。在这戏剧性的场景中，大功率发电机和电动机双双登场，它们被广泛迅速地应用于许多领域。从那以后，电以不容置疑的姿态进入工业社会。

1871年，移民到美国的意大利人梅乌奇（1808-1889）发明了电话。电话的使用，大大地提高了人类活动的效率，相距千里的人们可以轻声细语交谈，人们可与世界保持联系。

梅乌奇早年在意大利佛罗伦萨学习机械工程。在担任舞台技师时，为了便于同事们相互联络，他曾发明一种很简便的通信系统。后来他移居古巴，他在那里研究电击疗法时发现声音可以通过铜丝传导，这令他兴奋不已。1850年，梅乌奇移居美国，在纽约附近研究能够传播声音的机器。

梅乌奇的妻子瘫痪在床，他用自己研究成功的通信系统，把妻子的房间与隔壁自己的实验室连接起来，以便随时照应妻子。1860年，他在纽约公开演示了这种“能够讲话的通信器”。由于梅乌奇不会讲英语，不善交际应酬，穷困潦倒的他无力把实验继续下去，于是他的妻子以6美元的价格，把他的通信系统卖给了二手货商店。不久，梅乌奇又做了一个更加复杂的通话器，用电磁铁的舌形簧片感受声音引起鼓面皮膜振动，簧片位移引起线圈电流变化，变化的电流通过导线引起另一个远端的电磁铁上的簧片振动发出声音，这就是今天的电话。

1871年，梅乌奇为这项发明申请美国专利，可是他付不起250美元的专利申请费，出于无奈，他把电话样机和技术资料交给了当时有名的西联电报公司，希望获得一笔合同，结果石沉大海，样机和资料均不知去向。几年后，曾与梅乌奇同在一个实验室工作的贝尔（1847-1922），于1876年1月在美国申请了电话专利，并获得了西联电报公司的合同。同年3月，美国专利局批准了贝尔的申请，专利号为174465。为此，梅乌奇曾连续13年上诉，然而无人受理，梅乌奇于1889年含恨离开人世。

经过很长时间的调查，2002年6月，美国国会正式通过一项决议，认定梅乌奇才是电话的发明者，并在决议中谴责了贝尔的行径。梅乌奇死后113年，真相才大白于天下。

1879年，美国人爱迪生和英国人斯旺（1828-1914），分别发明了碳丝白炽灯。电灯开始取代油灯和煤气灯，从而减少了由于照明引起的污染和火灾。电灯使许多工厂能日夜开工，使人们能在室内长时间从事精细的工作，使矿工在井下作业更加安全。有了电灯，人类开始改变“日出而作，日落而息”的生活方式，开始了用电照明的新纪元。

白炽灯的发明，完全是两个普通人以非凡的毅力和耐心完成的。制造白炽灯，首先需要改进抽气机，当时抽气机还停留在18世纪研究大气压力的水平，尚无办法抽掉容器中残留的空气，能买到的抽气机都不好用。当时还发生过这样一件事：当爱迪生一筹莫展的时候，一位雇员兴冲冲地跑来告诉他：“可以乘热气球到达高空，那里空气稀薄，可以在气球上把灯丝封进玻璃泡里！”他让那位雇员马上去准备热气球，随后又紧紧锁住眉头：“在那里怎么呼吸呢？”说完又重新投入抽气机的改进之中。后来他终于解决了抽气机漏气以及提高抽气效率的问题，使灯泡获得了必需的真空。

白炽灯的灯丝既要能导电，又必须有足够的电阻，而且还要灯丝在高温下不熔化、不变形。为了寻找适合做灯丝的材料，爱迪生做过6000多次试验，有一次甚至拔了来访友人的几根胡须当灯丝（当然也失败了，因为胡须的主要成分是蛋白质，加热就会烧掉）。最后他将中国折扇骨架上的竹丝炭化，最终做成了耐热的灯丝。1879年10月21日，爱迪生发明的电灯亮了13小时。后来他用炭化绵丝代替竹丝，又用更耐用的炭化纸条代替绵丝，推出了他的白炽灯商业产品。

白炽灯发出的光明亮柔和，可以非常方便地照亮房间的每个角落，几乎克服了电弧灯所有的缺陷。人在这种没有油烟味的灯下活动，感觉非常舒适。白炽灯的出现，成为19世纪末美国和欧洲社会生活中最热门的话题之一，它标志着电可以进入每个家庭。

1881年，英国建成第一座水力发电站，第一次把江河水流蕴藏的能量直接转化为电能，这种能量可以方便地用两条金属导线将其传输到遥远的地方。

第二年，爱迪生在美国纽约建成第一座火力发电站，用蒸汽机驱动发电机，将煤燃烧产生的热能转化成电能。这座电站的输出功率为500千瓦，主要为城市照明供电。而后，城市开始出现像蜘蛛网一样的电线，电厂发出的电主要用于电灯和电动机。这时，发电、输电和用电，已开始形成社会化服务体系，能源和用户实现了空间上的分离。

1883年，瑞典人德拉瓦尔（1849-1913）发明汽轮机，利用高温高压蒸汽直接驱动叶轮转动，它的运转速度高得惊人，每分钟可达1.8万转。汽轮机的转轴和发电机相连，能够充分利用煤的热能提高发电效率。从此人们可以用煤产生廉价的电力，电开始进入越来越多的领域，蒸汽机逐渐退出历史舞台。

1888年，法国人勒普兰斯发明了电影，从此世界上产生了一个令人瞩目的新行业。这个行业专门生产活动的影像，这些影像可以像货物一样被“搬运”到世界上任何地方，并且可随时供人们观看。这些影像有故事，有大自然奇观，有的记录真人真事，有的记录形形色色的艺术。勒普兰斯充分利用人眼的视觉暂留效应，使画面在电灯投射出的强光中不间断地变换，在观众视觉中造成连续运动的影像，创造了电影这种不可思议的技术。一位巴西皇帝在第一次看到电影时，惊讶地说：“它简直是光和电写成的历史！”电影是电赠送给人类的一件意外的礼物，人类从未奢望得到它。

勒普兰斯在发明电影之后的第二年失踪，从此下落不明。

1895年，年轻的意大利人马可尼（1874-1937）发明了无线电通信技术。从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在相距遥远的地方互通信息，还可以借助电磁波获得大自然的信息。

拥有一半爱尔兰血统的马可尼出生在一个富有家庭，13岁时进入意大利一所普通的技术学院，他对科学实验具有浓厚的兴趣。1894年，马可尼在度假期间，从他的老师为赫兹写的讣告中知道了电磁波。一种强烈的内心冲动使他立即返回家中，将自家楼顶的小房间用作实验室，并请弟弟当助手，开始了电磁波通信的实验研究。

赫兹在1888年发现电磁波时，发射机与接收机之间的距离只有几米远，当时在实验室中产生的电磁波，其传播特性与可见光很相近。在专门研究电磁波的学者中，几乎无人尝试把它应用于通信。在这个全新的领域，马可尼遇到了三个难题：第一是电磁波接收器的灵敏度很低，收不到微弱信号；第二是电磁波难以绕过障碍物；第三是发射机的信号迅速衰减，不能到达远方。

当时，人们已不再使用火花放电的方法检测电磁波，而是改用法国科学家布兰利在1890年发明的“金属粉检波器”。这种“检波器”是一种填充金属粉末的小玻璃管，两头各有一条引线，当有电磁波时，金属粉末颗粒就会紧紧地靠在一起，使电阻减小；如果通过它使电池与电铃相连，那么在探测到电磁波时，就会铃声大作。但是这种“检波器”一旦接收到电磁波信号，粉末就不再松开，因而无法区分莫尔斯电码的信息。马可尼设法使莫尔斯电码产生的电流通过电磁铁线圈，电磁铁会短暂地吸动一个小锤轻轻敲击“检波器”，这样每次收到信号，粉末就会自动松开以连续接收莫尔斯电码。同时，马可尼还改进了这种“检波器”，用镍粉替代锌粉，显著地提高了“检波器”的探测灵敏度。他在赫兹用过的那种发射机上加上两块铁板，降低了电磁波的频率，使它能够绕过地面的障碍物，由此逐渐增大了通信距离。1895年9月，当马可尼试图拉开两块铁板之间距离的时候，发现通信距离显著增加，于是他干脆把一块铁板插到地上，在另一块铁板上竖起一根长长的导线，使通信距离达到了2000米。采用这种单独竖直向上的导线，是马可尼的创举，他称之为“天线”。

天线成为无线电通信技术突破的关键，它既可使发射机的信号传向远方，又可汇集空间的电磁波信号，显著地提高接收机的灵敏度。

当马可尼在父亲的陪伴下前往意大利邮政部长官邸请求支持的时候，这位部长说：“意大利不需要无线电。”1896年，马可尼在母亲的陪伴下，带着他的无线电收发报机来到英国。当时英国正为寻找有效的海上通信方式发愁，邮电部门热情地支持了马可尼的研究。1899年，马可尼实现了跨越英吉利海峡的无线电通信，海峡的宽度为45千米。

接下来，马可尼打算实现欧洲和北美大陆之间越过大西洋的无线电通信。一位大学教授十分不以为然地说：“这是不可能的。电磁波像光一样传播，它不可能越过大西洋弧形海面凸起的230千米高度，除非在很高的高空悬挂一面与大西洋一样大的镜子，让它把电磁波从英国反射到美洲去。”马可尼没有理会，继续改进他的天线、发射机和接收机，他在英国康沃尔海边建造了一座高57米的发射塔，而后又匆匆赶往加拿大的纽芬兰，在面向大西洋的海港山顶建造了一个接收站，并用风筝把接收天线升高至400米处。1901年12月12日，马可尼收到了从大西洋彼岸发来的清晰的莫尔斯电码。20年之后，人们才知道大西洋上空确实有一面“大镜子”，这就是电离层，电离层反射了从英国发出的电磁波。

人类大约用了100年的时间铺平通往电气时代的道路，也为现代科学技术的诞生准备了必需的知识基础和物质条件。在这个世纪，人类的生产方式和生活方式再次发生巨大的变革，出现了不可胜数的新事物。

电的真正魅力在于，它为人类提供了一种传输和控制能量最理想的方式，使人类获得了一种以光速传输信息的载体。能量和信息是人类活动永恒的主题。电，将长久地陪伴人们生活在这个美丽的星球上。（未完待续）

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