万家灯火
钨舅舅的性格非常复杂,他智商很高,又踏实苦干。他的兄弟姐妹也都是这样,他们的爸爸-我的外公也一样。钨舅舅很喜欢化学,但和他的弟弟米克不同,他并不是一位真正的化学家,而是一名企业家、生意人。他靠生产灯泡和电子管谋生,这两种产品销路都很不错,足以保证他的生活。
对一起工作的每一名工人的详细情况,他都了如指掌。虽然可以轻易扩大厂房规模,但他不打算这样做,而是非常轻松地管理着现有的厂房。他一直都是一名金属和各种原料的爱好者,金属和原料的特性对他来说有着无穷的魅力。他可以花费大量时间来观察工厂里的生产过程:法灵顿老工厂里做的是钨的烧结和抽丝、制造缠绕的线圈和支撑灯丝的钼、在灯泡中填充氩气、把玻璃吹成灯泡。在霍斯顿的新工厂,则在玻璃中加入氟化氢,以制造乳白色的磨砂灯泡。他不必亲自动手-他的工人都技术娴熟,机器的工作效率也很高-但是他喜欢亲身体验。并且有时他还会想着进一步提高技术,采用新的加工流程,这些他都做到了。他对实验颇有兴趣,会花心思布置一间装备齐全的实验室。他做实验都是出于兴趣,只有少量实验成果可以直接运用到他的生产中。他也没必要弄清楚白炽灯泡和电灯的各种详情、历史以及它们背后隐藏的物理和化学原理。然而,他对这些都了如指掌,他就是喜欢那种身在传统的感觉,即这种传统既是纯粹科学,也是应用科学、工艺和工业。
舅舅常说,爱迪生普及照明的愿望终于因为白炽灯泡的发明成为现实。如果有人从外太空观察地球在二十四小时内的变化,从白昼到黑夜,就能看见数不清的白炽灯在夜晚点燃。白热的钨丝闪闪发光,由此可知人类征服了黑暗。戴维舅舅说白炽灯改变了人类的社会习惯和生活,这是其他任何发明都无法比拟的。
戴维舅舅告诉我,在很多情况下,化学史和人类对光的探索是分不开的。在1800年以前,人们使用的只是蜡烛或者简单的油灯,这样的情况一直持续了几千年。蜡烛和油灯的光都是非常微弱的,街上很黑也不安全,如果不打着灯笼或有月光照明,一个人是不敢外出的。那时非常需要有一种高效的照明灯,这种灯无论是家用还是在街上用都应该非常安全也非常方便。
19世纪初期有了煤气灯。关于煤气灯,人们做过各种实验。不同的喷嘴可以产生不同形状的火焰:有蝙蝠的翅膀、鱼尾巴、鸡距和公鸡冠。当舅舅说出这些名字的时候,我听得很入迷。那些形态各异的形状仿佛图画一般浮现在我的眼前。
但是煤气灯中的碳粒子的火焰几乎不比蜡烛火焰亮多少。人们需要其他的物质,当加热的时候,这种物质能发出特殊的光。这种物质
后来被找到了,它就是氧化钙,也叫生石灰或石灰。加热的时候,生石灰能够发出强烈的青白色的光。戴维舅舅说,这种石灰光是在19世纪20年代的时候发现的,用石灰光来照耀剧院的舞台这种方法,一直运用了几十年。虽然现在舞台已不再使用石灰光灯,但“石灰光”这个词仍然存在,代表聚光灯。加热其他几种类型的物质,比如氧化锆、氧化钍、氧化镁、氧化铝、氧化锌等,也能发出与石灰光非常相似的亮光。
1870年,人们试验过很多类型的氧化物后,发现几种氧化物混合起来使用要比任何单纯的氧化物发出的光都要强。在德国,奥地利化学家威尔斯巴赫用很多种组合做了无数次的实验,并最终在1891年得出了一个结论:当氧化钍与氧化铝的混合比例为99∶1时,加热发出的光最强。这种比例至关重要,威尔斯巴赫发现,100∶1或98∶1的比例,效果就差很多。
到目前为止,人们已经使用了很多种氧化物的条状物或者棍状物,但是威尔斯巴赫发现,将混合物灌入形状适当的苎麻罩内,就会有一个面积更大的发光面,也就可以照得更亮。这些罩子彻底改革了煤气照明工业,使其得以与初期的电灯行业竞争。
亚伯舅舅比戴维舅舅大几岁,对于此项发现,他记忆犹新。那时的莱曼大街上,新白炽灯罩突然让屋里的灯光不再黯淡。对于当时的“钍热”他也记得很清楚:在短短的几个星期内,钍的价格就涨了10倍,人们开始疯狂地寻找钍元素。
在美国,爱迪生也是试验多种不同类型稀有金属氧化物用于白炽照明的先锋,但他还是没能突破威尔斯巴赫的研究。在19世纪70年代,爱迪生将注意力转移到了不同类型的照明光源-电灯上。在英国,斯万和其他几个人在19世纪60年代的时候开始用铂灯泡来做实验(在舅舅的柜子里,有一只早期的斯万灯泡)。这时爱迪生也加入了这一行列,但是和斯万一样,爱迪生也遇到了很多困难:尽管铂的熔点很高,但还是不够。