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追尋愛迪生。門羅帕克之3-1。 Dream it!Do it!—白熾燈的發明(上) 發文時間: 2019/1/16   文 / 邱一新台北 瀏覽數 / 3,700+

自從有「發明家」以來,為什麼愛迪生特別吸引人們的情感呢?

依我之見,有三個原因;其一,他的某些發明或技術創新「市場化」很成功,大大改變了人們的生活方式,譬如電燈和電力系統的建立與普及,讓燈泡和他本人成為某種象徵。

其二,凡偉人都有傳奇,但愛迪生似乎特別多。我從幾本傳記中,發現愛迪生似乎是一個樂觀的造夢者和故事家,擅長為自己的發明,說出一個好故事,久而久之就成了「傳奇」。

像他這種「看到未來」的人格特質,也常發生在不尋常的創業家,譬如迪士尼(Walt Disney,1901–1966),當大家看到奧蘭多(佛羅里達中部)還是一片沼澤時,迪士尼已經看到一片有史以來最宏觀的主題樂園:迪士尼世界(Disney World)和一座以科技及未來為主題的「未來世界」(Epcot Center)。這是我赴美讀書On the Road時最深刻的景點,堪稱美國文化之表徵。若說這些創業家有共同的人生格言或座右銘,就是:Dream it!Do it!

所以,我們在追尋愛迪生的時候,實際上追尋的不只是愛迪生奮鬥事蹟,而是愛迪生象徵的意義,正是那種意義才打動了人心。

其三,如果「美國夢」(American Dream)有所謂典型在夙昔,愛迪生絕對是最重要的一位;他憑藉自己的努力,從一個小報童到偉大的發明家、創業家,推動了1920年代的美國「咆哮二十」(Roaring Twenties)的經濟繁榮,可謂是美國夢歌頌的社會流動(social mobility)之佳例,印證了美國夢的普適性,讓不同族裔的美國人皆以他為奮鬥的榜樣。從他開始,英雄的意義變了,不再限於「五月花號」的開拓英雄、或開國英雄和戰爭英雄,更是那些在困境中開創事業的商業英雄、發明英雄等改變世界的英雄。

位於Provincetown的清教徒紀念塔(Pilgrim Monument),紀念第一批美國夢追尋者「五月花號」的登陸。

趁機說說「美國夢」。

以個人主義、自由主義和實用主義為思想基礎的美國夢,是愛迪生過世那一年(1931)由亞當斯(J. T. Adams,1878–1949)在其《The Epic of America》(美國的史詩)中楬櫫的理念—「無論與生俱來的社會地位如何,在這塊土地上,每個人都能夢想靠自己的能力成就美好富有的人生」(that dream of a land in which life should be better and richer and fuller for everyone, with opportunity for each according to ability or achievement.…regardless of the fortuitous circumstances of birth or position)。如今,美國的網路創業環境似是美國夢的花園,百花齊放,創造了許多網路新貴,讓1925年的小說《大亨小傳》(The Great Gatsby)再次成為美國夢的寓言,如此才有重拍重印和重看的價值。

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某本傳記曾提及愛迪生的腦袋是「萬花筒」,轉一下即有發明跑出來,甚至有投資人不知恭維或調侃道:「如果你告訴我,你能用機器生出小孩來,我也不會懷疑。」言下之意,似乎把愛迪生當成有能力製造「科學怪人」(1818年小說)的科學家了;然而,這個「轉」—我稱之為「靈光一閃」,為什麼常常發生在愛迪生而不在別人身上呢?

或許從電燈的「發明」,可以得到一些解答。

(後世對「愛迪生發明電燈」一事有諸多爭議,但電燈的發展進程毋寧說是一種很緩慢的「漸進式創新」,而由愛迪生一鼓作氣做出「跳躍式創新」,並將其市場化、普及化,這個過程實際上已經超越了發明,是一種調度各種資源的創業大行動。)

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時光要返回1879年的除夕夜,許多人搭火車湧入門羅帕克,想親眼目睹「未來的光」,或也想識見「門羅帕克的巫師」。之前《New York Herald》(紐約先鋒報)才在愛迪生的信任下(或操作下),搶先報導了碳化棉線燈絲電燈的成功,並以感性文字描述他為了找燈絲材質奮鬥了十四個月的故事;此外,還預告了除夕夜的街燈實驗,要用電燈照亮實驗室內外,為此他改良了霍普金森直流發電機(Hopkinson Dynamo)—以其特徵有兩條拉長的場磁鐵與長方體場軛相連,暱稱「長腿瑪麗安」(Long-waisted Mary Ann,1888年劉銘傳在台北城點亮「台灣第一盞電燈」所用發電機即是此型),並架設電線杆至附近住家和一條想像的街道(今博物館前的Christie Street)。

1879年除夕夜實驗室前的點燈。(博物館圖片翻拍)

世界第一條白熾電燈街Christie Street 。

今日Christie Street的電線杆仍掛有燈泡。

順帶一提,我的母校成大電機系中庭即典藏了一台「長腿瑪麗安」供人參觀,據云全世界僅剩三台,另二台藏於日本東京國立科學博物館和英國大英博物館。

愛迪生改良的發電裝置:「長腿瑪麗安」。

與愛迪生頗有交情的這家報紙,其辦報風格是創造或引領潮流,與今日媒體只知追隨潮流的報導大異其趣;例如1869年為了找尋探覓尼羅河源頭失聯的英國傳教士醫師李文斯頓(David Livingstone,1813–1873),不計成本派遣記者斯坦利(H. M. Stanley,1841–1904)深入非洲,經過一千一百多公里的叢林跋涉,總算在東非坦干依喀湖畔村莊找到他,忐忑不安的斯坦利走上前怯怯地問:「李文斯頓醫師嗎?我推測…」(Dr. Livingstone, I presume?)—這個場景後來成為非洲探險史的一頁傳奇(刊載於1872年八月十日),讓該報成為媒體先鋒。我因閱讀而嚮往,曾至辛巴威尋過李文斯頓蹤跡,也到過烏干達踏查尼羅河源頭和斯坦利蹤跡,自然對該報懷有敬意,更感念自己有幸參與過昔日台灣文人辦報的黃金時代。

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1878年某日,愛迪生受邀去參觀一座裝設弧光燈的工廠,發現電燈並沒有多少進步,光源就像探照燈一樣刺眼,且整串存在(串聯電路概念),無法個別打開或關掉其中一盞,並不適合一般家庭使用,於是,他立即有了「想像」:能否分割電流,像煤氣一樣分送到各個家庭(並聯電路概念),取代煤氣燈?

對「社會的需求」敏感,對「社會的現狀」不滿,往往就是創意的開端。總之,愛迪生就是想讓每個家庭、每一盞燈都有自己獨立的開關。

這些想像在當年極具獨創性,也非常大膽,牽涉到電壓、電阻、電流等愛迪生並不熟悉的電氣領域,如歐姆定律(1826),幸好法拉第(M. Faraday,1791–1867)發明的發電機業已問世(1831),使電燈照明成為可能。

按當時的電燈研究有兩個方向,一是弧光燈(electric arc lamp),一是白熾燈(Incandescent lamp)。前者係英國化學家戴維(H. Davy,1778–1829)在1808年的發明;此人很有氣度,當有人推崇他時便道:「我雖然在科學上有許多發現,但我這輩子最大的發現是發現法拉第。」法拉第與愛迪生一樣出身貧困,沒受過什麼教育,都是自學成功的典範,後來受戴維引薦嶄露頭角,在電磁學及電化學領域做出里程碑貢獻。

前文提及,清廷首位駐英公使郭嵩燾曾購買「雅伯洛廓夫電氣燈」(又稱「電氣蠟燭」),即是弧光燈,1877年巴黎博覽會期間曾裝設於巴黎歌劇院前街道上。

愛迪生評估後,將研究方向放在白熾燈,其時英國人斯旺(J. W. Swan,1828–1914)業已用低電阻碳桿燈絲和真空燈泡在英國取得白熾燈專利(1878),但穩定度欠佳,操作困難,且甚耗電力(約後來愛迪生燈泡之百倍);期間或有高電阻燈絲研究,卻像火花一閃即逝,被電流燒毀,只能說都在實驗階段。

1929年白熾燈泡五十周年所複製之「碳化棉線燈絲」燈泡。

愛迪生找燈絲材料的過程,就像「吻青蛙找王子」,每種材料都要實驗好幾次,可惜都沒成功,找到白金堪用,但不符合經濟效益,也曾想到鎢,卻受限於當時技術無法處理;不過,從上千種失敗的實驗中,愛迪生得知使燈泡呈現真空,可延長發光時間,可見愛迪生的成功經驗,往往是通過大量實驗累積而來,或許他沒有現成的理論可遵循,又或許他根本沒有數學基礎。

就在一籌莫展之際,據云愛迪生像往常一樣趴在桌前沉思,習慣性地又用左手抓頭髮、用右手指輕敲桌面,眼光不經意瞧見桌角擺放著焦油碳粒(電話受話器的材料),靈光一閃—偶發力(Serendipity)再次啟動,立即要助手做出碳絲,一次又一次實驗,燈絲似乎有了眉目,他知道他找對了方向:碳化。至此,他已實驗一千六百種材料了。

1879年愛迪生與助手們的白熾燈泡實驗。(博物館圖片翻拍)

接著,不知哪來的靈感,又找來棉線碳化,做成髮夾狀,封入真空燈泡內,光這個過程就做了三天;到了測試那一刻,愛迪生按下開關,啟動電流,竟然沒像過去一樣火花一閃而滅,時間一秒一秒過去,五分鐘,十分鐘,一小時又一小時,電燈仍然亮著—我們可以想像那一幕,所有人圍著燈泡計時,直到十三小時半爆滅,但在媒體報導中卻成了四十小時的「守靈」(death watch)—整個過程充滿了「故事力」,讓讀者置身在愛迪生的傳奇中。

這一天,1879年十月二十一日,後來被定為「電燈紀念日」。

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