爱迪生是怎样发明的白炽灯？

1.电灯时代的前夜

在古希腊神话中，人类是神普罗米修斯创造的。他也充当了人类的老师，凡是对人有用的，能够使人类满意和幸福的知识，他都教给人类。同样的，人类也用爱和忠诚来感谢和报答他。但最高的天神宙斯却要求人类敬奉他，让人类必须拿出最好的东西献给他。普罗米修斯的种种行为触犯了宙斯。

作为对他的惩罚，宙斯拒绝给予人类为了完成他们的文明所需要的最后的物品——火。但普罗米修斯却想到了一个办法，用一根长长的茴香枝，在烈焰熊熊的太阳车经过时，偷到了火种并带给了人类。火改变了人类历史，蒸气推动了工业革命，而电气则又让一个新的时代兴起了。

电灯是19世纪末最著名的一项发明。

在爱迪生2000件大小发明中，最重要、最辉煌的发明要算电灯和配电系统，是爱迪生把光明带给了人类。在爱迪生着手进行电灯的研究时，一般家庭普遍使用天然气灯。天然气的发明那时已有70年的历史，代替了以往的石油灯和蜡烛，得到了飞速的发展。

但是使用天然气灯，必须每家每户都安装天然气管道以供应天然气，所以只能用于城市，在美国大部分人则无法使用。另一方面，想要利用电进行照明的研究也一直在进行着。在电灯问世以前，人们已初步掌握了关于电的知识。第一个开始这项研究的是英国科学家戴维。1808年，戴维为做一项实验联结了2000个电池，并在电池两极伸出来的铁丝绑上了炭棒。在炭棒接触铁丝的一刹那，发生了一个奇怪的现象：两块炭条间产生了强烈的光，是煤油灯和天然气灯所无法比拟的。于是戴维马上想到了电灯，他想将电利用于照明。经过了长期不懈的研究，发明了这样的照明灯，被称为弧光灯。

但是弧光灯很粗糙，而且炭条极易损耗，需经常更换，使用亦不方便，它的光线很强，只能装在街道或广场上，而且亮不上几个小时就要熄灭。当时，一般家庭使用的还是煤油灯或煤气灯。无法普及到每个家庭，但正是以它为契机，发明更为便捷的电灯研究才提上了历史日程。

2.“发明大王”的少年时代

爱迪生1847年出生在美国俄亥俄州的迈兰市。他的父亲经营着木材加工厂，爱迪生是4个孩子当中最小的一个。发明大王爱迪生从小就是一个对任何事情都怀有好奇心的孩子。他为了孵出小鹅，曾像母鹅那样孵过鹅蛋；为了能使人飞上蓝天，他让自己的朋友喝过酸液，由此险些酿成大祸。童年的爱迪生因喜欢寻根求源，被学校老师视为“弱智儿童”，而由其母亲领回。因此，爱迪生一生的全部学校生活只有三个月。

爱迪生从母亲那里学到的东西很多，超过一般小学的课程。在母亲热心的教育下，小爱迪生的学识提高得很快。有一次，母亲给小爱迪生买了一本叫做《科学的学校》的书。那本书里记载着很多关于科学实验的内容。小爱迪生认真地读完以后，每一项实验都做过了。从此，爱迪生渐渐成了一个实验狂。在他童年的房间里，乱七八糟地放着很多科学书籍和实验器材。

在爱迪生12岁那年，他的家乡有了蒸汽机车。由于家庭经济困难，小爱迪生听到招收火车上卖报员的消息，马上去应聘了，从此他成了火车里的报纸邮递员。在卖完报纸后，爱迪生会利用余下的时间看书。小爱迪生又想了一个绝妙的办法。他请求熟悉的车长把客车的一小部分变成属于自己的房间。他把家里的实验器材都搬了上去，在那里开设了一个实验室。

由于那时美国正爆发南北战争，所以人们特别关心时事，小爱迪生在火车上卖报纸的生意也非常不错。两三年后，他在列车上自己主编了一份《先锋周报》，连英国的《泰晤士报》都转载它的消息。工作余暇，他刻苦读书，如痴如醉地进行各种科学实验。有一天，因火车晃动太大，架上的一瓶黄磷落地，引起了火灾。幸亏人们及时救火，才把火扑灭了。车长发怒了，把他的仪器和药品全部丢到车外，而且狠狠抽了小爱迪生三个耳光，使他左耳从此聋了。

15岁那年，爱迪生在铁路上抢救了站长兼报务员麦肯基的儿子免于车祸。麦肯基为了报答爱迪生，答应把电报技术教给他。不久，又让他当上了车站上的电报员。16岁时，爱迪生发明了自动发报机。正是由于这台自动发报机，他被视为“贪懒”而被解雇了。此后几年里，爱迪生多次更换不同职业，常因搞发明改革被视为“不务正业”而多次被解雇。

爱迪生21岁，他去了波士顿市。他一生获得的1000多种发明专利当中，第一个发明就诞生在波士顿。他在波士顿获得了“自动电子投票记录机”的专利。

1870年，爱迪生在新泽西州纽瓦克购买了一个车间，开始生产自己发明的股票行情自动收录机。这次爱迪生获得了成功，也因此赚得了很多钱。1876年，29岁的爱迪生在离纽约40千米的门罗公园创建新的研究中心——“门罗研究所”。这一创举，不但在爱迪生一生事业中具有不可估量的意义，而且它是美国，也是世界上第一个工业科学研究机构，标志着集体研究的开端，为后来美国以及世界各国建立大型工业研究机构树立了榜样。

3.爱迪生的家庭生活

玛丽·史迪威是爱迪生的第一位妻子。她在纽瓦克工厂工作时遇到爱迪生，她非常了解她要嫁的这位年轻人。1884年，玛丽不幸死于伤寒。

米纳·米勒是爱迪生的第二位妻子，20岁时嫁给了爱迪生。起初，因为爱迪生与她的年龄相差太大，她的父母并不支持这桩婚姻。爱迪生教米纳·米勒使用电码，以便两人可用秘语交流。

玛丽让他的丈夫随心所欲地去工作、穿衣和吃饭。米纳却努力去修正丈夫那种大大咧咧的举止，她指出吸烟和随地吐痰是文明社会所不允许的行为。

4.向电力照明发起进攻

爱迪生想：“要是让家家户户都用上电灯该多好啊！”

1878年9月，爱迪生真的向电力照明这个堡垒发动进攻了。消息一传开，立即轰动整个美国，也波及英国，使伦敦煤气股票大跌。

爱迪生开始投入紧张的科学实验。他先从试验白热灯入手。这种灯的原理是，把一小截耐热的材料装在玻璃泡内，接上电源，当它烧到白热化的程度时，玻璃泡便由热而发光。根据这个原理，爱迪生认为，要想搞好试验，首先就要找到一种合适的耐热材料。

一天晚上，爱迪生坐在书桌旁，拔亮煤气灯，取出纸笔，把自己所能想到的耐热材料全部写出来，最后清点一下，共1600多种。第二天，他安排人力把这些材料备齐。然后，分门别类地进行试验；同时，他又在电灯的结构上动脑筋，不断改进抽气方法，力求玻璃泡内达到绝对真空程度。在这期间，爱迪生绞尽脑汁，费尽心机，废寝忘食，夜以继日，但试来试去却总是达不到理想的效果。

直到1879年10月1日在《科学的美国人》杂志上看到了斯旺用炭丝做灯丝的报道，才重新研制炭丝灯泡。他还想建立发电机、电线及电缆系统，像煤气管道网络一样把电带给每个人。爱迪生研究电灯的工作得到了许多资本家提供的研究费用，使爱迪生能够全身心投入研究。

5.各种材料的尝试

1978年时，爱迪生已进行过电灯研究。当时用纸烧制了炭，并将其分割为细条，然后通电发光。但那是在空气中进行的，炭线马上就烧坏了，因为当时没有真空阀，无法制造真空环境。此外爱迪生又试用了白金线、铬、硼等材料，均不如意。直到真空阀也被发明出来后，可以制造真空环境了。爱迪生将炭线和白金线又重试了一遍，并发现白金线在真空中具有耐高温的特点。爱迪生经过不断地研究，于1879年研制成功了使用白金线的25瓦真空灯泡。这项成果于1879年4月获得专利。但是由于白金价格昂贵，这种灯泡制作成本高昂，不利于普及。于是爱迪生又回到了对炭线的研究中。

做出一个巨大电阻的导芯是弱化电流的第一个条件，但用炭制出导芯却不是一件简单的事。爱迪生为此绞尽了脑汁却一直没有什么好办法。可是有一天，他看到地上掉了一根线，忽然有所顿悟。爱迪生将尼龙线剪成一定长度，并往上涂了煤焦油和炭粉，然后将它放进镍制的马蹄形模具里烘烤。果然不出所料，细细的炭线制造出来了。其后爱迪生用了两天时间将炭线弯曲，放进玻璃灯泡，并小心翼翼地抽掉了里面的空气。

1879年10月21日，这是无比庄严和紧张的一天，大家屏住呼吸，看着爱迪生用颤抖的手接上导线，合上开关。电灯啪地亮了，研究所里响起了欢呼声，就是这一天——人们期待已久的电灯开始照亮了人们的生活。电灯发了45个小时的光才灭了，使他们像梦醒般地清醒过来。

爱迪生很自豪地拿着他早期发明的电灯泡走进了专利局。这项持续的光源的发明，改变了人们的生活和工作方式。爱迪生成功的关键在于找到一种能够在灯泡内发光而不至于完全烧毁的灯丝。

爱迪生发明电灯的消息震惊了世界，给世界带来了喜悦。任何一个度过停电夜晚的人都会深刻地理解这种喜悦。但爱迪生没有止步，继续致力于对电灯的改进。为了研制更为耐用的灯芯，爱迪生试了几千种植物纤维，并变换了烤、烧、压缩等各种加工方法，但仍未见功效。

灵感之神总是来得那么巧。这年夏季的一天，爱迪生埋头在实验室里工作，他热得满头大汗，便顺手拿起一把竹扇子扇凉。扇着扇着，突然，他目不转睛地盯住扇子看。不一会儿，他又把扇子撕成碎片，放到显微镜下仔细观察。看着看着，高兴得情不自禁地跳了起来说：“嗨！我原来怎么就没有想到用炭化竹丝呢？”

于是他马上跳起来，从竹条中抽取纤维，一烤，成了结实的灯芯。爱迪生将竹丝制成的灯芯密封到灯泡里，抽取空气，通上电流。光度比第一个灯泡更亮，而且寿命也延长了好几天。

在这又一次的成功中爱迪生获得了力量，为了找到更耐用的灯芯，他几乎试遍了各种竹子。到了1880年，炭化竹丝灯芯白炽灯泡的寿命第一次突破了600个小时。

“这下该满意了吧！”助手们也都高兴地说。

以后，爱迪生还在继续研究，使电灯质量不断提高。后来，他又把竹丝灯泡改成钨丝灯泡，这就是我们现在使用的电灯泡。为了这只小小的电灯泡，爱迪生先后花了12年时间，进行了数以千次的试验，倾注了大量的心血。

爱迪生发明电灯经过了一段曲折的过程。开始做的灯泡使用寿命极短，主要是灯丝易被烧断，电灯灯丝的温度高达2300℃～3000℃，一般金属在这个温度下就会熔化。经过了许多试验，最后才选择熔点最高的金属钨来制造灯丝，钨的熔点是3410℃。钨虽然具有较高熔点，仍不能使灯泡经久耐用，其原因是金属钨在高温下易与氧发生反应。钨氧化后，变成三氧化钨。

后来，人们把灯泡里的空气抽出来，使灯泡内处于真空状态，钨丝不被氧化，灯泡的寿命便延长了。

爱迪生发明电灯的消息传遍世界以后，各国纷纷要求使用这一成果。但当时没有发电厂，只能用伏打电池供电。每个伏打电池都有枕头那么大，点亮电灯需要100个这样的电池，所以供电灯使用的电不能从这样庞大的电源中来，它在一般家庭中无法使用。

爱迪生看到了发明发电机的必要性，并认为需研制可输电的方法。于是研制灯泡的研究所变成了电力研究所。爱迪生订购了性能优良的蒸汽设备，改进了发电机，并于1882年在纽约成立了世界上第一家中央发电所。这个发电所里有经爱迪生进一步改进的发电设备和输电设备。用这个发电机所发出来的电，经过电线可给附近的800个电灯供电。一年后，可供电的数量增加到了1700个。人类的生活从此大大地改观了。

在电的历史上，爱迪生的贡献绝非仅仅是电灯。1880年一年内，爱迪生所获得的专利中关于电灯的有32项，配电的有7项，灯口等电灯零件有5项，发电机3项，足见他的贡献有多大。

6.爱迪生时代

发明电灯以后，爱迪生继续着他的发明事业。电车、摄影机、蓄电池、电信机，他的发明专利达到了1300项之多。在如此众多的发明之中却没有一项是武器或火药。这是爱迪生热爱人类幸福和和平的最好证明。“为人类的幸福生活而发明”，这是爱迪生一生的信念。爱迪生的笔记表明虽然他未受过训练，他却懂得很多科学原理。他有很科学的研究方法值得我们借鉴。爱迪生既是个喜欢花大量时间在实验室工作的“旧式”发明家，又是一个现代派商人，能够组建专业的工作小组，还把利润投入到研究工作上。他出生时，世界还是处于“黑暗时代”；他去世时，世界已进入了机械技术和电子的时代。在爱迪生80岁高龄之际，1929年5月30日，美国总统胡弗主持召开了爱迪生电灯发明50周年庆祝会。两年后的1931年10月21日，这位伟大的发明家走完了他光辉的一生。这天全美国都向这位“门罗公园魔术师”致敬，人们关掉所有的灯及电器设备，持续一分钟，整个美国一片黑暗。历史会永远铭记伟大的爱迪生时代。

在改革开放之后的几十年，我们在日常生活中已经习惯了产品价格的上涨，无论是1987年-1988年期间及1993年-1994年的高通货膨胀，还是平常年度温和通货膨胀。80年代后期，猪肉的价格一般是2.7元一斤，现在猪肉一斤20多一斤了，大米也从原来的几毛钱一斤涨到现在3-4元一斤，当然还有更好吃但也更贵的米，在现在上海吃一碗还过得去的面，一般也要20块左右。至于房价，更是在20多年里涨了10倍都不止，可能是价格飙升幅度之王。当然，伴随物价上涨的是人们的收入涨幅更高一些（如果不和房价的涨幅比），因此大家能够明显感受到的是生活水平大幅度改善，无论是吃的，住的还是我们平常的交通出行，娱乐旅游，现在的生活比20年前改善很多。虽然我们习惯了涨价，涨价也是经济发展必然（因为所有国家都设有一定的通货膨胀目标），但在过去的20多年，也总有一些东西价格是没涨价的，甚至还可能是下降的。不同的产品价格不涨原因可能是不太一样的，笔者打算用几篇文章尝试着分析在生活中能接触到的为数不多价格没上涨产品，看是哪些因素使得这些产品能够保持价格不涨甚至还下降了。可能不一定准确，不一定完整，就当作抛砖引玉的砖头吧。一次性打火机因为笔者是烟民，首先能感受到的是一次性打火机在20多年的时间里价格一直没涨，在人均可支配收入5425的1998年卖1元一个，在人均可支配收入36883的2022年依然还是卖1元一个，成为过去20多年中价格最稳定的一个产品。不仅如此，一次性打火机在保持价格稳定的同时质量还提高了很多，原来的一次性打火机经常是里面的气没用完就可能打不着了，但现在打不着或者坏的概率已经大幅度降低。工具和火的使用是人类区分与其他动物的一个重要标志，从最早的闪电引起的山火中取火，后来用各种办法存储火种，再到用各种工具制造便于携带的火源或火种。方便便宜的火种是人类持续几百几千年的追求，从最初的火折子到火柴，再到打火机，再演进到终极解决方案（也许是暂时的）一次性打火机。1816年法国人发明了黄磷火柴，在之后的几十年里经过不断改进，才形成现代火柴。1823年德国人发明了世界上第一个打火机，后续又根据燃料的不同，相继发明了汽油打火机，丁烷打火机和压电打火机。1961年日本人发明了一次性打火机，随着时间的推移，以工程塑料和丁烷气体为核心的简易打火机打败了各种精致的金属打火机成为了主流，也在20世纪90年代也逐渐在中国流行。跟众多劳动力密集型的产业一样，打火机也是经历过多次全球转移的产业，从日本美国，到西班牙，也曾经去过韩国台湾，最终于上个世纪90年代左右逐渐转移到广东，浙江，并最终在宁波慈溪扎根。转移的原因也不复杂，就是土地，人力成本的上升，这种微利行业和产品肯定是找人力成本更低的地方。但与其他国家不同的是，打火机产业转移到中国之后再也没有转移出去，中国现在是全球最大的打火机生产国，每年能生产上百亿个，其中60%左右出口到国外，占据了世界95%的市场份额。当然，因为经济的落差，打火机产业在国内也转移过一次，从原来打火机之都宁波转移到了湖南邵东。打火机的结构一次性打火机由塑料外壳，火花器，按手，风罩，火环， 引火簧，皮垫，海绵垫，等20多个部件组成。透明外壳中有隔断是增加抗压能力，中间的隔断将外壳两侧连接在一起，能增加外壁的强度。一次性打火机使用的气体主要丁烷等可燃性气体，它们经过加压以液态储存在塑料壳中，使用的时候缓慢释放到空气中变成气体，通过火石或电火花点燃燃烧，现在电子打火机是主流。电子打火机当按手被按下时，翘板前面翘起，引气阀门向上升，同时火花器会产生电火花，释放出的可燃气体被电火花点燃燃烧。打火机图解其他的可能是比较容易懂，可能电子打火器/火花器需要再解释一下，火花器主要是由压电陶瓷构成，当我们对它施加力的时候它的表面就会变形产生电荷，这是将机械能转化成电能，打火机中是将两个压电陶瓷元件连在一起，中间有一个磷铜片，把正负极连接靠近，当对弹簧施加压力就会压缩弹簧，弹簧产生的力通过锤击装置打到压电陶瓷上，就会放电产生火花。保持了20多年的1元价格笔者2005年出差到肯尼亚的时候，曾在肯尼亚买过一个打火机，好像是BIC品牌，产地西班牙。欧洲品牌的一次性打火机多少钱？20块人民币，这是一个烟民被逼无奈买的一个打火机，在肯尼亚，花了20块人民币。但是，在中国，这种打火机只要一块钱。在肯尼亚的时候，看到本地人抽烟基本只用火柴，很少有人用打火机，因为火柴便宜得多，打火机相对火柴来说太贵了。我付钱的那一刻，就觉得中国老百姓太幸福了，一个打火机，在2005年的时候，中国已经享受了好多年一块钱一个，但是在肯尼亚，还是20块。我在公司代表处抽烟的时候，代表处的本地员工，也基本是用火柴，虽然华为本地员工在当地也算是高薪员工。为什么打火机会这么便宜？一块钱的打火机中也是中国制造业水平一个重要体现，能够将成本控制在最低，将能省去的部分都省了，产品功能和可靠性还能达到要求，把一次性打火机的质量控制在“够用就好”，这也减少了成本，这也是很高的水平。当然，成本控制是一方面，更重要的是，中国在产业模式上的突破，在小商品上采用了产业集群的模式。产业集群是指在特定区域中，具有竞争与合作关系，且在地理上集中，有交互关联性的企业、专业化供应商、服务供应商、金融机构、相关产业的厂商及其他相关机构等组成的群体（摘自百度）。产业集群是1990年迈克·波特在《国家竞争优势》一书中首先提出的一个概念，虽然产业集群在西方早就有了，但迈克·波特更多说的是大的产业，比如底特律的汽车产业，原来德国某地的印刷机械等，但中国则是在小商品制造产业上将产业集群演绎到了极致，在一个县，一个镇的范围内集中一个产品上几乎所有配套产业。以打火机产业为例，除了塑料粒子和危险的化工气体等原料不在邵东本地，打火机的其他配套在邵东应有尽有，而且都在方圆30分钟车程。一个打火机厂有100多家配套商，在产业集群之内的供应是非常快的，在一个区域内的常态化做生意，信任度也更好，合作更流畅。每个专业的供应商可以供应多家打火机公司，通过走量大幅度降低成本。因为打火机是危险品，各企业自行组织运输肯定成本偏高，邵东本地的行业协会建立了专门的运输公司，保证区域内的打火机能够低成本准时高效的运输到港口，码头，当然也会运输到全国各地。除了区域产业集群优势之外，各公司也是大幅度提升生产效率，降低每个打火机生产需要的人工成本。看到过一个报道，原来生产一个打火机大概需要0.1元的人工成本，经过几年的研发提升效率，将一个打火机的人工成本降低到0.015元。以邵东发布的官方新闻稿，东亿电气最初是1.4万工人日产100万个打火机，到2022年是3000多名工人日产打火机1000万个。2022年，邵东打火机行业实现总产值85亿元，出口打火机35亿个，总金额达28.7亿元，占全国打火机出口的50%。关于邵东打火机的产业集群及生产效率提升的文章很多，介绍了从新产品开发，设计到自动化生产，自动化检测等方面是如何实现成本降低，在20年价格不变的情况下企业依然有利可图。在整个产业发展过程中，政府及本地的打火机协会都发挥了巨大的作用。没涨价是产业集群，技术进步，效率提升的结果！类似的产业集群打火机产业集群只是一个经典的例子，当然，打火机产业集群开始并不在邵东，而是在浙江慈溪，后来因为东部地区成本上涨，才逐渐转移到了邵东。中国之所以成为最大的制造业强国就是因为这样有特色的产业集群有很多，比如，江苏黄桥镇就是小提琴之都，浙江诸暨是世界袜都，珍珠之都（交易占全球80%），江苏丹阳是眼镜之都，每年产1亿副镜架，镜片更是占了全国产量的75%。其他还有很多，比如鞋子，服装，家纺等。当然，这些产业集群更多的是集中在小产品上，类似于汽车，芯片等大投资的产品产业集群的效果并不是很明显。产业集群使得国内公司在土地，人力等成本不断上升的情况下依然能够通过效率提升降低成本，提供有竞争力的产品。虽然东南亚在土地和人力上更便宜，但在产业配套和效率上是远远不如国内产业集群的，这就是中国制造业的实力，也是这些产业没有向外转移的核心原因