世界现代前期科技史-第5章
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5000伏电压的电用变压器升至11000伏，输送到距离40公里的巴法罗市。
电力的作用已不仅仅是用于照明，而开始成为新兴工业的动力和能源。
电力的应用和输电技术的发展，促使一大批新的工业部门相继产生。首
先是与电力生产有关的行业，如电机、变压器、绝缘材料、线路器材等电力
设备的制造、安装、维修和运行等生产部门；其次是以电作为动力和能源的
行业，如照明、电镀、电解、电车、电梯等工业交通部门；另外还有各种与
生产、生活有关的新的电器生产部门也相继出现了。这种发展的结果，又反
过来促进了发电和高压输电技术的提高。到 1903年输电电压达到6万伏，第
一次世界大战前夕，输电电压达到15万伏。
20世纪初，发电、输电、配电形成了以交流发电机为核心，以汽轮机（涡
轮机）、水轮机等为动力，以变压器等组成的输配电系统为动脉的变压输电
网，使电力的生产、应用达到较高的水平，并具有相当的规模。从此，电力
取代了蒸汽，使人类历史迈进了电气化时代。电的应用，很快渗透到人类社
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会生产、生活的各个领域，它不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文
明的巨大进步，并导致了第二次动力革命，使20世纪成为“电气化世纪”。
2。电力的应用
电，从它被发现的那一天起，科学家们就预见了它的重大意义和广泛用
途。英国科学家法拉第经过9年的努力，终于发现了感应电流，验证了他的
磁可以生电的想法，迎来了电力时代的新曙光。此后随着电力技术的进步，
电在各行各业的应用迅速发展起来。
（1）电灯泡的发明和爱迪生的贡献
从钻木取火，到电灯照明，少说也经过了若干万年。在科学研究和技术
发明的道路上，遍布着人类征服黑暗寻找光源的累累足迹。别的不说，只说
电灯，看似小小的电灯泡，但其发展的历史却凝聚着几代发明者的智慧和心
血。早在1809年，英国大化学家戴维发明了弧光灯。这虽是一种强光源灯具，
但其在使用上尚有不少缺陷。比如用来产生弧光的炭棒在点燃时必须经常移
动因此操作不便；再有炭棒燃烧时会产生大量二氧化碳造成空气污染；还有
弧光灯需用成本昂贵的大功率电池供电代价太高。因此，在英国弧光灯除了
安装在沿海的灯塔上，没能在更大范围进行推广。后来，科学家们将电照明
的研究重点集中在白炽灯方面。最初法国的德·拉·留在1820年制成了用白
金线做灯丝的白炽灯，但因白金太贵无法实现大量生产。1854年海因里希·戈
贝尔（1818—1893）把碳化的竹子纤维放在玻璃管内抽去空气，通电时可以
发亮，但这种灯寿命很短，制造也很困难。后来俄国人罗德维金于1872年发
明了一种由细碳棒作发光体的白炽电灯。这种灯适用于街道照明，但对室内
却不适用。在1878年，英国化学家斯旺发明了碳质灯丝，并点亮了一盏白炽
灯，但他的碳丝灯泡寿命太短。当时，31岁的爱迪生宣布立志要解决这个难
题。在总结以往经验教训的基础上，为了找到一种理想的灯丝，爱迪生和他
的助手，先后试验了1600多种耐热材料，经历了种种挫折和失败，终于找到
了一种适用的灯丝材料，这就是碳化了的绵线。1879年10月21日，爱迪生
用这种灯丝做成灯泡，抽去空气，电灯发光持续了45个小时。到1880年5
月，经他们实验过的植物纤维多达6000余种。后来爱迪生又试验成功用碳化
后的竹丝作灯丝，这种灯泡竟能连续点燃1200个小时。随后这种灯泡开始投
入大量生产，从此，电灯从试用阶段转入了实用阶段。然而白炽灯泡的改进
仍在继续。1910年美国通用电气公司的库利奇（1873—1975）采用耐热金属
钨丝制造灯丝，代替了爱迪生的碳丝，效果更好。1913年兰米尔（1881—
1957）又首创在灯泡内充入惰性气体的氮气以避免灯丝在真空中蒸发烧断，
从而大大延长了白炽灯的寿命。1920年又采用氩气和氪气使灯丝能达到更高
的温度，灯的亮度也更强，而灯丝的寿命并未缩短。
随着科学技术的发展，电力照明工具也在不断得到改进。在白炽灯的导
引下，许多新的电光源相继来到世间。
在电力技术革命中，爱迪生可谓是功勋卓著的发明家。由于他的杰出贡
献，而使其享有“发明大王”的美誉。
1847年2月11日，汤姆斯·爱迪生出生在美国俄亥俄州的米兰镇，一
个农民的家庭。由于家境贫困，爱迪生在7岁的时候，便随父母搬到密执安
州的休伦。爱迪生从小怀有一颗强烈的好奇心。他时常被大自然和生活中的
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种种现象引入冥思苦想之中，大凡新奇的东西，他都想看个究竟，对于不解
的问题，他总要打破砂锅问到底。于是，在上小学时，他常常向老师提出一
些稀奇古怪的问题，弄得老师莫名其妙却又无可奈何，有时甚至搞得老师极
为难堪。由于爱迪生的心思不在学堂而另有所寄，因此每每考试倒数第一。
有一天，老师请来了爱迪生的母亲向她说道，爱迪生是天生愚笨、不堪造就，
干脆让他退学算了。母亲无奈，只好答应。爱迪生从此就离开了学堂。孰不
知，好奇，是创造的先导；怪异的思索，往往蕴含着发明的火花。
爱迪生的母亲是一位受过良好教育的妇女，对小爱迪生怀着深深的母
爱。她不相信自己的小汤姆是个庸才，决心把教育爱迪生的重担独自承担下
来。在母亲的教导下，11岁的爱迪生就阅读了科普读物《博物教科书》和法
拉第的电学著作，还阅读了其他许多书籍。爱迪生广为涉猎各方面的知识，
并对科学实验产生了极大兴趣。后来爱迪生在自家的地窖里办起了“实验
室”。对此，爱迪生的父母非但没有反对，反而被爱迪生的执着精神所感动，
进而支持他的实验“工作”，使爱迪生在科学的道路上迈出了第一步。
爱迪生 12岁的时候，迫于生计他当了报童。在从底特律到休伦的列车
上，他一边卖报，一边在借用的行李车里 （他的临时“实验室”）继续他的
实验。由于不慎引起大火，烧坏了车厢，车长在暴怒之下狠狠打了他几记耳
光，并将他赶下了列车，爱迪生的右耳从此变聋了。这意外的遭遇，并没有
将他击倒，反而使他成熟了许多。在他16岁那年，有天早晨他曾冒着生命危
险，从飞驰的火车前救出一个小孩。作为感激的回报，孩子的父亲毫无保留
地把自己掌握的电报技术传授给了爱迪生，从此爱迪生就与电结下了不解之
缘。后来爱迪生又当过报务员，并曾多次失业，饱受了颠沛流离之苦。但无
论在何种险恶的情况下，他仍一如继往地坚持着他所钟爱的科学实验工作。
爱迪生在有生之年做出的贡献，可谓硕果累累，无比辉煌。他的发明创
造之多堪称世界之最，雄居发明家之首。21岁时他发明了“二重记报机”，
提高了电文的抄写速度和准确性。后来他又发明了“投票记录机”、“自动
电报机”、“英文打字机”、“留声机”、“电灯”、“电影”、“麦克风”、
“油印机”、“荧光镜”、“蓄电池”、“电车”等等，还提出并采用了直
流三线配电方式，建立了发电、输电、供电、照明一条龙的电力系统。直到
80岁过后还在研究从草类提取橡胶。爱迪生于1876年创办了实验室，他组
织了一大批专门人才进行研究和实验，打破了过去科学家靠单枪匹马进行科
学研究的习惯。他所创办的实验室是世界上第一个工业实验室。毫无疑问，
爱迪生这种对人才的组织、使用方式也是一种新的发明。在他84岁告别人世
的时候，爱迪生的发明达到2000多项，其中获得专利的就有1328种之多。
由此观之，爱迪生获得“发明大王”的桂冠实属当然。
爱迪生为人类的文明竭尽了自己的聪明和智慧，但是知识的不足限制了
他的进一步发展。由于他没有受过正规的学校教育，因而缺乏系统的科学知
识。他的发明创造主要靠经验和在实践中摸索，而缺乏科学理论的指导。但
他对人类的贡献仍然是巨大的，他留给后人的礼物是极其丰厚的。他的杰出
的发明和顽强不息的进取精神，使他永远深受世人的崇敬和怀念。
（2）传播信息的“魔具”——电报、电话和无线电
信息传递，在发明电之前一直依靠古老的工具进行。我国古代和古希腊
都曾用烽火作为传递信息的信号，后来我国出现的驿站也具有信息传递的功
能。这种原始的信息传递方式在历史上一直沿用了很长时间。可以说，自古
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以来人们就期盼着这样的一天——出现先进技术，实现远距离快速通讯。特
别是对军事和商业来说，及时、准确的信息，事关生死存亡，因此意义更加
重大，需求更加迫切。随着电力的发展和应用，人类的梦想终于变成了现实。
①电报机的发明
电讯时代的到来，首先是从电报机开始的。在电报机的研制上，真正取
得实用价值的第一部电报机是美国的莫尔斯 （1791—1872）发明的。在此之
前，德、俄、英、美、法等国不少科学家和技术人员都投身于电报机的研究，
并制出了各种类型的电报机。自莫尔斯电报机问世之后，便显示出比其他电
报机有更多的优越性，因而能被普遍采用。说来带有戏剧性，本是画家的莫
尔斯却成了电报机的发明家，一次偶然的机会竟改变了他的职业方向，使他
走上了技术发明的新道路，并成为实用电报机的奠基人。莫尔斯曾在法国学
习了三年绘画。1832年他在乘船返美途中，听到一个名叫杰克逊的青年讲述
电流通讯的知识，于是对此产生了极大兴趣。1835年，他在担任纽约市立大
学美术教授的时候，就在自己的画室里进行电气通讯的实验，并用旧的画框
制成了莫尔斯电报机，1837年编制了莫尔斯电讯号码，并进行了一次公开的
表演实验，把由电流的断续所组成的符号信息成功地传递了500米的距离。
1838年在纽约又进行了一次公开实验，在16公里的电讯通讯中获得成功。
1840年，莫尔斯电报机获得了专利。
在莫尔斯电报机的发明过程中，美国的电工学家亨利 （1797—1878）和
威尔（1807—1859）也做出了重要贡献。亨利在1829年发明的电磁铁为莫尔
斯电报机的诞生打下了基础，亨利还在电磁学知识等方面给了莫尔斯以无保
留的帮助，并且又把发明的继电器应用到电报机上。威尔不但自己参加莫尔
斯的研究工作，并说服父亲给莫尔斯以经济赞助，为莫尔斯的研究提供资金
和设备。莫尔斯在威尔的协助下，对电报系统做了许多改进，如在远距离通
讯中采用了继电器并使用中继电源补充能量，设计了用点、划表示的莫尔斯
电码的最后形式，研制出电键，发明了音响器。
莫尔斯电报机的独创性贡献，就在于他发明了莫尔斯电码，这是其得以
推广的基础。经过七八年的反复试验和宣传，1843年美国国会通过提案，由
政府资助3万美元架设一条从华盛顿到巴尔的摩的试验性电报线路，长度为
64公里。第二年线路建成并成功地投入使用。1844年5月24日，莫尔斯拍
发了有名的电文“这是上帝创造的”，从而胜利完成了这条线路的重大试验。
由于莫尔斯电报机的成功，美国政府用10万美元买下了这项发明。从此莫尔
斯电报机和电讯号码便被各国普遍采用。1845年伦敦与高士堡之间的电报开
始对公众开放，1846年英国成立了电报公司；1847年纽约与波士顿之间，纽
约与布法罗、多伦多之间，纽约与蒙特利尔之间，费城与彼得斯堡之间的有
线电报线路都已建成；1851年莫尔斯电报系统开始应用到铁路线上。1856
年莫尔斯和西伯雷（1807—1888）将65家电报公司合并成立了“威斯坦·埃
尼翁电报公司”。
莫尔斯电报机很快传到欧洲，各国在应用中又使其不断得到改进和完
善，如用打字机代替接收机的音响器，并直接打印出接收讯号，其速度可达
每分钟30个字。1855年，美国人休兹 （1831—1900）发明印刷电报机，使
通报速度提高到每分钟250—300个字。1858年英国的惠斯通（1802—1875）
发明了自动发报机，第二年又将莫尔斯符号的穿孔纸带用于发报机，使发报
速度提高到每分钟500个字。法国电报服务公司的职员博多 （1845—1903）
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发明五单位电码，成功地实现了多路电传打字电报系统，可在一条线路上同
时拍发5种电文。1877年，法国正式采用这个系统，它与改进了的莫尔斯电
报机成为当时普遍使用的电报机类型。
后来，法莫尔 （1837—1893）进行了增大线路通讯量的研究。从 1852
年起他开始了在一条线路上利用继电器从相反两个方向同时通讯的试验，到
1858年美国人斯蒂安斯（1826—1897）的二路通讯试验成功。斯达克自1855
年又开始进行同时同向的四路通讯研究，到1874年由爱迪生完成这项发明。
至此，多路通讯技术亦取得可喜的成功。
短程电报成功之后，很快便成为人们生活中必不可少的通讯手段。随着
垄断资本的发展，贸易范围的扩大和证券交易的需要，人们的眼光迅即又转
向了远距离通讯。在一段时间内，为了沟通海洋两岸、大洋两岸的信息，敷
设海底电缆遂形成了一般热潮。1849—1850年间，布莱特兄弟——布莱特·雅
克比（1808—1898）和布莱特·约翰（1805—1888）敷设了穿越英吉利海峡
的海底电缆。1852年，伦敦与巴黎间的有线电讯开通。随后英吉利与爱尔兰、
德国间的海底有线电报线路也开辟成功。1854—1855年，敷设了贯穿地中侮
和黑海的海底电缆，就是通过这条电缆，英、法和土耳其三国之间进行联系，
指挥其军队围攻俄国的塞瓦斯托波尔城。1856年美国造纸业巨头菲尔德
（1819—1892）出面筹办敷设大西洋底电缆的浩大工程，耗资达300万美元。
该项工程于1857年5月开始，1858年8月竣工。由于当时使用电压过高，
致使电缆绝缘破坏而告失败。1865年继续敷设，亦无结果。1866年再次敷设，
终获成功。接着又敷设了第三条电缆。这项规模宏大的工程，是在英国的汤
姆生 （1824—1907）领导下进行的。他为海底电缆敷设工程解决了不少理论
难题，并发明了灵敏度更高的镜面电流计作为接受
