白炽灯无疑改变了人类文明。随着灯泡的出现，人们突然可以工作和娱乐到深夜，而不需要依靠明火来照明。

虽然电灯泡的影响力无可置疑，但它的起源却值得讨论。传统观点认为美国人托马斯·爱迪生（Thomas Alva Edison）发明了电灯。他获得了最早的两项白炽灯专利，第一项在1879年，第二项在1880年。然而一些历史学家认为，把所有功绩都归于爱迪生有些过于简单粗暴。他们认为爱迪生确实发明了灯泡，但只是当时一系列类似发明中的一个。

其他一些专家说，尽管爱迪生的灯泡比之前的设计更出色，但灯泡的主要发明权应该属于英国发明家约瑟夫·斯旺（Joseph Wilson Swan）爵士，他与爱迪生同时研究白炽灯，后来又与爱迪生合作。但另一些历史学家反对称，这种对历史的修正是一种矫枉过正，爱迪生就是白炽灯泡的发明者。这些说法到底谁对谁错？

托马斯·爱迪生与第一盏白炽灯的复制品的合影。这种白炽灯可以发出相当于16支蜡烛的光，它是今天五万瓦（相当于15万支蜡烛）灯泡的前身。图源BETTMANN/GETTYIMAGES

爱迪生电灯泡的前身

要想知道爱迪生对发明电灯泡的贡献，我们需要先了解之前发明家的工作。在19世纪初，意大利发明家亚历山德罗·伏打（Alessandro Volta）首先提出了控制电流的概念，其标志是制成了可以用作电池的伏打电堆。如果你觉得伏打的名字很耳熟，或许是因为电压的单位“伏特”就是以他的名字命名。

伏打电堆启发英国化学家汉弗莱·戴维（Humphry Davy）设计了他自己的电池，并用它点亮了自制的弧光灯，这种弧光灯可以在玻璃泡中发出可见光。戴维于1806年发明弧光灯，这领先爱迪生七十多年。但戴维的弧光灯极其明亮而难以控制，它需要大电流而寿命又不够长，因此难以走进寻常百姓家。尽管它作为室外路灯有一定用处，但不能在家庭中使用。

汉弗莱·戴维（1778—1829）发明了早期的弧光灯，它由电弧放电发光，又叫做伏打电弧。WIKIMEDIA COMMONS (CC BY 4.0)

戴维之后的化学家们认识到，制造长寿命白炽灯泡的关键在于灯丝的选择。当通电时，灯丝需要能够持续发光而不被烧尽。英国科学家詹姆斯·林德赛（James Bowman Lindsay）在1835年使用铜丝制作灯泡，另一个英国人沃伦·德拉儒（Warren de la Rue）在1840年发明了铂丝灯泡。这些灯泡都明显早于爱迪生的发明，但它们都不够实用。林德赛的铜丝灯泡寿命太短；而德拉儒的铂丝尽管熔点很高，成为一个关键突破，但它太贵了。这些设计也受制于不够发达的真空技术，这导致玻璃泡中总会有残留的空气。这些空气会和灯丝发生化学反应，使得点亮灯泡变得更难。

爱迪生实现实用灯泡的突破

在年复一年的实验之后，爱迪生成为了那个最终揭开实用灯泡秘密的人。在爱迪生电灯公司工作期间，他改进了一种高电阻棉线，在测试中有14小时的寿命。与其他灯丝相比，它的耗电量也明显更低。1877年发明的斯普伦格尔（Sprengel）气泵也帮了爱迪生，它大大提高了真空泵技术，能将气体从玻璃泡中抽出。优良的真空度和棉线的高电阻共同作用，使得灯丝的寿命明显提高。爱迪生在1879年申请了第一个专利，美国专利局于1880年一月批准了他的申请。之后，爱迪生又建立了爱迪生照明公司，这家公司后来建立了美国第一家发电厂。

马里兰大学帕克分校的历史学荣誉教授罗伯特·弗雷戴尔（Robert Friedel）认为，正是爱迪生对实用性和现实应用的重视，使他获得了灯泡发展史上独一无二的地位。“爱迪生的电灯是第一种获得广泛实际应用的灯泡，这正是它的发明者想要制造的东西。”弗雷戴尔解释说，“他仔细地确定了竞争对手成功的关键因素：可靠性、寿命、经济性和美观……他想要制造一种符合所有这些条件的电灯泡——这是其他人没能做到的。”

其他宣称发明灯泡的人

爱迪生只是十九世纪七十年代若干位致力于发明可持续电灯泡的发明家之一。英国发明家海勒姆·马克沁几乎与爱迪生同时申请了电灯泡专利，但他的申请直到1880年七月才被批准。宾州州立大学荣誉教授、《能源与社会》的作者哈罗德·肖伯特回忆说：“我曾在课堂上说，马克沁对专利申请被延误非常愤怒，因此他回家发明了重机枪。”这当然只是个笑话，但马克沁的重机枪确实是另一个影响深远的发明。

海勒姆·马克沁（1840——1916）发明了马克沁自动机枪，每分钟可发射770发子弹。图源DEN STORE DANSKE

除了爱迪生，英国人约瑟夫·斯旺或许是“实用电灯泡发明者”头衔最有力的竞争者。斯旺一直研究使用碳化纸做灯丝的电灯。他在1880年十一月获得了白炽灯泡的英国专利。他的灯泡比爱迪生的发明更有实际用途。他用自己的灯泡点亮了整个伦敦萨沃伊剧场。据说斯旺的私宅是世界上第一个全部使用电灯照明的建筑。爱迪生在英国法院起诉斯旺侵犯专利，法院支持了斯旺。为了解决商业争端，爱迪生和斯旺将各自的企业合并成一家叫Ediswan的公司，并垄断了英国市场。他们生产的灯泡有些直到21世纪仍可使用。

约瑟夫·斯旺（1828——1924）发明了一种早期白炽灯泡。他在英国盖茨黑德的房子在世界上第一个安装了白炽灯。图源PICRYL

当提到爱迪生的著名竞争对手，许多人会想到美国发明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla），他曾在纽约的爱迪生机器工厂工作过几个月。没人会说特斯拉发明了灯泡，但在他短暂的就职期间，特斯拉提交了弧光灯的设计方案，这种设计是几十年前由汉弗莱·戴维首创的。爱迪生自己的低压设计无法扩展到大功率电弧照明。出于一些尚有争议的原因，爱迪生的公司从未将特斯拉的设计投入生产，特斯拉也在不久之后痛苦地离开了这家公司——原因可能更多地与金钱有关，而不是发明。

尼古拉·特斯拉(1856-1943)曾在纽约市爱迪生机器工厂短暂工作，在那里他提交了弧光照明的设计。图源FACES OF THE WORLD/FLICKR/ (CC BY 2.0)

所以究竟是谁发明了灯泡？

灯泡和电灯并不是由单独一个人发明的。相反，它是由一系列不断进步的发明共同创造的，每一项发明都建立在前人的基础上。爱迪生的专利反映了他发明的不是第一个灯泡，而是第一个可以真正大规模应用的电灯。

这种持续的进化一直持续到今天，荧光灯和LED技术主导了市场，而爱迪生和斯旺发展的白炽灯早已被淘汰。真空管和玻璃泡的时代或许正在消失，但我们的目标仍然是为当下制造最实用、最普适的电灯泡。

专利保护过去的发明，但爱迪生从来没有仅仅因为别人先产生想法就放弃自己的项目。肖伯特说“我最喜欢的爱迪生故事，是他带人参观他的梅洛公园实验室的时候，一位参观者提问说，实验室人员想要取得发明需要遵守什么样的规则。据说爱迪生吼道’我们这里没有规则！我们只是努力完成些事情！’”

作者：Dylan Ris

翻译：藏痴

审校：Nothing

原文：Who Invented the Light Bulb? It Wasn't Just Edison

翻译内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

编辑：藏痴