Томас Эдисон. Его жизнь и научно-практическая деятельность

Из главных изобретений Эдисона, получивших большею частью обширное применение как в Америке, так и в Европе (из них в одном электрическом освещении в Америке помещен капитал более чем в 25 миллионов долларов), можно упомянуть следующие: печатающий и автоматический телеграф; система четверной телеграфной передачи (quadruplex); электрическая лампа накаливания и система электрического освещения; динамоэлектрическая машина; телефон с угольной диафрагмой; и позднейшие: фонограф, тазиметр и другие. Мы перечислили здесь менее трети и наиболее известные, описание всех изобретений Эдисона заняло бы несколько томов; на одну систему электрического освещения, со всеми ее бесчисленными подробностями, взято им более тысячи патентов. В значительной части сделанных им открытий он имел предшественников; славу некоторых из них разделяют с ним также и европейские изобретатели. Но уже один простой перечень его работ, всех этих крайне сложных механических устройств, рожденных в течение двадцати лет в голове одного человека, приводит в изумление перед такой, почти беспримерной, производительностью человеческого ума.

Упомянутая система четверной телеграфной передачи (quadruplex) дала возможность посылать одновременно по две телеграммы с каждого конца провода, что учетверило его производительность при тех же расходах на эксплуатацию; при старой системе Морзе можно было передавать в тот же промежуток времени только одну депешу. Председатель американской компании Западного телеграфного союза говорит в своем отчете, что система Эдисона “дала компании ежегодное сбережение в полмиллиона долларов”. Он выработал ее в 1874 году в своей первой мастерской в Ньюарке. Чтобы уяснить читателю все сложные подробности этой системы, а также суть множества других изобретений Эдисона в этой области, неизбежно пришлось бы войти в подробности телеграфной техники, что было бы неуместно в этом очерке. Вместе с Эдисоном славу развития сложной системы телеграфной связи разделяет в Европе профессор Мейер, работавший независимо от него.

Как известно, для получения света электрический ток должен перейти в теплоту, что достигается усилением сопротивления или перерывом в его движении по проводу с помощью другого проводника, помещенного на его пути; такой задерживающей средой является воздушное пространство в вольтовой дуге и платиновая проволока или угольная нить в приборах накаливания. Принцип вольтовой дуги применяется уже давно: в 1810 году знаменитый Дэви (учитель Фарадея) получил электрический свет при помощи углей, сжигаемых в безвоздушном пространстве; Фуко в 1844 году для этой же цели применял кокс с газовых заводов как более огнеупорный материал и устроил свой известный регулятор. Еще в 1844–1845 годах площадь Согласия в Париже освещалась электричеством по способу Делениля, основанному на принципе вольтовой дуги. За ними следовали другие, и в 1858 году англичанин Моленс взял патент на лампу, в которой ток проходил по спиральной платиновой проволоке, покрытой угольной пылью. С тех пор было сделано множество изобретений по электрическому освещению, но все они имели мало применения на практике вследствие большой стоимости и трудности достигнуть светорассеивания. В конце семидесятых годов XIX века получило распространение в Европе и России изобретение нашего соотечественника Яблочкова, так называемая электрическая свеча, а также электрическая лампа с регулятором Сименса. В этих системах употребляются особо приготовленные угольные стержни, быстро сгорающие при освещении. К подобному типу электрического освещения принадлежат системы Соера, Вердермана и других. Устройство ламп накаливания, вошедших теперь в общее употребление, просто. Они состоят из небольших стеклянных, с выкачанным из них воздухом, баллонов, в которых впаяна платиновая проволока с тончайшею U-образною петлею из обугленного растительного волокна; раскаляясь до белого каления пропускаемым электрическим током, она и дает требуемый свет. Эти угольные волокна также сгорают через известные промежутки времени, хотя и выдерживают несравненно дольше угольных стержней в электрических свечах или лампах, основанных на принципе вольтовой дуги. При этой системе достигается в то же время большее рассеивание и большая равномерность освещения, что, помимо экономии в расходах, было одной из главных причин ее распространения.

Эдисон остановился в своих работах на системе накаливания и путем бесчисленных опытов и беспрерывного, настойчивого многолетнего труда довел свое изобретение в его мельчайших деталях, включая и все способы распределения, проведения и регулирования электрического тока, до такого совершенства, что теперь электрическое освещение стало уже делом простой техники и вошло в обыденную жизнь. Имя Эдисона неразрывно связано с этим великим изобретением нашего времени.

В своей первой лампе Эдисон употреблял платину, сплавы ее с иридием, затем циркон и другие тугоплавкие металлы; но после многочисленных опытов пришел к заключению, что лучшим материалом для электрического светильника (если можно употребить такой термин) является обугленное волокно бамбука. С помощью особого механизма бамбук разрезается на тончайшие волокна около одного миллиметра в диаметре и до двенадцати сантиметров длиной; волокнам этим, теперь уже с помощью другого механизма, придается форма буквы U, и затем они обугливаются в печах особого устройства. Полученный таким образом угольный светильник соединяется с платиновыми проволоками от проводника и запаивается в стеклянном баллоне, из которого выкачан воздух. Эдисон разработал все технические условия для фабричного изготовления этих ламп, а также продумал все детали проводки электрического тока, его регулирования и распределения.

Одновременно с ним многие изобретатели занимались усовершенствованием ламп накаливания, из которых особенно выделяются Максим, Сван, братья Сименс (способ которых получил особенное применение у нас и в Германии), Бернштейн, Бем и многие другие. Здесь следует упомянуть о нашем соотечественнике А. Н. Ладыгине, много поработавшем для развития системы электрического освещения; одновременно с Эдисоном он остановился на использовании обугленного растительного волокна как наилучшего материала для электрического светильника. Имя его теперь пользуется заслуженною известностью в электротехническом мире Европы [Для желающих ознакомиться с электрическим освещением и другими применениями электричества мы можем указать следующие русские издания: “Популярные лекции об электричестве и магнетизме” О. Хвольсона; “Электрическое освещение” Чиколева; “Главнейшие приложения электричества” Госпиталье].

Принцип действия динамоэлектрической машины или просто динамо-машины, как ее теперь называют, разработан еще в 1832 году в приборе Пикси, состоявшем из обычного вращающегося магнита, полюсы которого попеременно приходили в соприкосновение с концами двух железных стержней, обмотанных изолированной проволокой, через которую пропускался электрический ток. Затем следовало много усовершенствований, и появились машины Сакстона, Кларка, Сименса и других. Первые машины состояли из множества вращающихся постоянных магнитов, приходивших в попеременное соприкосновение с концами электромагнитов, как в приборе Пикси. Принцип устройства динамо-машины окончательно определился, когда было выяснено, что для развития тока посредством магнитоэлектрической индукции нет надобности в постоянном магните и что для этого достаточна магнитная сила, сохраняющаяся в быстро вращающихся кусках мягкого железа. В 1867 году Сименс и Уинстон одновременно представили в Лондонское Королевское общество сочинения на тему “О превращении динамической энергии в электрическую без помощи постоянных магнитов”. Вскоре после этого Сименс внес большие улучшения в свою машину, вырабатывавшую сильный электрический ток без помощи постоянных магнитов. К 1871 году, когда Эдисон начал работу над изобретениями в своей первой мастерской в Ньюарке, динамо-машина была доведена уже до значительного совершенства стараниями Грамма, Сименса, Вильда и множества других изобретателей.

На его долю не пришлось быть новатором в этой отрасли электротехники. Но ему досталась не менее трудная задача – внести улучшение в такое устройство, над которым уже поработали до него столько даровитых изобретателей. Одновременно со своими работами по электрическому освещению он принялся и за усовершенствование динамо-машины как источника требовавшейся ему электровозбудительной силы. Улучшения, введенные Эдисоном в динамо-машину, были главным образом направлены к тому, чтобы упростить ее устройство, сократить количество излишних проводов и уменьшить бесполезное сопротивление частей. В результате получился совершенно оригинальный по своему наружному виду механизм, чрезвычайно компактный и развивающий громадную силу. На электротехническом заводе в Нью-Йорке, самом большом и занимающемся производством всех принадлежностей электрического освещения Эдисона для мирового рынка, изготавливаются динамо-машины его системы всех размеров, начиная от крошечной для домашнего употребления и кончая гигантскими механизмами для освещения городов.

Телефон, одно из самых поразительных изобретений нашего времени, настолько вошел теперь в общее употребление и стал такой неизбежной принадлежностью не только каждой конторы, но даже каждого большого ресторана, что кажется излишним входить в описание его. Телефон в сегодняшнем виде – американское изобретение, и он во многом обязан гению Эдисона теми усовершенствованиями, которые сделали этот прибор всеобщим достоянием.

Физическое явление, подавшее первую мысль о телефоне, было замечено Педжем в 1837 году, а именно: железный сосуд, через последовательные краткие промежутки времени намагничиваемый и размагничиваемый, может издавать звуки. На основании этого факта Рейс в 1861 году устроил свой первый телефон, представленный им Физическому обществу во Франкфурте. Применяя такие же приемы намагничивания к железной проволоке, он получал звуки, соответствующие числу колебаний, а следовательно, и диапазону тех звуков, которые поступали в приемник и на другом конце провода. Он утверждал, что может таким образом передавать и слова. Грей, Варлей, Поллард, Гарнье и многие другие после первого опыта Рейса старались добиться того, чтобы на другом конце приемника слышались членораздельные звуки и слова. Граам Белль, занимавшийся обучением глухонемых в Бостоне, первый открыл способ для передачи звуков человеческой речи с помощью электромагнитного тока.

В 1876 году в Филадельфии он демонстрировал свой телефон, состоявший из приемника с натянутой, как на барабане, перепонкой и железной пластинкой в середине, колебания которой, возбужденные звуками голоса, передавались через посредство индукционной катушки в особый резонатор на другом конце проводника. При помощи этого аппарата Беллю удалось явственно передавать членораздельные звуки и слова на небольшие расстояния. Изобретение Белля породило множество последователей, внесших усовершенствования в его прибор. Это были Юз, Сименс, Фелпс, Грей и другие. Их приборы были большею частью сложны и не оправдывали себя на практике, пока Эдисон в своем телефоне с угольной диафрагмой, основанном на принципе превращения звуковых волн в соответственные колебания электрического тока и обратно без посредства вибрирующей пластинки, не нашел самого простого решения и не сделал самого совершенного прибора.

На усовершенствование телефона с 1875 года Эдисон потратил несколько лет упорного и кропотливого труда и проделал множество опытов над разными веществами, пока не использовал угольной диафрагмы, составляющей суть всего устройства этого прибора. По его словам, заметки о ходе этих работ и опытов составили рукопись в несколько тысяч страниц.

Работая над телефоном, Эдисон изобрел множество остроумных приборов, основанных на дальнейшем развитии его принципа. Из них самый грандиозный по замыслу – морской телефон, разработкою которого он теперь занят. Изобретение основано на свойстве воды легко передавать звуки; водолазам в открытом море не раз случалось слышать шум пароходного винта на больших расстояниях, и Эдисон допускает возможность при помощи своего нового аппарата для усиления звука вести переговоры между судами в открытом море на расстоянии до семи миль, пользуясь звуками парового свистка, который он регулирует посредством особого механизма, основанного на принципе телефонной связи. При помощи этого же аппарата, по идее Эдисона, локомотивы смогут “выкрикивать” названия станций, а усиленные таким способом “голоса” с маяков у морских берегов – предупреждать суда о грозящей опасности.

Самое замечательное изо всех изобретений Эдисона и всегда соединяемое с его именем – это фонограф. Как уже было сказано, в некоторых случаях он имел даровитых предшественников, и славу многих из его открытий разделяют с ним европейские изобретатели; все это дало повод оспаривать самостоятельность многих из его работ; но фонограф признается исключительным достоянием его гениального ума. Недаром он как-то высказал своим приятелям еще в лаборатории Менло: “Я изобрел много машин, но эта (и он с нежностью положил руку на фонограф) – мое последнее дитя; я надеюсь, оно вырастет и будет мне поддержкою в старости”.