Малолетний химик-редактор

Великий американский изобретатель Томас Алва Эдисон (Thomas Alva Edison) появился на свет 11 февраля 1847 года в городе Майлан (штат Огайо). Отец Эдисона удачно торговал кровельной дранкой, однако все же обанкротился, после чего всей семьей переселился в Порт-Гурон (штат Мичиган).

С малых лет Томас Алва жадно впитывал в себя знания, однако в школе его считали посредственностью. Позднее Эдисон вспоминал: "Я всегда был в числе последних в классе. Я чувствовал, что учителя мне не симпатизируют, и что мой отец думает, что я глуп…" В начальной школе подросток выдержал всего три месяца, и его дальнейшим образованием занялась мать, бывшая школьная учительница.

В 10-летнем возрасте Томас Алва всерьез увлекся химией и организовал в подвале родительского дома лабораторию, где ставил свои первые опыты. Однако для постановки экспериментов нужны были деньги, поэтому подросток в 12 лет становится продавцом конфет и газет в поездах. Увлеченность наукой у Эдисона оказалась настолько сильной, что он перемещает лабораторию в багажный вагон, дабы не терять время.

Следующий факт может сегодня показаться поразительным. В 15 лет Томас Алва приобрел ручной печатный станок и начал издавать собственную газету. Газета называлась "Уикли Джеральд", она рассказывала о событиях в стране, о жизни железной дороги, а также о ценах в ближайших торговых точках. Достаточно быстро Эдисон смог довести тираж своей газеты до 400 экземпляров.

Будучи глух на одно ухо, Эдисон не попал в армию, что можно назвать удачей - Томас Алва пополнил ряды телеграфистов. На тот момент телеграф являлся одним из самых прогрессивных изобретений человечества, которое будоражило умы многих молодых людей.

Телеграфист-рекордсмен

В 1868 году Томас Эдисон становится телеграфистом в бостонской конторе "Вестерн Юнион". Здесь 21-летний молодой человек демонстрирует самую высокую скорость приема и передачи телеграмм. Через год Эдисон получил свой первый патент, который ему выдали за изобретение электрического регистратора голосов при баллотировании. Однако денежных дивидендов за него он не получил, что, впрочем, не сильно смутило Эдисона.

Как и другой великий изобретатель - немец Вернер фон Сименс (Werner von Siemens) - Эдисон внес значимый вклад в развитие телеграфа. В частности, он усовершенствовал биржевой телеграф. Разгоревшиеся в тот период биржевые войны приводили к таким невероятным скачкам цен и, соответственно, нагрузке на каналы связи, что обычные биржевые телеграфные аппараты не выдерживали и часто ломались. Поэтому биржевой тикер Эдисона (телеграфный аппарат для передачи котировок акций) был принят на ура, а сам Томас Алва получил за него в конце 1870 года весьма существенную, особенно по тем временам, сумму - 40 тысяч долларов.

Полученные деньги позволили Эдисону создать мастерскую (Нью-Арк, штат Нью-Джерси), в которой он и несколько десятков помощников стали выпускать разнообразные телеграфные аппараты. В 1873 году Эдисон предложил диплексную схему телеграфии, являвшуюся вариантом дуплексной (двусторонней) схемы и позволившей осуществлять передачу сообщения в противоположных направлениях по одному проводу одновременно. В том же году объединение диплексной и дуплексной схем дало Эдисону возможность оповестить мир об изобретении квадруплексной системы, дающей возможность одновременной передачи четырех сообщений по одному проводу. В 1875 году появляется сектаплексный телеграф.

Битва за телефон

В 1876 году Эдисон перемещается в Менло-Парк (штат Нью-Джерси), где основывает новую мастерскую. К этому времени изобретатель понял, что телеграф исчерпал себя, и будущее за другими формами передачи информации. Сама же мастерская в Менло-Парк стала прообразом современных промышленных лабораторий и научно-исследовательских институтов - "инкубаторов", в которых рождались самые смелые идеи и создавались самые прогрессивные изобретения.

1877 год стал одним из самых плодотворных в жизни Томаса Эдисона. В этом году, 14 февраля, Александр Белл (Alexander Bell) получил патент на "метод и аппаратуру для телеграфной передачи человеческого голоса и других звуков путем создания электрических колебаний", проще говоря - на телефон. Однако первые телефоны имели ряд недостатков, в частности, передаваемые звуки были слабыми, а в проводах появлялись посторонние шумы. Конечно, Белл работал над исправлением недостатков, постепенно "вербуя" на свою сторону все больше приверженцев телефонной связи. Достаточно быстро стало очевидно, что телефон победит телеграф.

Александр Белл попытался продать свой патент компании "Вестерн Юнион", однако получил отказ. Эта временная недальновидность руководства "Вестерн Юнион" в итоге привела к тому, что уже Томас Эдисон стал тем человеком, который взялся изобрести собственный телефон для этой компании. Эдисон решительно взялся за дело, попытавшись исправить слабые места телефона Белла. Недостаточная сила передаваемого звука была исправлена за счет применения угольного микрофона. Работая в своем стиле, Эдисон перепробовал в течение нескольких месяцев разнообразнейший материал (в том числе влажную бумагу, войлок, волокна и тонкие пленки графита), пока таким перебором не "напал" на чистый уголь. В телефоне Эдисона угольный порошок (вместо угольного стержня) располагался за диафрагмой. Под воздействием звуковых волн диафрагма вибрировала, оказывая переменное давление на порошок, что меняло его сопротивление электрическому току.

Поскольку первые телефонные микрофоны обладали крайне малым сопротивлением, то Эдисон изобретает для телефона индукционную катушку (трансформатор), которая бы преобразовывала ток низкого напряжения микрофонной цепи в ток более высокого напряжения. Трансформатор позволял с легкостью преодолевать сопротивление проводов и увеличивал мощность передачи, что дало возможность проводить телефонную связь на больших расстояниях.

За телефон Эдисону вручили 100 тысяч долларов, однако изобретатель захотел получать от "Вестерн Юнион" сумму небольшими частями - по 6 тысяч долларов каждый год в течение 17 лет (во все время действия патента). Быть может, кто-то посчитает такую сделку неразумной, однако послушаем самого Эдисона: "У меня было четырежды больше честолюбия, чем средств, и я знал, что если вся сумма денег будет мне уплачена сразу, то целиком истрачу ее на опыты; и я решил так поместить свои деньги, чтобы на семнадцать лет обезопасить себя от слишком больших трудностей жизни". Эдисон знал, что делал и говорил - больше всего на свете он не любил думать о затратах, которые неизменно сопровождали его трудные, многочисленные эксперименты. И ежегодные, стабильные финансовые вливания от "Вестерн Юнион" помогали этому упорному американцу больше думать об изобретениях, нежели о расходах на них.

В конечном итоге, битва между телефонными аппаратами Белла и Эдисона закончилась миром (и в США, и в Великобритании). "Вестерн Юнион" отдала компании Александра Белла права на усовершенствования изобретений Эдисона в области телефонии, а взамен получила право на 20-процентное участие в прибылях. За Беллом все же было признано первенство в деле создания телефона, однако без эдисоновских "модернизаций" эксплуатировать телефон было бы крайне затруднительно.

Американский Прометей

Уголь, сослуживший добрую службу Эдисону при усовершенствовании телефонного аппарата, пригодился изобретателю и в деле создания электрической лампы. К этому времени уже имелся источник недорогой электрической энергии (динамо-машина Гремма) и ртутно-поршневой насос Шпренгела для создания вакуума (1865 год), которые позволяли вплотную заняться решением проблемы по использованию электрического освещения в бытовых целях.

К этому времени электрические лампы уже успешно существовали в виде "свечей Яблочкова". Да, российские изобретатели - в частности, Павел Николаевич Яблочков - тоже внесли свою лепту в развитие прогресса. Он установил рядом стержни вольтовой дуги, которые разделил тонким слоем изолирующего вещества. Яблочков же решил проблему "дробления" электрического света - его "свечи" включались в цепь, запитываемую единым источником энергии. Стоит отметить, что в то время многие видные ученые Старого и Нового Света считали невозможным решение проблемы "дробления" световой энергии. "Свечи Яблочкова" исправно освещали в 70-х годах позапрошлого века бульвары Парижа, однако их повсеместное внедрение было невозможно ввиду большой мощности и высокой эксплутационной стоимости.

В это трудно поверить, но сведения о самой ранней лампе накаливания восходят к 1820 году (по другим данным - к 1809 году, что менее вероятно), когда англичанин Деларю (Warren de la Rue) в стеклянную трубку поместил платиновую спираль в качестве нити накаливания. В 1838 году бельгиец Жобар (Baptiste-Ambroise-Marcellin Jobard) предлагает угольную лапу накаливания, а в 1854-м немецкий изобретатель Генрих Гебель (Heinrich Gobel) изобрел первую лампу современного типа: с нитью накаливания из обугленных волокон бамбукового тростника. К сожалению, добиться необходимого уровня барометрической пустоты Гебелю не удалось, отчего нить накаливания перегорала в течение нескольких часов.

70-е годы ХIХ века отмечены бурным всплеском интереса к лампам накаливания. И здесь стоит особо отметить изобретательский талант Томаса Эдисона. Безусловно, он не был первопроходцем в создании электрических лампочек. Однако именно Эдисон предложил готовую систему электроосвещения, решив ряд важных, сложных вопросов на пути ее воплощения.

Другой, менее упорный человек на месте Эдисона, наверное, отдал бы изобретение и внедрение ламп накаливания на откуп другим изобретателям, которые на определенном этапе его опередили. Речь идет об англичанине Джозефе Вильсоне Сване (Joseph Wilson Swan), получившем в 1878 году британский патент на лампу с угольным волокном, помещенным в разреженную кислородную атмосферу, и, конечно, о российском отставном офицере Александре Николаевиче Лодыгине.

Лодыгин построил лампу накаливания с тонким стержнем из ретортного угля. Для увеличения времени горения он предложил ставить несколько стержней рядом, чтобы после сгорания одного сразу же загорался другой. На публике свою лампу Лодыгин показал уже в 1870-м, а через четыре года получил на нее русскую привилегию (т.е. авторское свидетельство). Стоит отметить, что Лодыгин упорно совершенствовал свою лампу, например, стал выкачивать из внутреннего пространства колбы воздух. Благодаря этому, срок службы ламп был увеличен с 30-40 минут до нескольких сотен часов. В 90-х годах Лодыгин провидчески предложил использовать в нитях накаливания вольфрам, который (наряду с осмием) получил распространение в современных лампах. В 1906 году Лодыгин продал свой патент на вольфрамовую нить компании General Electric.

Однако Лодыгин, как и все остальные конструкторы электрических лампочек, не смог принести яркий свет лампы накаливания в массы. Эту миссию Прометея с успехом выполнил Томас Алва Эдисон. За создание собственной лампы накаливания Эдисон, как обычно, взялся с упорством бульдога. Поначалу исследователь изучил свойства различных металлов, используемых в качестве нити накаливания. В результате, он даже получает патент на лампу с платиновой нитью. Однако вполне естественно, что Эдисон приходит к выводу о непригодности платины.

Все же опыты с металлами навели Эдисона на один важный вывод: накаливание нити платины в вакууме давало силу света в 25 свечей, в то время как аналогичное накаливание в воздухе - силу света всего в 4 свечи. Кроме того, исследователь приходит к выводу о насущной необходимости повышения уровня вакуума. Работая над этой проблемой, Эдисон в октябре 1879 года получает вакуум в колбе примерно в одну миллионную долю атмосферы. По тем временам это было серьезным прорывом.

Эдисон взялся за перебор иных материалов для нити накаливания. Он испытал около шести тысяч видов растительного волокна, пока не остановил свой выбор на сорте бамбука, применявшегося для создания футляра японского пальмового веера. Нити, покрытые углем, были способны продержаться в раскаленном виде примерно 40 часов. Этого, казалось, было недостаточно, но Эдисон решает и другие задачи - он изобретает двухфазный генератор (для решения проблемы меняющейся электрической нагрузки), простейший счетчик электроэнергии (электрометр), выключатель, патрон и цоколь с резьбой. Именно поэтому в обозначении размеров цоколей употребляется английская буква "Е" (Edison); последующие цифры обозначают наружный диаметр в миллиметрах (например, E14, E27, E40).

Триумф ламп накаливания Томаса Эдисона состоялся в канун 1880 года во время демонстрации в Менло-Парке. Семьсот лампочек светились ярким светом, подвешенные на натянутом между деревьями проводе. Посмотреть на это чудо съехалось примерно три тысячи человек.

"Говорящие машины"

Без Эдисона невозможно представить себе не только современные телефонию и электричество, но также и индустрию звукозаписи. Именно Томас Алва Эдисон является изобретателем фонографа - устройства, которое могло записывать и воспроизводить записанные звуки. Фонограф не имеет аналогов в истории изобретательства.

В 1877 году Эдисон отдал своему механику Джону Крузи чертеж устройства, сборку которого изобретатель оценил в 18 долларов. Стоимость устройства говорила о его простоте, потому Крузи был немало удивлен, когда Эдисон, отвечая на вопрос механика о сущности аппарата, ответил, что собранное устройство будет "говорящей машиной".

Непонятная машинка была собрана, и Эдисон громко прокричал в ее рожок: "У Мэри был барашек". Переключив что-то, он отошел в сторонку, и машинка вполне внятно проскрежетала только что сказанную фразу. На самом деле, принцип работы фонографа был действительно достаточно прост. Звуковые колебания голоса передавались на тончайшую стеклянную (или слюдяную) пластинку, а прикрепленный к ней острый штифт переносил их на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой.

Фонограф произвел настоящий фурор во всем мире. Эдисон испытывал к своему изобретению поистине отеческие чувства, ведь фонограф был исключительного его детищем. К работе над ним Эдисон возвращался неоднократно. Достаточно сказать, что к 1910 году он имел свыше ста патентов на фонограф. А на 45-летнем юбилее фонографа Эдисон заявил: "Теперь я задался целью достигнуть совершенной передачи Девятой симфонии Бетховена в исполнении оркестра в составе семидесяти человек. Когда это будет мною достигнуто, я скажу, что выполнил свою задачу". В 1908 году Эдисон отправил фонограф в Ясную Поляну - это был его подарок русскому писателю Льву Николаевичу Толстому.

Позднее стали употребляться восковые цилиндры. Их ввели в обиход Александр Белл и другой, не менее значимый для истории звукозаписи изобретатель Чарльз Тайнтер (Charles Sumner Tainter) для устройства под названием графофон (Белл переставил буквы в слове "фонограф" и получил "графофон"). Игла на восковом цилиндре оставляла дорожку, а не "вмятины", как на оловянных цилиндрах Эдисона.

Первые графофоны были изготовлены в 1885 году. Получив заказ на графофон для диктовки в бизнес-сфере, Тайнтер создает педальный графофон, в котором использовался педальный двигатель швейной машины. В этой модели также имелся регулятор скорости, щетка для зачистки новых цилиндров и съемный держатель цилиндра для легкой замены последнего.

Более современный вид "говорящая машина" Эдисона приобрела в руках Эмиля Берлинера (Emile Berliner). Созданный им граммофон использовал плоский диск из пластмассы. Именно граммофоны приобрели поистине народную популярность, потому что воспроизведение записи могло осуществляться не с оригинала, а с копий, которые можно было тиражировать в практически неограниченном количестве.

Затем была целая эпоха электрических проигрывателей долгоиграющих виниловых пластинок, на смену которым пришли проигрыватели уже дисков лазерных. Однако начало всему было положено именно в 1877 году, хотя стоит признать, что свое уникальное изобретение Эдисон не смог так ярко и полезно усовершенствовать, как он это проделывал не раз с чужими изобретениями.

Кинетоскоп

В 1887 году для Томаса Эдисона начался новый период в жизни. Он перебирается в Уэст-Орандж, где обустраивает самую современную по тем временам лабораторию. Она состояла из центрального здания в три этажа длиною около 85 метров и четырех одноэтажных зданий длиною 30 метров каждое. Все здания окружал деревянный забор, за который пускались только те, кто имел специальный пропуск.

В Уэст-Орандже Эдисон берется за совершенствование фонографа, в котором начинает применять более совершенные восковые цилиндры. Однако изобретателю уже мало возможности запечатлеть звук, ему хочется сохранять и воспроизводить саму жизнь в движении.

После упорной работы Эдисона и его сотрудников (в частности, Уильяма Диксона (William Kennedy Laurie Dickson)) на свет появился кинетоскоп - механический аппарат, воспроизводящий движение синхронно со звуком (!). Изображение снималось на целлулоидную светочувствительную пленку, изобретенную в 1889 году Джорджем Истмэном. Первая (и очень скромная) демонстрация нового "чудо-ящика" состоялась 7 октября 1889 года. Впрочем, пользоваться кинетоскопом было неудобно: лишь один зритель мог смотреть фильм, да и то - через увеличительный глазок.

Тем не менее, интерес к "прото-кинематографу" был настолько велик, что в Уэст-Орандже возводится деревянная студия со стеклянной крышей (для пропуска солнечного света), где снимается ряд кинофильмов. Ее назвали "Черная Мария", поскольку изнутри и снаружи она была отделана черной материей. Чтобы не зависеть от движения солнца, в 1891-1892 году создается передвижная студия на колесах. Среди снятых картин, относящихся к периоду 1889-1895 годов, можно назвать "Фехтование", "Фокусник-собачка Тедди и кошки-фокусники", "Веселые девушки", "Бродяга Джон Вильсон", "Японские танцовщицы", "Полицейский набег на притон курителей опиума".

Летом 1893-го Эдисон получил патент на кинетоскоп, а 14 апреля 1894 года Старик, как его частенько называли служащие, открыл зал "Кинетоскоп Парлор", где десять аппаратов показывали коротенькие фильмы. Сеанс в "Кинетоскоп Парлор" стоил 25 центов.

В 1895 году Диксон ушел от Эдисона, чтобы снимать фильмы, пользуясь своим изобретением - мютоскопом. Последовательные движения здесь снимались на отдельные "карты". Затем эти "карты" перелистывались с такой скоростью, что глаз человека воспринимал отдельные снимки как единое целое. Фильмы, снятые мютоскопом, демонстрировались в стереоскопах.

Однако в том же году о своем приходе в мир громко объявил кинематограф - 28 декабря 1895 года братья Люмьер (Auguste and Louis Lumiere) провели платный сеанс аппарата-"синематографа", который демонстрировал для широкой публики "живые" картинки на растянутом белом полотне. В одночасье кинетоскопы и мютоскопы оказались не нужными, но и здесь стоит признать громаднейшее значение изобретения Эдисона. Именно кинетоскоп подвиг Луи и Огюста Люмьеров "выпустить картинки из коробки", что и было блестяще исполнено, путем соединения камеры и проектора.

… и другие изобретения

Поистине, интересы Томаса Эдисона и его влияние на технический прогресс впечатляют воображение. Например, в 1883 году, проводя эксперименты с лампой, Эдисон открывает термоэлектронную эмиссию. Позднее она применятлась в вакуумном диоде для детектирования радиоволн.

Среди многочисленных изобретений "Волшебника", как порой называли Эдисона, щелочной аккумулятор также достоин упоминания. Ведь в процессе его создания были проведены десятки тысяч опытов! Однако отрицательные результаты только вдохновляли изобретателя, поскольку в ходе экспериментов он получал новые знания, пусть и не пригодные в конкретном случае.

6 февраля 1901 года Эдисон получает германский патент на изобретение щелочного аккумулятора, в котором окислы никеля используются в качестве анода, железо - в качестве катода, а едкий калий - в качестве электролита. В Европе, совершенно независимо, за такой же аккумулятор получает германский патент Вальдмар Юнгер (Waldmar Jungner), но 21 марта (у Юнгера катодом выступали железо и кадмий).

Впрочем, в США производство щелочных батарей началось на три года раньше, чем в Европе - в 1903 году. Обнаружив среди производимых аккумуляторов высокий процент низкокачественных (элементы которых теряли электрическую емкость), Эдисон смело останавливает выпуск популярного товара. Начинается работа по доводке аккумуляторов, которая успешно завершается выпуском в конце 1908 года новых партий.

Такая интенсивная работа над щелочными аккумуляторами была более чем оправдана. В отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы служат в три-четыре раза дольше, могут длительно оставаться без зарядки, выдерживают разряд тока, чья сила превосходит нормальную в шесть-восемь раз, а также не выделяют вредных кислотных газов.

Другой важной работой для Эдисона стало получение каучука. Стремительное развитие различных отраслей промышленности (в частности, автомобильной) в первой половине ХХ века вынуждало крупные страны бороться за сырье, из которого можно было получать каучук. Томас Эдисон, несмотря на преклонный возраст, с юношеским азартом взялся за решение проблемы. "Я должен работать по крайней мере еще пятнадцать лет, - сообщил 84-летний изобретатель. - Вы знаете, я работаю сейчас над каучуком. Я нахожу это важным".

Вновь начинаются бесчисленные опыты, в ходе которых были поставлены эксперименты с более чем 14 тысячами растений. В итоге, Эдисон обнаружил, что из них 1240 содержат каучук. Свыше 600 растений содержали в себе каучука в достаточной степени, чтобы их выращивание было выгодно. Большие надежды Эдисон возлагал на американскую сорную траву "золотарник" (Solidago Goldenrod). И именно кусок каучука из "золотарника" принесли показать Эдисону, когда тот уже находился при смерти. "Это очень хорошо", - отметил Волшебник, очнувшись.

Последние штрихи

Томас Алва Эдисон может служить примером человека, направлявшего все свои усилия в русло изобретательства. Он старался избегать ненужной суеты, не делать того, что с его точки зрения не было необходимым. Крепкий от природы, Эдисон мог работать сутки напролет, не заботясь о поддержании формы и не думая о диетах. Даже в 67 лет Эдисон, стараясь быстро построить завод для производства синтетической карболовой кислоты, умудрился проработать в лаборатории 168 часов без перерыва! Эдисон любил табак (в том числе жевательный), но избегал алкоголя. Из развлечений на воздухе предпочитал спокойную рыбалку.

Именно стремление к спокойствию, которое необходимо было для работы, спасало Эдисона от суетливой жажды к наживе. Будучи весьма успешным изобретателем, Эдисон не терял головы от богатства. "Мне не нужны обычные утехи богачей. Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет времени. Мне нужна мастерская!" - любил повторять Эдисон.

И все же неутомимый гений Томаса Эдисона имел свои пределы. Притчей во языцех стала его кампания против пропагандистов переменного тока, которыми во второй половине 80-х годов ХIХ века выступали Никола Тесла (Nikola Tesla), Джордж Вестингауз (George Westinghouse) и Элайхью Томсон (Elihu Thomson). Все изобретения Эдисона использовали постоянный ток, потому Волшебник отказывался видеть преимущества тока переменного. Борьба между конкурентами шла жестокая - представитель Эдисона даже ездил по США и наглядно показывал, как "смертоносный" переменный ток убивает животных. В итоге, как мы знаем, победили ток и генераторы Теслы.

Также известен ответ Эдисона газетному журналисту, в котором отрицалась возможность телефонного разговора через океан. Но уже при жизни мэтра такое общение стало обыденностью. Не воспринял Эдисон и квантовую теорию - на заглавной страничке книги "О теории кванта" он вынес суровый вердикт: "Эта книга - мусор".

Но, несмотря на ряд заблуждений, Томас Эдисон был на 100% прав, говоря своей второй жене перед смертью: "Если есть что-нибудь после смерти, это хорошо. Если нет, тоже хорошо. Я прожил мою жизнь и сделал лучшее, что мог".

Томас Эдисон скончался 18 октября 1931 года. После его смерти осталось 1908 патентов, выданных в США, и около 3 тысяч патентов, полученных в других странах. Этот рекорд не побит и по сей день. Но, безусловно, главное не патенты, а изобретения, которыми (пусть и в измененном виде) мы пользуемся ежедневно. Электрическое освещение, телефония, кинематограф, аудиозаписи - вот далеко не полный перечень того, к чему в той или иной степени приложил свой талант Томас Эдисон.