电工技术的各项成就很快在国际的和各国的博览会上展示出来。1851年在伦敦,1878年在巴黎,1880年在彼得堡、1881年又在巴黎举办了博览会。而在1878年的巴黎博览会上展出了巴维尔·尼古拉耶维奇·亚布罗齐柯夫卓有成效的发明“俄罗斯之光”,这是这次展览会上的“明珠”。1881年的巴黎博览会上爱迪生最卓越的发明之一——白炽灯和照明系统作了出色的演示。其他展品也普遍得到好评。因为这些展品证明了在电机制造中,在有线电通讯和其他用电的电气仪表和机械制造中有了突飞猛进。在1881年巴黎博览会之后,又于1882年、1883年、1884年、1889年先后在慕尼黑和伦敦、维也纳、费拉德尔菲亚举办了博览会。在费拉德尔菲亚博览会上展出了电机、照明、电力传动、电力牵引、电热学等方面的成果。爱迪生在这里又大显身手,展出了他的许多新发明或对原结构作了改进的东西(如留声机)。这次博览会举办的同时还召开了电学家代表大会,把制定电单位和电标准的工作又推进了一步。
在这一时期中,学术领域也获得了巨大成果。麦克斯韦根据法拉第所得到的丰富的试验资料,创立了电学和磁学的概括性理论(1873年)。赫兹根据麦克斯韦理论的结论,发现了一种新现象即电波,指出它的特性,从而为无线电报学奠定了基础。斯托列托夫、霍普金森和容格的著作研究了钢的磁性和磁化过程。休斯、普里斯和汤姆生开创了电话传话理论。费拉里斯通过试验(1885年)发现了旋转磁场;多相电流方面的工作也开始了。
电工技术发展的第三时期,在电工技术已获得成就的情况下,特别明显地突出了一个当时尚未解决的问题,尽管以前进行过大量的试验。这个问题就是在把电能输送(当然是以最小的损耗)到远方后,要保证大多数主要的用电机器能够有电用。不能变压的直流电,在当时的技术发展水平上,是不能把电流输送到相当远的距离的。当时,即使直流电能实现这样的电力输送,那么在利用输送来的高压电能过程中也会产生困难。因此,解决把电站集中生产的电能输送到远方去这一任务,是无成功希望的。单相电流能被变压,结果就无必要生产高压电流,因为变压器能够履行这种职能。单相交流电是不适宜于所有用电器的,但它完全能够用来作为白炽灯和某些类型的弧光灯的电源,而由于单相电动机不能直接启动,所以工业上的电传动就不能靠单相电流来实现。因此,困难就产生了。为满足对电能的日益增长的需求,就需要建起功率越来越强大的电站,而且这些电站应当为广大地区服务,至少应当为两类基本用户(即照明用户和电力传动用户)服务。这场危机之所以能得到解决,是由于发现了旋转磁场现象(费拉里斯,1885年),以及在这一现象基础上创造了多相电流制:两相制(尼古拉·特斯拉)和三相制(多里沃—多勃罗沃尔斯基)。
第三时期末,即在1891年以前,详细研究和部分试验了三相制的基本元件:发电机、变压器、电动机、绝缘器、相位计、测量仪器。从劳芬到法兰克福这一距离为175公里的电力输送表明,三相电流明显胜于直流电和单相交流电。三相电流能变压,三相电流电动机具有易启动的性能,而且负荷很大,完全能保证电力传动的需用量。
仲马院士在1881年巴黎博览会和电学家代表大会闭幕时曾预言道:“电的时代开始了。”对三相电流的深入研究使动力学中的这一新阶段的发展有了现实的可能性。
四
电工技术发展的第四时期,是1891年把电力从劳芬输送到法兰克福时开始的,现在这一时期仍在继续着。第四时期的特点是功率最大的热电站和水电站以及后来的原子能电站的发电量的巨大增长;工业、运输、日常生活和农业的广泛电气化;以及以电作为重要中间媒介把一种能转变为另一种能的所有方法的改进。在这一时期,无线电技术和电子学产生了,并得到了突飞猛进的发展。电闯入了工艺学,并成了重要的生产要素。我们创建了自动学、遥控力学的精良装置和制出用电子计算机控制的仪器等等。所有这一切都是人所共知的,因此就没有必要再来描述电工技术的现代成就。
托·阿·爱迪生在电工技术史上应占有什么样的地位呢?正如大家从他的传记中所知道的那样,爱迪生早在青年时代就接触了电报机。开始,他使用电报机是为他所编辑和印刷的列车报接收消息。爱迪生16岁就开始在芒特—克勒门斯车站(1862年)学习报务。他很快就成为了一名技术精湛的报务员,一位在拍发和接收电报方面创造记录的人。爱迪生有些年(1863年—1868年)是“流浪报务员”。大陆的电报通信网非常稠密。创建洲际电报通信,首先是欧美间的电报通信的工作进行得热火朝天。当时,这是技术长足发展的开端,这种长足发展是有其获得巨大成就的先决条件。电成了一种具有神奇魔力的力量,它吸引着在寻求新的、尚未为人知晓的、神秘的和将能造福人类的东西的那些先进青年。爱迪生当时只有20岁,而在当时年轻人中间所普遍风行的对电极感兴趣的那种心理也把他迷住了。
如果分析一下那些献身于电学领域,并以自己的发现和发明在19世纪最后30年出名的人物的出生年代资料,那么就会发现,他们所有的人几乎全都是爱迪生的同龄人,其中大部分都出生于上个世纪40年代。所以,对电工技术使青年爱迪生入了迷、终于使他把自己的全部精力和兴趣都贡献给电学一事,就不应感到惊奇了。
我们现在观察到一种类似的现象。我们这个时代先进的技术方法是建立在广泛应用电学、电子学、无线电工程、计算机、计算机控制装置、新的合成材料等等的基础上。目前那部分最有才能的青年正向何方奔去?他们正奔向这样的学校,在那里他们可以研究这些新技术,可以获得他们为了成为一批新技术部门专家所需要的物理的、化学的以及数学的知识。因为这些新技术部门正在以革命的手段改变着生产的许多方面,并大大地促进着社会生产力的发展。
爱迪生由于对电工技术发生了兴趣,自然就要首先研究当时最迫切的问题。只有一个方向能由他来选定:这就是电报学。电报学问题当时引起了人们极大的注意。爱迪生在这方面已具有很多的实践技能,而在理论上还有许多东西需要他来弄清楚。他不仅开始进行卓有成效的实践活动,而且也可望获得一定的成就。
事实正是这样:爱迪生最初进行的工作是利用电报术方面的方法来制造各种装置(投票计数机、交易所行情标志机),而且还直接改进了电报机(自动和复式电报机)。声音和言语的远距离传送问题,已是当时人们需要解决的现实问题,所以爱迪生便致力于这种装置结构的研究工作。1876年,还存在很多缺陷的电磁式电话机的出现,促使他着手改进这种大家需要但还不能使用的装置。1871年,爱迪生发明了炭质送话器(传声器),这是他的一项重大成就,并且向获得电话传送的可靠性、清晰度和准确性方面迈进了重要一步。紧接着,爱迪生有了一个录音和放音的想法,因而发明了自己所心爱的——留声机,并在这一世纪的随后20多年中付出了大量心血来改进它。
弧光灯,特别是亚布罗齐柯夫电烛所获得的电照明成就,使爱迪生懂得这是一个极其重要的问题。这一问题的顺利解决,将不仅是冲破电光源范围的限制问题,而且要使整个电工技术发生根本的变化;电照明及电照明相联系的电工技术各部门,由于是专用来满足大众的需求,所以都将成为科学、技术和商业活动的广阔场所。爱迪生放弃其他一些问题的研究,而完全献身于研究白炽灯和电照明系统的时期就开始了。他在这方面取得了卓越成就,并给人们带来了他的前辈所不曾带来的巨大的物质利益。
在1882年—1887年期间,爱迪生基本上是埋头推广电照明方面的工作;他建立了为推广电照明所需要的生产企业、电站、安装业和商务办事处;不仅美洲市场,而且欧洲市场也都有他的公司。他逐渐成了所有电力技术和电气工业中的要人。爱迪生由于了解了铁路电气化的重要性,就详细研究了电气机车问题,建立了试验性的电气化铁路。爱迪生在看到电深入到工艺学的情况和在工艺学领域里出现的一些新的可能性时,便精心研究了磁选矿的方法。他致力于电曾起极其重要作用的各种活动的人体图像和物体图像再现的试验。最后,在我们这个世纪,爱迪生发明了新的能源——碱性蓄电池,并几乎用了10年(1900年—1909年)时间来改进它,把它应用于汽车行业、矿井照明等方面。爱迪生是美国电气工业的组织者之一,在他的发明和发明专利特许证的基础上,利用了他的助手们的丰富技术和生产经验,建立了当时世界上最大的电工技术康采恩——“通用电气公司”。
在爱迪生诞生时,美国的大面积土地还没有被充分开拓起来;在纽约和芝加哥这两个相距比较近的最大城市之间,还没有铺上铁路;从用莫尔斯电报机在美国拍发了第一批电报时起,一共才过了没几年;爱迪生在美国国内战争结束后不久,就公布出自己的最初的一批发明。在上个世纪70年代,当欧洲已把电用于工业、运输等等,而特别是用于照明时,而在美国,电的应用还处于萌芽状态。在欧洲已制造出优良的电机和电动装置时,美国一直到1878年对此了解得还很少。在美国电工技术落后的条件下,爱迪生的首创精神、范围广阔的活动和卓越成就,就显得更为有意义了。爱迪生成了美国电力技术和电气工业中的要人。他作为一个用劳动创造起了一个工业部门的活动家而成为全世界注意的中心人物。因此,对爱迪生为什么举世闻名一事就不难理解了。因而,全世界都认为他是一个卓越的技术活动家。