Томас Алва Эдисон — изобретения и биография американского ученого

Американский изобретатель с голландскими корнями Томас Эдисон вошел в мировую историю как человек, усовершенствовавший электрическую лампочку, как автор электрического стула, кинокамеры и фонографа, создатель первой исследовательской лаборатории промышленного масштаба, аналогов которой не было. Эдисон внес большой вклад в мир дизайна, был успешным бизнесменом и новатором. Именно он предложил начинать телефонный разговор со слова «алло».

По оценкам современников, изобретателя отличали глубокая сосредоточенность на предмете исследования, скрупулезность и кропотливость, внимание к мелочам, нелюбовь к теориям и приверженность к бесконечным опытам проб и ошибок. Томас Альва Эдисон появился на свет 11.02.1847 г. в США (штат Огайо), прославился как американский изобретатель-предприниматель, установивший мировой рекорд по количеству патентов, их он зарегистрировал в количестве 1093 в Америке и около 3 тысяч в других странах мира.

Детство Эдисона

Предки будущего изобретателя-инженера были родом из Голландии. Они переехали в Америку в начале XVIII в. Прадед его был богатым землевладельцем и участвовал в войне за независимость в 1775-1783 годы, однако его поймали революционеры и осудили, вынудив бежать из страны. Эдисоны обосновались в Канаде. Семья деда Томаса Эдисона процветала в этой стране, они с радостью принимали гостей и славились в округе добрым нравом.

Отец Томаса женился в 1828 году, его избранницей стала учительница Венской школы Нэнси Элиот, дочь священника с блестящим образованием и хорошим воспитанием. Самуэль Эдисон участвовал в антиправительственном мятеже, но мятеж был подавлен, а протестующие подверглись преследованиям. Во избежание наказания отец будущего изобретателя бежал в США, куда позже перевез всю семью. Уже в Америке на свет появился Томас Альва. Родители мальчика называли его Аль, он был со слабым здоровьем и маленького росточка.

Все же это не мешало ему активно интересоваться окружающей жизнью, он подолгу просиживал на берегу реки, проводя задумчивым взглядом пароходы и баржи, наблюдая за работой плотников, движением на верфи. Подолгу паренек сидел в одиночестве в укромных местах и копировал на бумаге все местные вывески. В детстве мальчик перенес заболевание скарлатиной и позже получил осложнение – глухоту левого уха. Отец и мать очень заботились об Але, боясь потерять его, двое их детей умерли прежде. Когда Аль пошел в школу, проучиться ему пришлось всего три месяца, так как наставники считали парня недалеким, не способным получать знания. Пришлось школу оставить, Нэнси Элиот сама взялась за начальное образование сына, оно было домашним.

Когда семья переехала в город Порто-Гурон, Томас в 7 лет активно погрузился в мир книг, там же он впервые получил опыт изобретательства. Денег в семье не хватало, и Аль помогал матери торговать фруктами и овощами, все свое свободное время он тратил на чтение книг из Народной библиотеки городка. В свои 12 лет юноша уже был знаком с работами Эдварда Гиббона, Дэвида Юма, Ричарда Бертона, но свою первую научную книгу он прочел в 9 лет. Впоследствии Томас Эдисон повторил научно-технические достижения и эксперименты, изложенные в книге «Натуральная и экспериментальная философия» Ричарда Грина Паркера, которую прочел в раннем возрасте.

Годы юности экспериментатора

Когда мальчику исполнилось 9 лет, ему подарили научную книжку, подробно описывающую химические опыты в домашних условиях. Вероятно, в этот момент в его биографию и приходят исследования. Он настолько сильно ими увлекся, что все свои сбережения от карманных денег начал тратить на приобретение химических реактивов. В 10 лет парень уже сделал свою первую лабораторию в родительском доме, заняв подвальное помещение. Боясь, что кто-то захочет прикоснуться к его священным бутылочкам, он на всех написал зловещее слово «яд». Чтобы заработать на опыты, Томас в 12 лет устроился продавцом газет и конфет на ж/д станцию, где с пониманием отнеслись к экспериментам молодого человека и даже выделили ему место для лаборатории в багажном вагоне.

Однако недолго удалось Эдисону там поработать, по его вине случился пожар, лабораторию закрыли, горе-исследователя выгнали. Примерно в этом возрасте будущий изобретатель-бизнесмен начал терять слух. По одним сведениям, это было наследственным заболеванием (отец с братом также страдали глухотой); по другим – осложнение после скарлатины, перенесенной в детстве; некоторые утверждали, что глухота стала развиваться после оглушительной затрещины кондуктора, вышедшего из себя при пожаре в багажном вагоне.

В 15 лет молодой человек смог купить печатный станок, на котором издавал свою газету и продавал ее пассажирам. На станции ему удалось зарекомендовать себя не только пожаром в багажном вагоне, но и с хорошей стороны – он сумел спасти из-под колес поезда сына начальника станции, и тот в благодарность предложил спасителю должность оператора телеграфа. В этой должности Томас Эдисон проработал несколько лет и многому научился. В поисках места под солнцем он много поменял мест в Америке, это были: Индианаполис, Нэшвилл, Цинциннати, Огайо, Бостон, Нью-Йорк. Денег катастрофически не хватало, все, что с трудом зарабатывал, тратил на покупку книг и проведение опытов.

По сути, Эдисон был изобретателем-самоучкой, поскольку не имел академического образования, его высказывание со временем стало крылатым: «Гений – это 1 процент вдохновения и 99 процентов потения». Молодой человек показывал чудеса трудолюбия и увлеченности своим делом, он иногда работал по 19 часов в сутки, не замечая времени. Первые его изобретения скептически встречали в обществе и не спешили за них раскошеливаться. Так, Эдисон изобрел счетчик голосов на выборах, но соотечественники не оценили этого и оставили ценное изобретение без внимания.

Менло-Парк в биографии изобретателя

Хотя Томас Эдисон умел торговаться, все же его финансовые способности оставляли желать лучшего. Деньги, конечно, он получал и иногда немалые, но они не задерживались в его карманах, траты часто значительно превышали доходы. К тому же женитьба в 1871 году на молоденькой девушке 16 лет (Мэри Стилуэлл) добавила прорех в бюджете. Мэри оказалась очень расточительной девушкой, и семейная казна затрещала по швам. В поисках оптимизации расходов Эдисон вынужден был привезти своего овдовевшего отца из Порт-Гурона (Мичиган), чтобы создать в сельской местности Менло-Парк (Нью-Джерси) новую лабораторию и цех при ней.

Новый проект Томас затевал в компании английского инженера Чарльза Бачелора, швейцарского часовых дел мастера Джона Круэзи и немецкого механика Зигмунда Бергмана. Чарльз был искусным механиком и чертежником, к тому же он имел чудесный слух и идеально дополнял Эдисона, имевшего глухоту левого уха, а также отвечал за оформление рисунков, которые Круэзи переводил в модели. Всем своим сотрудникам Эдисон ставил непременное условие – работа прежде всего!

Сам ученый-изобретатель вспоминал лабораторию в Менло-Парке как лучшие годы в своей жизни. Здесь он сделал свое очередное открытие, проводя опыты с подводным кабелем автоматического телеграфа. Оно заключалось в том, что электрическое сопротивление и проводимость углерода (тогда называемого Plumbago) меняется при усилении/уменьшении давления. Это было крупное теоретическое открытие, позволившее Эдисону разработать, так называемое, «реле давления», использующее углерод вместо обычных магнитов для изменения и балансировки электрических токов.

Февраль 1877 года ознаменовался для экспериментатора опытами по созданию реле давления, которое могло усилить и улучшить слышимость звука в телефоне. Однако первым запатентовать телефон Эдисону не удалось, его опередил Александр Белл. Но именно Томас Эдисон разработал устройство с угольной кнопкой, которое в промышленных масштабах ставили во все микрофоны и динамики телефонов на протяжении целого столетия после его открытия.

Эдисон перенес свои операции из Менло-Парка в Нью-Йорк, когда начались работы над энергосистемой Манхэттена. Все чаще недвижимость в Менло-Парке использовалась только как летний дом. В августе 1884 года жена Эдисона, Мэри, страдавшая от ухудшения здоровья и подверженная периодам умственного расстройства, умерла там от «конгестии мозга», по-видимому, опухоли или кровоизлияния. Ее смерть и переезд из Менло-Парка примерно означают середину жизни Эдисона.

Томас Эдисон и фонограф

Эдисону принадлежит идея использовать в угольном датчике или микрофоне особое свойство углерода. Изобретатель много трудился, прежде чем сконструировал первый угольный микрофон. На многочисленные практические опыты уходили недели и месяцы, движение вперед шло через опыт проб и ошибок.

Томас имел настоящий дар интуиции: когда замечалось какое-нибудь неожиданное явление, он без всякого сомнения останавливал начатое и сворачивал с курса в новом направлении. Именно так в 1877 году ученый-изобретатель сделал свое самое оригинальное открытие — фонограф. Телефон считался разновидностью акустической телеграфии, Эдисон летом 1877 года пытался изобрести для нее, как и для автоматического телеграфа, машину, которая расшифровывала бы сигналы по мере их поступления, в данном случае в форме человеческого голоса, чтобы они могли затем доставляться в виде телеграфных сообщений. Телефон еще не был задуман как универсальное средство общения между людьми. Некоторые более ранние

исследователи, особенно французский изобретатель Леон Скотт, предположили, что каждый звук, если его можно записать графически, будет иметь отчетливую форму, напоминающую стенографию или фонографию («звукопись»), как это тогда называлось. Эдисон надеялся воплотить эту концепцию в жизнь, используя углеродный датчик с наконечником стилуса, чтобы делать оттиски с помощью парафинированной бумаги. Фонограф из фольги, представленный изобретателем в 1877 году, публика опять не оценила, выразив ученому недоверие. Однако по прошествии некоторого времени признание все-таки пришло к Томасу Эдисону, и фонограф из лабораторной диковинки стал коммерческим продуктом.

Электрический свет и лампочка накаливания

Другое направление углеродных экспериментов дало свои плоды раньше. Сэмюэлю Лэнгли, Генри Дрейперу и другим американским ученым требовался высокочувствительный прибор для измерения мельчайших изменений температуры при излучении солнечной короны, когда наблюдалось солнечное затмение. Эдисону предложили разработать «микротазиметр» с помощью угольной кнопки. Эдисон изобрел данный прибор для измерения самых малых давлений, но его отнесли к одному из самых неудачных.

Электрический свет лампочки накаливания был головной болью многих ученых в течение 50 лет, так как спираль в лампе очень быстро выходила из строя. Именно Эдисон додумался устранить из колбы лампы весь воздух и добиться долгого срока службы спирали. Конечно, это было настоящим открытием. Синдикат ведущих финансистов, включая Дж. П. Моргана и Вандербильтов, учредил фирму «Эдисон Электрик Лайт» и авансировал ему 30 000 долларов на дальнейшие разработки. Томас Эдисон придумал соединить лампы в параллельную цепь, разделив ток, чтобы, в отличие от дуговых ламп, которые включались в последовательную цепь, выход из строя одной лампочки не приводил к перебою во всей цепи.

Некоторые выдающиеся ученые предсказывали, что такая схема никогда не будет реализована, но их выводы были основаны на наблюдениях за лампами с низким сопротивлением — единственном успешном типе электрического освещения в то время. Однако Эдисон решил, что для его цели подойдет лампочка с высоким сопротивлением, и начал искать подходящую. Ему помогал 26-летний Фрэнсис Аптон, выпускник Принстонского университета со степенью магистра естественных наук. Аптон, присоединившийся к исследованиям в декабре 1878 г., поделился математическими и теоретическими знаниями, которых не хватало самому Эдисону, он позже признавался, что не понимал даже закона Ома, когда проводил эксперименты с лампой накаливания.

К лету 1879 года ученые в содружестве достигли неплохих результатов в создании генератора, который за счет обратного действия использовали как двигатель, Эдисон, уже пройдя этап неудачных опытов с лампами накаливания, решил предложить систему распределения энергии. Уже осенью они добились обнадеживающих результатов, создав сложную вакуумную лампу с платиновой нитью накаливания, однако стоимость лампы при этом делала ее непрактичной в широком использовании.

При опытах с изолятором для платиновой проволоки они обнаружили, что в значительно улучшенном вакууме, который они теперь получали благодаря усовершенствованиям, достигнутым в вакуумном насосе, углерод может поддерживаться в течение некоторого времени без сложной регулирующей аппаратуры. Развивая работу английского физика Джозефа Уилсона Суона, Эдисон обнаружил, что углеродная нить обеспечивает хороший свет с необходимым сопутствующим высоким сопротивлением. С момента первого прорыва в середине октября до первой демонстрации для сторонников Edison Electric Light Company 3 декабря

наблюдался устойчивый прогресс. Но только летом 1880 г. Томас Эдисон определил карбонизированное волокно из бамбука как подходящий материал для нити накала. Первая в мире действующая осветительная система была установлена на пароходе «Колумбия». Первая коммерческая наземная «изолированная» (в одном здании) система накаливания была представлена в типографии Hinds and Ketcham зимой 1881 г. Эдисон сам контролировал прокладку электросети и установку первой в мире постоянной центральной энергосистемы в Нижнем Манхэттене, ее запустили осенью 1882 г. Газовое освещение использовали гостиницы, театры и магазины, репутация Эдисона как величайшего изобретателя в мире, буквально, расцвела!

Одно из случайных открытий, сделанных в лаборатории Менло-Парка при разработке лампы накаливания, предвосхитило открытие электрона британским физиком Дж. Дж. Томсоном 15 лет спустя. В 1881–82 гг. Уильям Дж. Хаммер, молодой инженер, отвечающий за испытания световых шаров, заметил голубое свечение вокруг положительного полюса вакуумной лампы и почернение провода, лампочки на отрицательном полюсе. Это явление было сначала названо «фантомной тенью Хаммера», но, когда Эдисон запатентовал лампочку в 1883 году, оно стало известно как «эффект Эдисона». Позже ученые определили, что этот эффект объясняется термоэлектронной эмиссией электронов с горячего электрода на холодный, она стала основой электронной лампы и положила начало электронной промышленности.

Второй брак Эдисона и закат карьеры

24 февраля 1886 года в биографии вдовца с тремя малолетними детьми появляется вторая жена Мине Миллер 20-ти лет отроду, которая была дочерью преуспевающего фабриканта из Огайо. Пара купила поместье на вершине холма в Вест-Ориндже (Нью-Джерси), а поблизости счастливый супруг возвел очередную лабораторию, которую мечтал сделать настоящим исследовательским центром, не имеющим аналогов в мире. Именно там он произвел коммерческий фонограф и разработал щелочную аккумуляторную батарею.

Тем не менее Эдисон миновал пик своего продуктивного периода. Плохой управленец и организатор, лучше всего он работал в уединении и при малом количестве помощников. Лаборатория Вест-Ориндж была слишком разросшейся и диверсифицированной для его талантов. Кроме того, поскольку значительная часть времени изобретателя была занята его новой ролью промышленника, которая пришла с коммерциализацией проектов по усовершенствованию ламп накаливания и фонографов, а разработки по электричеству перешли в область математиков и деятелей науки с университетским образованием, сам бизнесмен все чаще оставался не у дел.

Эдисон к тому же более десяти лет потратил на безуспешные попытки добычи магнитной руды для своих экспериментов, силы его и энергия были почти впустую потрачены, этот период был провальным в его карьере. Лаборатория активно занялась доработкой фонографа, Эдисон в 1889 году поспешил сообщить, что фонограф им усовершенствован, хотя это было далеко от истины. Только на стыке 1890-1891 годов были преодолены механические проблемы (для этого рядом с лабораторией дополнительно были возведены специальные записывающие помещения), фонограф стал прибыльным предложением.

Витаскоп и сопутствующие изобретения

Тем временем Эдисон задумал популяризировать фонограф, синхронизировав с ним зоотроп — устройство, которое создавало иллюзию движения на фотографиях, снятых последовательно. Он поручил Проект Уильяму К.Л. Диксону, сотруднику, интересующемуся фотографией. В 1888 году, исследовав труды различных европейских фотографов, которые также пытались зафиксировать движение, Эдисон и Диксон сконструировали работающую камеру и прибор для просмотра, названные соответственно Кинетограф и Кинетоскоп.

Однако синхронизация звука и движения оказалась большой непреодолимой трудностью, и от концепции их связи отказались, родился немой фильм. Именно Томас Эдисон сконструировал впервые киносцену по прозвищу «Черная Мария» (1893 год), а вскоре с большим успехом были внедрены кинетоскопы с глазками, которые позволяли одному человеку просматривать движущиеся изображения. Изобретатели — конкуренты вскоре разработали системы экранной проекции, которые нанесли ущерб бизнесу кинетоскопа, поэтому Эдисон приобрел проектор Томаса Армата и продемонстрировал его как собственный витаскоп, назвав его «Чудом Эдисона».

Фонограф стал причиной для появления щелочного аккумулятора. Эту батарею Томас Эдисон создавал в качестве источника питания для фонографа, когда в большинстве домов еще не было электричества. Хотя прошло 20 лет, прежде чем все трудности с аккумулято-ром были решены, к 1909 году Эдисон стал основным поставщиком аккумуляторов для подводных лодок и электромобилей и даже создал компанию по производству электромобилей. В 1912 году Генри Форд, один из величайших поклонников Эдисона, попросил его спроектировать аккумулятор для самозапуска, который будет представлен на модели электромобиля.

Совместно они выпустили первый недорогой электромобиль. Томас Эдисон был героем детства для Генри Форда, они после нескольких встреч и совместных проектов подружились, даже дома их стояли по соседству. Эдисон владел позже рядом патентов, связанных с электромобилем. Батарея Эдисона была очень дорогостоящей в производстве, поэтому ее быстро заменили на дешевую свинцово –кислотную низкого качества. Однако это изобретение ученого было одним из самых прибыльных.

В 1880-1890 –е годы изобретатель работает над магнитным сепаратором руды. Ранее он уже имел с ним дело, когда искал платину для своей лампы накаливания. В те годы цены на железную руду выросли до беспрецедентных высот, сепаратор пригодился как нельзя кстати, так как с помощью него можно было извлекать железо из непригодных для использования низкосортных руд. Предприниматель Эдисон быстро смекнул, что заброшенные шахты можно будет с выгодой возобновить в производстве, и он купил или приобрел права на 145 заброшенных рудников на востоке страны.

Был построен целый экспериментальный завод на руднике Огден (Нью-Джерси). Планы у Эдисона, как всегда, были обширные, но ему не удалось преодолеть инженерные проблемы и устранить ошибки в менеджменте. К тому же цены на руду вдруг резко упали, от проекта пришлось отказаться. Однако неудача не смогла помешать Эдисону продолжить заниматься изобретательством. Возраст ученого приближался к 80 годам, но он не терял своей работоспособности и энергии творчества. Справедливости ради надо отметить, что последующие его проекты уже не были столь успешными, как прежние.

Наследие изобретателя-экспериментатора

Томас Эдисон, пожалуй, — самый плодовитый ученый по количеству зарегистрированных патентов: 389 – на электроосвещение и электроэнергию, 195 – на фонограф, 150 – на телеграф, 141 – на аккумуляторные батареи, 34 – на телефон. Он всегда изобретал по необходимости, с целью изобрести что-то новое, что он мог бы изготовить. Основные принципы, которые он открыл, были получены из практических экспериментов, неизменно случайно, тем самым перевернув ортодоксальную концепцию чистого исследования, ведущего к прикладным результатам.

Как изобретатель Томас Эдисон не знал себе равных по ряду причин:

  • он с детства был вовлечен в атмосферу опытов, проб и ошибок;
  • являлся руководителем в собственных лабораториях-предприятиях;
  • имел средства на организацию мелкого производства (чего были лишены многие его конкуренты);
  • даже его глухота помогала сосредоточиться на своей идее и отстраниться от мира всецело;
  • отсутствие у него управленческих способностей было странным образом еще и стимулятором;
  • как сам себе начальник, он бросался вперед в проектах, которых более благоразумные люди избегали бы, а затем, как правило, растрачивал плоды своей изобретательности, так что он был одновременно свободен и вынужден развивать новые идеи;
  • немногие могли бы сравниться с ним в позитивности мышления;
  • Эдисон никогда не задавался вопросом, можно ли что-то сделать, он смело брался и делал.

Карьера Эдисона — воплощение американской мечты о превращении из грязи в князи благодаря упорному труду и интеллекту. Все эти качества сделали его народным героем для своих соотечественников. По темпераменту изобретатель был раскрепощенным эгоистом, одновременно тираном для своих сотрудников и их самым интересным собеседником, так что с ним никогда не было скучно. Он был харизматичным и добивался известности, но ему было трудно общаться, и он пренебрегал своей семьей.

Его выпады в адрес «длинноволосого» братства теоретиков иногда заставляли формально подготовленных ученых осуждать его как антиинтеллектуала; но без ученых с академическим образованием Эдисон тоже не мог обойтись и активно привлекал их в своей деятельности. Так, в разные годы он сотрудничал с выдающимися физиками-математиками Николой Теслой и А.Е. Кеннелли. Противоречивый характер его сильной личности, а также известная эксцентричность, уникальная способность вздремнуть где угодно, способствовали его легендарному статусу. К своим 30 годам он уже снискал известность в Америке и считался наиболее популярным американцем в мире.

Не стало великого изобретателя 18 октября 1931, умер он в Уэст-Ориндж (штат Нью-Джерси) в возрасте 84 лет. Когда он умер, его почитали и оплакивали как человека, который больше, чем кто-либо другой, заложил основу технологической и социальной революции современного электрического мира.

Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: