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电气化的影响是普遍的,也是革命性的 [复制链接]

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尽管电气化用了50年的时间才进入大部分城市家庭,并且用了更长的时间才改变了农场和农村非农场的生活,但是电气化的影响是普遍的,也是革命性的。富裕阶层获得室内管道、自来水和集中供暖等现代便利设施的时间要早于中产阶层和穷人,城市要早于小城镇和农场,北部和西部州要早于南部州。

在短短50年内,美国居民就经历了一场变革,从需要自己劈柴、运煤和使用煤油灯来取暖和照明转向使用燃气和电力的新时代。燃气和电力作为商品,购买后自动抵达住宅单元,不需要人力搬运。通电之后,人们不再生活在黑暗中,再也不会因为使用蜡烛、蜡制灯、煤气灯以及需要“添油、倒油和修剪灯芯”的煤油灯等而污染空气。但是,即便如此,电力并没有彻底消除污染,因为燃煤发电厂发电时会向大气排放二氧化碳,所以电只是将室内污染转移成室外污染。

从今天的视角来看,年住宅最关键的特征就是天黑之后房间昏暗。一根蜡烛在一英尺距离的特定角度上发射的光通量为1流明。一根蜡烛可以发出13流明的光,而瓦的白炽灯泡大约可以发出流明的光。年,没有什么照明设备能够超过6~8根蜡烛时间,也就是发出大约80~流明的光。当时最先进的灯具使用的是民用煤气、鲸脂油或者煤油,其发出的光通量大概只有瓦灯泡发出光通量的1/12~1/15。

在年发明电灯之前,晚间的照明都需要燃料,所以在照明的同时,也产生了一定程度的气味和烟雾。在年,煤油灯是一个相对新的发明(出现于19世纪50年代),当时的很多家庭依然在使用蜡烛和鲸脂油灯。煤油灯因为火焰明亮而备受青睐,一盏煤油灯的照明亮度可以抵得上10根蜡烛。同鲸脂油灯相比,煤油灯的危险性更小,闪燃点更高,重量更轻,价格只是鲸脂油灯的1/10。“宾夕法尼亚州石油的发现,不仅将煤油推向了世界,也拯救了濒临灭绝的鲸鱼。”煤油灯的一个主要缺点是需要定期清洗灯具,以保证其亮度与安全。

民用煤气是将烟煤变成焦炭时的副产品,自19世纪开始一直在英国使用。民用煤气第一次用于照明,是在英格兰北部的棉纺厂,当地的棉纺厂要保证工作时间,一年有半年时间需要晚上照明。与油灯和蜡烛相比,煤气灯的火焰更亮更白,但是煤气灯的光线比较闪烁,而且在燃烧过程中会产生氨气、硫、二氧化碳和水。除此之外,因为煤气灯消耗氧气,所以如果在通风较差的房间里使用,会引起人们的呼吸问题。如果煤气灯在户外使用,那么其燃烧后排放的物质以及对氧气的消耗都不成问题,所以,后来煤气灯成为标准的街道照明设备,19世纪20年代的巴黎、30年代的纽约,都是如此,当时惊艳了很多观光游客。

在大部分城市里,只有最富裕的街区才能享受到煤气灯的好处。尽管煤气管道还没有铺设到较贫穷的街区,但是煤气厂建在那儿,“煤气厂发出的臭味非常浓郁,到处弥漫着硫黄的臭味。煤气厂发出的氨气和硫黄污染了附近的土壤、下层土和供水,使得周边街区一片惨淡”。因为瓦斯爆炸时常发生,所以煤气供应非常不稳定。许多家庭同时使用煤气灯和油灯,并且因为煤气灯的味道比较大,所以人们尽量避开在卧室等私人空间使用煤气灯。这类灯具,加之在采暖时产生明火,在19世纪时导致了大量的家庭火灾风险。

托马斯·爱迪生并没有发明电灯,但是他于年在纽约市的珍珠街建设了发电站,开始将具有实用性的电灯与发电的应用结合在一起,使电灯商业化变得可行。爱迪生的独特贡献是他找到了两个问题的解决办法,不仅发明了可以进行批量生产的有效率的灯泡,还同时建立了发电厂,将电力供应到了每家每户。与年宣告横贯美国大陆的第一条铁路完工而举行的黄金道钉国际庆典相比,电灯在商业上变得切实可行的瞬间显得安静很多。在整个年,爱迪生位于新泽西州门罗帕克的实验室一直在努力寻找灯丝的最佳材料。

最终,在年10月22日的那天晚上找到了答案。凌晨一点半,巴彻勒和杰尔观察着爱迪生开始使用第九段纤维,这是一段扁平的碳化棉线细丝……安装在一个真空玻璃灯泡内。他们接通电池之后,灯泡开始发出柔软的白炽灯光,照亮了昏暗的实验室。架子上摆放的瓶子反射着微弱的光芒。正如许多其他的实验模型一样,灯泡发出明亮的光芒。但是这一次,电灯在整个晚上一直持续发光。第二天,上午过去了,棉线细丝依旧发出白炽灯光。午餐过去了,碳化的棉纤维依然在发光。当天下午4点,玻璃灯泡破裂,灯光随即熄灭。灯泡发光时间持续了整整14个半小时!

任何其他发明都没有像电灯的发明那样受人欢迎。在年至年整个冬天,数千人来到门罗帕克参观“未来之光”,其中也包括在有生之年其住宅都不可能实现电气化的农民。乘坐宾夕法尼亚州铁路旅行的乘客都可以看到爱迪生办公室发出的明亮光芒。年12月21日,《纽约先驱报》用一整版向世界宣告了这个消息,它的长标题非常引人注目:爱迪生的灯光——伟大发明家在电气照明领域的胜利——小碎片——创造了光,没有煤气、没有火焰,比石油还便宜——棉线带来的成功。

在年的新年前夜,人乘坐火车、四轮马车和农用运货马车齐聚爱迪生实验室,见证灯泡发出光芒。在那一天,实验室安排了开放参观日,用现代化的光芒开启了新时代。与之前所有的灯光相比,电灯非常清晰,亮度有了显著提高。这是历史上最伟大的发明之一。爱迪生在向投资者和纽约市政府领导展示电灯的过程中,有一次是将个户外灯泡同时关闭,随后瞬间同时打开。电灯最让人惊讶的一点就是,开灯或关灯只需要轻轻一按即可,这跟煤气灯需要一盏盏单独点燃或者熄灭非常不同。

只需要轻轻一按,真空玻璃内就会有光,再不需要与火苗连接,也不再需要小心摆弄,慢慢调整;灯光不会摇曳不止;灯不会翻倒、漏油、发出臭味,也不会消耗氧气;它不会点燃工厂里的衣服,也不会点燃牧场的草堆。孩子单独和它在一起也很安全。最初的电灯比最亮的煤油灯亮3倍,但是到年用金属灯丝改良电灯之后,新的电灯要比煤油灯亮10倍,要比一根蜡烛亮倍左右。

电灯是—年及日后科技创新大爆发的一个实证。尽管到年,荧光灯已经成为工商业环境里的主要照明设备,但是从年至年开发出节能灯之前,家庭照明设备基本上没有任何改变。在过去百年里,任何东西都比不上火光照明和电气照明之间的巨大差别。但是也有人认为,机动车辆代替马车是更为根本的创新(这是第5章的主题)。

威廉·诺德豪斯曾付出极大的努力,尝试计算过去几个世纪灯光的价格。[86]—年,一盏有效的煤油灯发出1流明的光所需费用大概是年蜡烛所需费用的1/10。如果用其他的度量标准来计算,那么每晚点燃5根蜡烛3个小时,也就是每年点燃蜡烛小时,所需的成本是20美元。在年(发明电之前),20美元的民用煤气和煤油灯相当于每年7个蜡烛小时。

最初,爱迪生电灯泡的价格与最好的煤油灯的价格相同,这个价格到年大约下降了60%。考虑到年的电灯要比煤油灯亮10倍,用同样的20美元可以每年购买万蜡烛小时。名义上,年细丝白炽灯泡每流明的成本与年相同,但实际上年的成本要更低,大约是年成本的1/8。迄今为止,官方的价格指数并没有包括这种价格下降,可以毫不夸张地说,这种价格下降产生的消费者剩余,让我们有充分的理由认为—年实际人均收入的增长被大大低估了。

需要注意的是,所有的价格比较都是基于设备发出的光流量来计算的,所以灯光质量提高带来的价格下降是被低估的。质量的提高包括不再有气味、不再需要清理玻璃灯罩、不再有火灾危险以及灯光不再闪烁。生活成本的传统测量完全没有计入这些质量提高,而且,诺德豪斯试图将蜡烛、燃油灯和电灯泡的每流明价格联系起来的创造性努力也完全没有计入这些品质的提高。

结语

年,只有3%的美国家庭用上了电。年,在爱迪生珍珠街发电站建立30年后,只有16%的美国家庭通上了电。—年,人均年发电量每7年翻1倍。—年,人均年发电量每6年翻1倍。

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