01 电灯泡

通过晃动水银气压计是如何导致电灯的发现？ 早在1705年世界上第一只电灯泡是如何被发现的？这几乎是比电池被发明早了100多年。这期间的故事包括有一位不幸的国王，他那性感的儿子，刻薄寡义的老板，没有被善待的助手，人类第一个静电发电机以及非常有影响力的实验。下面让我们听听Kathy老师娓娓道来。

故事起源于1649年，那一年英国的国王查理斯一世被极端的清教徒抗议者给砍头了，因为他试图解散议会。他的儿子，也叫查理斯，逃亡到法国寻求庇护。

▲ 图1.1 查理斯一世

11年后，1860年。清教徒被打败，查理斯二世返回英国再次成为英国国王。查理斯国王放宽了对于清教徒的一些严苛戒律，他资助科学、艺术，并救助伦敦中哪些迷人的走丢的年轻姑娘。由于拥有众多的情妇而饱受诋毁。

除此之外，查理斯二世第一个法案就是成立科学俱乐部，命名为皇家科学学会。在1687年，科学学会共同创建者，艾萨克·牛顿因为出版了自然哲学之数学原理一书，成为科学界中的超级巨星。25年后，牛顿当选为科学学会的主席。他决定雇佣一名助手进行每周的科学演示。不幸的是，牛顿有一个小的缺点，虽然他很有名气，但也刻薄、吝啬、小气。幸运的是他很快他招聘了一位天才助手，名叫弗朗西斯·毫克斯比，来自于下层布料商人家庭。

▲ 图1.2 弗朗西斯·毫克斯比

没有人知道毫克斯比是如何开始进行科学演示，如何博得牛顿的眼球的。我们所知的是，一，他非常精通于实验展示； 二，他经常告诉别人他没有受到重视、没有获得正式教育、没有很好的收入。他不仅具有良好的科学技能，而且还极具谄媚之能事，最终应等牛顿的青睐招聘他为助手。然后牛顿从来没有给够这位年轻助手充足的薪水，只是根据他演示效果来发工资。这符合牛顿的秉性，只给他助手匹配的工资。

不出意外，毫克斯比特别努力取设计一些具有能够吸引眼球的科学展示实验，很多是与真空相关。在1703年， 他听说一段来自法国的有趣故事，25年前，一位法国天文学家，让·皮卡德移动一个用于测量大气压力的水印气压表，环境光线昏暗，居然看到水印玻璃管顶部真空部分发出微弱的光亮。皮卡德上下晃动水印玻璃管，顶部发光更加强烈了。

▲ 图1.3 法国科学家发现水银气压表中发光现象

毫克斯比竭尽全力也制作了水印气压计，他正确的猜测到是气压计玻璃管顶部中的水银蒸汽在发光。于是他把一滴水银加入了一个玻璃管内，并把其中的空气抽掉。当他晃动玻璃管，居然发光了。于是他把玻璃管放在一个纺织机上旋转，就像烤肉店中旋转烤肉机那样，这样玻璃光发光更加剧烈了。 当他把手放在旋转玻璃管上，发光变的更强，发出的光呈现令人惊讶的紫色。于是他很快就得到结论，这是因为他的手与玻璃的摩擦所以产生了静电电荷。由此他创建了人类第一个电灯泡。

第一个商业可用的荧光灯的诞生已经是230年之后的事情了。如果你观察现代的荧光灯，实际上与最初毫克斯比的静电荧光灯泡是有很多方面的相似性的。与毫克斯比圆形灯泡一样，都是在真空的玻璃管内存在一定的水银。但它们之间有两点主要的不同。首先，荧光灯使用来自于墙里的市电或者电池中的电来发光，毫克斯比的灯则使用静电产生光。

当然你也可以通过摩擦产生静电让荧光灯发光，这种方法与毫克斯比300年前的做法是相同的。可以使用气球、橡胶、或者皮毛来摩擦。一种比较方便的材料就是使用塑料保鲜膜来摩擦荧光灯。你打开保鲜膜就会发现它很容易带有静电，它非常容易吸附在物体表面。如果你在荧光灯的一端用保鲜膜进行包裹摩擦，就可以发现荧光灯闪烁。

另外一个大的区别是荧光灯发出白光，毫克斯比灯泡发出紫色光。实际上水银蒸汽发出的大部分是不可见的紫外光，我们能够感知其中紫色的光谱。在荧光灯管内部分布有磷元素，或者荧光粉，在紫外线的照射下它们发出白色光芒。这也是荧光灯的名称来源。

伴随着第一个灯泡的发明，毫克斯比也创造了第一个静电发电机，通过摩擦旋转的玻璃球可以产生大量的静电电荷。40年后，一位自称有用法术的戏剧表演者，使用毫克斯比的静电发电机进行了一系列戏剧性的表演。比如使用电火花点燃酒精。对银质餐具充电。甚至给漂亮的女孩充电，并完成带有放电的亲吻。

▲ 图1.4 静电发电机

▲ 图1.5 进行带电亲吻

毫克斯比则使用他的发明完成对静电的科学研究， 他在玻璃球外边包裹了金属膜。在他进行其他研究的时候，产生了困惑。八年后，毫克斯比因不明原因去世了。牛顿对本应给他的遗孀的钱也据为己有。毫克斯比的灯泡也许没有任何实际用途，也没有来撩拨漂亮的女孩，但后来所有的电弧灯、电池、无线电、电话、电视机、激光以及一切和电相关的发明都与他的最早研究有关系。

▲ 图1.6 毫克斯比的静电研究装置