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电灯实验室,长明初现
格物院深处,专为“电学研究坊”
新建的院落,己然成为整个帝国最神秘也最富活力的心脏。
这里日夜灯火通明——并非传统的烛火或油灯,而是数量众多的、正在接受极限测试的各种雏形电灯,以及为它们提供能量的、规模越来越庞大的伏打电堆。
空气里混杂着酸液(用于电堆)、熔融玻璃、灼热的金属以及臭氧的特殊气味,仿佛一座时刻处于临界状态的炼金工坊。
宋应星与牛顿的合作己臻化境。
牛顿凭借其超越时代的数理首觉和严谨的实验设计,不断提出理论假设和优化方案;而宋应星则以其对物料性能的深刻理解和麾下工匠们的巧夺天工,将那些看似天马行空的构想化为实实在在的装置。
他们的目标明确而艰难:稳定、持久、实用的电灯。
电弧光的发现令人振奋,但其巨大的能耗、短暂的持续时间和刺眼的强光,决定了它难以走入寻常百姓家。
研究的重点,转向了寻找一种能通过电流持续发热、发光,而又不至于瞬间烧毁的材料——即“灯丝”
。
这是一条布满荆棘的试错之路。
实验记录上密密麻麻地记载着失败的尝试:碳化的竹丝、金属细丝(包括铁、铂、钨等多种材质)、甚至尝试过一些特殊的矿物晶体。
大多数材料要么在电流通过的瞬间便化为青烟,要么很快在高温下氧化烧断,要么发出的光芒微弱而短暂。
实验室的角落里堆满了各种形状的、烧毁的灯丝残骸和破裂的玻璃罩。
转机源于一次对“真空”
环境的深入探究。
宋应星注意到,许多灯丝在空气中迅速烧毁,与氧化密切相关。
他回忆起古籍中记载的“隔火”
之法,以及西方传入的一些关于大气压力的知识,提出一个大胆设想:若将发光的灯丝置于一个“无气”
或“少气”
的玻璃罩中,是否可延长其寿命?
于是,一批擅长玻璃吹制和抽气技术的工匠被调入研究坊。
他们改进了传统的水银抽气泵,试图在玻璃泡内创造更高的真空度。
这是一个极其耗时且需要耐心的过程。
同时,牛顿系统比较了各种金属的电阻、熔点和在空气中的稳定性,最终将目光锁定在性质极其稳定、熔点极高的铂金上。
然而,天然的铂金矿稀少且昂贵,提炼高纯度的铂金丝更是难上加难。
朱由检的“不惜工本”
的支持在此刻起到了决定性作用,内帑拨付的专项资金使得大量使用这种贵金属进行实验成为可能。
经过不知多少个不眠之夜,反复调整电堆的输出电压、铂金丝的粗细长短、玻璃泡的抽气程度,一个历史性的时刻终于到来。
那是一个精心制作的梨形玻璃泡,内部悬挂着一根经过反复退火处理的、极细的铂金丝。
玻璃泡通过一根精心设计的导管与抽气泵相连,工匠们耗费了几乎一整天的时间,才将其内的空气抽至当时技术所能达到的极限。
然后,玻璃工小心翼翼地在火焰下将导管熔封。
这个看似笨拙的装置,被连接在一个由上百个单元组成的、输出相对稳定的改良型伏打电堆上。
所有核心成员都聚集在特意搭建的暗室中,空气中弥漫着紧张的气氛。
宋应星亲自检查了每一个接口,牛顿则最后一遍核对了电堆的极性。
担任操作手的是一位经验最丰富的年轻学徒,他的手因激动而微微颤抖。
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