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物理史话之电气时代开创者西门子

 铁血老枪 2018-10-12

不知道从什么时候开始,德国制造似乎一直都是质量的保证,著名的"油纸包"的梗也是从这里来的。但是真实的德国制造又是怎么样的呢?或许在我们的家里都会有一两样的德国制造的东西,像冰箱、汽车、工具箱等等,而其中我们最常见到的品牌无疑是"西门子"。今天科普君就来聊聊这位德国的物理学家、发明家恩斯特·维尔纳·冯·西门子。

物理史话之电气时代开创者西门子

恩斯特·维尔纳·冯·西门子

恩斯特·维尔纳·冯·西门子于1812年出生在德国汉诺威下面一个偏远小村庄里的农民家庭,他的父亲一共有十四个孩子,西门子是老四。不过由于他的一个姐姐和两个哥哥都在童年夭折了,所以西门子成了实际的老大。当时的欧洲大陆战乱频仍,兵燹相连,而德国也并不是一个统一的国家,它有许多的邦国组成,很像中国的春秋时代。西门子的启蒙教育是由他的外祖母担任的,她教育西门子的兄弟姐妹们读书写字,锻炼了他们的记忆力。西门子在11岁时进入了家附近的一个中学学习,主要学习古代语言,但是很明显的,西门子发现自己感兴趣的还是自然科学,所以他暗下决心,要成为一个建筑工程师(俗称"搬砖的")。但是由于家境贫寒,西门子在中学毕业就面临没法上学的窘境。这时候教他测绘课程的老师告诉他在普鲁士的炮兵工程学校可以学到建筑工程科目,最重要的是,学费全免,退伍后照样还能当一个建筑工程师。西门子于是进入了军队,在参军的3年中,西门子如饥似渴地学习了数学、物理、化学这几门他最感兴趣的课程。

物理史话之电气时代开创者西门子

汉诺威

1840年,28岁的西门子从炮兵工程学校毕业,调到一个小城市。在那里,由于防务事宜很少,工作很清闲。西门子就开始在空闲时间里搞研究,主要是电解电镀金属的实验。但是这时候一场意外的决斗打破了西门子平静的生活。一名步兵军官和一名炮兵军官发生了争执,并迅速发展到了需要决斗的程度,西门子作为炮兵军官的朋友自然不能置身事外,他成了好友的助手。决斗本身的结果现在已经不知道了,但是由此而引发的另一个后果就是西门子被人告发参与决斗,而军人是严禁参与决斗的,于是西门子被军事法庭判处5年监禁。从意气风发的青年军官变成阶下囚,西门子的前途似乎一下子黯淡了下来。然而成功的人总是能够在不可能的地方发现机会,西门子也一样,他并没有将吃牢饭当成一种负担,反而将牢房改造成了实验室。没有军队事物打扰自己,管吃管住还能做实验,这次坐牢,简直就是为西门子以后的发展量身定制的。西门子在狱中继续做电解电镀实验,他给锌白铜茶匙镀上了一层纯金,又给金属器皿镀上了白银。电镀实验成功的消息很快飞过监狱的高墙,有珠宝商人跑到监狱里面跟西门子谈论合作的事情,就这样,西门子的第一单生意就在牢房里开张了。正当西门子在牢房里准备继续改进电镀技术的时候,"噩耗"传来,由于国王赦免了他的罪行,他要被提前释放了。西门子绝对没有比监狱更好的实验室了,他给上司写了一份请求书,希望能够完成实验后再出狱。他的请求书起到了作用,他被立即清理出了监狱。

物理史话之电气时代开创者西门子

电镀技术

西门子作为家中的长子,而此时他的父母都已经去世了,成了弟弟妹妹们的经济来源。很明显的,西门子是一个负责任的长兄。出狱之后,西门子让弟弟卖掉了电镀的专利,并把目光投向了别的领域。

1844年,西门子参观了巴黎第一届法国工业博览会,在这里,西门子对电报机产生了极大的兴趣。我们在之前惠斯通那章里面就讲到了惠斯通发明了著名的五针发报机。但是西门子觉得电报最大的缺陷是从电码到字母的转换,这通常占用了整个电报业务的很大一部分时间,非常影响效率。于是,他用最普通的雪茄盒、马口铁、铜线缆发明了一个指针式电报机。这个发明可以把电码转换成字母,用指针指示每一个字母,直接省去了最复杂的步骤。西门子请来了自己在物理学会上认识的颇有名气的哈尔斯克来产品化这项发明。起初哈尔斯克还有些怀疑,但详细了解了工作原理之后便立马态度大改,对西门子赞赏有加,两人的合作一拍即合。1847年,一个仅有几百元资本、十名工人的小作坊"西门子-哈尔斯克电报机制造公司"成立了,这就是那家德国最著名的百年大企业的前身。

物理史话之电气时代开创者西门子

电报机

第二年,西门子发明了一种新型的导线,外面采用无缝的橡胶包裹,绝缘性能和耐用性都非常好,这也是我们现在常见的绝缘导线的原型。凭借着这根导线,西门子的公司承接了欧洲最长的一条通讯线路的铺设工作。从芬兰到克里米亚,全长一万公里,而这项工作,也让西门子的公司赚的盆满钵满。西门子因此再接再厉,成功铺设了从撒丁岛到北非的深海海底电缆,跨越大西洋、连接欧美大陆的电报电缆,西门子成了享有国际声誉的电缆铺设专家。

物理史话之电气时代开创者西门子

西门子公司的线缆广告

1866年,距离英国人法拉第根据电磁感应现象发明了最早的直流发电机已经过去了三十年,但是发电机的效率依然十分低下,用来通讯和照明勉强可以,但是很难作为动力使用。西门子在那年设计了一种全新的直流发电机,它将一部分电力分出来强化磁铁的磁性,极大地提高了发电机的功率。这算得上是世界上最早的实用型的直流发电机,正式打响了人类电气革命的第一枪。于是,在1879年,西门子的公司就展示了第一条电气化的铁路,时速达到18公里。第二年,世界上第一台电梯在曼海姆诞生,时速1.8公里。到1881年,世界上第一辆有轨电车在柏林投入使用,再过一年,第一辆无轨电车也被开发了出来。据说时速高达70公里,秒杀同时代的所有蒸汽动力车。而这些,都是西门子先生和他的公司的成就。

物理史话之电气时代开创者西门子

直流发电机

1890年,西门子将所有的业务都交给他的弟弟和儿子,然后从公司退休,并于2年后在柏林去世。而此时,他的弟弟卡尔、他的两个儿子阿诺德和威尔海姆正率领着一个拥有8万名员工的跨国公司大踏步地跨进了二十世纪。西门子,以电力技术的应用为标志的第二次工业革命的推动者,发明家、科学家和企业家三位一体,推动了德国从封建君主制的农业国向资本主义工业国转变的历史进程。1888年,由于他的卓越贡献,他被普鲁士国王封为世袭贵族,他的名字中的"VON"(冯)就是这么来的。

预告一下,下期人物:迈尔

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