Изобретение электрической лампы: Кто кого вдохновил?

В России изобретателями электрической лампы считаются Александр Лодыгин [1] и Павел Яблочков [4], в США — Томас Эдисон [2], в Великобритании — Джозеф Сван [5], в Германии — Генрих Гёбель [3]. Кто ее создал на самом деле? 

Марк Бейгельзимер, PhD, системный аналитик, руководитель проекта Trust but Verify. 

Справка: 

Гёбель, Генрих (20 апреля 1818 – 4 декабря 1893) – германский часовщик и оптик, изобретатель. Обучался ремеслу в своем родном городе. Формального университетского образования не получил. Но его профессиональные навыки позволили ему установить связи с профессорами ганноверского университета, что способствовало его экспериментам и изобретениям. 

Лодыгин, Александр Николаевич (6 (18) октября 1847 — 16 марта 1923) – русский электротехник, изобретатель, предприниматель. Учился в Московском юнкерском пехотном училище. После отставки увлекся электротехникой. В начале 1870-х годов вольнослушателем посещал занятия по физике, химии и механике в Петербургском Технологическом институте.

Яблочков, Павел Николаевич (2 (14) сентября 1847 — 19 (31) марта 1894) – русский электротехник, военный инженер, изобретатель, предприниматель. Закончил Техническое гальваническое заведение в Кронштадте (в то время — единственная в России школа, которая готовила военных специалистов в области электротехники).  

Сван, Джозеф Уилсон (31 октября 1828 – 27 мая 1914, вариант транслитерации - Суон) – английский специалист в области физики и химии, изобретатель. Интерес к науке проявил еще в школе. Формального университетского образования не получил. Своих успехов достиг благодаря самообразованию и экспериментам. 

Эдисон, Томас Алва (11 февраля 1847 – 18 октября 1931) – американский изобретатель и предприниматель. Формального образования (в традиционном смысле) не получил. Он посещал школу всего несколько месяцев, после чего обучался дома под руководством матери. Эдисон был самоучкой и большую часть своих знаний получил через самостоятельное изучение и практические опыты.

Воспользуемся тем же подходом, который мы применяли при ответе на вопрос об изобретении радио. Суть этого подхода состоит в том, чтобы проследить, кто из потенциальных авторов был первым на каждом этапе создания электрической лампы: от идеи до коммерчески успешного серийного производства. Эти этапы можно представить в виде шкалы TRL (уровня технологической готовности):

TRL 1 — предложена идея,

TRL 2 — разработаны концептуальные решения по реализации идеи,

TRL 3 — реальность и полезность идеи подтверждены экспериментально или расчетами,

TRL 4 — в лабораторных условиях проверены концептуальные решения,

TRL 5 — создан опытный образец,

----------------------------------------

TRL 6 — создан опытно-промышленный образец,

TRL 7 — опытно-промышленный образец эксплуатируется на практике,

TRL 8 — создан промышленный образец, т.е. образец, готовый к коммерчески успешному серийному производству,

TRL 9 — реализовано коммерчески успешное серийное производство.

Факты

В приведенной ниже таблице в хронологическом порядке сведены ключевые события в деятельности каждого из пяти указанных разработчиков электрической лампы. События пронумерованы и кратко описаны ниже таблицы. При этом каждое событие отнесено к тому или иному уровню TRL. События разного уровня TRL обозначены разным цветом фона. Нумерация каждого события состоит из двух основных символов: буквы, соответствующей фамилии исследователя, и цифры, соответствующей номеру уровня TRL. Если одному уровню TRL соответствуют несколько событий, то вводится дополнительный порядковый номер в скобках. Например, Л-4 — событие уровня TRL 4, связанное с Лодыгиным, Г-5 (2) — второе из событий уровня TRL 5, связанных с Гебелем.

Описание событий

Гебель

Г-4. В 1846 году начал свои первые опыты по усовершенствованию лампы накаливания, запатентованной американцем К.В. Штарром [6, 7]. 

Г-5 (1). В 1848 году Гебель установил на крыше своего часового магазина цинково-угольную батарею и получил яркую электрическую дугу для привлечения покупателей [6]. 

Г-5 (2). В 1854 году Гёбель разработал прообраз «современной» лампы: обугленную бамбуковую нить, размещённую в стеклянном цилиндре в вакууме. Долговечность таких ламп составляла несколько часов [8]. 

Лодыгин

Л-4. В 1872 году Лодыгин подал заявку на лампу накаливания с угольной нитью (российский патент с приоритетом 1872 года ему выдали в 1874 году) [9, с. 27].

Л-5 (1). В 1874 году Лодыгин основал в Санкт-Петербурге собственную компанию «Русское товарищество электрического освещения Лодыгин и К°» [9, с. 27]. Первые образцы его ламп работали 30 минут, последующие усовершенствования довели срок их службы до 700—1000 часов [10]. 

Л-5 (2). В 1890-х годах Лодыгин изобрел несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов (вольфрам, молибден) [19].

Яблочков

Я-4. В 1874 году Яблочков установил прожектор с дуговой лампой на паровоз царского поезда для освещения путей ночью. Работа прожектора требовала постоянного регулирования межэлектродного расстояния, поэтому Яблочков, стоя на передней площадке паровоза, всю дорогу следил за его работой [9, с. 32; 11].

Я-5. В 1876 году на выставке физических приборов в Лондоне Яблочков впервые публично продемонстрировал свою дуговую лампу, не требующую регулирования межэлектродного расстояния. Она вошла в историю под названием "свечи Яблочкова" [9, с. 32; 11].

Я-6. В октябре 1877 года состоялась первая широкая презентация системы освещения Яблочкова, когда "свечами Яблочкова" были освещены фешенебельные магазины Лувра [9, с. 32; 11]. 

Я-7. Во время Парижской выставки в 1878 году Яблочков осветил часть авеню Опера, а позднее — парижский крытый ипподром и часть набережной Темзы в Лондоне. Магазины и роскошные отели двух европейских столиц сотнями устанавливали его дуговые лампы. Их использовали для освещения морского порта в Гавре и многих городов, включая Марсель и Рим [9, c. 33]. 

Сван

С-4. В 1860 году Сван продемонстрировал первые результаты и получил патент, однако из-за трудностей в получении вакуума лампа Суона работала недолго и неэффективно [12, 13]. 

С-5. Начиная с 1878 года, после усовершенствования вакуумной технологии, Сван вернулся к работе над лампой, получил новый патент и публично продемонстрировал работающую лампочку с угольной нитью в феврале 1879 г. [12]. 

С-6. В 1880 году библиотека Lit & Phil в Ньюкасле стала первой публичной комнатой, освещенной электрическим светом во время лекции Свана [13].

С-7. В 1881 году Джозеф Сван основал компанию по производству электрических ламп Swan United Electric Light Company. В этом же году лондонский театр «Савой» стал первым общественным зданием в мире, полностью освещенным электричеством (лампами Свана) [13].

С-8. В 1883 году в Великобритании произошло слияние компаний Свана и Эдисона в одну компанию Edison & Swan United Electric Light Company, получившую известность как «Ediswan». Ediswan стала крупным производителем лампочек и других электротехнических изделий в Великобритании и Европе [13].

С-9. В 1886 году компания Edison & Swan United Electric Light Company переносит свое производство в цеха бывшей текстильной фабрики в Пондерс-Энд (северный Лондон) и увеличивает выпуск продукции [20].   

Эдисон

Э-6. В 1879 году Эдисон патентует лампу накаливания с угольной нитью и временем работы 40 часов [14]. В этом же году Эдисон вместе с партнерами основал в Нью-Йорке компанию Edison Electric Light [15].  

Э-7 (1). В 1880 году, подбирая материал для нити, Эдисон провёл около 7500 испытаний различных материалов и опытов по карбонизации различных растений [8]. В итоге он создал лампу с прочной нитью накала [16].

Э-7 (2). В 1881 году Эдисон на базе созданной им лампы с прочной нитью накала создал практически осуществимую систему электрического освещения с возможностью одновременного использования множества ламп [16, 17]. 

Э-8. В 1882 году Эдисон основал компанию Edison General Electric по изготовлению электрогенераторов, лампочек, кабелей и осветительных приборов. В этом же году Эдисон открыл первую в мире коммерческую электростанцию в Нью-Йорке, которая обеспечивала электричеством 58 потребителей, и начал массовое производство электрических ламп [18].

Э-9. В 1886 году компания Edison General Electric достигла годового производства в 1 миллион лампочек, что позволило ей впервые выйти на уровень безубыточности. В это же время в Великобритании компания Edison & Swan United Electric Light Company существенно увеличивает выпуск продукции за счет переноса производства в новые цеха [20].

Анализ таблицы

Из приведенной таблицы видно, что:

• Гёбель первым проверил основные технические компоненты электрической лампы (TRL 4) и создал работающий опытный прототип (TRL 5).

• Яблочков первым довел свою конструкцию лампы до уровня массового применения (TRL 6) и вплотную подошел к созданию коммерчески успешного прототипа (TRL 7).

• Эдисон и Сван практически одновременно прошли этапы создания промышленных образцов ламп (TRL 8) и их коммерчески успешного производства (TRL 9).

Дополнительные факты

Технологические предпосылки для массового производства и использования электрических ламп — создание глубокого вакуума и непрерывное производство электроэнергии — сформировались только во второй половине 19 века: в 1865 году был изобретен ртутный вакуумный насос (Герман Шпренгель), в 1870-80-х годах — первые коммерчески успешные генераторы постоянного тока (динамо-машина Зеноба Грамма). Поэтому все изобретатели элетрических ламп до этого времени (в том числе и Генрих Гебель) не могли продвинуться дальше опытных образцов. 

Цинково-угольная батарея, которую Гебель установил на крыше своего часового магазина, давала такие яркие световые дуги, что соседи вызывали пожарных. После нескольких выездов пожарных суд запретил Гебелю использовать дуговую лампу на крыше. Наверное, именно это стало причиной того, почему он стал заниматься лампой накаливания [6].

Томас Эдисон в ответ на замечание о множестве неудач, которые он потерпел при поиске эффективной конструкции электрической лампы, сказал: "Я не терпел неудач. Я просто нашел 10 тысяч способов, которые не работают" [ref].

Основав в 1882 году компанию Edison General Electric, Эдисон установил продажную цену лампочки в 40 центов при её себестоимости в 110 центов. Четыре года Эдисон увеличивал выпуск лампочек, снижая их себестоимость, однако терпел убытки. Когда себестоимость лампы упала до 22 центов, а их выпуск вырос до 1 млн штук, он за один год покрыл все затраты. В 1892 году компания Эдисона объединилась с другими компаниями в General Electric [15].

В 1877-1878 годах, благодаря системе освещения Яблочкова, Париж стал настолько ярким, что его стали называть «городом света». Это название сохранилось и по сей день [9, с. 33].

На пике своего мирового признания Павел Яблочков в 1878 году вернулся в Россию и основал новую компанию по производству дуговых ламп в Санкт-Петербурге. Но российские власти и частные предприятия не проявили должного интереса к лампам Яблочкова. Электрификация Санкт-Петербурга и Москвы начнется лишь спустя много лет, и тогда городские власти заключат контракт на выполнение этой работы с немецкой компанией Siemens and Halske. К тому моменту Яблочков уже был не в состоянии составить конкуренцию фирмам, выпускающим лампы накаливания, которые уже стали значительно дешевле его дуговых ламп и могли гореть в несколько раз дольше [11; 9, с. 33]. 

Одна из причин, по которой Яблочков не развил свой успех в России, состояла в том, что власти относились к нему с подозрительностью. Царское правительство боялось политической независимости, которую неизбежно получали успешные предприниматели, а связи Яблочкова с революционерами только усиливали их беспокойство. К тому же российский бизнес не был заинтересован в технологических инновациях. Даже роскошный отель, в котором непродолжительное время Яблочков жил в Санкт-Петербурге в 1878 году, не захотел закупать его лампы, предпочтя им традиционные газовые фонари [9, с. 34].

Александр Лодыгин в России из-за отсутствия помощи со стороны государства и бизнеса не смог развить даже свое "прорывное" решение по использованию тугоплавких металлов для нитей накала (см. выше событие Л-5 (2)). Поэтому в 1908 году Лодыгин продал свой патент на лампу с вольфрамовой нитью накаливания своим прямым конкурентам — компании General Electric [9, с. 29].

Вывод

Так же, как и во многих других случаях технических инноваций (например, радио), у электрической лампы нет одного единственного автора. На разных этапах от идеи до массового использования приоритет имели разные исследователи: Генрих Гебель (первый опытный образец), Павел Яблочков (первый опытно-промышленный прототип), Томас Эдисон и Джозеф Сван (первые коммерчески успешные лампы). Но по итогу, т.е. с точки зрения практической пользы для массового потребителя, основная заслуга, безусловно, принадлежит Эдисону и Свану.

При этом весьма показательны причины, по которым другие исследователи не преуспели в этой гонке. Генрих Гебель, несмотря на свой приоритет в создании опытного образца, не имел объективной возможности опередить более молодых изобретателей (в его время еще не было средств обеспечения глубокого вакуума и непрерывной электроэнергии). А вот два русских изобретателя — Александр Лодыгин и Павел Яблочков — были не старше Свана и Эдисона, но не смогли составить им конкуренцию, поскольку в отличие от США и Европы, власти и предприниматели в России не были заинтересованы в поддержке отечественных разработок электрических ламп. Поэтому в то время, когда волна электрификации дошла до России, российские разработки уже не могли конкурировать с мировыми фирмами.

Список источников

1. История изобретения лампочки в России. Сайт История государства

2. Edison Light Bulb. Smithsonian. 

3. Wer erfand die Glühbirne? Wissen.de

4. Яблочков против Эдисона: кто первым изобрёл электрическую лампу и почему никакого спора на самом деле не было. 2 июля 2018. Дзен.

5. Joseph Swan. English physicist and chemist. Britannica.

6. Генрих Гебель. Краткая биография. Peoples.ru

7. С. Становой. Генрих Гебель — часовик, создавший первую пригодную к использованию лампу. Популярная электроника.

8. История изобретения и развития электрического освещения. electrolibrary.info. Архивировано 13 октября 2016 года.

9. Л. Грэхем. Сможет ли Россия конкурировать? История инновация в царской, советской и современной России.  Манн, Иванов и Фербер, Москва, 2014.  http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=6567297

10. Лодыгин, Александр Николаевич. Материал из Википедии.

11. Яблочков, Павел Николаевич. Материал из Википедии.

12. Суон, Джозеф Уилсон. Материал из Википедии.

13. Joseph Swan - The Lightbulb. British Heritage.

14. Лампа накаливания. Материал из #cite_ref-:0_11-1">Википедии.

15. В.П. Самохин. Памяти Томаса Алва Эдисона Архивная копия от 17 ноября 2015 на Wayback Machine.

16. Эдисон, Томас Алва. Материал из Википедии.

17. 125 лет лампочке Эдисона: изобретение, перевернувшее мир. 27.01.2022. TechInsider

18. Кто изобрел лампочку? 13.08.2024. Lifetime.

19. A. de Lodyguine, U.S. Patent 575,002 «Illuminant for Incandescent Lamps». Application on January 4, 1893. 

20. Edison and Swan United Electric Light Co. Grace's Guide to British Industrial History.

Изображение на обложке: Dewald Van Rensburg, источник: Wallpaper

Уважаемый читатель! Мы приглашаем вас поделиться своим мнением о данной статье и в целом о проекте Trust but Verify через доступные каналы связи. Ваше мнение мы учтем при подборе контента и верификации информации. Если ваши аргументы будут убедительными, мы готовы внести коррективы в оценки утверждений, фактов и выводов.