物理史話之電氣時代開創者西門子

不知道從什麼時候開始，德國製造似乎一直都是質量的保證，著名的"油紙包"的梗也是從這裡來的。但是真實的德國製造又是怎麼樣的呢？或許在我們的家裡都會有一兩樣的德國製造的東西，像冰箱、汽車、工具箱等等，而其中我們最常見到的品牌無疑是"西門子"。今天科普君就來聊聊這位德國的物理學家、發明家恩斯特·維爾納·馮·西門子。

恩斯特·維爾納·馮·西門子

恩斯特·維爾納·馮·西門子於1812年出生在德國漢諾威下面一個偏遠小村莊裡的農民家庭，他的父親一共有十四個孩子，西門子是老四。不過由於他的一個姐姐和兩個哥哥都在童年夭折了，所以西門子成了實際的老大。當時的歐洲大陸戰亂頻仍，兵燹相連，而德國也並不是一個統一的國家，它有許多的邦國組成，很像中國的春秋時代。西門子的啟蒙教育是由他的外祖母擔任的，她教育西門子的兄弟姐妹們讀書寫字，鍛鍊了他們的記憶力。西門子在11歲時進入了家附近的一箇中學學習，主要學習古代語言，但是很明顯的，西門子發現自己感興趣的還是自然科學，所以他暗下決心，要成為一個建築工程師（俗稱"搬磚的"）。但是由於家境貧寒，西門子在中學畢業就面臨沒法上學的窘境。這時候教他測繪課程的老師告訴他在普魯士的炮兵工程學校可以學到建築工程科目，最重要的是，學費全免，退伍後照樣還能當一個建築工程師。西門子於是進入了軍隊，在參軍的3年中，西門子如飢似渴地學習了數學、物理、化學這幾門他最感興趣的課程。

漢諾威

1840年，28歲的西門子從炮兵工程學校畢業，調到一個小城市。在那裡，由於防務事宜很少，工作很清閒。西門子就開始在空閒時間裡搞研究，主要是電解電鍍金屬的實驗。但是這時候一場意外的決鬥打破了西門子平靜的生活。一名步兵軍官和一名炮兵軍官發生了爭執，並迅速發展到了需要決鬥的程度，西門子作為炮兵軍官的朋友自然不能置身事外，他成了好友的助手。決鬥本身的結果現在已經不知道了，但是由此而引發的另一個後果就是西門子被人告發參與決鬥，而軍人是嚴禁參與決鬥的，於是西門子被軍事法庭判處5年監禁。從意氣風發的青年軍官變成階下囚，西門子的前途似乎一下子黯淡了下來。然而成功的人總是能夠在不可能的地方發現機會，西門子也一樣，他並沒有將吃牢飯當成一種負擔，反而將牢房改造成了實驗室。沒有軍隊事物打擾自己，管吃管住還能做實驗，這次坐牢，簡直就是為西門子以後的發展量身定製的。西門子在獄中繼續做電解電鍍實驗，他給鋅白銅茶匙鍍上了一層純金，又給金屬器皿鍍上了白銀。電鍍實驗成功的消息很快飛過監獄的高牆，有珠寶商人跑到監獄裡面跟西門子談論合作的事情，就這樣，西門子的第一單生意就在牢房裡開張了。正當西門子在牢房裡準備繼續改進電鍍技術的時候，"噩耗"傳來，由於國王赦免了他的罪行，他要被提前釋放了。西門子絕對沒有比監獄更好的實驗室了，他給上司寫了一份請求書，希望能夠完成實驗後再出獄。他的請求書起到了作用，他被立即清理出了監獄。

電鍍技術

西門子作為家中的長子，而此時他的父母都已經去世了，成了弟弟妹妹們的經濟來源。很明顯的，西門子是一個負責任的長兄。出獄之後，西門子讓弟弟賣掉了電鍍的專利，並把目光投向了別的領域。

1844年，西門子參觀了巴黎第一屆法國工業博覽會，在這裡，西門子對電報機產生了極大的興趣。我們在之前惠斯通那章裡面就講到了惠斯通發明了著名的五針發報機。但是西門子覺得電報最大的缺陷是從電碼到字母的轉換，這通常佔用了整個電報業務的很大一部分時間，非常影響效率。於是，他用最普通的雪茄盒、馬口鐵、銅線纜發明了一個指針式電報機。這個發明可以把電碼轉換成字母，用指針指示每一個字母，直接省去了最複雜的步驟。西門子請來了自己在物理學會上認識的頗有名氣的哈爾斯克來產品化這項發明。起初哈爾斯克還有些懷疑，但詳細瞭解了工作原理之後便立馬態度大改，對西門子讚賞有加，兩人的合作一拍即合。1847年，一個僅有幾百元資本、十名工人的小作坊"西門子-哈爾斯克電報機制造公司"成立了，這就是那家德國最著名的百年大企業的前身。

電報機

第二年，西門子發明了一種新型的導線，外面採用無縫的橡膠包裹，絕緣性能和耐用性都非常好，這也是我們現在常見的絕緣導線的原型。憑藉著這根導線，西門子的公司承接了歐洲最長的一條通訊線路的鋪設工作。從芬蘭到克里米亞，全長一萬公里，而這項工作，也讓西門子的公司賺的盆滿缽滿。西門子因此再接再厲，成功鋪設了從撒丁島到北非的深海海底電纜，跨越大西洋、連接歐美大陸的電報電纜，西門子成了享有國際聲譽的電纜鋪設專家。

西門子公司的線纜廣告

1866年，距離英國人法拉第根據電磁感應現象發明了最早的直流發電機已經過去了三十年，但是發電機的效率依然十分低下，用來通訊和照明勉強可以，但是很難作為動力使用。西門子在那年設計了一種全新的直流發電機，它將一部分電力分出來強化磁鐵的磁性，極大地提高了發電機的功率。這算得上是世界上最早的實用型的直流發電機，正式打響了人類電氣革命的第一槍。於是，在1879年，西門子的公司就展示了第一條電氣化的鐵路，時速達到18公里。第二年，世界上第一臺電梯在曼海姆誕生，時速1.8公里。到1881年，世界上第一輛有軌電車在柏林投入使用，再過一年，第一輛無軌電車也被開發了出來。據說時速高達70公里，秒殺同時代的所有蒸汽動力車。而這些，都是西門子先生和他的公司的成就。

直流發電機

1890年，西門子將所有的業務都交給他的弟弟和兒子，然後從公司退休，並於2年後在柏林去世。而此時，他的弟弟卡爾、他的兩個兒子阿諾德和威爾海姆正率領著一個擁有8萬名員工的跨國公司大踏步地跨進了二十世紀。西門子，以電力技術的應用為標誌的第二次工業革命的推動者，發明家、科學家和企業家三位一體，推動了德國從封建君主制的農業國向資本主義工業國轉變的歷史進程。1888年，由於他的卓越貢獻，他被普魯士國王封為世襲貴族，他的名字中的"VON"（馮）就是這麼來的。

預告一下，下期人物：邁爾