有光明的地方,就有人類文明。數(shù)萬年前,人類就已經(jīng)懂得使用自然之火來御寒、燒烤和照明。三千多年前,人類開始使用簡單燈具承載火燭,書寫文明史。從粗糙的石燈到青銅燈,陶瓷燈到電燈,燈具的歷史變遷打上了深刻的時代烙印,同時也是社會經(jīng)濟和文化的縮影。
漢弗萊?戴維是美國化學家。由于當時英國的卡爾迪弗礦井發(fā)生了幾次可怕的爆炸,造成數(shù)千名礦工的死亡,煤礦公司為了保證礦井內(nèi)的操作安全,頒布了特別的獎賞,將給能夠發(fā)明礦井中使用的安全燈的發(fā)明家。公司總經(jīng)理特別請求戴維幫助他們解決這一難題。框上給他送來了試驗用的“爆鳴氣”,這是一種危險氣體。實際上他的成分是兩種體積的氫氣和一個體積的氧氣組成的爆炸混合物。戴維和助手法拉弟反復的研究了這種氣體的性質,特點及他在燃燒時,引起破壞性爆炸的條件。
他們的研究工作幾乎延續(xù)了整整一年,他們想到用一些細的管子,把維持礦燈燃燒所需要的空氣通過細管子引進燈內(nèi),然后再通過這些細管子把瓦斯排出燈外。當管子細到一定程度礦井中即使存在這種爆鳴氣,也不會由于他的存在并與燈焰接觸而引起爆炸。他們反復觀察了使用不同管子時火焰大小的變化,進行了一系列系統(tǒng)的實驗。1816年初,終于設計成功了一種安全礦燈。
這種礦燈很有效。戴維用一種網(wǎng)眼很小的金屬網(wǎng)子代替了礦燈的玻璃罩,這樣,火焰不會外漏燒到瓦斯,而瓦斯缺可以從孔中自由通過。很快,這種燈就在煤礦中廣泛使用了,從此礦工們擺脫了驚嚇一種致命的威脅。
由于發(fā)明設計了這種安全礦燈,戴維還獲得了朗福德勛章。
戴維的研究雖然涉及到各個方面,但他一直沒有放松研究的是電,因為在當時有關電的一些現(xiàn)象還沒有得到圓滿的解釋,電的本質還沒有明確的研究結果,必須進行不斷地反復實驗。他和法拉弟、丹麥著名物理學家奧斯特等科學家雖已有一定的成果,但僅僅是開始,因此戴維幾乎一生不間斷地鍥而不舍地探索電的秘密。戴維有一個專門研究電的現(xiàn)象的實驗室,里面有各種各樣的計量儀器,測量物體導電性能的特殊器皿和其他儀器。
“導體對電流產(chǎn)生的電阻因導體的不同而異,而電阻可以作為導體物質的附加的特性。”戴維總結了長期實驗的結果。而法拉弟又提出了異議,他說:“毫無疑問,電阻存在著差別,但是,目前我還看不出它的規(guī)律性。”戴維認為:“的確,對各種不同的物質作出概括,是很復雜的。但是,對單一物質說來,問題的解決就簡單得多了。我們已獲得這方面的某些資料。”于是,法拉第走到桌邊,寫了好幾張密密麻麻的數(shù)字,充分地證明了他們所研究的物質的電阻,取決于導體的長度和橫截面。溫度上升時,電阻會隨之加大。
漢弗萊·戴維一生的成就是十分豐富的。他從17歲開始在學徒時自修化學,閱讀了大量的化學書籍,他才思敏捷,富于創(chuàng)造和實踐的能力,以至于取得了輝煌的成就。在化學上他一生最大的貢獻是開辟了用電解法制取金屬元素的新途徑:也就是用伏打電池來研究電的化學效應,電解了以前不能分解的苛性堿,制得了鉀和鈉,后來又制得了鋇、鎂、鈣、鍶等堿土金屬。以后他又用強還原性的鉀制取了硼;對氣體,也進行了深入的研究;發(fā)現(xiàn)了有麻醉性、刺激性的“笑氣”氧化亞氮,這種物質對外科學發(fā)展很有用。他用實驗證明了氯是一種化學元素。提出酸里不可缺少的元素是氫,而不是氧,修正了拉瓦錫的“酸里必須含氧”的觀點,他發(fā)明了煤礦安全燈,造福于礦下工作者。
隨著科學技術的進步,新型的礦燈一一面世,LED礦燈、甲烷報警燈、一體頭燈、鋰電礦燈、防爆巷道燈等都很快的應用在了煤礦工人和煤礦井下的各個角落,這些新型礦燈,標志著采礦業(yè)照明工具的歷史性變革。由于替代了以前的白熾燈光源,可最大限度避免因礦燈引發(fā)瓦斯爆炸事故并保護礦工的視力;因替代鉛酸蓄電池,可有效減輕礦工勞動負荷;并且現(xiàn)在的礦燈是傳統(tǒng)礦燈功耗的30%以上,可有效的節(jié)約能源;無需維護,充電更方便快捷。更加方便了工人的使用。
中國的科技水平已經(jīng)跨入先進行列,中國的礦燈發(fā)展必定在不久的將來會有更加突飛猛進的發(fā)展,將會為井下工作者的安全提供有力保障。