有光明的地方,就有人类文明。数万年前,人类就已经懂得使用自然之火来御寒、烧烤和照明。三千多年前,人类开始使用简单灯具承载火烛,书写文明史。从粗糙的石灯到青铜灯,陶瓷灯到电灯,灯具的历史变迁打上了深刻的时代烙印,同时也是社会经济和文化的缩影。
汉弗莱?戴维是美国化学家。由于当时英国的卡尔迪弗矿井发生了几次可怕的爆炸,造成数千名矿工的死亡,煤矿公司为了保证矿井内的操作安全,颁布了特别的奖赏,将给能够发明矿井中使用的安全灯的发明家。公司总经理特别请求戴维帮助他们解决这一难题。框上给他送来了试验用的“爆鸣气”,这是一种危险气体。实际上他的成分是两种体积的氢气和一个体积的氧气组成的爆炸混合物。戴维和助手法拉弟反复的研究了这种气体的性质,特点及他在燃烧时,引起破坏性爆炸的条件。
他们的研究工作几乎延续了整整一年,他们想到用一些细的管子,把维持矿灯燃烧所需要的空气通过细管子引进灯内,然后再通过这些细管子把瓦斯排出灯外。当管子细到一定程度矿井中即使存在这种爆鸣气,也不会由于他的存在并与灯焰接触而引起爆炸。他们反复观察了使用不同管子时火焰大小的变化,进行了一系列系统的实验。1816年初,终于设计成功了一种安全矿灯。
这种矿灯很有效。戴维用一种网眼很小的金属网子代替了矿灯的玻璃罩,这样,火焰不会外漏烧到瓦斯,而瓦斯缺可以从孔中自由通过。很快,这种灯就在煤矿中广泛使用了,从此矿工们摆脱了惊吓一种致命的威胁。
由于发明设计了这种安全矿灯,戴维还获得了朗福德勋章。
戴维的研究虽然涉及到各个方面,但他一直没有放松研究的是电,因为在当时有关电的一些现象还没有得到圆满的解释,电的本质还没有明确的研究结果,必须进行不断地反复实验。他和法拉弟、丹麦著名物理学家奥斯特等科学家虽已有一定的成果,但仅仅是开始,因此戴维几乎一生不间断地锲而不舍地探索电的秘密。戴维有一个专门研究电的现象的实验室,里面有各种各样的计量仪器,测量物体导电性能的特殊器皿和其他仪器。
“导体对电流产生的电阻因导体的不同而异,而电阻可以作为导体物质的附加的特性。”戴维总结了长期实验的结果。而法拉弟又提出了异议,他说:“毫无疑问,电阻存在着差别,但是,目前我还看不出它的规律性。”戴维认为:“的确,对各种不同的物质作出概括,是很复杂的。但是,对单一物质说来,问题的解决就简单得多了。我们已获得这方面的某些资料。”于是,法拉第走到桌边,写了好几张密密麻麻的数字,充分地证明了他们所研究的物质的电阻,取决于导体的长度和横截面。温度上升时,电阻会随之加大。
汉弗莱·戴维一生的成就是十分丰富的。他从17岁开始在学徒时自修化学,阅读了大量的化学书籍,他才思敏捷,富于创造和实践的能力,以至于取得了辉煌的成就。在化学上他一生最大的贡献是开辟了用电解法制取金属元素的新途径:也就是用伏打电池来研究电的化学效应,电解了以前不能分解的苛性碱,制得了钾和钠,后来又制得了钡、镁、钙、锶等碱土金属。以后他又用强还原性的钾制取了硼;对气体,也进行了深入的研究;发现了有麻醉性、刺激性的“笑气”氧化亚氮,这种物质对外科学发展很有用。他用实验证明了氯是一种化学元素。提出酸里不可缺少的元素是氢,而不是氧,修正了拉瓦锡的“酸里必须含氧”的观点,他发明了煤矿安全灯,造福于矿下工作者。
随着科学技术的进步,新型的矿灯一一面世,LED矿灯、甲烷报警灯、一体头灯、锂电矿灯、防爆巷道灯等都很快的应用在了煤矿工人和煤矿井下的各个角落,这些新型矿灯,标志着采矿业照明工具的历史性变革。由于替代了以前的白炽灯光源,可最大限度避免因矿灯引发瓦斯爆炸事故并保护矿工的视力;因替代铅酸蓄电池,可有效减轻矿工劳动负荷;并且现在的矿灯是传统矿灯功耗的30%以上,可有效的节约能源;无需维护,充电更方便快捷。更加方便了工人的使用。
中国的科技水平已经跨入先进行列,中国的矿灯发展必定在不久的将来会有更加突飞猛进的发展,将会为井下工作者的安全提供有力保障。