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早在爱迪生迁到门洛帕克前的十年，就有人开始研究用电照明了。十九世纪六十年代，英国沿海的灯塔已使用弧光灯。一八七六年，在费城举行的美国建国百周年展览会上，三盏露天的弧光灯放射出令人目眩的白色光芒。在一八七八年的巴黎博览会上，明亮的电弧灯给西联电报公司的总顾问留下了极为深刻的印象，他一回美国就劝爱迪生探索电弧灯运用在商业上的可能性。爱迪生以前也曾有很短一段时间试验过利用电来照明，但当时他由于专心致力于搞留声机而暂时将那工作搁在一边罢了。
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弧光灯当然是指电弧发出的光亮。把两条状如铅笔的碳棒接通电流，当电流通过两根碳棒的尖端时，就能发出强烈的耀眼白光。一八○八年，汉弗莱·德维爵士就曾用两千节电池构成的电池组首次在大庭广众之中燃亮弧光。但是在发明直流发电机之前，弧光一直未能普遍应用于实际生活，直到十九世纪八十年代，直流发电机才取代了电他组。
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在日益成长的城市中，总会有某种形式的照明成为公共安全所必不可少的东西。当时，弧光灯的主要竞争对手是煤气灯。到一八三五年，巴尔的摩、波士顿、纽约、布鲁克林和新奥尔良的一些街道、少数工厂和小量富豪的私人住宅都是由煤气公司的煤气灯照明的。四十年后，全美国已有四百多家煤气公司。但是街道用煤气灯照明还只限于大城市，因为只有在大城市里，经营中心站才能赢利。需要煤气灯的偏远工厂非得自设煤气厂不可。小城镇和农村中的美国人只能靠蜡烛和煤油灯照明。人们仍然认为，更广泛的人工照明还得依靠煤气来提供。
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一八七八年爱迪生电灯公司成立时，弧光灯井没有显示出能为家庭、办公室和小商店提供照明的任何可能性。弧光也象煤气一样由燃烧产生，因此只能在火焰不会引起危险的地方使用，同时碳棒也必须经常更换。限制弧光灯广泛应用最突出的因素是它发出的光过分刺眼，而且这种强光又不能减低，因此，即使最小的弧光灯也不适于空间较小的室内照明。此外，弧光灯的电路是“串联电路”，即是说，所有的弧光灯必须同时开关。甚至只要有一盏弧光灯短路，整个系统就有危险。相比之下，煤气灯则有许多优点，因此，煤气公司超过百分之九十的收入乃是来自办公室与家庭的照明。爱迪生之所以重视电灯照明这一问题，绝不是简单地由于“美国佬异想天开”，当然更不是出自天真的发明小玩艺的人的直觉。对于他来说，这是一个社会问题，当然也是一个市场问题。一八七八年九月，他在一个展览会上看到了八盏五百支烛光的弧光灯，这是弧光灯方面的最新产品。我看到已取得的成就并没有实际用途，未能将强烈的刺眼灯光减弱以便装在私人住宅内使用。现有的电灯光芒过分强烈，而（单位）量却很低。我回到家里，连续做了两夜实验，我终于发现了其中奥秘，非常简单，就连一个以擦鞋为业的人也会明白。我突然恍然大悟，就象突然明白了留声机的奥秘一样。这是实实在在的，并非幻觉……将强光分细是可以办到的。
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他对纽约《太阳报》的一位记者透露了他对整个照明系统的设想：中心电站通过电力网向各家供电，电流点燃千家万户的电灯。他急不可待地预言，仅在纽约闹市区，很快就会有五十万家用上电灯。即使仅是在刚刚开始实验的阶段，他这夸张的预言就已使他获得范德比尔特以及德雷克塞尔一摩根公司的资助。
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对于怎样才能做到这一点，当时爱迪生心中仍然只有一个极为模糊的概念。但是他坚信，只要具体确定了需要，他的发明工厂什么都能设计出来。不到两个星期，他就打电报给在欧洲的代理商：“电灯事业出现大突破——光的无限细分。”美国的资助者一直致力于使梦想变为现实，而爱迪生所描绘的也只不过是“尚未发生而必将发生的事情”而已。
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然而，他已从商业角度为他的梦想作了精确的计算。他知道，到一八七八年，庞大的煤气照明工业中只有百分之十用于路灯；他相信，弧光灯也只能取代照明市场的这一小部分，因为弧光灯的特性使它基本上只能用于户外照明。这意味着，百分之九十的煤气照明市场仍然是向某种新的竞争开放的。爱迪生在他的笔记本上写道：
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在一般照明中电与煤气的对比目标：（E）精确地模仿煤气所具备的一切功能，用电力取代煤气照明。改进照明设备，力求满足自然条件、人工条件和商业条件的一切要求。以前的发明都失败了，但它们是爱迪生获得商业成就和奠定胜局的基础。爱迪生巨大努力的目标不是为了制造耀眼的强光，而是制造象煤气灯那样柔和的光线。
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既然煤气灯用起来有许多不便之处（爱迪生指出：“……极不舒服，在新麦迪逊广场剧院，每一盏煤气灯的喷嘴都装有一些小管子，以便带走燃烧产生的气体。”），却仍然需求如此之大，那么一个既有煤气灯的所有优点，又没有它的不便和危险的照明系统，将会产生多大的利润呢？爱迪生从过期的煤气业杂志中，清楚查出前五十年煤气照明的各种实况。他认为这些情况向他展示了他打算为电灯争取到的市场。
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爱迪生设想建立一个四通八达的电力网。他比较了从煤中获得煤气（当时使用的系统）的费用和把煤和蒸气转变为电力的费用。他注意到，在城市里，商店和小工厂需要大量的电力来开动马达，但它们对电灯的需求却可能不大。”而在比较高级的住宅区，不需要用多少电力来开动马达，但对电灯却有更大需要。”因此他断定：“最不需要电灯照明的区域恰好就是最需要电力的区域，因此这就平衡了整个城市对电的需求。”如果要将电产生的光“细分”，以便它进入每一个家庭，首先需要有一种新型电灯，然后需要有一种新型的电路，以便每盏灯都可以单独开关；最后，当然还需要一个用电线与成千上万个电源插座相连的中央发电厂。于是，爱迪生开始同时进行这几方面的工作。
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显然，第一步本来应该是集中力量研究如何将弧光分细，但是爱迪生从一开始就选择了另一条途径。他着手研究一种在封闭的灯泡里发出柔和光亮的电灯，这就是“白炽”光，即是不利用电来产生火焰（象煤气灯的火焰或弧光灯里消耗碳棒的火），而是利用它使某种细丝发出灼热的白光。人们过去在弧光灯方面的成就无助于这种研究。
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至少有半个世纪之久，发明家们一直尝试搞出一种完善的“辉光灯”。他们把导电的金属丝或碳丝放进一个抽掉空气的玻璃容器中，但是发光的时间都只有短短的几分钟。专家们由此得出坚定的结论：白炽灯照明不论在理论上或是在实践中都是行不通的。以前这些失败的试验使用的都是碳丝或铂丝，通电后，碳丝和铂丝产生的电阻很低，因此相对地就需要较强大的电流（假设电阻为一欧姆，就需要电压为十伏特的十安培电流），于是电路就需要大量昂贵的铜线，就是因为铜线的价格昂贵，加上其它因素，专家们才认为这种系统是不经济的。
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爱迪生并没有走前人的老路，因此不必担心灯丝的性质和铜丝的价格。他是从一个崭新的角度看待整个问题的。实际上，他把整个问题颠倒了过来。假设通上电流的灯丝电阻很高，那么每盏灯就可以只用很少的电流（假设电阻为一百欧姆，就人需要电压为一百伏特的一安培电流）。由于使用了高压电流，这样一个系统的电路就只需要原来百分之一的铜丝。这种节省的本身就有助于使整个计划变得切实可行。
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由于用这种方式重新考虑整个问题，爱迪生随即规定了他必须找到的那种灯丝的性质。他先用铂做试验，但是并没有成功。此后，他又试验其它各种材料。最后在一八七九年十月，用碳化棉丝做灯丝的试验灯泡终于显示出成功的希望。它实际上发光达四十小时。这还要归功于爱迪生改进了灯泡的真空情况。一八七九年十一月一日，爱迪生申请碳丝灯泡的专利。同时，他设计了一种并联电路，这种电路上的成千上万个电源插座部可以单独开关。他还改进了直流发电机。因此，爱迪生不仅“发明”了新的白炽灯泡，而已正在为整个社会组织一种新的电力照明系统。
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象半个世纪前组织毛皮商定期集会的先驱者或牧畜小道的开路人一样，他也考虑了时间、地点和人的问题。他必须立即全线出击，提供电源、线路网，来为他的新式电“蜡烛”服务。但是爱迪生的行动是有根有据的，因为煤气照明业已经测验了他的市场，而煤气业由于能够为办公室和家庭提供“分散的”照明，确曾兴旺一时。因而只要能够提供一种更便宜、更好的代替品来取代煤气灯，他就完全有理由相信自己的事业会昌盛起来。
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爱迪生的目标是建立一个能够全面有效运作的照明系统，因此他知道，解决一两个问题是不行的，必须全面解决所有的问题，才能结出硕果。但是爱迪生还知道，只要得到一些能够说明他取得进展的证据，就可以鼓励纽约的投资者继续资助他的研究。因此，他开始利用自己制造戏剧性气氛的本领，来宣传自己所作的探索的伟大意义和成就（包括实际的和想象中的）。一八七九年十二月二十一日，纽约《先驱报》的头版新闻宣称：
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爱迪生的电灯是伟大发明家在电力照明方面取得的巨大胜利，只需一张纸，不用煤气，不要火焰，价比油廉，棉丝能产主明亮光线！
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这位了解情况的记者描述了爱迪生魔术的传奇内容：把电流通到一张“一吹即飞的小纸条”上，就会产生“明亮而美丽的光，恰似意大利秋天柔和的落日”。爱迪生并不想对他的发明保密，他宣布门洛帕克将在一八八○年除夕用神奇的新灯照明。从圣诞节到新年这一个星期里，人们纷纷涌到门洛帕克，观看爱迪生那神奇的“未来之光”。由一台直流发电机供电的四十盏白炽灯使参观的人们惊叹不已。给他们留下深刻印象的不仅是电灯本身，更重要的是可将它们随时开关。
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第二年夏天，爱迪生宣布，他正派遣代理人到世界各地去为他的白炽灯丝寻找完美的植物纤维。仅仅几年前，出版了朱尔·凡尔纳的《八十天环游世界》一书，其时在美国仍然风靡一时，这样，爱迪生引人注目的研究就有了一个现成的陪衬，足以保持投资者的兴趣并唤起未来顾客的兴趣。他派了一名代理人去日本和中国，一名去西印度群岛和中美洲，还有一名去亚马逊河上游地区。后来，他的一个代理人在古巴死于黄热病，这可不是他想搞的那种宣传。去亚马逊河的那位代理人则送回大量耸人听闻的新闻供日报登载，此人回纽约后得到一笔报酬，在纽约最高级的饭店吃了一餐宴席，从此销声匿迹，渺无踪影。报界把爱迪生的代理人称为“文明世界无畏的骑士”。为了寻找“谨慎的大自然藏在它最秘密堡垒里的宝贵原料”，他们甘冒风险，不畏古巴的黄热病、亚马逊河的毒箭和死亡的威胁，帮助爱迪生用电灯去照亮美国的千家万户。
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正在此时，一位刚开始经营航运业的铁路公司老板给了爱迪生安装完整电灯工厂的第一次机会。一八八○年五月，一艘三千二百吨的钢制轮船“哥伦比亚号”离开宾夕法尼亚州切斯特的码头，进行绕合恩角到加利福尼亚的首次航行。它是历史上第一艘由电灯照明的船只。两个月后，“哥伦比亚号”抵达旧金山，船上一百一十五盏白炽灯经过四百一十五小时的照明后仍然亮着。翌年，爱迪生在伦敦的赫尔本·维亚达克特经营了第一个城市白炽灯照明系统。两台由爱迪生设计的庞大发电机由纽约运来，为该区的两千盏电灯供电，其中包括英国中央邮政大楼的电灯。
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根据这个经验，爱迪生设计了在曼哈顿岛南部建立的美国第一个中央发电厂。爱迪生早在一八七八年就许诺，“电灯在经济和其它方面都完美到肯定立即就能胜过煤气灯以前，我是决不会让它面世或供人使用。”在一八八一年的巴黎博览会上，爱迪生展览了他的照明系统的模型。一位德国专家报道爱迪生的展出说“该系统的结构连最微小的细节都经过周密思考，其设计之完整，好象已经在许多城市进行过几十年试验一样。插座、开关、保险丝、灯座和其它所有附件一应俱全。”一个曾在英国爱迪生公司工作的二十一岁英国青年塞缪尔·英萨尔承担了与煤气公司竞争的任务。他帮助爱迪生取得计划中珍珠街电厂所需要的资金和特许权。爱迪生和英萨尔找到一块长一百英尺、宽五十英尺的场地，准备修建一座能为半平方英里地区供电的电厂。在珍珠街一带建发电厂是很精明的选择，因为它包括华尔街金融区的大部分。爱迪生的电灯一旦在那里取得成功，立即就会赢得许多人的支持，而正是这些人的支持可以在下一步把电力照明推广到全国。这一地区还有许多住宅和小工厂，而电厂就位于该区的中心。爱迪生在市政官员和资助人的抗议下，决定不把电线架在空中，而是将它埋在地下，虽然这样做需要花很多钱。为了做到这一点，他研制成新的管道，规定了新的绝缘标准。这些绝缘标准后来部列入纽约最早的关于电力的法规中。
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每当爱迪生遇到一个出乎意料的问题时，他总是利用它作为发表又一个乐观声明的机会。“我不断通过报纸作出许诺，纽约的庞大中央电厂将在何时竣工。这样做的目的尤其是为了保住我的股东们的勇气，他们当然盼望快些发财，要比通常的合理速度更快。”珍珠街工程大约耗资六十万美元。爱迪生回忆说：“这是我所进行的规模最大、也是责任最重的一项工程。它是举世无双的……我们所有的装置、设施和零件都在国内设计和制造。我们的人员都没有建立中央电厂的经验。谁也不知道把巨大的电流输入纽约街道下面的导管会产生什么后果。……在那些岁月里，煤气公司是我们最大的敌人，他们注视着我们的每一个行动，只要有一点儿微小的失误，它们就会攻击我们。”
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一八八二年九月四日下午三时，爱迪生的主任电气技师板动了开关。八十五家用户的四百盏电灯大放光明。《纽约时报》评论说，“直到七点钟左右夜幕降临时，电灯才真正显示其威力，人们看到它是那样明亮，又是那样稳定。”该报办公室里装了五十二盏爱迪生的电灯，“这里光明如昼，人们好象在计光下工作。”这是美国城市第一次用电灯照明。
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爱迪生当时述只有三十五岁。由于他有机会为千百万美国人将黑夜变为白天，促使他宣布自己无可置疑地成了一个企业家，“在很长一段时间里将不再进行发明”。由雄心勃勃的塞缪尔·英萨尔组织的爱迪生电厂遍及美国全国。很多书籍和文章把这位年轻有力的爱迪生描述为“发明家之王”、“现代魔术师”，取得了强烈的宣传效果。
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一八八三年，著名的纽约音乐厅——尼布罗花园为庆祝爱迪生普降光明、战胜黑暗，演出了一场“大型芭蕾摹拟剧”。这可以说是公众的最高奖励了。舞剧的背景是灯火辉煌的新布鲁克林大桥模型，每个女演员都挥舞着一根尖端安着爱迪生灯泡的魔棍。最后彩排时，一位记者看到多才多艺的爱迪生（他刚刚给整个城市的住宅区拉上电线）正在给女演员的服装上拉线。“爱迪生在姑娘问穿来穿去，调整她们的紧身胸衣”，以便电线发挥作用。他在每个演员胸前装一小组电池，这样她们额前的灯泡就可以发出光亮。这个节目骄傲地宣布：“这种新颖的照明效果是在托马斯·爱迪生先生的亲自指导下，由爱迪生电灯公司提供的。”
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