【專題企畫】
文明之光
有聖人作,鑽燧取火,以化腥臊,而民說之,使王天下,號之曰「燧人氏」。 -《韓非子‧五蠹》
白晝的太陽有光,夜晚的月亮、星星也會散發光芒,那麼,仰望天空的人類,何時才有屬於自己的光呢?
相傳在中國的上古時代,出現了一位聖人,以尖石鑽木,磨擦生熱來點燃木材生火,能將食物煮熟,獲得人民擁戴,成為統治天下的君王,他就是「燧人氏」,後世更將其與神農氏、伏羲氏合稱為「三皇」,由此可見用火在歷史文化上的重要性。自燧人氏鑽木取火的那一刻起,人類也有了造光的本領,象徵從蠻荒走入文明的開端。
而在西方的希臘神話中,則有泰坦神族的普羅米修斯,飛到天上,將樹枝伸進太陽車的火焰裡,並且持著燃燒的樹枝降回地面、帶來火種,大大改善了人類原本較艱苦的生活處境。
接下來,且讓我們一起回顧用火、照明的歷史,以及文學作品中的美麗「光」景,看看古往今來的人們,如何透過觀察周遭、科學發明與藝術創作等,讓人類文明得以大放光彩!
用火-文明大躍進
《人類大歷史》一書指出,約八十萬年前,部分人類偶爾會使用火;到了約三十萬年前,對我們的祖先來說,用火已是家常便飯,原則上,人類可以選擇要在什麼地點、時間生火,就像獲得一項受控且力量強大的工具,於是人類和只能依靠身體力量的其他動物,首度有了明顯的差異,在創造文明的道路上,向前邁出了關鍵性的一大步。
學會生火
一般推測,在遠古時期,草原或森林不明原因的起火已引起人們的注意,但自然產生的火隨時都可能熄滅。接著,人類發現只要掌握訣竅,適當地摩擦木頭或敲擊堅硬的石頭,就會冒出火花,使得樹葉或木材燃燒起來,而且只要不斷添加樹葉或木材,就能使火焰持續燃燒。從此以後,人類就學會了生火的技能。
火的用途
火的用途各式各樣、不一而足。例如火能用來烹煮食物,高溫能有效減少食物上的病菌或寄生蟲,而且對於人類來說,熟食更容易咀嚼及消化吸收,不僅進食所需的時間大幅縮減,也可以攝取到較充足的營養。
又如熊熊火焰生起時,周圍溫度升高,有助於先民度過寒夜和寒冬,甚至能在較寒冷的地區或洞穴生存;再者,人難免會害怕黑夜,而火則能趕走恐懼,讓夜裡的人們能夠聚集在一起,從而慢慢建立起分工合作的社會。
火與照明
從火堆、火把,到蠟燭(用蠟或油脂製成的燭具,多用於照明、喜慶或祭祀典禮)、油燈(用香油、菜油、煤油等作為燃料,以燈蕊為媒介的燈具)、煤氣燈、燈籠等;從小戶人家的一盞燭光,到盛大輝煌的古代元宵燈會……未使用電燈前,火始終是提供照明的主要光源,為人們照亮無數個美好夜晚。
電燈-照亮全世界
電燈,人造光源之一,是種將電能轉化為光能的電器設備,通常用於指示或照明,可分為弧光燈、白熾燈、日光燈、LED燈等,是許多科學家嘔心瀝血的研究成果,歷經兩百多年的發展,如今已成為多數現代人的生活必需品,堪稱現代文明的重要表徵。
弧光燈
弧光燈,又稱電弧燈,亦即以電弧來產生光源的燈具。電弧主要是指兩個碳質電極之間的電場,使氣體游離而發光的氣體放電現象。
大約在西元一八○二年,英國的漢弗里‧戴維,改良「伏特電池」(又稱伏特電堆,由義大利的亞歷山卓‧伏特,約於一八○○年所發明,是現代電池的原型)進行實驗,成功地將電流注入鉑絲,使鉑絲短暫發光。
到了約一八○九年,戴維製造出更大的蓄電裝置,先用一根木炭棒作為電導體,再用第二根木炭棒接觸第一根木炭棒,接著,當他將兩根木炭棒拉開時,其間出現了一道耀眼的藍白色光芒-電弧,這就是歷史上最早的弧光燈。可惜的是,由於電力不夠充足,電弧光過沒多久就消失了。
一八七○年代,高效能的發電機問世,提供了充足的電力;另一方面,也有不少科學家持續改良弧光燈。一八七八年,一整排的弧光燈「路燈」出現了,在英國倫敦、法國巴黎的熱鬧街頭,傾瀉下大片大片的光線;隨後美國紐約、底特律等不少城市街區,也都安裝了弧光燈路燈系統,作為公共照明之用。
當時一盞弧光燈路燈,可取代六盞煤氣燈,相當於八百燭光,光度極強,而且光色接近日光。一篇文獻如此寫道:「男男女女沐浴在陽光一般明亮的光之浪潮中,還可能真相信太陽升起了。這種錯覺效果之大,連從睡夢中醒來的鳥兒也開始歌唱……女士撐起了傘,保護自己免受神祕新太陽的『日晒』。」如此亮如白晝的光照,打開了人類的全新視野,也掀起科學家研發電燈的時代浪潮。
不過,弧光燈的光線過於強烈刺眼,而且經常閃爍,還會發出嘶嘶的噪音,於是許多科學家開始將心力轉移到白熾燈上。
白熾燈
白熾燈,是一種通電將燈絲加熱至白熾狀態,用來發光的燈具;燈絲通常以高電阻、耐高溫的金屬線製成,現代最主要的金屬線為鎢絲,故又稱鎢絲燈。燈絲被封入玻璃製的燈泡中,燈泡內保持真空,或者充入少量的氮氣或惰性氣體,用以避免燈絲氧化。
在大家熟知的「愛迪生燈泡」之前,已有許多關於白熾燈的實驗,但都無法澈底解決燈絲迅速燒完殆盡、亮度不足或過強、造價昂貴等問題。在眾多科學家中,英國的約瑟夫‧斯萬約於一八七八年獲得第一個白熾燈專利,後與湯瑪斯‧愛迪生合作,在英國成立電燈公司。
在白熾燈的發展史上,美國的湯瑪斯‧愛迪生是最主要的改良者及推廣者。他帶領「門洛帕克實驗室」的優秀團隊,經過不眠不休的長期努力,試驗了一千六百多種材料,約於一八八○年,發現日本竹炭絲是製作燈絲的最佳材質,能讓燈泡連續發亮一千四百小時,再結合最新的真空技術和商業取得的專利,製造出耐久穩定、光度適中、價格實惠的白熾燈泡,進而量產並建立一套完整的供電系統,是電燈能夠進入室內和家庭的重要推手之一。
到了約一九○八年,美國的庫立芝發明了以金屬鎢作為燈絲的燈泡,與其他材質為燈絲的燈泡相較,壽命更長也較省電,成為最實用與普及的白熾燈類型。
家家戶戶 燈光燦爛
我們如今常用的日光燈,和弧光燈同屬於氣體放電燈,因燈管內有螢光粉,亦稱作「螢光燈」,光線比弧光燈柔和;LED燈,則是利用一種半導體-發光二極體(LED)作為光源的燈具,發光效能頗高……時至今日,各式各樣的燈具仍不斷發展、演進,讓家家戶戶皆能燈光燦爛。
燈火與水光
文學作品中有無數關於「火」、「光」的書寫,這裡略舉二例,和大家共賞。 唐代白居易〈長恨歌〉:「夕殿螢飛思悄然,孤燈挑盡未成眠。」「孤燈挑盡」是說「黑夜中單獨點燃的燈,燈蕊燒短了,燈油燃完了」,用來比喻長夜漫漫,難以成眠。而宋代王安石〈上元戲呈貢父〉:「車馬紛紛白晝同,萬家燈火暖春風。」則以「萬家燈火」形容繁華市鎮的夜景。同樣描寫「燈火」,卻呈現出截然不同的心境與意境。 宋代蘇軾〈飲湖上初晴後雨〉:「水光瀲灩晴方好,山色空濛雨亦奇。」以及〈赤壁賦〉:「白露橫江,水光接天。」「水光瀲灩」形容水勢盛大、波光閃爍,「水光接天」則意指水面反映的光色和天空相接連,均為描繪「水光」的佳句,美景如在讀者眼前一般,令人神往。 世界有光,讓我們得以看清萬物、和諧共處;文明有光,生活因此更加便利、美好;期盼大家也要做個心靈有光的人,為社會帶來溫暖與明亮。