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《追光者》 田牧歌解读

《追光者》| 田牧歌解读

你好,欢迎每天听本书,今天为你解读的书是《追光者》,它讲述的是从古至今人造光源的演化历史。

今天的我们早已习惯被光明包围,虽然太阳西落仍会带来黑夜,但黑夜再也不能与黑暗画上等号,不管是在室内还是室外,只要我们有需要,各式各样的人造光就能轻易照亮我们所处的空间,而且好像一切都轻而易举、理所当然。不过只要回溯人造光的演化史,你就会发现,其实这远非历史的常态。在并不遥远的过去,就算是一丝勉强能照亮室内的暗淡烛光,都需要人们耗费大量力气才能够获得。灯火通明的场景只存在于达官贵人的家中,绝大多数人的夜晚的大部分时间只有寂静,夜生活是毫无现实基础的天方夜谭。

在过去,光明难得,但人们从未停下创造光的脚步。从四万年前的远古石灯,到动植物蜡烛和石蜡蜡烛,到弧光灯、白炽灯、荧光灯,再到今天明亮高效的LED灯……人造光在不断进化,人类社会也在随之深刻演化,从某种意义上讲,人类文明的发展路径,从第一抹人造光出现之日起就已经被重构了。正因如此,本书既是一部人造光的进化史,同时也堪称是一部从照明视角切入的人类社会发展史。

通过回顾这部分历史,我们能清楚地看到人造光是如何改变人类社会的:正是在人造光的映照下,人们睡得越来越晚,夜生活越来越丰富,社会生产的时间从白天延长到全天,无数产业随之兴起而又衰落,由用电需求带来的电力网络,更是承载了无数项人们从未设想过的全新功能。可以说,我们的现代生活方式,在很大程度上都是建立在人造光的照明基础上的。

为我们介绍这段历史的是美国作家简·布罗克斯,她擅长非虚构写作,曾在哈佛大学、鲍登学院和莱斯利大学任教,她的作品曾入围“美国国家书评人奖”决选,并获得过新英格兰笔会奖、新英格兰图书奖等多个奖项。

布罗克斯的这本《追光者》上市后,获得了包括《时代》周刊、《纽约时报》在内多家媒体的好评。我读这本书时发现,作者的写作严谨细致,文笔优美,书中不乏对各类文献恰到好处的引用,让人读起来特别有回到过去、身临其境的感觉,这对一本科普书来说非常难得。全书分为4个部分、21个章节,前两部分以时间为线索,依次讲述了燃料灯具和电灯的发展演化,这也是我们着重解读的部分,后两部分讲述了电灯的后续发展以及在欧美的社会影响,因为和我国的国情不尽相同,所以解读也会相对简略一些。

考虑到人造光的能源主要有燃料与电力两大类,所以今天的解读会通过两个部分,分别为你介绍人造光在“燃料时代”和“电力时代”的演化历程,以及它对人类社会造成了哪些影响。

好,我们先来说说,在燃料时代,人造光是怎样演化的,以及它对人类社会都有哪些影响。

考古证据显示,人类使用火的历史已有上百万年,不管是堆在地上的火堆还是手里举起的火把,都可以用来照明。不过,人类单纯以照明为目的而制造的灯具,目前已知最古老的应该是距今约4万年的石灯。所谓石灯,其实是一些平放着的、未经加工的石灰岩板,或是有着天然孔洞的石灰岩块,中间可以放上一些动物油脂,配上用地衣、苔藓等材料制成的灯芯,点燃后就可以发出微弱的光芒。

随着时间的推移,后来人们又制作了贝壳和陶器材质的原始灯具。但真正的创新出现在罗马,据说,是罗马人率先制作出了世界上最早的蜂蜡蜡烛,这种蜡烛火光明亮且稳定,燃烧速度也很均匀,但缺点是价格昂贵,只有达官富人才用得起。

当时的普通人要想照明,主要用的还是动物或植物的油脂,而且取材一般本着就近原则,附近产什么就用什么,动物中的海牛、鲸鱼、绵羊、野牛、鹿,植物中的椰子、油菜籽、橄榄等等,都可以提炼油脂用来照明。有些地方还传承着一些颇具创意的照明方式,比如在西印度群岛等地,人们捕捉萤火虫,依靠萤火虫的光亮来照明;在温哥华岛,居民们会直接把一条干鲑鱼扎在木棍上燃烧;在设得兰群岛,岛民们会捕杀并储存大量的海燕尸体,这种海鸟体内油脂丰富,把灯芯插进它的喉咙里就能直接点燃当蜡烛。

但不管是拿什么来照明,对普通人来说都是一项大工程,它深刻影响了当时人们的生活方式。《汤姆叔叔的小屋》作者、美国作家哈里特·比彻·斯托就曾描述过美国农妇制作蜡烛的工序:妇女们需要先把动物油脂切成很小的小块,然后放到一只大水壶里面,再挂在火上烤让其迅速融化;油脂融化后,再让灯芯浸没在油脂中,缓慢地重复三次,这样才能保证灯芯的质地良好;接着,要往水壶里倒入和油脂等比例的水,以便将不纯的颗粒物沉淀到容器底部,倒水的时机不能早也不能晚,否则会影响蜡烛的燃烧质量;以上步骤完成后,蜡烛还需要冷却,外面天气不能太冷,否则冷却速度太快会出现裂纹,天气也不能太热,不然蜡烛的质地还会变软。制作完成后,还要防止蜡烛变质以及老鼠啃食。

就像哈里特·比彻·斯托说的,制作蜡烛是一项繁重的工作,比洗衣服还要累上7倍,而且一个农妇需要制作数百支蜡烛,才能勉强维持自家农场在冬天的照明需求。即便制作过程这么麻烦,由动物油脂制成的蜡烛用起来还是很不方便。和现代蜡烛相比,动物油脂蜡烛不易点燃,不易储存,燃烧速度不均匀,而且燃烧时间越长,蜡烛的亮度就越低。为了保持亮度,人们还需要每半小时就熄灭再重新点燃一次,剪掉烧焦的灯芯。如果操作不当,蜡烛还会散发出浓重的烟雾和刺鼻的恶臭。

听到这儿你应该能发现,对过去的普通家庭来说,照明绝对算得上是一种珍贵,甚至有点儿奢侈的东西。正是在这种物质条件下,才有了历史上凿壁偷光、囊萤映雪的故事。

照明不仅会影响家庭的生活方式,还会塑造社会中的诸多产业,比如欧美的捕鲸业就曾因照明方式的变化兴起而又衰落。从鲸鱼体内提取出的鲸油是优良的照明燃料,它价格低廉燃烧明亮,很受消费者的欢迎;从鲸鱼体内提取的另一种物质鲸蜡,更是能制作成性能出色的蜡烛。所以在人们照明需求的驱动下,捕鲸业一度成为欧美很多国家的重要产业。18世纪时,有成百上千艘捕鲸船在海上伺机而动,大量捕杀着露脊鲸和抹香鲸等鲸类。

但到了19世纪中叶,石蜡代替动物油脂,成为蜡烛最常见的原材料,石蜡蜡烛性质稳定,燃烧时可以产生明亮而耀眼的火焰,不带烟尘,也几乎不需要打理,用起来非常方便。相比之下,由鲸蜡制成的蜡烛不再具有优势,也就逐渐被人们冷落了。几乎是同一时期,作为照明燃料的鲸油又被煤油取代,迅速丧失了照明领域的份额。人们对鲸蜡和鲸油的需求量大幅减少,航行在大洋上的捕鲸船也越来越少,就这样,欧美的捕鲸业慢慢走向了没落。

有行业没落,自然也有行业兴起,采矿业、石油业就是其中代表。在燃料时代,照明方式的最大变化,应该就是从动植物油脂到矿物油气的转变。19世纪的头几十年里,煤气灯率先在英国引领了这场变革。煤气是烟煤干馏成焦炭时所产生的副产品,而焦炭生产在当时的英国已经非常成熟,将煤炭铲进干馏炉并放入大型烤箱中加热,就能让煤炭中的焦油和煤气释放出来。焦油很早就有了应用场景,比如可以用于填补船只的缝隙,但另一种副产品煤气应用起来就没这么简单了。虽然人们很早就知道,煤气点燃后可以产生明亮的火焰,但受限于工程技术,煤气一直没有合适的应用场景。

相比于家庭照明,工业照明对照明质量的要求更高。比如英国的机械商行和纺织工厂,因为要进行精密的生产工作,所以室内照明必须稳定而明亮,如果大规模使用传统油灯和蜡烛,就必须安排专人照看,成本很高,而且传统油灯和蜡烛的光线摇摆不定,还容易引起火灾,因此工厂主们有动力去尝试新的光源。在工业生产的需求下,英国工程师威廉·默多克设计了第一个煤气灯系统,他在煤炭干馏炉上安装了一个管道,将干馏后的气体输送到巨大的储气罐中,然后再在储气罐上安装输出管道,通过管道将煤气输送到煤气灯的位置进行照明。1802年,默多克首次为工厂建造了这种煤气灯系统,并大获成功,在煤气灯的帮助下,工厂的照明质量得到了大幅提升。

和传统灯具比起来,煤气灯的优势很明显,燃烧时它产生的火焰更大,颜色更加透亮,大规模使用时成本较低,而且也很干净清洁,用不着去频繁清理。因此技术条件一旦成熟,煤气灯在欧美国家就迅速普及开来。1812年,伦敦出现了世界上第一家煤气灯照明公司,大约十年后,伦敦街道上就有了4万多盏公共煤气灯。

煤气灯出现在了工厂、街道,也出现在了城市居民的家中,煤气管道把每家每户连接到了一起,这种转变标志着现代生活方式的开始。在此之前,每个家庭都是一个独立的单元,关上房门互不影响,而煤气灯彻底把千家万户连接了起来,随着煤气管道串联起了人们的日常生活,即便是在自己的屋子里,我们也不再拥有绝对的控制权。

19世纪50年代左右,也就是煤气灯诞生约半个世纪之后,人们开发并掌握了从石油中提炼煤油的技术,自此煤油也开始成为照明的重要燃料。煤油不会变质,价格便宜,燃烧起来非常明亮,一盏煤油灯的亮度相当于4—15支蜡烛,而且几乎不会冒烟,也没有异味。作为一种物美价廉的产品,煤油灯一经出现就迅速普及,在煤油灯的光芒下,人们在夜晚可以更好地阅读和工作,就算是最贫穷的家庭,照明条件比以往也有了大幅改善。

煤油灯刚兴起时内燃机还没有出现,人们并不需要用石油驱动车辆,所以开采出来的石油,最主要的用途就是生产照明用的煤油。可以说,正是对照明的迫切需求开启了石油时代的新纪元,促进了石油产业的发展。如今石油产业是工业文明的重要基础,从这个角度来看,煤油灯这种人造光源堪称20世纪工业发展的助产士。

在推动工业发展的同时,人造光也重塑了服务业的格局,彻底改变了人们对一天24小时的分配方式。

在19世纪矿物油大规模应用以前,所有燃料都源于食物,每多做几支蜡烛,就意味着少一些口粮。光是室内照明就已经非常珍贵,室外照明自然更是罕见。地理学家段义孚曾指出,公元1276年蒙古人入侵南宋首都前,杭州已经有了灯红酒绿的夜生活。可见当时的杭州是有室外照明条件的,不过,这种奢侈的景象也仅局限于杭州这种富庶的大都市,在世界上的绝大多数地方,夜晚仍然是黑暗的。

不过煤气灯的到来,让这一情形出现了转机,煤气是矿产资源,不会占用人们的粮食。因此价格便宜亮度高的煤气灯,让室外照明第一次有了大规模普及的可能,城市的夜晚被点亮后,欧美国家崛起的中产阶级有了更多的晚间休闲时间,商店、酒馆、饭店、剧院都因煤气灯而拥有了新的活力。所以在19世纪中叶,“夜生活”这个新词诞生了,从这时候起,人们终于有了随心所欲支配夜晚漫长时光的能力。

在夜生活逐渐普及的过程中,煤气灯点亮了室外和城镇,煤油灯则分布在没有连通煤气管道的乡镇和农村,煤气灯代表着失去独立性的现代生活方式,煤油灯则仍被很多家庭视为保持独立自主的象征,在二者的互补和配合下,人造光的燃料时代逐渐走到了顶峰。

燃料时代的人造光经历了从动植物油脂到矿物油气的转变,照明条件在数千年的时间跨度里缓步改善,接下来的巨大转变将由电力带来。第二部分我们就继续谈谈,在电力时代,人造光是怎样演化的,它对人类社会造成了哪些影响。

从17世纪起,人类就开始以现代科学的视角研究电,从最初的摩擦生电到后来的莱顿瓶储电,一代又一代科学家逐步探索着“电”这个看不见摸不着的神秘东西。直到1802年,几乎是和煤气灯投入使用的同一时间,英国化学家汉弗莱·戴维首次用电制造出了光,虽然只持续了一瞬间,但意义依然重大;7年后,戴维又打造了第一盏保持常亮的电灯,他用一根木炭棒作为导体让电流通过,然后用另一根木炭棒与之接触,火花便从第一根木炭棒跳到了第二根,当他把两根木炭棒拉开时,一道耀眼的蓝白色弧光就产生了,这便是弧光灯的原型。

虽然成功用电制造出了光,但戴维从未把他的作品应用于实验演示以外的场合。弧光灯真正开始应用,始于俄国发明家保罗·雅布洛奇科夫,正是在他的改良下, 1878年,第一盏弧光灯出现在了伦敦和巴黎的街道上。弧光灯的亮度前所未有,一盏就相当于大约800支蜡烛或6盏煤气灯。在弧光灯出现以前,室外照明仅仅解决了从无到有的问题,从蜡烛到煤气灯,虽然亮度在逐渐提升,但街道总体上还很昏暗。直到弧光灯投入使用,夜晚的街道才在真正意义上亮了起来。

但成也亮度败也亮度,弧光灯的优点是明亮,缺点则是太明亮了,它发出的光芒太强,以至于不适合家用,而且功率也无法降低。所以要让电力照明服务家庭,还得另寻他路,研发其他类型的电灯。

自从汉弗莱·戴维第一次演示用光发电的实验后,各国科学家就在一直尝试开发亮度适中的白炽灯,但几十年过去了,仍然没人获得突破。1878年,美国发明家托马斯·爱迪生加入了这场苦战,他把大量注意力集中在寻找灯丝的最佳材料上,他的团队先后尝试了碳、铂、硅、硼,然后又回到了碳,他们碳化了钓鱼线、紫檀木、云杉、椰子纤维和无数种其他物质。直到有一天,爱迪生的助手把一根由碳化棉线制成的马蹄形灯丝放入一个真空玻璃泡中,成功制造出一枚点亮了14个小时的灯泡,实验成功了,这标志着白炽灯终于具备了实际应用的可能。

随后,爱迪生开始积极推广白炽灯照明系统,既包括灯泡,也包括发电站和输电线路。他在一家纺织厂里安装了白炽灯系统,让工厂的工作时间彻底摆脱了自然光的限制。他又在金融大亨J.P.摩根家里安装了白炽灯系统,让电灯第一次走进了私人住宅。随后,白炽灯很快就走进了千家万户,让美国形成了弧光灯照亮街道和大型建筑,白炽灯照亮室内空间的总体格局。

不过爱迪生在推广电灯系统时坚持使用直流电,这让他酿成大错,因为直流电只适合短距离输送低压电,一旦距离稍远、用电功率稍大,直流电的效果就远不如交流电,所以即便爱迪生费尽力气,他的白炽灯系统也无法实现大规模扩张。后来,美国发明家尼古拉·特斯拉研究并完善了交流电系统,并最终让交流电占据了电力市场的主导地位。

交流电让电力的远距离输送成为现实,由此带来的社会影响,其实已经远超照明本身。用电的最初需求来自电灯照明,所以在20世纪的头几十年里,电力公司仍然被称为“电灯公司”,但这种说法很快就不再符合实际。因为一旦家里通上电,人们就不会再满足于只用电灯了,而会开始购买各式各样的电器,从电熨斗到吸尘器,从洗衣机到冰箱,电器帮助人们提高了家务劳动的效率,让生活变得更加便利。从这个角度来说,白炽灯的影响是巨大的,它不仅带来了光明,更带来了建立在电力系统基础上的现代生活方式。

当然,人造光的历史还远没有结束。在爱迪生改进白炽灯泡之后,1911年钨成为更耐用的灯丝材料,白炽灯也变得越来越明亮可靠。不过白炽灯也有自己的问题,那就是发热严重,浪费能量。一枚60瓦的灯泡,灯丝工作温度能达到高炉中钢水的2倍,人们本想把电能转化成光能,却无意间以热能的形式大量浪费,所以开发一种能量浪费率低、发热少的“冷光”,就显得很有必要了。

20世纪30年代,纽约通用电气实验室研发出了一种新的电灯,名叫荧光灯,它的主体结构是玻璃管,内部有汞和氩,还有磷光体涂层。通电后,电流会让汞升华成气体,然后汞气体会在传输电流的过程中产生紫外线,紫外线作用在磷光涂层上,就会产生可见光。和白炽灯相比,荧光灯的能量使用率很高,它释放的热量和耗费的能量,都只是相同亮度白炽灯的四分之一。作为一种高效经济的照明方式,荧光灯迅速占领了市场,到20世纪中叶,美国一半以上的室内照明都来自荧光灯。

当然,到今天电灯又有了许多新的创新,比如我们熟悉的发光二极管,英文缩写是LED,它由微型塑料灯泡组成,通过半导体材料中的电子运动来照明。LED灯既不会有烧坏的灯丝,也没有需要回收的汞,效率在荧光灯的基础上有了进一步提高,而且非常耐用,使用寿命长达几十年。如今,LED灯的普及程度也在不断提升,就像一代又一代灯具那样,它接过了时代的接力棒,成为今天主流的人造光类型。

人造光对我们的帮助不管怎么称赞都不为过,但科技总是一把双刃剑,它在造福人类的同时其实还有着很多负面影响。事实证明,无处不在的人造光会破坏人的昼夜节律,在自然情况下,缺乏光线的黑暗环境会促进人体分泌褪黑素,从而诱导睡眠,而在充斥着人造光的夜晚,人的这种节律显然会被打乱。

同时,人造光还会影响动物的正常生存繁衍。比如很多夜行动物都会借助黑暗来隐蔽自己,而在人造光的影响下,它们就很容易暴露在危险的境地中,失去生存优势。再比如,不少鸟类和哺乳动物都会借助夜晚的星空分布进行导航和定位,当人造光入侵时,它们就很容易被误导和迷惑。

说到这里,不妨问自己一句,你有多久没有见到遍布繁星的夜空了?你有多久没见到过银河了?据统计,有三分之二的美国人和一半的欧洲人都无法用肉眼看到银河,我想我们的情况或许也差不多。除了最亮的二三十颗星星,按照书里的说法,在中度光污染区域,人们可以看到大约300颗比较明亮的,亮度为二等和三等的星星,但大约7000颗更暗淡的四等星、五等星和六等星则消失在了视线中。天空变亮了,星星却变暗了,在如今的城市里,仰望星空都成了一件颇有挑战的事,这或许就是人造光在给我们带来便利的同时,我们要为之付出的代价。

好,到这里本书的内容就介绍得差不多了,简单总结一下。

我们首先聊了人造光在“燃料时代”的演化历程,以及它对人类社会造成的影响。燃料时代的灯具经历了从动植物油脂到矿物油气的转变,动物油脂容易获得,但用其制作照明用品往往需要投入大量人力物力,而且照明效果一般很差,后来煤气灯和煤油灯的出现,大大降低了照明成本,提高了照明质量,让室外照明成为可能。在此期间,捕鲸业、采矿业、石油业等产业随着照明需求的变化而起起落落,服务业获得了夜间的新发展,夜生活也逐渐成为人们新的生活方式。

接着我们聊了人造光在“电力时代”的演化历程,以及它对人类社会的影响。从19世纪开始,由电力驱动的电灯完成了从实验到应用的过渡,弧光灯最先登上历史舞台,它因灯光明亮成为室外照明的主力,后来由爱迪生改进的白炽灯因其光线柔和,又逐渐成为室内照明的首选,更晚出现的荧光灯和LED灯降低了发热,进一步提升了电灯的工作效率。电灯不仅为人类提供了更高质量的照明,也把现代的生活方式带进我们每个人的家庭中。但同时,无处不在的人造光也会对人体健康以及周围环境造成一定负面影响,过犹不及的道理在科技领域同样适用。

本书的一个写作特点是聚焦西方,对欧美国家以外的人造光发展史着墨甚少,作者是美国人,这么写当然也无可厚非。但不可避免的结果是,书中描述的部分历史进程,我们的感同身受会少一些,比如在中国的很多地方,人造光的形式可能直接从蜡烛就跳跃到了白炽灯,弧光灯、煤气灯就相对比较少见。不过话说回来,人造光给中国人带来的改变,和国外其实并没有太大差别,我们生活的方方面面同样在人造光的影响下被深刻重塑。

而且更进一步讲,不管是在哪个国家,不管是人造光还是其他什么技术,社会与技术之间的关系往往都是殊途同归的,新技术的影响总是有外溢性,它会波及乃至重塑许多其他领域。正如人造光的历史向我们展示的那样,人造光带来的不只有光明,它还带来了全新的生活节奏,催生了石油、电力等重要行业的出现,从更长的时间线上看,它甚至助推了第二次和第三次工业革命的发展。如果有人问我,人造光的影响为什么尤其大,我的答案是,或许追求光明是刻在人基因里的本能,或许我们每个人都是天生的追光者。

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划重点

  1. 人造光带来的不只有光明,它还带来了全新的生活节奏,从更长的时间线上看,它甚至助推了第二次和第三次工业革命的发展。

  2. 天空变亮了,星星却变暗了,在如今的城市里,仰望星空都成了一件颇有挑战的事,这或许就是人造光在给我们带来便利的同时,我们要为之付出的代价。