جوزيف سوان

كان السير جوزيف ويلسون سوان (31 أكتوبر 1828  - 27 مايو 1914) فيزيائيًا وكيميائيًا ومخترعًا إنجليزيًا. يُعرف بأنه أحد أوائل المطورين المستقلين لمصباح الإضاءة المتوهج الناجح ، وهو المسؤول عن تطوير أول استخدام للمصابيح المتوهجة لإضاءة المنازل والمباني العامة، بما في ذلك مسرح سافوي في لندن، عام 1881. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

في عام ١٩٠٤، منح الملك إدوارد السابع سوان لقب فارس ، [ ^{٣ ] وحصل} على ميدالية هيوز من الجمعية الملكية ، وأصبح عضوًا في الجمعية الصيدلانية . وكان قد نال أعلى وسام في فرنسا، وهو وسام جوقة الشرف ، عندما زار المعرض الدولي للكهرباء في باريس عام ١٨٨١. تضمن المعرض عروضًا لاختراعاته، وأُضيئت المدينة بمصابيح كهربائية من ابتكاره. ^{[ ٤ ]}

وُلد جوزيف ويلسون سوان عام 1828 في قاعة باليون في باليون ، في أبرشية بيشوبويرماوث ، سندرلاند ، مقاطعة دورهام . وكان والداه جون سوان وإيزابيلا كاميرون. ^{[ 5 ]}

تدرّب سوان لمدة ست سنوات لدى شركة صيادلة في سندرلاند ، تُدعى هدسون وأوزبالديستون . ^{[ 4 ]} مع ذلك، لا يُعرف ما إذا كان سوان قد أكمل فترة تدريبه، إذ توفي الشريكان لاحقًا. ^{[ 4 ]} قيل إنه كان يتمتع بعقلية فضولية، ^{[ 4 ]} حتى في طفولته. وقد أثرى تعليمه بشغفه بمحيطه، وصناعة المنطقة، والقراءة في مكتبة سندرلاند. ^{[ 4 ]} كما حضر محاضرات في متحف سندرلاند أثينيوم. ^{[ 6 ]}

انضم سوان لاحقًا إلى شركة ماوسون، وهي شركة لتصنيع الأدوية في نيوكاسل أبون تاين ، أسسها جون ماوسون (9 سبتمبر 1819 ^- 17 ديسمبر 1867)، زوج أخته إليزابيث سوان (22 نوفمبر 1822 - 2 أغسطس 1905) ^، في عام ميلاد سوان . في عام 1846، عُرض على سوان شراكة في شركة ماوسون. ^{[ 4 ]} استمرت هذه الشركة تحت اسم ماوسون، سوان ^، ومورغان حتى عام 1973 (أُغلق المتجر عام 1986 ^{[ 7 ] [ 8 ]} )، وكان موقعها سابقًا في شارع غراي في نيوكاسل أبون تاين، بالقرب من نصب غراي التذكاري . يمكن تمييز المبنى، الذي يشغله الآن متجر الأزياء END.، من خلال صف من مصابيح الشوارع الكهربائية ذات الطراز الفيكتوري أمام المتجر في شارع غراي.  

عاش سوان في أندرهيل، لو فيل، غيتسهيد ، وهو منزل كبير يقع في كيلز لين نورث، حيث أجرى معظم تجاربه في الحديقة الشتوية الكبيرة . ^{[ 9 ]} حُوِّل المنزل لاحقًا إلى مدرسة بيكونزفيلد، وهي مدرسة ثانوية خاصة مختلطة برسوم دراسية مدعومة بمنح. ^{[ 10 ]} ولا يزال بإمكان الطلاب هناك العثور على نماذج من التجهيزات الكهربائية الأصلية التي استخدمها سوان. ^{[ 10 ]}

في عام 1850، بدأ سوان العمل على مصباح كهربائي باستخدام خيوط ورقية متفحمة داخل غلاف زجاجي مفرغ من الهواء. وبحلول عام 1860، تمكن من عرض جهاز يعمل، إلا أن عدم وجود فراغ كافٍ ومصدر كهربائي مناسب أدى إلى مصباح غير فعال وعمره قصير. ^{[ 11 ]} في أغسطس 1863، قدم سوان تصميمه الخاص لمضخة تفريغ في اجتماع للجمعية البريطانية لتقدم العلوم . ^{[ 12 ]} اعتمد التصميم على الزئبق المتساقط عبر أنبوب لحجز الهواء من النظام المراد تفريغه. كان تصميم سوان مشابهًا في بنائه لمضخة سبرينجل ، ويسبق بحث هيرمان سبرينجل بعامين. علاوة على ذلك، من الجدير بالذكر أن سبرينجل أجرى بحثه أثناء زيارته للندن، ^{[ 13 ]} وكان على الأرجح على دراية بالتقارير السنوية للجمعية البريطانية لتقدم العلوم. ومع ذلك، يُذكر لاحقًا أن جوزيف سوان وتوماس إديسون استخدما مضخة سبرينجل لتفريغ مصابيحهما ذات الخيوط الكربونية . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في عام 1875، عاد سوان لدراسة مشكلة المصباح الكهربائي مستعينًا بتفريغ هواء أفضل وخيط متفحم كفتيلة. كانت أهم ميزة في مصباح سوان المُحسّن هي قلة الأكسجين المتبقي في أنبوب التفريغ اللازم لإشعال الفتيلة، مما سمح لها بالتوهج بدرجة حرارة عالية جدًا دون أن تشتعل. مع ذلك، تميزت فتيلته بمقاومة منخفضة، مما استدعى استخدام أسلاك نحاسية سميكة لتزويدها بالكهرباء. ^{[ 16 ]}

عرض سوان مصباحه الكربوني المتوهج علنًا لأول مرة في محاضرة ألقاها أمام الجمعية الكيميائية في نيوكاسل أبون تاين في 18 ديسمبر 1878. إلا أنه بعد تشغيله بضوء ساطع لبضع دقائق في مختبره، تعطل المصباح بسبب زيادة التيار الكهربائي. وفي 17 يناير 1879، أُعيدت المحاضرة بنجاح مع عرض المصباح قيد التشغيل الفعلي؛ إذ كان سوان قد حل مشكلة الإضاءة الكهربائية المتوهجة باستخدام مصباح مفرغ من الهواء. وفي 3 فبراير 1879، عرض سوان مصباحًا يعمل أمام جمهور يزيد عن سبعمائة شخص في قاعة محاضرات الجمعية الأدبية والفلسفية في نيوكاسل أبون تاين ، برئاسة السير ويليام أرمسترونغ من كراغسايد . ^{[ 17 ]} ثم وجه سوان اهتمامه إلى إنتاج فتيل كربوني أفضل، ووسائل تثبيت أطرافه. ابتكر طريقة لمعالجة القطن لإنتاج "خيوط مغلفة بالرق"، وحصل على براءة الاختراع البريطانية رقم 4933 في 27 نوفمبر 1880. ^{[ 18 ]} ومنذ ذلك الحين بدأ بتركيب المصابيح الكهربائية في المنازل والمعالم في إنجلترا. ^{[ 17 ]}

كان منزله، أندرهيل، لو فيل، غيتسهيد ، أول منزل في العالم يُزود بمصابيح كهربائية عاملة. ^{[ 19 ]} وكانت مكتبة الأدب والفلسفة في ويستغيت رود، نيوكاسل ، أول قاعة عامة تُضاء بالكهرباء خلال محاضرة ألقاها سوان في 20 أكتوبر 1880. ^{[ 20 ] [ 21 ]} وفي عام 1881، أسس شركته الخاصة، شركة سوان للإضاءة الكهربائية، ^{[ 22 ]} وبدأ الإنتاج التجاري. ^{[ 23 ]}

كان مسرح سافوي ، وهو مسرح حديث في مدينة وستمنستر بلندن، أول مبنى عام في العالم يُضاء بالكامل بالكهرباء. ^{[ 2 ] [ 24 ]} زودت شركة سوان المسرح بحوالي 1200 مصباح متوهج، تعمل بمولد كهربائي بقوة 88.3 كيلوواط (118.4 حصان ) في أرض مفتوحة بالقرب من المسرح. ^{[ 25 ] [ 26 ]} أوضح ريتشارد دويلي كارت ، باني مسرح سافوي ، سبب استخدامه للإضاءة الكهربائية من سوان قائلاً: "إن أكبر عوائق الاستمتاع بالعروض المسرحية، بلا شك، هي الهواء الملوث والحرارة الشديدة التي تسود جميع المسارح. وكما يعلم الجميع، يستهلك كل موقد غاز كمية من الأكسجين تعادل ما يستهلكه العديد من الأشخاص، ويسبب حرارة شديدة. أما المصابيح المتوهجة فلا تستهلك الأكسجين، ولا تُصدر حرارة محسوسة." ^{[ 27 ]} تبيّن أن المولد الأول صغير جدًا بحيث لا يكفي لتزويد المبنى بأكمله بالطاقة، ورغم أن واجهة المسرح كانت مضاءة بالكهرباء، إلا أن المسرح ظلّ مضاءً بالغاز حتى 28 ديسمبر 1881. في ذلك العرض، صعد كارت إلى المسرح وكسر مصباحًا متوهجًا أمام الجمهور ليُظهر مدى أمان تقنية سوان الجديدة. في 29 ديسمبر 1881، وصفت صحيفة التايمز الإضاءة الكهربائية بأنها متفوقة بصريًا على إضاءة الغاز. ^{[ 28 ]}

كان أول منزل خاص، بخلاف منزل المخترع، يُضاء بالمصباح المتوهج الجديد هو منزل صديقه، السير ويليام أرمسترونغ، في كراغسايد ، بالقرب من روثبري ، نورثمبرلاند. أشرف سوان شخصيًا على تركيبه هناك في ديسمبر 1880. وكان سوان قد أسس شركة "سوان للإضاءة الكهربائية المحدودة" بمصنع في بينويل، نيوكاسل، وأنشأ أول مصنع تجاري للمصابيح المتوهجة بحلول بداية عام 1881.

رغم أن مصباح سوان ذو قضيب الكربون ومصباحه ذو الفتيل الكربوني كانا يعملان، إلا أنهما كانا غير عمليين نسبيًا نظرًا لمقاومتهما المنخفضة (التي تتطلب أسلاكًا نحاسية سميكة باهظة الثمن) وعمرهما التشغيلي القصير. ^{[ 16 ] [ 29 ]} أثناء بحثه عن فتيل أفضل لمصباحه الكهربائي، حقق سوان تقدمًا آخر دون قصد. ففي عام 1881، طور عملية ضغط النيتروسليلوز عبر ثقوب لتشكيل ألياف موصلة، وحصل على براءة اختراع لها. استخدمت شركته التي أسسها حديثًا (والتي أصبحت لاحقًا، بعد اندماجها، شركة إديسون وسوان المتحدة) خيوط السليلوز التي ابتكرها سوان في مصابيحها. كما استخدمت صناعة النسيج هذه العملية أيضًا. ^{[ 5 ] [ 30 ]}

كانت سفينة "مدينة ريتشموند" ، التابعة لشركة "إنمان لاين"، أول سفينة تستخدم اختراع سوان. تم تزويدها بمصابيح متوهجة في يونيو 1881. وسرعان ما أدخلت البحرية الملكية هذه المصابيح إلى سفنها، حيث تم تركيبها على متن سفينة "إتش إم إس إنفلكسيبل" في العام نفسه. ^{[ 31 ]} ومن أوائل التطبيقات الهندسية لهذا الاختراع، استخدامه خلال حفر نفق سيفرن ، حيث قام المقاول توماس ووكر بتركيب مصابيح بقوة 20 شمعة في الأنفاق التجريبية المؤقتة. ^{[ 32 ]}

كان سوان من أوائل مطوري مصباح الأمان الكهربائي لعمال المناجم، حيث عرض أول مصباح له في نيوكاسل أبون تاين في معهد شمال إنجلترا لمهندسي التعدين والميكانيكا في 14 مايو 1881. ^{[ 33 ]} ونظرًا لأن هذا المصباح كان يتطلب توصيلًا سلكيًا، فقد قدم في العام التالي مصباحًا يعمل بالبطارية ^{[ 34 ]} ، وتلتها نسخ محسنة أخرى. ^{[ 35 ]} وبحلول عام 1886، كانت شركة إديسون-سوان تنتج مصباحًا بإضاءة أفضل من مصباح الأمان التقليدي. ^{[ 36 ]} إلا أنه عانى من مشاكل في الموثوقية ولم يحقق نجاحًا. واستغرق تطويره من قبل آخرين حوالي 20 عامًا قبل أن تصبح المصابيح الكهربائية الفعالة شائعة الاستخدام. ^{[ 37 ]}

في مسارين بحثيين مستقلين، طُوِّر مصباح سوان الكهربائي المتوهج في نفس الوقت الذي كان يعمل فيه توماس إديسون على مصباحه المتوهج، ^{[ 38 ]} حيث حصل كل من مصباح سوان الأول الناجح ومصباح إديسون على براءة اختراع في عام 1880. ^{[ 1 ] [ 39 ]} كان هدف إديسون من تطوير مصباحه هو استخدامه كجزء من نظام أكبر بكثير: مصباح طويل العمر ذو مقاومة عالية يمكن توصيله على التوازي ليعمل بكفاءة اقتصادية مع شبكة الإضاءة الكهربائية واسعة النطاق التي كان يُنشئها. ^{[ 40 ] [ 38 ]} لم يكن تصميم مصباح سوان الأصلي، بمقاومته المنخفضة (إذ لا يمكن استخدام المصباح إلا على التوالي ) وعمره القصير، مناسبًا لمثل هذا التطبيق. ^{[ 38 ]} أدت براءات اختراع سوان القوية في بريطانيا العظمى، عام 1883، إلى اندماج الشركتين المتنافستين لاستغلال اختراعات كل من سوان وإديسون، ^{[ 31 ]} مع تأسيس شركة إديسون وسوان المتحدة للإضاءة الكهربائية . عُرفت الشركة باسم "إديسوان"، وباعت مصابيح مصنوعة من خيوط السليلوز التي اخترعها سوان عام 1881، بينما استمرت شركة إديسون في استخدام خيوط الخيزران خارج بريطانيا. في عام 1892، بدأت شركة جنرال إلكتريك (GE) باستغلال براءات اختراع سوان لإنتاج خيوط السليلوز، إلى أن استُبدلت عام 1904 بخيوط سليلوز مخبوزة طورتها جنرال إلكتريك تُعرف باسم "جنرال إلكتريك المعدنية" (GEM). ^{[ 41 ]}

في عام ١٨٨٦، نقلت شركة إديسوان إنتاجها إلى مصنع سابق للجوت في بوندرز إند ، شمال لندن. ^{[ ٤٢ ]} وفي عام ١٩١٦، أنشأت إديسوان أول مصنع لصمامات الراديو الحرارية في المملكة المتحدة في بوندرز إند. تطورت هذه المنطقة، مع بريمسداون المجاورة ، لاحقًا لتصبح مركزًا لتصنيع الصمامات الحرارية وأنابيب أشعة الكاثود ، وغيرها، وأصبحت أجزاء من إنفيلد المجاورة مركزًا هامًا لصناعة الإلكترونيات طوال معظم القرن العشرين. انضمت إديسوان إلى شركة بريتيش تومسون-هيوستن والصناعات الكهربائية المرتبطة بها (AEI) في أواخر عشرينيات القرن العشرين. ^{[ ٤٣ ]}

لاحظ سوان، أثناء عمله على الألواح الفوتوغرافية الرطبة، أن الحرارة تزيد من حساسية مستحلب بروميد الفضة. وبحلول عام ١٨٧١، كان قد ابتكر طريقة لاستخدام الألواح الجافة، واستبدل ألواح الزجاج ببلاستيك النيتروسليلوز ، مُدشنًا بذلك عصر الراحة في التصوير الفوتوغرافي. ^{[ ٤٤ ]} وبعد ثماني سنوات، حصل على براءة اختراع ورق البروميد ، الذي لا تزال بعض تطويراته تُستخدم في طباعة الصور الفوتوغرافية بالأبيض والأسود. ^{[ ٤٤ ]}

في عام 1864، حصل سوان، من خلال إدخال ورق الكربون ، على براءة اختراع لعملية نقل الصور الكربونية ، مما جعلها عملية تصوير فوتوغرافي دائمة. ^{[ 45 ]} وبإضافة خطوة النقل، تمكن سوان من إنتاج صور فوتوغرافية بسهولة بنطاق لوني كامل. ^{[ 45 ]} ثم باع براءات اختراعه لشركة أوتوتايب في لندن عام 1868. ^{[ 45 ]}

في عام 1904، مُنح سوان لقب فارس، وحصل على ميدالية هيوز من الجمعية الملكية ، وأصبح عضوًا فخريًا في الجمعية الصيدلانية . ^{[ 46 ]} وكان قد حصل على أعلى وسام في فرنسا، وهو وسام جوقة الشرف ، تقديرًا لاختراعه المصباح الكهربائي بعد عرضه في معرض بباريس عام 1881. ^{[ 47 ]} وفي عام 1906، حصل على ميدالية ألبرت من الجمعية الملكية للفنون. ^{[ 48 ]}

في عام 1894، انتُخب سوان زميلًا في الجمعية الملكية (FRS)، ^{[ 49 ]} وفي عام 1898 انتُخب رئيسًا لمؤسسة المهندسين الكهربائيين ؛ وكان سوان آنذاك أحد أعضائها الفخريين الثلاثة، إلى جانب اللورد كلفن وهنري وايلد . ^{[ 11 ]} وفي عام 1901، مُنح درجة الدكتوراه الفخرية في العلوم (D.Sc.) من جامعة دورهام . ^{[ 50 ]} كما شغل منصب رئيس جمعية الصناعات الكيميائية من عام 1900 إلى عام 1901، ^{[ 51 ]} وفي عام 1903 اختير أول رئيس لجمعية فاراداي . ^{[ 11 ]}

في عام 1945، أحيت شركة لندن للطاقة ذكرى سوان بتسمية سفينة شحن ساحلية جديدة تبلغ حمولتها الإجمالية 1554 طنًا باسم إس إس سير جوزيف سوان . ^{[ 31 ] [ 52 ]}

تزوج سوان أولًا من فرانسيس "فاني" وايت، الابنة الثالثة لويليام وايت من ليفربول ، في كنيسة كامبرويل بلندن ، في 31 يوليو 1862. ^{[ 53 ]} أنجبا ثلاثة أبناء: كاميرون، وماري إدموندز، وجوزيف هنري. توفيت فرانسيس في 9 يناير 1868 ^{[ 54 ]} ، ثم تزوج سوان ثانيًا من هانا وايت، شقيقة فرانسيس الصغرى، في نوشاتيل بسويسرا، في 3 أكتوبر 1871. ^{[ 55 ]} أنجبا خمسة أبناء: هيلدا، وفرانسيس إيزوبيل، وكينيث رايدن، وبيرسيفال، ودوروثي. كان السير كينيث رايدن سوان مستشارًا ملكيًا وخبيرًا معترفًا به في قانون براءات الاختراع. ^{[ 56 ]} كانت فرانسيس إيزوبيل والدة كريستوفر موركوم ، صديق آلان تورينج في مدرسة شيربورن . ^{[ 57 ]} بعد وفاة ابنها بسبب مضاعفات مرض السل البقري عام 1930، بدأت هي وتورينغ في تبادل الرسائل. ^{[ 58 ]}

توفي سوان عام 1914 في منزله في أوفر هيل، وارلينغهام ، سري. ^{[ 11 ]} أقيمت جنازته في كنيسة جميع القديسين، وارلينغهام، في 30 مايو 1914، ودُفن في مقبرة الكنيسة. ^{[ 59 ]} وكان من بين المعزين ممثلون عن معهد المهندسين الكهربائيين، ومعهد المهندسين الميكانيكيين ، والجمعية الملكية. ^{[ 60 ]}

• سوان، م. إ.؛ سوان، ك. ر. (1929). السير جوزيف ويلسون سوان، زميل الجمعية الملكية: مخترع وعالم . لندن : إرنست بن ، أعيد طبعه مع ملحق، نيوكاسل أبون تاين : مطبعة أوريل، 1968.رقم الكتاب المعياري الدولي (ISBN) 978-0853620488.
• كلوث، دي إي (1979). جوزيف سوان 1828-1914: سرد مصور لحياة وعمل عالم من شمال شرق إنجلترا . غيتسهيد : مجلس بلدية غيتسهيد ، قسم التعليم. ISBN 978-0905977072.

• خدمة أرشيف تاين ووير، مؤرشفة في 5 أبريل 2007 على موقع Wayback Machine، مجموعة جوزيف سوان
• "سوان، السير جوزيف ويلسون"  . الموسوعة البريطانية ( الطبعة الحادية عشرة). 1911.
• جيلمان، دي سي ؛ بيك، إتش تي؛ كولبي، إف إم، محرران. (1905). "سوان، جوزيف ويلسون"  . الموسوعة الدولية الجديدة (  الطبعة الأولى). نيويورك: دود، ميد.