尼尔斯·达伦（1912年诺贝尔物理学奖得主）
尼尔斯·达伦（1912年诺贝尔物理学奖得主）
| 尼尔斯·达伦 Nils Gustaf Dalén | |
| 出生 | 1869年11月30日 瑞典斯卡拉堡省斯滕斯托普 |
| 逝世 | 1937年12月9日（68岁） 瑞典斯德哥尔摩 |
| 国籍 | 瑞典 |
| 身份 | 物理学家、工程师 |
| 获奖年份 | 1912年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔物理学奖 |
| 获奖理由 | 发明用于灯塔和浮标的太阳阀自动调节器 |
生平
尼尔斯·古斯塔夫·达伦1869年11月30日出生于瑞典西南部斯卡拉堡省（Skaraborg）斯滕斯托普（Stenstorp）的一座农场。他的父亲是一名农场主，家族在当地以务农为生。达伦的成长环境是典型的瑞典乡村——广袤田野和湖泊环绕，缺少现代照明设施，这或许在潜意识中促使他后来致力于灯光与照明技术的改进。
达伦从小就展现出极强的动手能力。他最初在农场工作，后来进入一所农业学校学习园艺学。但他很快发现自己真正的兴趣在机械和工程领域。通过自学机械制图和力学，达伦在1880年代末考入查尔默斯理工学院（Chalmers University of Technology），1892年以优异的成绩毕业。此后他继续在苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）深造，在著名热力学教授奥雷尔·斯托多拉（Aurel Stodola）指导下学习，这段经历深刻影响了他对气体热力学的理解。
学成之后，达伦回到瑞典，先后在多家工程公司任职。1901年，他被授命担任瑞典气体储存公司（Svenska Aktiebolaget Gasaccumulator，AGA）的首席工程师，后来成为该公司的总经理和董事长。AGA公司也成为他发明创新的主要平台。达伦于1937年12月9日在斯德哥尔摩逝世，享年68岁。
学术生涯
达伦最核心的发明是"太阳阀"（solar valve，或称日光阀），这是AGA公司的旗舰产品。它的设计原理极其巧妙：在灯塔或浮标的乙炔气灯上安装一个由三根金属杆组成的阀门，其中中间的金属杆表面涂黑以吸收阳光，两侧的则抛光以反射阳光。当白天有阳光时，中间杆受热膨胀使阀门关闭，乙炔气灯的火焰自动熄灭；傍晚光线转暗，中间杆冷却收缩，阀门重新开启，灯具自动点燃。这一装置完全无需人工干预，实现了灯塔照明的全自动化。
达伦更大的成就在于他解决了乙炔气体的安全储存问题。乙炔（C₂H₂）在压力超过1.5大气压时会爆炸性分解，严重限制了其在偏远灯塔中的应用。达伦发明了"达伦乙炔储存法"（Dalén acetylene storage method）：他将乙炔溶解于丙酮（acetone）中，再用多孔的多孔硅藻土（kieselguhr）吸收该溶液，使其稳定存在于钢瓶内部。这种方法使得乙炔可以在安全压力下大量储存和运输，一个标准气瓶就能维持灯塔数月甚至一年的照明需求。
达伦的第三项重要发明是"闪火器"（flasher apparatus），这是一种利用精密阀门和机械装置使乙炔灯按特定节奏发出短脉冲光的技术。此技术既可节省燃料（间歇燃烧比持续燃烧省气90%以上），又能使灯塔灯光有别于周围其他光源，提高了航海识别的安全性。
获奖成就
1912年，瑞典皇家科学院决定将诺贝尔物理学奖授予达伦，"以表彰他发明了用于灯塔和浮标的太阳阀自动调节器"。达伦的获奖在物理学界引起了一些争议，因为他的工作更偏重工程应用而非基础物理研究。但是诺贝尔奖的章程允许授予"在物理学领域做出最重要发现或发明"的人，而达伦的发明无疑满足"发明"这一条件。
达伦在1912年获奖后不久遭遇了一场严重的工业事故。1912年9月，他在测试乙炔储气罐时发生爆炸，虽然幸存下来，但双目失明。尽管如此，他并未中断科研工作，在失明状态下继续领导AGA公司，通过口述指令和助手协助推动技术研发。当他被告知获奖消息时，双目已接近完全失明，但他仍然前往斯德哥尔摩出席了颁奖典礼，由他的助手引导上台接过奖章。这一幕成了诺贝尔奖历史上令人动容的画面之一。
历史贡献
达伦的灯塔自动调节系统对海上航运安全产生了实际而深远的贡献。在达伦之前的年代，偏远岛屿和礁石上的灯塔需要专人驻守管理，这些守灯人一年四季生活在孤岛上，条件极其艰苦且危险。达伦实现了完全无人化灯塔——一个装好乙炔气体和太阳阀的AGA灯塔可以连续工作一年以上而无需维护。瑞典周边数以百计的航道从此获得了可靠照明，全球其他沿海国家也纷纷引进AGA的技术。
到20世纪20年代，AGA太阳阀乙炔灯已经遍布欧洲、北美、南美和亚洲的海岸线。据统计，高峰时期全球有超过两万座AGA灯塔在运行。许多偏远海域事故高发段的灯塔都依赖达伦的发明。1930年代后，随着电网延伸和电子照明技术的发展，太阳能乙炔灯逐步被替代，但在那些电网无法覆盖的偏远海岛上，达伦的设备一直运行到1960年代。
达伦的商业成功也值得一书。他领导的AGA公司从一家小型气体储存企业发展为瑞典最大的工业集团之一，业务拓展至医疗气体、焊接设备和红外感应器等领域。AGA集团的AGA红外感应器（AGA Thermovision）后来成为热成像技术的先驱。
轶事典故
达伦失明后的人生经历令人敬佩。双目失明的他仍然每天准时到公司上班，办公室里所有家具和设备的位置都被固定不变，他凭借触觉和记忆在办公室里自如走动。他的女儿回忆说："爸爸失明后的第一周几乎不说话，一周后他告诉我们：'好吧，既然不能看图纸了，那我用耳朵听引擎声来判断机器状态。'"他在失去视觉后训练出了惊人的听觉分辨力。
达伦的多项专利是用盲文记录的。他的妻子埃尔玛（Elma）和孩子们轮流为他朗读技术文献，他用盲文对照做笔记。据说他还能通过触摸感受气缸表面的温度差异，用钢尺敲击管道以听声音判断气流是否正常。达伦的一位员工说："很多时候我们以为他看不见就是在休息，但事实上他比我们任何一个人都更早发现设备问题。"
达伦获得诺贝尔奖的消息在瑞典引起轰动，他被视为"瑞典的灯笼匠"受到热烈欢迎。但他本人始终将自己视为工程师而非科学家。他在获奖后接受采访时说："我从未想过获得诺贝尔奖，因为我只是解决了工程师们都会遇到的普通问题——如何让灯在需要的时候亮起来。物理学家们常常盯着天上的星星，而我只看港口里的一盏灯。"
参考文献
- Nobel Foundation: Nils Dalén – Biographical
- AGA History Archives, Stockholm, Sweden
- 《瑞典工业创新史》，斯德哥尔摩大学出版社
- 周永康，《船用灯塔与航海安全技术史》，交通出版社
- G. Ekström, "Nils Dalén and the AGA Company", 1947
- N. Dalén, "The Automatic Regulator for Lighthouses", Nobel Lecture, 1912