恩斯特·维尔纳·冯·西门子（德国发明家、企业家）

简介

维尔纳·西门子以其在电气科学方面的卓越贡献而名垂科学史册，他将随着“西门子”这一物理学单位而不朽。但在生前，他凭着在工程技术学、科学研究及行政、法律、商业等方面的出色成就曾获得过更多的奖赏和名誉。

1855 年，西门子被选举为柏林商会元老会的成员，这是对他经营西门子—哈尔斯克公司的肯定和赞扬；

1860 年，在柏林大学 50 周年校庆之际，西门子被授予名誉哲学博士学位，这是对他在科学方面成就的承认；

1862 年到 1866 年，西门子当选为普鲁士地方议员；

1867 年，西门子荣获法国十字勋章和普鲁士宝冠勋章，这是对他发明发电机的奖赏；

1874 年，西门子被聘为柏林皇家科学研究院正式研究员；

1876 年，由帝国宰相俾斯麦提议，西门子被授予枢密参事的职位，这是 对他为普鲁士专利法所做贡献的奖赏；

1879 年，西门子和国务秘书施特凡创建了电气技术协会，并任第一任会 长；他还是许多科学团体和技术团体的领导成员，多次被政府聘为科学和技术问题方面的特殊顾问；

1886 年，西门子被海得堡大学授予名誉医学博士学位；

1888 年，西门子被皇帝腓特烈三世册封为普鲁士贵族，从此他的名字成为恩斯特·维尔纳·冯·西门子。

晚年的西门子将公司的业务交给了他的两个儿子管理，他则进行一些科学研究，及撰写回忆录。他在表述自己面临死亡的遗憾时说：“假如我临终时还要对什么事情表示悲哀的话，那么我难过的就是我不得不与我的亲人们 告别，以及没有机会再为自然科学时代的全面发展而继续工作了。”

1892 年12月6日，在离他的73岁生日还差几天时，恩斯特·维尔纳·冯·西门子，这位集科学家、发明家与企业家于一身的伟大人物，离开了人世。他在遗嘱中把一笔可观的巨款，作为促进自然科学研究的经费。

贫家少年

人的一生会经历许许多多大大小小的事情，有些本应该牢记的大事可能如过眼烟云，并不会在记忆中留下太深的印象；而有些看似平常的小事或细节，却可能刻骨铭心，并且历久弥坚。当维尔纳·冯·西门子先生晚年回忆自己一生的经历时，他首先想起了自己与一只鹅之间展开的一场“战斗”。那时，西门子约5 岁左右，正是在家中照看弟弟妹妹或四处撒野的年龄。每个人在童年时期大概都有招猫斗狗的“战绩”，长大后可能都忘记了或羞于提起，但西门子却认为他与鹅的“战斗”是他一生中的一个重要事件，对他的性格和气质产生了持久的积极的影响。他深情地回忆说：“在以后我 遇到人生逆境的时候，对公鹅的胜利总是不知不觉地激励着我，不是逃避艰险，而是勇敢地和它斗争。”

西门子全名恩斯特·维尔纳·西门子，1816 年12 月13 日出生于汉诺威附近伦特庄园的奥伯古特农庄。他的父亲克里斯蒂安·斐迪南·西门子是一 位受过高等教育的德国人，年轻时投身于政治运动，曾为争取德国的统一与 法国皇帝拿破仑一世的部队战斗过。斗争失败后，他向一个领主租借了汉诺威附近的伦特庄园，当上了农民，并和爱莉诺勒·戴西曼小姐结了婚，从此开始了新的生活。西门子夫妇兢兢业业，吃苦耐劳，但他们的辛勤劳作并未 得到应有的报偿，生活并不富裕。农业生产虽未丰收，人口生产却“硕果累累”。他们一生共有过 12 个孩子，其中 3 个夭折，9 个长大成人。维尔纳除了有一个姐姐，还有过一个哥哥，但哥哥出生不到两个月便死去了，因此，他是这个家庭实际上的长子。19 世纪的欧洲大陆战乱频频，兵燹相连。那时德国尚未统一，是一个由许多邦国组成的德意志邦联，其中包括丹麦、普鲁士、奥地利的一部分领土。

虽然生活并不富裕，但斐迪南·西门子并没放松对儿女的教育。孩子们的启蒙老师是他们的外祖母，她教维尔纳兄弟姐妹读书写字，并要他们背诵许多诗词，以此锻炼他们的记忆力。后来斐迪南·西门子又亲自向儿女们传 授知识。他原想让儿女们去接受正规的学校教育，但由于学校离家太远，孩子们又太小，于是他便于1829 年春聘请了一位家庭教师。家庭教师是一位年轻的神学院大学生，他懂得孩子们的心理，善于调动他们的积极性和责任感，因此也很受孩子们的爱戴。在他的启发教育下，维尔纳及其兄弟姐妹感受到了学习的极大乐趣，因此他们不再需要人去督促，而是自觉地学习，有时，他们读书到很晚，大人不得不出来制止，以免劳累过度。这种自由快活、顺其天性的好时光持续了不到一年，那位家庭教师便因病去世了。不久，父亲又为孩子们聘来一位年迈的家庭教师。这位老教师为孩子们制定了许多规矩，要求他们认真做事，举止文明。但这位老教师体弱多病，在西门子家待了两年也病故。

孩子们渐渐长大，父亲决定把维尔纳和汉斯兄弟俩送入吕贝克市的卡特琳学校学习。1832 年，维尔纳兄弟俩经过考试，插班分别进入了该校五年级和四年级。卡特琳学校是一所文科中学，主要课程是学习古代语言。维尔纳对学习古典作家的作品很感兴趣，但对学习语法却很厌烦。另外，他对自然科学很感兴趣，曾长期自学数学。但卡特琳学校的数学课很少，且内容很浅，维尔纳学这门课时都是插入较高年级听课，即使这样，他强烈的求知欲望也很难得到满足。

穷人的孩子早当家。尽管中学还未毕业，维尔纳已开始思考怎样为父母分忧解难了。他决定转学建筑专业，因为这是当时唯一的技术专业。为了能考入柏林建筑学院，将来做一名建筑工程师，他请人为他讲授数学和大地测 量等课程。正当他为实现理想勤奋努力时，他了解到进入建筑学校学习费用常昂贵，这无疑会给父母增加很大负担。维尔纳为此愁肠百结，但教他大地测量的老师给他出了一个好主意。这位老师曾在普鲁士炮兵部队服过役，了解普鲁士的情况。他劝维尔纳设法进入普鲁士王国的工兵部队，然后便可进入炮兵工程学校，因为在那里可以学到建筑学院中同样的科目，而且不需缴纳学费，退役后照样可以从事建筑专业。真是绝路逢生。维尔纳被曲线求学的主意鼓起了信心，他马上把这一计划告诉了他的父亲。斐迪南·西门子对儿子的打算完全赞同，并且认为，德国目前分裂、混乱的状况不可能持久下去，德意志统一的希望在普鲁士。因 此，在这种时刻加入普鲁士军队，无疑是一种明智的选择。1834 年夏天，维尔纳·西门子告别了卡特琳文科中学，告别了父母和兄弟姐妹，只身前往普鲁士首都柏林。

曲线求学

那时的普鲁士是一个纯粹的军事官吏国家，从军是普通百姓获得地位和财富的捷径，因此也存在着激烈的竞争。西门子的从军之路就是一波三折的，其中甚至有一些戏剧色彩。西门子到达柏林后，先找到了一位服役的远亲。这位远亲是名军官，他热情地接待了西门子，并带他去拜访了一位工兵团长。但团长对西门子先参加工兵，然后进入炮兵工程学校的计划迎头浇了一盆冷水，因为有许多候补 士官正等待着炮兵工程学校的征召，他要想走这条路，至少要等上四五年。因此，团长劝他加入普鲁士炮兵队，因为炮兵队和候补士官可以进同一所学校，而且前程更好。于是，西门子的远亲又热情地为他写了一封给炮兵旅长 的推荐信。怀揣着推荐信，西门子又兴冲冲地赶往炮兵旅所在地马格德堡。也许是因为推荐信的缘故，旅长接见了西门子，但同时告诉他要加入炮兵队也不容易。因为已有14 位青年报名参加军官考试，而最后只招收 4 名；另外，他不是普鲁士人，要加入普鲁士军队需要得到国王的批准。不过在西门子的一再请求下，旅长作了让步，同意他先参加考试，然后再等候国王的裁决。

考试主要考数学、历史、德语及地理四门课。西门子的数学成绩非常出众，远远超过了其他人；历史成绩也不错；德语考试分现代语言及古代语言两部分，他的现代语言考试不理想，但古代语言考得不错，这样一平均，语言考试也就过了关；但他的地理知识很欠缺，因此考得很差。最后是面试。真是好事多磨，西门子原本担心地理考试会影响他的成绩，谁知面试时他却给地理主考官留下了很好的印象。这位主考官是一个博学多才而又性情古怪的人，他对考生提的一个问题是：“涛开尔在什么地方？”考生们张口结舌，无言以对。最后轮到西门子回答时，他忽然想起母亲治病时曾用过一种涛开尔酒，也被称为匈牙利酒，于是他坚定地答道：“涛开尔在匈牙利，先生。”这一回答让主考官感到满意，一直紧绷的脸也随之舒展开来。“答得对！”主考官说道，接着又将脸转向其他考生：“我的先生们，难道你们不知道涛开尔酒吗？”原来这位主考官是一位涛开尔酒的鉴赏家，他给西门子的地理考试判了最高分。这样，西门子成为了这一批考生中成绩最优秀的考生。

考试合格，但还不能加入军队，因为国王的命令还没来到。西门子朝思暮想，企盼着国王同意的指令。终于普鲁士国王的批复姗姗而来，同意西门子作为外邦人加入普鲁士军队。但西门子仍不能马上入伍，因为他 还不满 18 周岁，不到入伍的年龄，还需要再等十几天。德国人办事就是这样严格认真。

1834 年12 月13 日，恩斯特·维尔纳·西门子终于加入了普鲁士军队，作为候补军士进入在马格德堡的普鲁士第三炮兵团。新兵生活是紧张和艰苦的，为了达到合乎规范的要求，新兵们往往会受到军训教官粗野和生硬的对 待，这在当时的兵营中是常见的现象。普鲁士军队以纪律严格著称，为了使新入伍的年轻人能经受住战争的险恶环境的考验，训练的强度往往要达到人自身能力的极限。但这些事情对西门子来说并不是难事。他对训练规章往往 能很快理解，高强度的训练对这位农家子弟来说也能承受。因此，当六个月的训练结束时，他已在新兵中成为出类拔萃的人物，顺利地晋升为上等兵。

随后他被派往骑兵炮兵队接受射击训练，他在技术方面的天赋这时得到进一 步的显示，许多技术问题，如射程、弹道等，他可以轻易地理解，而大多数人则经过多次解释仍不知所以。1835 年秋天，一纸盼望已久的命令为他叩开 了通往成功的大门，把他多年的愿望变成了现实：他被送往柏林炮兵工程学校，接受为期三年的军官训练。进入柏林炮兵工程学校，是西门子人生的一个重要的转折点。在回顾一生的历程时，他认为在柏林炮兵工程学校度过的三年，可以算作最幸福的时光。

创建炮兵工程学校的根本目的，就是为国家培养高素质的军官，所以，通过各级军官考试是学生们最重要的任务。为此，西门子曾下过很大功夫。他勤奋地学习课堂上讲授的知识，对一些重要的公式或材料都背诵下来。这 样，对付军官考试他便游刃有余了。候补军官考试、军官考试及最后的炮兵军官考试，他都以出色的成绩通过。因此，当从炮兵工程学校毕业时，西门子已是一名合格的军官了。在当时的普鲁士乃至整个德意志，军官拥有很高的地位，不但受到普通人的敬重，而且可以参加王室及上流社会的社交活动。但西门子的收获不止这些。在他看来，柏林炮兵工程学校无疑是一所知识的圣殿，他可以尽情地吸收有益的东西。他一直对自然科学感兴趣，现在他有了便利的学习条件。炮兵工程学校聘有一批知识渊博、诲人不倦的学者和科学家，西门子的求知欲望得到了很大满足。

在这些学者和科学家中，有很多是后来闻名于世的人物，如数学家欧姆、物理学家马格努斯及化学家艾 尔德曼等等，他们的课程深深地吸引了西门子，为他展示了一个充满了乐趣和前途的新天地。因此，西门子几乎把一切空闲时间都用在了数学、物理学 及化学等自然科学的学习上，他在这些方面的知识已远远地超过了学校的要求，为他今后的事业奠定了基础。西门子的聪明和其刻苦钻研的学习精神，给他的老师们留下了深刻的印象，在他们师生之间建立起了牢固的友谊。1838 年，西门子从柏林炮兵工程学校毕业，分到了马格德堡炮兵队，被授予炮兵少尉军衔。这一年，他21 岁。

军人与发明家

柏林确实是西门子的“风水宝地”，过去他曾在这里获得了丰富的知识，现在他开始可以利用已有的知识和才能发展自己的事业了。由于出生在一个子女众多的大家庭中，西门子一直认为自己作为长兄有义务照顾年幼的弟弟妹妹；父母去世后，这种感觉更突出。到柏林后，他很快与一家锌白铜厂订立了一个合同，用他的专利在厂中建了一个镀金镀银部，双方共分红利。这是德国出现的第一家电镀工厂，也是西门子最早参与的企业经营活动。西门子以其富有成效的电镀发明被吸收进了柏林综合技术协会。这是一个主要由工程技术人员和工商业者组成的社会团体，经常就一些实际技术问题进行学术探讨。在一系列的学术活动中，西门子的工程技术知识得到了进一步的补充和扩展，这对他的自然科学研究是非常有益的。那时在普鲁士，科学研究和工程技术研究之间还存在着一条不可逾越的鸿沟。从事理论科学研究的科学家享有很高的社会地位和声望，被尊奉为高贵的脑力劳动者，成 绩卓著的还会被王室册封为贵族；而从事工程科学研究的科学家则没有那么幸运，他们和普通的体力劳动者、商人没有多大区别，并不会受到人们的特别尊重，至少表面上是这样。但通过参加柏林综合技术协会的活动，西门子深刻地认识到，理论科学研究和工程技术研究不应该截然分开。虽然两者有很大不同，如工程技术研究不可能像科学研究那样，可以由于某个重要人物的创造性思维而产生飞跃或突变，它需要许多人不懈地努力、探索和改进才能获得发展；但两者又是相辅相成的。

自然科学知识和科学研究方法能够使工程技术科学释放出强大的能量，因此在工程技术人员中传播科学知识和科 学研究方法，是促进工程技术进步的有效途径；同时，工程技术的发展又为科学成果的转化提供了条件和前提，因为只有当工程技术自身深入发展到需 要科学发明并可以利用科学发明的时候，科学研究的成果才有价值和意义。正因为有了这种深刻的认识，西门子才会在以后的科学实践中兼顾科学研究与工程技术研究，成为集科学家与发明家于一身的成功者。另外，在参加综合技术协会的活动时，西门子结识了柏林工商界的一些人士，并常常应他们的请求解答一些疑问，由此他对当时的工业设备和工作方法有了详细了解，对当时工业的成就和不足有了一个总的认识，这为他成为一名企业家提供了有利的条件。

西门子的弟弟威廉·西门子正在马格德堡的一家机器制造厂当见习生。兄弟俩都对工程技术感兴趣，因此常通信联系，交流各自的工作情况和新的发展。威廉当时接受了一个务，要为一部借助风车或水车的转动进行工作的蒸汽机设计一个调节器，以使风车或水车不停地全力工作，并让蒸汽机的过剩能力全部发挥出来。威廉将自己的设计图纸寄给了哥哥，但西门子认为不够理想。他深入研究了这一机械过程，从而产生了差速调节器的构想。他向威廉建议用一个沉重的自由运动的圆摆来作为调节器。自由运动的圆摆产生完全等速的旋转，由此带动一个螺杆旋转；螺杆上安装一个可以移动的螺母，螺母可以在被调节的机器带动下旋转。当机器的运转速度与圆摆 的旋转速度相同时，螺母就停止不动；若机器与圆摆速度不同，螺母便会在螺杆上向右或向左移动，直至将两者的速度调节到相同为止，这样便可以完全调节机器的速度了。威廉按照西门子的设计原理制造了差速调节器，并作了很大改善，顺利完成了任务。后来，西门子根据差速运动原理又制造了很多机械装置。

1843 年，威廉·西门子带着试探的心理去了英国，以期推广西门子的发 明。英国工业的规模和水平吸引了他，英国社会的特点也让他感到非常适应，因此，不久后他便在英国定居了。西门子的事业开始在德、英两国发展。威 廉在英国的工作非常出色，他不仅将西门子的电镀专利卖给了英国人，而且在英国取得了差速调节器的专利。

电镀试验的成功一直激励着西门子，他决定扩大在这方面的试验范围。在用硫酸镍和硫酸铵做试验时，他从这两种盐的溶液中获得了很好的镍沉淀，于是他成功地进行了电镀镍的试验。西门子是一位具有工程技术的天才 和敏感性的科学家，电镀镍的试验使他马上想到这一成果或许会对印刷业有 很大价值。因为印刷用的雕刻铜版镀上一层镍后，笔画的精细之处不会受到损害，而印刷的次数则可大大增加。为了利用这一成果，他和一家印刷工厂 签订了合同。接着，他又对印刷机械进行了研究。他把当时普遍采用的锌版印刷机，改造成旋转式快速印刷机，用圆筒式的可弯曲的锌板取代过去的工作过程。在一位灵巧的钟表匠莱昂哈特的协助下，他制造了一台样机，并取 得了令人满意的印刷效果，印刷速度大大提高。这时，威廉寄来一封信，将他在英国的一些见闻和发现告诉西门子。这本是他们兄弟间常有的事，但信中讲到的一台名叫斯特林热气机的机器，引起了西门子的极大兴趣。这台机器不是用蒸汽而是用加热的空气作为动力，并且它能把工作时没有耗尽的热量储存起来下次工作时再使用。当时，科学 家们还未得出所有的自然力都具有一种因果联系的结论，也就是说还没有发现和公布能量守恒与转化定律，因此，西门子认为斯特林热气机的工作原理属于未知的广阔领域，并感觉到它有可能成为改革整个机械工程技术的基 础。为此，西门子进行了深入的理论研究，写了一篇题为的论文，发表在1845 年的一份科学杂志上。这是西门子发表的第一篇科学论著，他在文中阐述了这种空气发动机的原理，并且提供了一张 他认为可行的设计草图。需要特别指出的是，西门子的理论已经完全建立在 能量守恒定律的基础上，对机器中的热循环和热当量原理也作了清楚的相应的说明，而这些定律和原理是科学家们后来才揭示出来的。

电报大王

退役后，西门子沉浸在西门子—哈尔斯克公司创造性的工作之中，既为公司做设计工作，又参加公司承建的铁路电报线工作，同时还挤出时间总结自己关于电报线路和电报机的经验。1850 年4 月，他的题为的论文由其朋友杜布瓦·雷蒙送交巴黎科学院讨论审查，并获得好评。巴黎科学院是世界一流的科学机构，它的肯定和好评，对西门子是一个巨大的鼓舞。接着，他和哈尔斯克一起，进行了一系列卓有成效的改造电报机的工作。 19 世纪中叶，电报机已进入实际应用阶段，许多在研制阶段没有发现的 问题都逐渐暴露出来，科技人员们为了解决这些问题想出了各种办法，因此 电报机的发展速度非常快。1847 年，莫尔斯电报机被介绍到德国。这种机器 具有简单、易操作、拍发速度快等特点，很快便对指针式电报机和旧式印刷 电报机形成威胁。针对这一形势，西门子和哈尔斯克研究和分析了莫尔斯电报机的优缺点，决定尽量从机械方面予以改良，生产出更先进的机器。他们 为电报机增加了自己调整速度的良好的行走机件、可靠发挥作用的磁针系统、可靠的接触开关及经改良的继电器和完善的转电系统。在新的转电系统中，他们采用了一个新的装置，通过它，所有在一个电报机电路中流通的电 流，可自动地传送到一个与其相邻的装有自己电池的电路中。这样，虽然全线分为若干相分离的电路，但是没有中间电报局电报员的协助，两个终端电报局仍可以通报。这一改进又使他们的公司处于技术领先地位。

西门子并不满足于已有的成绩。他又为他们的自动电报系统设计制作了一种快速打字机。在这一系统上，电报通过三键打孔机的传送，将莫尔斯电码打在一张纸带上，按第一个键在纸带上打出一个圆孔，按第二个键就打出一个双孔，按第三个键就可得到分开两个字所需的距离。用这种方法 将电报在纸上打成孔，将这条纸带放在快速记录器中，借助于一个行走机构就会以转轮和接触弹簧或毛刷中间通过了。在接收机中，那些单孔变成了一个点，双孔成了一画。这一改进，使电报机的拍发速度大为加快。莫尔斯电 报机一般能每分钟拍发40 个字，而新型的西门子电报机每分钟能拍发 400 个字，速度增加了10 倍。在成功面前，西门子并没有停止前进，不久他又设计了一个极简单而又运行可靠的磁电指针电报机。这种电报机的产生源于他发明的双T 形电枢或称工字电枢。西门子—哈尔斯克公司一开始便从事铁路信号装置的研制。当时虽然已出现了音响信号装置，但由于火车站启动音响装置的电池难以保持良好的工作状态，结果使得信号装置不够理想。于是，西门子设计了一个磁感应器来取代电池。这种磁感应器用一个铁质圆筒做成旋转式电枢，圆筒上刻有深深的相互对应的长形凹槽，里面放置缠绕的铜丝，环绕着旋转圆筒的末端中空的磁钢，可以沿着圆筒分开安装，因此可以发出一种较强的磁作用，并且不会有较大的抵消，从而可以很好地启动铁路信号装置。由于旋转电枢 的横断面凹槽呈双 T 形或工字形，因此被称为双T 形电枢或工字电枢。在此基础上，西门子设计了磁电指针电报机。这种电报机用一个带齿轮变速的曲柄迅速旋转圆筒感应器，每旋转半圈，导线中的正负电流就转换一次，于是每一次转换就使接收机上的指针向前走一个用号码编成的字。将曲柄按顺序放到要拍发出去的字母上，就可以使接收台以同样的顺序将字母显现出来。

接收机上的电磁铁是一个围绕轴心旋转的有磁极的铁桶，在两个强有力的蹄形磁钢的磁极间振动。每当正电流或负电流通过电磁铁的固定线圈时，两个磁铁就分别吸引那个旋转的电枢，由此使接收机的磁针移动。这种快速可靠 的磁电指针电报机被人们使用了好多年，尤其在铁路上倍受青睐。

随着业务的扩大，西门子—哈尔斯克公司还吸收了很多优秀的人才，如威廉·迈尔作为总工程师加盟该公司，在线路铺设工程中发挥了出众的组织才能；西门子的五弟卡尔·西门子也加入了兄长的事业，事实上在俄国的电 报业务大多是在他的领导下进行的。1855 年，在卡尔的领导下，西门子—哈尔斯克公司在彼得堡建立了分公司。西门子的事业在英国也迅速发展。最初，威廉·西门子在英国设立了一个西门子—哈尔斯克公司伦敦代表处，专门宣传和推广该公司的产品。

1858 年，代表处在威廉的领导下改为英国分公司，并承接了很多业务。当时，英国的电信事业发展很快，水平也是世界一流的，因此和西门子公司之间的竞争很激烈。由于没有专利法的保护，西门子的很多发明成果往往被英国人无 偿利用，但西门子以其天才的创举总是使其技术处于领先位置，因此他常被英国的公司聘为技术顾问，参与电报线路尤其是海底电缆的铺设。1865 年，哈尔斯克退出公司在英国的业务后，英国分公司以“西门子兄弟”的名义重组，该公司在英国取得了辉煌的成就，为推动英国电气工业的发展做出了很大贡献。1867 年，哈尔斯克完全退出了西门子—哈尔斯克公司，但该公司的业务继续向前发展，西门子兄弟用了三年的时间，铺设了一条由伦敦经普鲁士、俄国和波斯直达印度的电报线，又称为印欧线路。这是西门子天才的一次集中体现，也是他在电报线路建设方面的巅峰。在当时的条件下，建设这样一条线路是工程技术上的一大创举，采用了一系列新的技术措施。

1874 年，按照西门子的想法，威廉·西门子设计了一条电缆铺设船“法 拉第号”。在卡尔·西门子领导下，西门子兄弟公司利用“法拉第号”铺设了从爱尔兰直达美国的第一条海底电缆，以后又铺设了五条欧美电缆，西门 子作为电报大王的地位更加巩固。

发明巨匠

1866 年秋季，西门子在其研究工作中产生了一个新奇的想法，即是否能不用额外电流而使感应电流得到增强。为此，他进行了深入的研究。他清楚，一台电磁机的工作效率在通过它的线圈所产生的逆流电流时会被大大地削弱，因为这种逆电流显著地减少了有效力的蓄电池的能量；反过来，当这台电磁机被外力朝相反的方向用力旋转时，蓄电池的能量就会得到增强，因为 通过反转运动同时使感应电流的方向也转起来。西门子创立了发电机的原理，即：在一台安装合适的电磁机的固定磁铁上一直要保有充分的磁性，通过这种磁性产生的电流逐渐加强，在反转运动中能够创造出强大的电流。西门子所阐述的发电机原理在他1854 年发明的盘式机中已经体现出来，可惜的是他没能在当时产生发电机的构想。西门子的题为的论文由他昔日的老师马格努斯教授呈交给了柏林的自然科学院。在论文中，西门子将其发明的机器称为“直流发电机器”，并强调，现在科技界已经可以通过劳动力产生所需要的电压和 电流强度，这对于其他部门都具有同样重要的意义。确实如西门子所说，发电机的发明确实产生了极大影响。它改变了人类过去所依赖的动力，成为新兴工业部门的基础，并使几乎所有科技领域都活跃了起来，使人类生活进入了一个新的时代。发电机又得到了很大改进，并得到了广泛应用。西门子还曾发明了酒精定量器。它能够不断地记录下从里面流过的酒类中的绝对酒精的含量。它记录下的在常温下还原的酒精成分与经过精密科学 仪器检验的数据一样准确。这种酒精定量器成为欧洲许多国家征收酒精生产税的专用工具，受到极大欢迎。另外，西门子还发明了气压传送装置、将氧气变为臭氧的西门子臭氧管、电气距离测量器、无人操纵的电气船舵、电气点火装置等，他改进了贝尔电话机并发明了用于声音传播的电动力学系统，他的公司还发明和设计了有轨电车、高架铁路、电梯等。

1881 年，在巴黎国际电气博览会上，西门子和爱迪生相会了。这两个除了具有发明天才这一共同点外，还有点也相同，即因外力造成的听力低下——不知道这种生理缺陷对他们的发明创造产生了什么影响。

科学精英

正如维尔纳·西门子所说的那样，自然科学的研究原本是他最初的、年轻时的爱好，这一爱好贯穿了他的一生。学生时代，他曾在数学、物理、化学等自然科学上花费了很大心血，并立志要取得成就，他也确实做到了这点。但是，由于家庭贫困，他需要养家糊口并照顾弟弟妹妹，必须要努力把自然科学研究中所获得的成果变为实际生活中有用的东西，因而在工程技术方面取得了优异的成就，以致于把他在科学研究方面的成就都掩盖住了。其实，以他的科学研究方面的成就而论，他完全可以毫无愧色地立身于优秀科学家的行列。现把他在这方面的成就作一简单的描述。西门子在1850 年曾提出了在地下线路中的静电充电问题，但是这一现象最初在物理学界没有人真正相信。当时，法拉第已提出了静电分配理论，即：静电分配并不直接靠电的远距离作用，而是靠一种电介质由分子到分子推进 的分配作用。但这一理论也没有得到大多数欧洲大陆的物理学家们的承认，他们认为这种在两条导线间存在的物质对充电大小的实际影响取决于或多或少进入绝缘体的电以及因此在两导线间距离缩小而受了影响的两导线的实际 电量。对于上述不同的解释，西门子决定先完全抛开，用实验得出自己的结论。通过实际研究，西门子完全证实了法拉第的理论，并得出了在导体中热和电的运动规律同样适用于静电感应。借助法拉第的理论，西门子得到了关于物理表面电气密度的泊松定律，并以实验证明，在各种情况下法拉第的理论都足以解释这种现象。当时，西门子在许多方面继续发展了这种理论，并解决了在这之前用其他方法一直没能解决的问题。例如，计算一种由许多容量不同、前后相连的莱顿瓶组成的蓄电池的容量。1857 年春，他把自己的科学研究成果以“莱顿瓶电线中电流的静电感应和延迟”为题发表在上。可惜的是，在不久之前，英国的威廉·汤姆生和马克斯韦已经发表了这一成果，虽然西门子的实验方法更为简单，但成果的优先权却不属于他了。

西门子在科学研究上的另一个重大贡献是确定电阻单位。在19 世纪中叶，电气测量方面还没有形成固定的、统一的单位；虽然法国物理学家威廉·韦伯和高斯从理论上制定了磁与电的绝对单位，而且把精确测量的方法和因此 必需的仪器都制作得异常完美，但仍然缺少实际表示绝对单位的人人均可使 用的度量标准，因此每个物理学家往往为其实验制做一个自己的电阻计，这样虽不影响实验结果，但相互间的结果却不能比较。因此，制定一个统一的 电阻单位就显得极为重要和迫切。最初，雅可比教授曾建议用他实验用过的 一段铜丝作电阻单位，西门子也曾用钢丝作电阻单位，但这只能是应急措施，作为统一的单位却行不通，因为电阻没有像固体的体积和质量那样可以量度的性质。因此西门子决定，用汞作为电阻计量的基础，因为汞在常温下为液 态，易于再现，且它的阻力不因分子的变化而变动，受气温的影响比其他金 属要小得多。1860 年，他的论文发表在《波根多夫年鉴》上，建议以截面为 1 平方毫米、长 1 米的汞柱在 0℃时的电阻作为 电阻单位。1868 年，西门子电阻单位在维也纳国际电信会议上得到确认；但英国的物理学家们不接受这一单位，仍然采用绝对单位厘米/克/秒制。1882 年，法国政府在巴黎召集了一次国际会议，以便确定一个都能接受的国际电气测量单位，西门子作为德国代表之一出席了这次会议。会议原则上同意将英国采用的绝对单位作为电阻单位。但由于绝对电阻单位经试验不够精确，于是决定以西门子所建议的汞柱单位为基础，并且建议各国学者把厘米/克/ 秒单位与西门子单位的比例再次进行试验，结果一致得出两者平均比例为1.06∶1。于是，在1884 年举行的结束会议上，各国学者一致同意将长106 厘米、横截面为1 平方毫米的汞柱在0℃时的电阻确定为国际法定的电阻单 位，命名为欧姆。西门子最初确定的电阻电位虽然被废除了，但他在这一事业中的贡献显然已得到了肯定。后来，人们为了纪念他，将他的姓氏作为导电率单位保留在了物理学中，规定当导体电阻为 1 欧姆时，其导电率为1 西门子，简写为 1s。