1906年春天,美国纽约地方法院正在开庭审判一件离奇的案子．被告人是一个面容憔悴的青年,名字叫福雷斯特．法官戴着庄严的黑礼帽,用手高高举起一个里面有金属网的玻璃泡,他宣称有人控告被告人用这种“莫名其妙的玩意儿”四处行骗．而这个青年竭力辩解说,这个玻璃泡是他的新发明,它可以把远在大西洋彼岸传来的微弱的电磁波加以放大。

这场官司持续的时间不长,却闹得满城风雨．无知的法官、好事的记者,谁都不会想到这个“莫名其妙的玩意儿”竟是本世纪的伟大发明之一,那个被告的青年后来竟会成为闻名世界的电子管发明家。

福雷斯特于1873年8月出生在美国的伊利诺斯州．他的父亲是位教师,曾经是一所黑人学校的校长．由于当时美国的种族歧视还很严重,人们看不起黑人,也看不起接近黑人的白人．福雷斯特一家常受人家冷遇与白眼,其父生性刚直,不让他与其他白人孩子一起玩．因此,福雷斯特的童年是在狭窄的天地里度过的,这使他的性格有些孤独和怪僻．他回忆起自己的童年时代曾说: “我上学的时候老被人当做＂蠢孩子＂看待．那时,我虽然读了不少书,但对于实际的事情,一点也不懂．”

到了中学时代,他也没有显露出多少才华．用他自己的话说,是“学识既不丰富,也不善交际,而且文笔和口才又都那么笨拙．”总之,他是一个平平常常的少年．他的唯一爱好,是喜欢摆弄各种机器．他那时梦寐以求的,是当个机械技师。

1896年,福雷斯特大学毕业．正在这时,马可尼在英国成功地进行无线电表演的消息传到了欧美大陆．有一天,福雷斯特从杂志上读到一篇介绍马可尼的文章,并附有马可尼的照片．照片上,马可尼端正地坐在实验台前,神情严肃,他的左边放着电磁波发射机,右边放着接收机．这篇文章给了福雷斯特很大的启发,他决定改变方向,研究无线电。

1899年深秋,在美国举行盛大的国际快艇比赛．马可尼应邀来到美国,用他的无线电装置报道比赛实况．他在一艘船上,5 小时内向海岸无线电站拍发了4000 多字的消息,消息再从陆上电台用电报线传给《纽约先驱论坛报》,能这样迅速及时的报道,尚属首次,令美国的新闻记者们惊叹不止。

马可尼在纽约期间,为了满足观众的好奇,又在岸上作了一次表演．福雷斯特早就盼望能亲眼看看马可尼的表演,所以闻讯后,天不亮就跑到码头上来等候了．等马可尼表演结束,福雷斯特拼命挤到前面,在收报机前面停下来,看了又看．他的不同寻常的神态引起了马可尼的注意,使福雷斯特有幸与马可尼相识．他就向马可尼请教无线电技术中的一些难题,马可尼都向他作了解答．他还谈起自己研究了几年都一无所获的苦恼,马可尼鼓励他说,也许是没有找到适当的研究课题．可马尼介绍自己的工作,正在努力提高接收机的灵敏度,其关键是革新现在用的金属屑检波器．但究竟应该怎么改,马可尼也没有成熟的意见。

总之,马可尼的这一席话给福雷斯特留下了非常深刻的印象,原来改进金属屑检波器,就是当时无线电研究中一个急待解决的重大课题．在回家的路上,福雷斯特兴奋地想着: 说不定我能够完成这个使命。

这次观摩与谈话,对他后来的发明产生了深远的影响。

就在马可尼离开美国不到两个月,福雷斯特辞去研究所的工作,在纽约泰晤士街租了一间破旧的小屋,全心全意地研究改进检波器．由于辞去了工作,没有了正常的收入来源,他的生活很困难,他只好节衣缩食,买一些最简陋的器材做检测电波的试验．为了维持生活,他白天常常去给富家子弟补习功课,有时到饭店去洗碗、扫地．一到夜里,他就沉浸在发明创造的乐趣之中。

福雷斯特在坎坷的道路上探索了1年,但收获甚微,他的各种试验都失败了．可是,他并不灰心,继续进行试验。

1900年一个隆冬的寒夜,福雷斯特又在灯下进行新的实验,屋里点的是煤气灯,实验装置也很粗糙．一个从旧货摊上买来的电键,两个自制的电瓶,再加上一个粗线圈,就构成了他的发射机．当他按动电键时,线圈就接通电源,发出火花,辐射出电磁波信号．在靠近他的另一端,有一个同电流计相连的金属屑检波器,就成了接收机．检波器里的金属屑,他已经换过好几种,但效果都不理想。

此时福雷斯特一面接着电键,一面观察检波器的反应,他突然注意到头顶上的灯光一明一暗地在闪烁．开始,他以为是窗外刮风引起的．但再仔细观察,发现灯光明暗变化却很有节奏,而且与电键开关有关,按动电键,线圈发出火花,煤气灯的火焰马上变暗；相反,松开电键,火焰立即变亮。

福雷斯特两眼盯着煤气灯,反复按着电键,观察火焰的变化,突然一个念头闪过: 能不能利用这个现象来搞无线电检波呢?

经过3年的不断试验,他终于发明了一种“气体检波器”,并于1903年在舰船无线电通信中试用,获得了相当的成功．但是,用火焰来检测无线电波的方法虽然新奇,却并非上策,因为要在每台接收机里装上火焰装置,用起来显然很不方便,而且检测效率也不高．后来,福雷斯特放弃了这个方法。

虽然火焰检波的方法被放弃,但却成了福雷斯特通向成功的桥梁．他从火焰检波中得到启发,由此联想到: 既然炽热的火焰能受电磁波影响,那么,炽热的灯丝是否也会有影响呢? 因此他想到用“灯泡”来检测电磁波,由此找到了打开通向真理大门的金钥匙。

正当福雷斯特研究用真空管检波的时候,有个朋友带给他意外的消息: 英国的弗莱明博士发明了真空二极管! 他急不可待地把刊登发明真空二极管消息的杂志找来阅读,这使他十分激动与羡慕．弗莱明的二极管同金属屑检波器比起来,确实前进了一大步,但只能做检波用,不能放大．福雷斯特看到了这点,他想试一试,打算再改进一下。

于是他找到了一个灯泡厂技师帮忙,制作了几个真空管．其灯丝用白金丝,在灯丝附近又装了块金属屏．他把真空管装在无线电接收机上,代替老式的金属屑检波器,果然效果很好．然后他又在电子管里封进了第三个电极,这是一片不大的锡箔,位置在灯丝与屏极之间,初看起来,并无特殊之处,但是,正是这个不显眼的小电极,改变了无线电世界的面貌．他惊异地发现: 在第三极上施加一个不大的信号,就可改变屏极电流的大小,而且变化规律同所加的信号一致．他马上意识到,这表明第三个电极对屏极电流有控制作用．这个发现非同寻常,因为只要屏极电流的变化比信号的变化大,就意味着信号被放大了,而这正是许多发明家梦寐以求的目标。

但他并不急于公开他的发明,而是沉住气,毫不声张地继续进行试验．为了提高控制的灵敏度,他多次改变小锡箔在两极之间的位置,最后,他发现用金属丝代替小锡箔,效果最好,于是就用一根白金丝扭成网状,封装在灯丝和屏极之间,就这样世界上第一个真空三极管诞生了! 由于控制极的形状像网栅,福雷斯特就把它称为“栅极”．它像一个非常非常灵敏的控制闸,按照施加信号的变化,有规律地改变着屏极电流的大小．由于屏极电流比栅极电流大得多,因此,微小电信号经过真空三极管就大了许多倍。

像科技史上的许多发明一样,真空三极管获得社会承认,也经历了许多曲折。

福雷斯特发明三极管后,因没有钱进一步做试验,就只好带着自己的发明去找几家大公司,想说服那些老板给他资助．由于他不修边幅,穿得破破烂烂,连走两家公司,结果连大门都不让他进,因为门卫怀疑他是个行为不轨的人。

当他来到第三家公司时,也把他当做流浪汉,不准他进去．任凭他怎么解释,也无济于事．门卫甚至怀疑他是个江湖骗子,就去报告了经理．这个经理也是一个势利小人,不容分说,竟叫来了几个彪形大汉把他扭送到警察局。

几天后,法院就开庭审判,这就出现了本文开头所叙述的那个场面．福雷斯特开始被控告是“公开行骗”,接着又告他“私设电台”．但他并不畏惧,相反,他机智地利用法庭这个公开的讲坛,大力宣传自己的发明．他充满信心地说: “历史必将证明,我发明了空中帝国的王冠．”福雷斯特说的“空中帝国”就是指无线电；“王冠”指的是真空三极管。

经过他的申辩与斗争,他终于胜利了,法院无证据定他罪,最后宣判他无罪释放．这场官司倒使他出了名．1906年6月26 日,他发明的真空三极管获得了美国专利,后人把这一天当作真空三极管的诞生日。

福雷斯特首先把三极管用在无线电接收屏极检波电路中,使通信距离大大增加．不久,三极管又被用在电话增音机上,解决了贝尔电话公司当时正在设计的美国长途电话的关键问题．开始时由于真空度不够,管子寿命不长．到了 1910年,德国科学家发明了分子泵,可以把三极管的真空度抽得很高,使用寿命大大提高,因此三极管很快大批量生产,广泛应用．到1918年,各种类型的无线电收发报机和电子设备都普遍采用了三极管。

总之,三极管使无线电发生了根本的变革,日本的一位科技传记作家指出: “真空三极管的发明,像升起了一颗信号弹,使全世界科学家都争先恐后地朝这个方向去研究．因此,在一个不长的时期里,电子器件获得了惊人的发展．”从三极管发展到四极管、五极管、七极管、大功率发射管等,形成了一个庞大的电子器件家族。

真空电子管的出现是电子科学技术史上一件划时代的大事,它不仅推动了无线电技术的迅猛发展,并奠定了近代电子工业的基础．正是有了电子管,在短短的20年里,远程无线电通信、无线电话、收音机、广播、电视、高频加热炉等才像雨后春笋般涌现出来,世界上第一台电子计算机也才能够制造出来。