书城科普读物科技轶闻趣事(科学知识大课堂)
10493500000034

第34章 发明异趣(4)

可是,任何发明都不可能是完美无缺的。鹅毛管在使用过程中笔的尖端磨损较快,必须经常削切,这使人感到不方便。这种不方便,触动了英国人哈里斯的发明神经:能不能用更结实耐用些的材料来替代鹅毛管制笔呢?

哈里斯所在的伯明翰是当时英国的工业中心,钢铁的冶炼和加工业十分发达。哈里斯毫不迟疑地选中金属来制作笔。1780年,哈里斯制出了第一枚铁笔尖,他将这种笔尖绑在木杆上使用。人们认为,这就是世界上最早的金属蘸水笔。可惜的是,哈里斯的铁笔尖太硬,纸容易被划破,因此他的这一发明未能推广。

其实,严格说起来,哈里斯也不能说是最早用金属来制作笔尖的人。现在尼泊尔国家博物馆里,陈列着一支从意大利古城庞贝废墟中发掘出来的蘸水笔。它的笔尖是一块小铜片,尖端部分开有一条小缝。这支笔已有二千多年的历史了。这种铜质蘸水笔的发明者是谁,无人知晓。

由于近代金属的加工技术有了很大的进步,哈里斯的发明并未像庞贝的铜笔一样,被埋藏起来。一位叫詹姆士·斐利的英国人对哈里斯的发明进行了改造。他在笔尖的制造材料和制作方式上都下了功夫,使之既具有一定的硬度又有一定的弹性。笔尖做得略略弯一点,这样不会划破纸又容易书写。1803年,斐利的蘸水钢笔在市场上问世,可由于制作比较麻烦,造价高,所以买来使用的人并不多。

1825年,模锻压力机在英国诞生,这为钢笔尖制作的机械化开辟了广阔的前景。1829年,一位文具制造商米奇尔,利用这种机器制造出了一批蘸水钢笔尖,由于价格便宜,一天之内销售一空。

米奇尔的成功使人类彻底告别了鹅毛笔。继铅笔之后,人类又有了一种理想的书写工具。后来被人用做制笔尖的材料还有黄金,黄金笔尖不仅金光灿灿,很漂亮,而且书写比钢笔尖更流利。一时间,金笔成了贵族们的必备文化用品。

1852年,英国人荷尔斯为解决钢笔尖耐磨的问题,在笔尖上焊上一小粒耐磨合金。这种合金材料来自在澳大利亚的塔斯玛尼亚发现的天然铱锇矿石。这种笔尖书写起来与金笔一样流利,所以被人称为“铱金笔”。铱金笔的价格比黄金笔便宜多了,被大量生产。可这种矿石太少,已满足不了钢笔生产的需要,于是人们逐渐采用以钨、钼、铼等难熔金属再加上钴、镍等韧性高的金属为主的配方。虽然有些配方中完全没有了铱,但人们仍习惯沿用铱金笔这一称谓。

由于哈里斯、斐利、米奇尔、荷尔斯四位英国人的努力,使英国成为世界上老牌的制笔国家。1858年,美国人埃斯塔布鲁克在凯姆登创办了钢笔公司,以后,一批钢笔公司在美国问世。到第一次世界大战后,美国制笔业便超过了英国,成为世界制笔大国。

现在,人们使用的蘸水钢笔通常是用不锈钢或镀镍的钢片制成的,它很坚实,也不会生锈,一只笔尖能用上好长时间。

墨水跟笔一起进步

对于墨水的起源,权威的《大英百科全书》采用了这样的说法:“书写墨水大约从公元前2500年起就有了,用于古埃及和中国。”这说法有着考古学上的依据,是经得起推敲的。

今人根据对存世的写在古埃及纸莎草上的文字墨迹的分析,知道古埃及很早就使用墨水了,他们制造墨水的原料是炱和水。可是,炱不溶于水,因此他们在使用这种墨水时要经常摇晃墨水罐,写字很不方便,字迹也不清楚。后来,有人想出在墨水里掺进树胶,墨水变稠了,炱就不易析出来。

也许是中国的植物和矿物品种要比埃及来得丰富的缘故吧,古代中国人虽然也使用烟炱制成的黑墨水,但同时还使用一些植物或矿物制成的彩色墨水。如用茜红制成的红墨水,用靛蓝制成的蓝墨水,用赭石(即赤铁矿)制成的红墨水等。

在中国人制作彩色墨水的种种原料中,最著名的大概要算是朱砂了。这是一种绯红色的矿物,色彩鲜艳,经久不变。古时帝王常用朱砂配成的红墨水在奏章上作批示,称为“朱批”。以后这习惯传到民间,书评家在评校书籍时也往往用朱笔。现在,教师批改作业一般都用红笔,或许就是当年这种习惯的延续。

不过,炱也好,红赭石也好,朱砂也好,由于它们不溶于水,所以尽管在配制时可加上胶水,但也只适合毛笔等吸水量较大的笔书写,并不适用于西方后来发明的鹅毛笔、蘸水钢笔等的书写,而茜红、靛蓝等虽然可溶于水,但颜色容易褪去,日久字迹变淡,甚至会完全看不出来,也同样的不合适。

显然,随着笔的进化和对书写要求的提高,人们迫切需要发明一种既容易书写,又不易褪色的墨水来。100多年前,英国的利·斯蒂文森有了这个发明欲望。

斯蒂文森是英国普雷斯顿一位药剂师的儿子,由于父亲职业的关系,他对化学有着浓厚的兴趣。在日常生活中,斯蒂文森观察到一个有意义的现象:鞣酸遇到铁离子会生成一种黑色物质,如未成熟的苹果中含有较多鞣酸,用铁制小刀剖开后往往在剖面上或小刀上会有黑色显现。斯蒂文森试着提取了一些鞣酸,将它与氯化铁溶液作用后,果然生成了颜色乌黑的黑色物质,而且,这种黑色物质可以牢牢地黏附在纸上,永不褪色。

那么,是不是将鞣酸与氯化铁溶液混在一起就能制成墨水了呢?

“还是不行!”斯蒂文森轻轻叹了口气,一仰身,躺在了床上。因为这种黑色物质就是鞣酸铁,它并不溶于水。也就是说,这样配制出来的墨水与炱配制的几无两样。斯蒂文森并未中止他的发明探索,他身体躺在床上,脑中却在进行理性的思索。

那一段时间,老斯蒂文森——他的父亲,对儿子的行动实在不明白:他常常躺一会儿,又翻身起来摆弄各种试剂,然后再叹口气躺到床上去……如此这般,不知折腾了多少日子。终于,在19世纪中叶的一天,斯蒂文森来到父亲面前,拽起他就跑:“父亲,我成功啦!”

面对桌上一瓶有着浅浅的淡绿色的液体和一些写着淡淡字迹的纸片及一些有着黑色字迹的纸片,听着儿子兴奋的叙述,老斯蒂文森明白了:儿子这些日子的折腾有了成果。

原来,斯蒂文森想到,虽然鞣酸铁不溶解于水,无法使用,但鞣酸亚铁却能溶解在酸性水溶液中的,如用酸性鞣酸亚铁溶液作为墨水来书写的话,那么虽然它写出的字迹很淡,可在空气中会慢慢氧化变成黑色的鞣酸铁,字迹就越来越深了。

不久,斯蒂文森发明的这种墨水就在市场上出现了,它是用含丰富鞣酸的植物五倍子,加上硫酸亚铁和胶水配制的。以后,为了克服这种墨水书写时不够清晰的缺点,在人造染料发明之后,人们又在墨水中掺进点蓝色染料,这就成了今天我们仍在使用的蓝黑墨水了。用它写出来的字,刚开始时是蓝色的,这是蓝色染料的颜色,过了一段时间,无色的鞣酸亚铁被氧化成黑色的鞣酸铁,字迹就变黑了。

随着化学技术的进步,墨水品种已非常多。不过,除黑色的碳素墨水外,几乎都是以可溶性合成染料作为惟一着色物质的,它们的化学稳定性较差,时间长了还是会褪色。所以,人们最欢迎的、最常用的,还是以斯蒂文森的发明为基础的蓝黑墨水。

橡皮取代面包渣

在中国古代,人们写错了字以后,常用一种叫雌黄的矿物来涂抹改写。雌黄的这种作用就是成语“信口雌黄”的出典,人们用这成语来形容那些不负责任乱发议论、随意改窜的人。

在西方,没有类似的成语,因为他们不用雌黄一类物质来改正错字。如果用鹅毛笔或钢笔写错了,那就画上一个墨团将这个字去掉,所以在欧洲遗存至今的一些中世纪文件中,我们常会见到这种很不雅观的墨团。铅笔写错后改正就容易了,欧洲人用他们的主要食品——面包来加以揉擦,去除字迹。

不过,擦铅笔字的面包要用新鲜的,因为新鲜面包质软,含适量水分,容易将铅笔字迹去掉。我们有时在以200多年前欧洲事件为背景的电影里可见到这样不易理解的场景:在写字桌上,与铅笔摆放在一起的是一个小碟子,其中盛放着一小块新鲜面包。读者现在明白了,那面包在这里不能看做食品,而是一种文化用品,放在写字桌上自然是合适的。只是,面包并不是一种讨人喜欢的文化用品——一块面包擦不了几次就成面包渣了。

“真讨厌,这该死的面包渣!”1770年的一个夏日,37岁的英国化学家普利斯特里正在起草一份实验报告。报告很长,仆人为他准备的几块新鲜面包都用完了,他不得不用昨天剩下来的面包,弄得报告纸上满是面包渣,看上去就像是一张食品包装纸。加上天热,普利斯特里手上有汗,一摸纸,面包渣就沾在手上,弄得他烦恼不堪。

烦恼和天热使普利斯特里的头晕乎乎的,他伸手拿过一个盛着嗅盐的玻璃小瓶,拔开橡胶塞,凑到鼻子下,想使自己清醒一些。果然,嗅盐使他的头脑清醒了不少,烦恼似乎也少了,普利斯特里居然有兴趣打量起手中这个小小的橡胶瓶塞来了。

你可别小看了普利斯特里手中那只其貌不扬的小橡胶塞,在当时,它还是一种问世不久的时髦的奢侈品呢。

自从哥伦布1493年在海地发现橡胶以后,200多年来,人们未能为这种奇妙的物质找到实际用途。于是,它只能供放在博物馆里,作为“哥伦布带回来的新奇玩艺”供人观赏。

1763年,法国人墨卡想出了橡胶的一个用途:做成小的瓶塞,这样既轻巧又密封。当时的欧洲上流社会崇尚标新立异,墨卡的小发明很快被人看中,一时间,上层人士随身带的小嗅盐瓶大多换上了墨卡的橡胶瓶塞。

普利斯特里轻轻地揉搓着手中那只柔软而有弹性的小瓶塞,不经意间发现,自己的手指竟被搓得十分干净,刚才写报告时沾上的黑色铅笔粉末都被去掉了。很自然地,他脑中闪过了一个念头:用这有趣的小东西擦铅笔字试试看。一试,果然灵光,铅笔字迹可以毫不费力地被擦去,纸上干干净净,几乎不留痕迹。

普利斯特里不禁为自己的发现激动起来,他立即停下了实验报告的书写,给法国人墨卡写了一封信:“……我请您为我定制500块扁长的橡胶块……”

这500块扁长的橡胶块就是最早问世的一批橡皮了。普利斯特里将它们馈赠亲友,请他们试一试“这能擦掉铅笔字迹的有趣的小玩艺”。不久,这东西就在上流社会里流行起来了,人们称之为“一擦字就消失的奇妙发明”。由于当时人们不知道该怎样称呼这东西,所以只能根据它的用途称之为“擦”。直到现在,在英语中,“橡皮”和“擦”还是同一个词。

以后,普利斯特里致力于气体的研究,发现了氧气等重要气体,成为著名的化学家。日久,人们只记得他辉煌的化学业绩,而几乎忘了他发明橡皮这一贡献了。

橡皮诞生100年后,美国画家利普曼对它做过一次小小的革新。

利普曼画油画时爱用铅笔起稿。他颇为粗心,常乱放橡皮,等到用时不知到哪里去找。多次的找寻经历使他产生了一个想法:把橡皮和铅笔联在一起不是很好吗?于是,他用细绳把橡皮拴在了铅笔杆上。这样使用起来倒是方便了,可那一小块橡皮老在眼前晃来晃去,叫人很不舒服,他就改用薄铁皮把橡皮夹紧在铅笔头上。后来,颇有经济头脑的利普曼为自己这个十分满意的小发明申请了专利,这就是今天使用普通的橡皮头铅笔。

特种纸的发明

有人统计过,现在世界上大约有12000多种不同用途的纸,满足了人类各方面的需要。这些纸,有的是有意识发明的,有的却是在无意中诞生的;有的发明申请了专利,有发明人的名字,有的却不知道发明者是谁,只留下了关于它的发明故事。

人们早先做的纸颜色并不漂亮,除亚硫酸纸浆制成的纸是白色的外,其余不是褐色的就是略带些麦草一样黄色的。18世纪时,英国谢菲尔德地方的一家家庭手工造纸厂无意中造出了彩色的纸。那天,威廉正在捣纸浆,妻子则准备染衣服,一不小心,妻子将一袋茜红染料掉进纸浆缸里去了。“唉,你这个粗心人!”威廉埋怨着妻子,却舍不得丢弃这盆纸浆,将就着用这些纸浆做成了纸。

谁料,这些粉红色的纸刚放到店里,就被一位姑娘看中了。“咦,好漂亮的纸!”姑娘出了比普通纸更高的价钱,高高兴兴地买了几张。一会儿,来了好些年轻人,都要买这种粉红纸。后来威廉才知道,这天正巧是2月14日,情人节,年轻人认为用这种像粉红蔷薇花色的纸写信给心上人,更具温馨气息。这启发了威廉,以后他不但有意制作这种粉红色纸,还制作了其他各种颜色的彩色纸。

吸墨纸也是在无意中发明的。造纸时应在纸浆中加入一些树胶或树皮液,这样制成的纸结实,写上去的字也不会化开。18世纪末,在英国的一个纸厂里,有一次,工人一时疏忽忘了往纸浆里加胶。结果做出来的纸外表看看倒还好,可根本不能写字,鹅毛笔一触上去就是一个墨团团。老板一生气,就把笔往纸上一掷,从笔里甩出来的墨水一下子就被纸吸干了。

这情景使老板大受启发,想到人们写好信后墨水往往一时干不了,要过一会等干了后才能装入信封里。如果特意制作这种不加胶的纸,利用它们来吸掉信上未干的墨水,那么一写完信就能装信封了,这有多好啊!吸墨纸就这样诞生了。