书城科普世界科技史速读
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第13章 日常用品大发明(4)

钢笔

最早的蘸水笔并不是鹅毛管笔。其实,5000年前生活在尼罗河畔的古埃及人就已经开始使用芦苇笔蘸着墨水在纸莎草纸上书写了。它和后来出现的鹅毛笔有着同样的缺点——容易磨损,必须经常削切。于是,英国人哈里斯开始寻找更结实耐用的材料替代鹅毛管。

1780年,哈里斯制出一枚铁笔尖,并将它绑在木杆上使用。但这种铁笔尖太硬,容易划破纸,因此并没有得到推广,但他的发明却引起另一个英国人詹姆士·斐利的注视。斐利对笔尖的制作材料和方式做了改进,使之具有一定的硬度和弹性,笔尖略弯一点,容易书写又不会划破纸。随着锻造压力机的诞生,这种价格便宜、制作方便的笔尖使人们彻底告别了鹅毛笔。

蘸水笔在不断改进,但它们仍需要经常蘸取墨水以维持书写。于是,人们开始尝试在笔杆里灌进墨水。英国人约瑟夫·布拉玛在此方面取得了小小的成功。他用薄薄的银片做成空心钢笔杆,在里面灌进墨水。不过,墨水不能自由流动,使用前要压一下笔后尾的活塞。

真正的“自来水钢笔”是美国人艾奇逊·沃特曼发明的。他是一家保险公司的业务员,1880年的一天,他好不容易才谈妥一大笔业务,但当他请客户在合同上签字时,不料从笔尖上滴出了几滴墨水,合同上的许多字都无法再辨认,沃特曼只得请客户稍等一下,他再重新拿一份合同来。就在沃特曼离开的那一会儿,另一家保险公司的业务员乘机以更优惠的条件抢走了这笔生意,沃特曼既气愤又无可奈何。他决心发明一种不需要蘸墨水的笔。随后沃特曼就辞去工作潜心钻研自来水笔,他从植物都是通过内部的毛细血管吸收水分这样的现象中受到启发,花了4年时间,终于用橡皮管制成了世界上的第一支自来水笔。

他所发明的自来水笔,尾部可以卸下来,用小滴管把墨水从尾部加进去,再利用毛细管作用,通过一段钻有一条非常细的通管的硬橡皮,连接笔管里的墨水储管和笔尖。笔管内有少量空气,书写时墨水会在空气的压力下,顺着小细通管慢慢流到笔尖。在笔尖的内侧加有一个开着许多小槽的笔舌头,流下来的墨水就会吸附在上面,不至于一下子就流到纸上。沃特曼自来水钢笔是钢笔发展史上的重要一步,这种钢笔一上市立刻受到热烈欢迎,很快便畅销美国及世界各地,他本人也被誉为美国的“钢笔大王”。

在沃特曼之后,又有不少细心的人对钢笔进行改良,派克钢笔的发明人派克就是其中一位。派克原来是一个钢笔店里的小伙计,他把当时圆柱形钢笔杆改为美观的流线型,后来又将套入式笔帽改为插入式笔帽,这些小小的改良,使钢笔不仅美观大方,而且使用方便,结果他的产品获得了世界声誉。

保温瓶

有关保温瓶的概念很简单:瓶有内壁和外壁;两壁之间呈真空状,空无一物。热不能穿过真空进行传递,所以凡是倒入瓶里的液体都能在相当长的一段时间内,保持它原有的温度。这就是为什么保温瓶能够冬天保持饮料暖热,夏天保持饮料冷凉的。许多参加过多次旅游的人觉得很难想象,没有保温瓶会是一种什么样的情形。

但是保温瓶直到1892年才被发明出来,尽管那时它的发明者——苏格兰科学家詹姆士·杜瓦,也并没有意识到它会有多大的用途。

1892年,英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士正在进行一项使气体液化的研究工作,气体要在低温下液化,首先需要设计出一种能使气体与外界温度隔绝的装置。于是,杜瓦爵士请玻璃技师伯格为他吹制了一个特殊的双层玻璃容器——夹层内壁均涂上水银,然后抽掉夹层内的空气,形成真空,这种真空瓶便以发明者的名字命名,叫做“杜瓦瓶”。它可使盛在里面的液体不论冷热、温度都在一定时间内保持不变。由于杜瓦瓶的这种特殊的保温功能,它至今还常被用来装低温的液态气体等实验用品。

杜瓦瓶发明后不久,德国玻璃技师伯格认识到这种容器所具有的商业价值。霍尔德·伯格又是柏林一家科学仪器公司的股东之一,1902年,伯格开始推销保温瓶,1904年,他以自己的名义获得了保温瓶专利,而且制订了把它投入市场的计划。伯格甚至举办了一次给他的保温瓶起个好名字的比赛,结果他挑选的获胜名字就是希腊词“thermos”,“thermos”意为热,因此,保温瓶也被称作热水瓶。

拉链

1893年的一天,美国芝加哥市有一个名叫惠特科姆·贾德森的工程师,他看到妻子做衣服钉纽扣钉得手指都磨破了,感到很心疼。为减轻妻子的痛苦,他利用凹凸齿错合的原理,设计出一种可快速滑动的关启系统。他的方法是:在两条布边上镶嵌一个个V形的金属牙,再利用一个两端开口、前大后小的元件,让它骑在金属牙上,通过它的滑动,使两边金属牙啮合在一起,从而发明了“滑动绑紧器”。同年,他把样品送到哥伦比亚博览会上展出,得到参会人员的一致好评,人们把贾德森的发明叫做“可移动的扣子”,这就是早期的拉链,比起传统的连接方式来,拉链的出现无疑是一个很大的进步。

一位名叫路易斯·沃尔特的上校军官对拉链的情况特别注意,他坚信这是一项伟大的发明。当他离开陆军后,就找到贾德森,并与他一同办起了“宇宙绑紧器公司”和“新泽西郝伯肯钩眼公司”,由贾德森担任技师,开始生产拉链。贾德森又投入了数年时间,努力研制,终于在1904年获得成功,1905年获得与此有关的第5号专利。

1912年,贾德森公司聘请的瑞士工程师森德巴克对贾德森的发明进行了改造,在拉链牙齿背面设计了一套子母牙,才使拉链扣得结实可靠,也精细美观了许多。同年,又研制出把金属齿夹在布条上、排列成行的拉链机,从此开始进行拉链的商业化生产。而拉链的推广却是从一个偶然的机会开始的。在一次飞机飞行表演中,驾驶员的一只扣子不慎滚落到机器中造成了机毁人亡的恶性事故。具有商业头脑的森德巴克立刻抓住这一时机,与军事部门联系,建议缝制装有拉链的新军装,从此,美国的海军和空军率先在军服上使用了拉链,拉链至此才被推广开来。

安全剃须刀

1855年,吉列出生在美国的芝加哥城。16岁那年,一次意外的火灾使他的全部家产毁于一旦,吉列被迫出走在外地做工。有一个雇主发现这个爱好修理机械的孩子很有才华,于是,就建议他发明一种人们既常用而又是消耗品的东西,这样,顾客便会不停地购买。这样的建议虽然非常有效且容易实施,但对市场缺乏了解的吉列实践起来还是显得有点盲目。

1895年,作为推销员的吉列在一次推销商品的过程中认识了发明家佩因特,在与佩因特的交往中,他逐渐学到了一个发明家所应具备的素质——对生活的细心观察和对社会需求的认识。推销员是一种非常注意形象的工作,谁都不希望敲开自己门的推销员有一副邋遢的形象。

一天早上,吉列在刮胡子的时候,发现剃须刀是一种人们常用而且消耗量非常大的东西。此后,吉列辞掉推销员的工作,开始潜心研制一种使用更加安全的剃须刀。他设计出了一个安全剃刀“T”型夹持柄,但却找不到一家能够生产薄刀片的钢铁厂。当他遇见机械师尼卡森时,一切问题都迎刃而解了。

1901年,投资5000美元的“吉列安全剃刀公司”成立了。吉列剃须刀从上市到推广至美国的大部分市场再到实现大众化需要,整整耗费了8年时间。吉列做的第一笔买卖是1903年,销售了51把剃刀架和168个刀片;第二年,售出了9万把剃刀架和1240万个刀片。机会无所不在,但机会又转瞬即逝,善于抓住机会往往会成为一个企业转机和一个人制胜的关键。

1914年,第一次世界大战爆发了,吉列认为这是一个很好的机会,他决定把安全剃须刀以最优惠的价格供给战场上的将士使用,只要将士们使用了安全剃刀,传统的直柄式剃须刀将会被安全剃须刀替代;等到战争结束,这些将士必然成为吉列公司最忠实的顾客和最有说服力的义务宣传员。事情果然不出吉列所料,战争结束后,一个现成的、稳固而又广阔的吉列剃须刀市场便形成了。

20世纪20年代,吉列又通过广告、赠品等多种促销方式,使安全剃须刀特别是刀片的销量大幅度上升。第二次世界大战时期,吉列公司再次把安全、便捷的剃须刀作为军需品供给政府,从而使安全剃须刀在战后备受青睐;与此同时,吉列公司在世界各地大量投资,建立工厂。这样,吉列剃须刀的销量如酷暑下的水银柱——不断升高,产品销遍世界各地。

不锈钢

不锈钢是一种防腐和耐高温的合金,它不容易生锈,这与它的组成有很大的关系。不锈钢的成分中除了铁以外,还有铬、镍、铝、硅等。钢加入铬等元素后,就能使钢的结构更均匀,从而改变钢的性能,这样腐蚀物入侵就变得困难,再加上不锈钢表面又附着一层氧化物保护膜,就像给钢铁穿上一件盔甲一样,自然就不容易生锈了。

最先认识到不锈钢具有抗腐蚀性能的是德国的两位科学家蒙纳茨和博尔斯特。蒙纳茨于1911年在德国获得了生产不锈钢的专利。然而说到不锈钢真正的发明者,蒙纳茨似乎比不上英国的冶金学家亨利·布雷尔利。

第一次世界大战期间,布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,研究武器的改进工作。那时,战争需要大量的枪支,但是由于技术条件的限制,士兵们用的步枪膛极易磨损,而且容易生锈。于是,布雷尔利想发明一种不易磨损和生锈的合金钢。后来,他往钢中加入各种各样的元素,做了若干试验。但多次的试验都未获得理想的效果。有一次,他把铬掺入到炼钢的原料里,新材料出来后,外表亮闪闪,十分吸引人。他高兴地把这种钢制成了枪管。可惜,这种钢质地太脆了,在第一次射击试验中,它就“粉身碎骨”了。

布雷尔利在锈蚀的废铁堆中发现,大部分废铁都锈蚀了,只有几块掺入铬的钢管碎片仍然亮晶晶的。这一发现使布雷尔利十分惊喜,他急忙拾回这些“宝贝”详细研究。

经试验分析发现,这些铬钢任凭日晒雨淋也不易生铸,又不像一般钢铁一样“怕”酸碱。由于铬钢太脆、太贵,不能造枪管,于是布雷尔利把这种不生锈的钢介绍给了一家餐具厂,生产出各种不锈钢刀、叉等,使不锈钢顿时轰动了欧洲。1916年,布雷尔利取得不锈钢的专利,人们也尊称他为“不锈钢之父”。

后来,许多发明家也都做出过重要贡献。法国科学家吉耶和波特万发明了耐高温、抗震的奥氏体不锈钢,用于食品工业领域。1911~1914年,美国的丹齐发明了不锈钢中的另一大类——铁素体不锈钢。现在,不锈钢已发展成为一个合金大家族,品种不下数百种。

魔方

鲁比克是个肯动脑筋的人,在布达佩斯美术学院任教期间,他总爱借助自制的各种教具来加强教学效果,学生都喜欢听他生动而直观的讲课。

1974年,鲁比克设计出一种新型的教具:用一些小正方体拼成一个大正方体,然后把小正方体的每一面都涂上不同的颜色,再稍稍转动,小正方体的位置就变化了。这时,大正方体的每一面上都出现了一些不同颜色的小方块。但敏锐的他马上发现问题来了,这些稍加转动的小方块,已经很难还原了,也就是说很难把大正方体的每一面都调成同一种颜色。他极力想还原它,可是越扭越乱。鲁比克简直是着了魔,无论是走路,还是吃饭,甚至连做梦的时候都在琢磨还原这种立方体。

来回不停地扭啊扭,整整花了一个月的时间,鲁比克在仔细研究了各小正方体之间的关系后,最终摸出了规律,成功地将立方体各方的颜色还原了,他兴奋异常。为了让更多喜欢挑战的人都能分享到这样的乐趣,鲁比克决定将这种教具做成玩具,推荐给世人。由于这些小而神奇的方块蕴藏着千变万化的玄机,可以使拿到它的人着魔,所以鲁比克叫它“魔方”。

在这以后,经多次改进,1977年,鲁比克发明的魔方便可在3个轴线上自由转动了。他认为这个魔方已达到满意的程度,就将它交给匈牙利国家贸易公司。开始该公司对它并不怎么感兴趣,认为人们不会对这么个不起眼的小玩意“着魔”,但还是做了几个样品让人试试,结果谁试谁着魔,而且怎么也还原不了。该公司发现魔方很吸引人,且有利可图,就大批生产了。

就这样,魔方传到了世界各地,所到之处都大受欢迎。魔方以它的变幻和神秘吸引着世人,据不完全统计,自魔方发明以来,已在全世界售出了约1亿多只。