Efter att ha tidigare utforskat sådana mysterier som Vem uppfann skrivning och hur ljud blev former, är det dags att vända sig till något mycket mindre mystiskt, ett till synes vardagligt men enormt inflytelserikt verktyg för mänsklig kommunikation: den ödmjuka penna.
”ta en penna för att skriva med på flygplan. Pennor läcka, ” säger den första av Margaret Atwoods 10 regler för att skriva. ”Men om pennan går sönder, kan du inte skärpa den på planet, för du kan inte ta knivar med dig., Därför: ta två pennor.”Men även om pennan har underblåst så olika bedrifter av kreativ kultur som berömda konstnärers skissböcker, Marilyn Monroes själfulla opublicerade dikter, Lisa Congdons fantastiska porträtt och David Byrnes diagram över det mänskliga tillståndet, har det bara funnits i drygt tvåhundra år. I den helt fascinerande 100 viktiga saker du inte visste att du inte visste: Math förklarar din värld (Public library), John D., Barrow berättar historien om detta underskattade tekniska underverk:
den moderna penna uppfanns 1795 av Nicholas-Jacques Conte, en forskare som tjänstgör i Napoleons armé Bonaparte. Det magiska materialet som var så lämpligt för ändamålet var formen av rent kol som vi kallar grafit. Det upptäcktes först i Europa, i Bayern i början av det femtonde århundradet; även om aztekerna hade använt det som en markör flera hundra år tidigare., Ursprungligen troddes det vara en form av bly och kallades ”plumbago” eller svart bly (därav ”rörmokare” som laga våra bly vattenbärande rör), en missvisande som fortfarande ekon i vårt tal om penna ”leder”. Det kallades grafit endast 1789, med det grekiska ordet ”graphein” som betyder ”att skriva”. Penna är ett äldre ord, härledd från det latinska ”pencillus”, som betyder ”liten svans”, för att beskriva de små bläckborstarna som används för att skriva under medeltiden.,
men penna historia, som många seminal innovationer, har en mörk sida:
de renaste insättningarna av klumpgrafit hittades i Borrowdale nära Keswick i Lake District i 1564 och skapade en ganska smugglingsindustri och tillhörande svart ekonomi i området., Under 1800-talet utvecklades en stor penntillverkningsindustri runt Keswick för att utnyttja grafitens höga kvalitet.
och ändå blomstrade pennindustrin:
den första fabriken öppnade 1832, och Cumberland Pencil Company har just firat sitt 175-årsjubileum; även om de lokala gruvorna länge har stängts och tillgången på grafiten som används nu kommer från Sri Lanka och andra avlägsna platser., Cumberland pennor var de av högsta kvalitet eftersom grafiten använde kasta inget damm och markerade papperet mycket bra.
vanligt som det verkar, men pennan har utvecklats avsevärt sedan dess uppfinning:
Contes ursprungliga process för tillverkning av pennor involverade rostning av en blandning av vatten, lera och grafit i en ugn vid 1,900 grader Fahrenheit innan innesluta den resulterande mjuka fast i en trä surround. Formen på den surround kan vara kvadratisk, polygonal eller rund, beroende på pennans avsedda användning — snickare vill inte ha runda pennor som kommer att rulla av arbetsbänken., Hårdheten eller mjukheten hos den slutliga penna ” bly ” kan bestämmas genom att justera de relativa fraktionerna av lera och grafit i rostblandningen. Kommersiella penna tillverkare marknadsför vanligtvis 20 kvaliteter av penna, från den mjukaste, 9B, till den svåraste 9H, med det mest populära mellanvärdet, HB, liggande halvvägs mellan H och B. ’H’ betyder hård och ’B’ betyder svart. Ju högre B-nummer desto mer grafit blir kvar på papperet. Det finns också en ”F”, eller fin punkt, som är en hård penna för att skriva snarare än ritning.,
Barrow erbjuder vetenskapen bakom en ofta citerad trivia factlet:
det märkliga med grafit är att det är en form av rent kol som är en av de mjukaste fasta ämnen som är kända, och ett av de bästa smörjmedlen eftersom de sex kolatomerna som länkar till att bilda en ring kan glida lätt över intilliggande ringar. Men om atomstrukturen ändras finns det en annan kristallin form av rent kol, diamant, det är en av de svåraste fasta ämnena som är kända.,
För matematiskt sinnade erbjuder Barrow en härlig nyfikenhet-quencher:
en intressant fråga är att fråga hur länge en rak linje kunde ritas med en typisk HB-penna innan ledningen var uttömd. Tjockleken på grafit kvar på ett pappersark med en mjuk 2B penna är ca 20 nanometer och en kolatom har en diameter på 0,14 nanometer, så penna linjen är bara cirka 143 atomer tjock. Blyertsledningen är ca 1 mm i radie och därför ? kvadrat mm i området., Om pennans längd är 15 cm, är volymen grafit som ska spridas ut på en rak linje 150? 20 nanometer och bredd 2 mm, så kommer det att finnas tillräckligt med bly för att fortsätta för ett avstånd L = 150? / 4 X 10-7 mm = 1,178 kilometer.
100 viktiga saker du inte visste att du inte visste: Math förklarar din värld fortsätter att utforska sådana fascinerande frågor som universums origami, vad rugby har att göra med relativitet, hur länge saker sannolikt kommer att överleva och mer.