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科普 | 铅笔的前世今生
(2016-08-18 13:55:34)
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杂谈 |
铅笔称得上是人类历史上一项伟大的发明。铅笔的发明不仅能够帮助儿时的我们在笔记本上做笔记，也能够帮助画家以及工程师能把他们头脑中的奇思妙想呈现出来。
其实铅笔从发明到现在已经有将近500年的历史了，在这500年里，铅笔见证了热气球探险家的探险之旅，也见证了拿破仑在滑铁卢的失意，无论是普通的餐厅老板还是世界上最成功的科学家、企业家，几乎人人都用过铅笔这样一种普通到不能再普通的书写工具。
下面，就让我们重温铅笔被发明的历史。
石墨的发现到铅笔的雏形
16世纪时，英国Borrowdale河谷的一棵树由于雨水冲刷而倒下，而在树倒下的地方，人们发现一些黑色的金属状的矿石从地下显露出来，这就是石墨——铅笔的主要组成成分。
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在16世纪的英国，化学还没有得到普及，所以当地的人们并不知道他们发现的矿石是什么东西，但是他们发现这种矿石在纸上可以留下醒目的痕迹，所以当时的人们把石墨成为“黑铅”。很快，有一些有商业头脑的人把石墨切成条块状并开始在市场上贩卖，商人们称呼这种商品为pencil，取自拉丁语pencillum，意思是“好用的刷子”。
这种早期的铅笔很快显示出了它的优点。首先，铅笔不会像羽毛笔一样把墨水弄得到处都是，此外，铅笔留下的痕迹是可以擦掉的。当然了，早期的人们并不是用橡皮擦来擦掉铅笔印记的，橡皮直到十八世纪末年才被发明出来，而在此之前，人们一直用海绵甚至面包屑来擦除铅笔的印记。
你可能不相信，但是在早期的条块状铅笔被发明后不久，有人就想出了用木头来包裹石墨的想法。这个想法时英国一个木工提出的，他把条块状的石墨条夹在两块薄木板之间并用胶水把石墨固定，形成了铅笔的雏形。当裸露在外面的石墨被用完时，人们就削去一些木头让剩余的石墨露出来。
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图：现存的最古老的铅笔，该铅笔于17世纪初期在德国纽伦堡制造。
而在石墨被发现后不久，英国政府就通过法案垄断了石墨的开采权以及销售权，任何私自销售石墨或者开采石墨的行为都将被判处重刑。
尽管在欧洲的其他地区也开始不断发现石墨矿床，但是英国出产的石墨颜色最深而且质量最优，英国在一时间成为世界最大的铅笔生产国和石墨出口国。而英国政府为了保护本国的石墨资源也严格限制石墨的开采以及出口。
到18世纪末，铅笔已经成为当时欧洲主流的书写工具，因为铅笔留下的字迹能保持很长一段时间不褪色，铅笔成为了优雅与永恒的象征。在当时，人们仍然用“铅”来命名石墨，尽管在铅笔中并不含任何的铅成分。直到19世纪初，人们才开始用石墨来命名当时被发现的矿物，石墨一词源于古希腊词语graphein，意思是“书写”。
现代铅笔的诞生
在1790年左右，英国统治铅笔制造业和石墨出口业的情况开始被改变。首先，英国本土的石墨被开采殆尽，同时在1793年英国与法国爆发了战争，铅笔制造业受到了很大的冲击。
在战争初始，英国立即对法国——当时最大的铅笔进口商实施了铅笔禁运。早期的禁运让法国头痛不已，但是很快法国的高级指挥官Nicolas-Jacques就找到了解决方案。
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图：法国指挥官Nicolas-Jacques。
当时，Nicolas-Jacques因为热气球发生爆炸而失去了一只眼睛，因此他到后方进行疗养，但是在疗养的时候他和法国化学家孔蒂共同合作发现了一种代替石墨铅笔的好办法，那就是通过把石墨和另外一种物质混合来节约石墨的消耗量，同时还能够保持石墨良好的书写性。
他们找到的物质就是粘土，孔蒂把一定比例的石墨和粘土进行混合然后进行书写，在不断试验的过程中，他们发现了一个规律：粘土比例的多少可以改变书写痕迹的深浅，粘土越多意味着铅笔的硬度越高，同时痕迹越浅，而粘土比例越小，铅笔的硬度越低，而且书写痕迹越重。
在1795年，法国人改进的铅笔获得了专利权，并且很快成为了铅笔行业的新宠儿。随后，人们开始在铅笔的石墨中混入其他的物质来制造出了各种彩色的铅笔，彩色铅笔的出现也间接推动了艺术的发展，很多画家可以使用各种颜色的铅笔进行作画。
铅笔史的重要人物——梭罗
在Nicolas-Jacques和孔蒂发明新型铅笔之后，法国坐上了铅笔制造业老大的宝座，很多欧洲以外的公司都在寻找制作铅笔的秘方。
而很多历史上著名的作家以及工程师也都是坚定的铅笔用户。
在大西洋彼岸的美国，当地的公司也在寻找石墨混合物配比的配方，随着石墨供应量的减少以及法国方面哄抬铅笔价格的行为，很多美国人开始尝试把石墨和各种各样的成分混合来制作铅笔，这其中就包括了著名的作家与哲学家亨利·大卫·梭罗。
1821年，亨利·大卫·梭罗的叔叔发现了新的石墨矿床，并在布里斯托尔成立了一家铅笔制造厂。两年之后，索罗的父亲接手了铅笔厂的业务并命名为约翰·梭罗铅笔厂。约翰·梭罗铅笔厂生产的铅笔采用石墨和树蜡混合物作为铅笔芯，这种铅笔的质量并不好，但是价格非常低廉。
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图：梭罗铅笔厂生产的铅笔。
亨利·大卫·梭罗在工厂开办之初刚从哈佛大学毕业并获得了一份教职，他在工作之余就想做一点研究，而改造铅笔就成为了他的一个想法。他通过在哈佛图书馆进行查询来搜寻适合与石墨结合的材料，最终，他选择将月桂树的树蜡与鲸油加工后与石墨进行混合制作铅笔芯。
随后，当粘土的秘密被公开后，梭罗开始进行了新一轮的实验，他把石墨磨成粉与粘土按比例混合后重新加工成铅笔芯，而梭罗生产的铅笔芯书写颜色更加深，他也帮助自己家族的铅笔厂成为了大型的家族企业，到1840年，铅笔厂的利润已经翻了好几番。
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但是梭罗并没有一直在铅笔行业进行研究和生产工作，他在成功发明了新型铅笔之后马上又投入到了哲学和文学的研究中。但是他偶尔也会返回铅笔厂进行一些技术方面的指导工作，他曾经改进了研磨石墨的机器让石墨加工的速度更快。1854年，梭罗著名的小说《瓦尔登湖》出版，梭罗也名噪一时，他的很多作家朋友也拜访梭罗父亲经营的铅笔厂。梭罗的好朋友拉尔夫·瓦尔多·爱默生就曾经使用过梭罗铅笔厂生产的铅笔。
梭罗发明的铅笔开始远销海外，而随着铅笔的普及，世界各地对铅笔的需求量也直线上升，各地的铅笔厂都为了生产出更好的铅笔绞尽脑汁，展开了激烈的竞争。
百万美元的行业
随着孔蒂的铅笔制作技术专利的到期以及工业时代机器生产技术的巨大进步，人们开始生产由六角形木头包裹的铅笔。这个时候，这种铅笔和现在市面上出售的铅笔几乎没有什么两样了，而在很多地方，石墨开采业迅猛发展，铅笔制造业在当时绝对算得上是一笔百万美元的大生意。
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图：位于德国纽伦堡的铅笔制造厂旧址。
在19世纪的中后期，德国和美国成为世界上两个最大的铅笔生产国。德国的托法伯尔公司（辉柏嘉公司的前身）在当时是世界上最大的铅笔生产厂商，另一个德国铅笔生产商j.s Staedtler公司是托法伯尔公司的主要竞争对手，铅笔的年生产量达到了200万支。而在美国，约瑟夫·迪克森坩埚公司是国内最大的铅笔生产商。
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图：约瑟夫·迪克森坩埚公司生产的铅笔。
约瑟夫·迪克森坩埚公司最初以制造军用坩埚为主，因为当时处于美墨战争时期，军队对坩埚的需求量很大，而约瑟夫·迪克森坩埚公司从中获得了巨额利润，而约瑟夫·迪克森坩埚公司生产的坩埚就是石墨坩埚。
而随着经营利润的不断提高，公司的老板迪克森也有更多的资金去拓展更多的生产业务。1847年，迪克森在新泽西设立了铅笔生产厂，在19世纪70年代，约瑟夫·迪克森坩埚公司的铅笔生产厂已经成为了全美最大的铅笔制造厂。1873年，该公司收购了美国石墨公司的提康德罗加石墨开采场确保自己能够得到充足的供应。
在这段时间里，约瑟夫·迪克森坩埚公司的铅笔日生产量已经达到了8万支，公司的规章制度非常严格，如果哪个铅笔制造间没有达到要求，迪克森当天就回开除工作间内的所有工人。
进一步改进
你可能认为金属外壳的自动铅笔是现代科技的产物，但是其实早在19世纪人们就曾将尝试用金属外壳来包裹铅芯，有些人甚至使用金银等贵金属来制作铅笔，但是由于金属外壳的铅笔过于笨重，因此并没有收到人们的认可。
1915年，日本人早川德治发明了一种自动铅笔，这种自动铅笔比普通的铅笔更细，而且铅笔的内部有弹簧，按压铅笔后面的盖子可以使笔芯从前端伸出，而且可以反复使用。
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图：芝加哥Wahl公司的自动铅笔广告。
而铅笔也逐渐的由最初的石墨块变成了今天的模样，铅笔的发明也促进了橡皮的发明，1770年英国科学家普里斯特利发明了橡皮，而1858年，一名美国人发明了一种把橡皮块镶嵌在铅笔后面的新型铅笔，并申请了专利。
但是后来这个专利被法院认定无效，原因是这种铅笔仅仅是把两个不同的物品组合到一起，并不能算是一种发明。
而在当时，使用带橡皮擦的铅笔也成为了一种时髦，很多美国人都开始使用这种铅笔。但是在世界上的其他地方，人们仍然习惯铅笔和橡皮擦分开。
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铅笔的今天
今天，铅笔已经衍生除了各种各样的品种——美术铅笔、自动铅笔、木工铅笔等等，令人眼花缭乱。
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而铅笔也根据颜色的深浅分为了2H、HB、2B等种类，H代表浅色而B代表深色，而9B铅笔的颜色是最深的，其次是7B和5B铅笔，而9H是颜色最浅的铅笔。目前市面上最常见的铅笔是HB铅笔。
而在美国，人们更习惯以数字而不是H、B来区分铅笔的深浅。比如说美国最常见的铅笔是2号铅笔，这种铅笔其实就是HB铅笔，而1号铅笔实际上就是2B铅笔。除此之外，美国还有2.5号铅笔以及3号铅笔等称呼。
在这个数字化的时代，人们使用笔的次数越来越少，而随着圆珠笔以及中性笔的广泛使用，铅笔其实也在逐渐远离我们的生活，但是这仍然不会妨碍很多人依然是忠实的铅笔用户。在历史上，铅笔的忠实粉丝也不少，著名作家约翰·斯坦贝克一直坚持用铅笔进行写作，而托马斯·爱迪生也随身携带一支铅笔。
铅笔是一个简单的发明，同时也是一个伟大的发明，它起源于一颗倒下的树，确在人类的历史上书写了无数的灿烂与辉煌！
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本文来自：加速会
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