【科學閱讀】鋼筆:源於一張錯失保單的發明

2021-02-08 曾寶俊格致工作坊

相信大部分人都接到過推銷保險的電話,甚至還被穿著打扮千篇一律的保險人員上門造訪過,他們總是那麼謙卑地微笑著,期待著不要吃一份閉門羹。賣出去一份保險往往要打成百上千個電話,要說整噸的好話,相當不易。在古代雖然不像現在競爭那麼激烈,但談下一個單子也是需要諸多心血。試想一下,如果你千辛萬苦談下一個單子,就在籤合同的時候,因為籤字筆的問題而丟了生意,這酸楚,難以想像啊。

以上敘述在1880年風和日麗的一天亂入了保險業務員艾奇遜•沃特曼的推銷生涯,風和日麗也成了晴天霹靂。

1880年普通的一天,美國人不看黃曆,否則那一頁應該寫上:宜在家宅著,不宜出門做生意。沃特曼系好領帶,臨出門前第二遍用黑色的鞋油打了一遍皮鞋,直到光可鑑人的鞋面可以取代盥洗室的鏡子才滿意地離開。今天是跟客戶籤約的日子,經過自己三寸不爛之舌連續幾個月的鏖戰終於把這樁業務拿下,九百九十九個頭都叩了,眼下就差這最後一哆嗦了。這一單子籤完,自己半年的獎金就有了著落,在前去跟客戶見面的路上,他甚至開始構思如何分配這筆獎金,首先要給自己再買一雙皮鞋,添置一身行頭,諸如此類,吧啦吧啦。

但理想總是一廂情願。

客戶如約來了,對沃特曼事先準備好的合同也沒有問題,就當沃特曼心旌蕩漾的時候,不小心把鵝毛筆上的墨水滴在了合同上,沃特曼只好讓客戶稍等片刻,自己跑回公司再取一份合同,他沒有想到,就是因為這一滴墨水,客戶在等他的過程中被同行撬走了。

連日來的努力就這樣付諸東流,獎金沒了,新皮鞋和新衣服也隨之而去,剩下的就是苦苦的怨恨。沃特曼不恨搶走自己生意的同行,而把矛頭指向那根鵝毛筆上。

其實這隻鵝毛筆就是當時的鋼筆,但這跟現代我們所使用個鋼筆還相去甚遠。1809年,英國頒發了第一批關於貯水筆的專利證書,這標誌著鋼筆的正式誕生。在早期的貯水筆中,墨水無法自由流動。寫字的時候需要人工壓一下活塞,墨水充盈到筆尖,寫不了幾個字,需要再次重複剛才的擠壓動作,所以說是貯水筆,其實跟鵝毛筆的蘸墨書寫本質上並沒有什麼兩樣,只不過是把墨水瓶裝在了筆身上。甚至還不如鵝毛筆用起來方便。

沃特曼下定決心要發明出一種不會漏墨,並且攜帶方便的筆。他沒有閉門造車,而是將市面上開始使用的貯水筆和倍利發明的鋼筆尖結合起來,他利用毛細管的原理,在墨水囊和筆尖加入一根硬橡膠,在上面鑽一條頭髮般粗細的通道,在墨水囊中放進少量空氣,使內部的氣壓與外面平衡,這樣只有在筆尖上施壓,墨水才能流出來。解決墨水不會從筆尖洩漏的難題的同時,也解決了書寫時不斷蘸墨的麻煩。

到了1910年,沃特曼發明的鋼筆就開始在全世界範圍內流行起來。至此,沃特曼完成了從一個苦逼的保險業務員到惠利全球的鋼筆締造者的華美轉身。

究竟是誰發明了鋼筆?

本文是對《鋼筆世界》雜誌2015年12月刊登的一篇文章的修訂和擴展版本。全文4852字讀完大約需要12分鐘

正文

如果你上網了解鋼筆的歷史,彼得拉克·波耶納魯(1799–1875)是繞不開的,你會發現有很多文章將他譽為鋼筆的發明者,但這並非全是真的。本文研究了波耶納魯發明的筆,然後探討它的一些「前輩」。

羅馬尼亞數學家、物理學家、工程師、發明家、老師、政治家、農藝師和動物園技術員彼得拉克·波耶納魯當年27歲,是巴黎高等理工學院的學生。隨著時間推移,他記下大量筆記,並想要一支無須持續蘸水的筆。因此,他發明了鋼筆。現在可以確定的是,1827年5月23日,法國第3208號專利「une plume sans fin portative s』alimentant d』encre d』elle même,」頒發給「SieurPoyenar」。專利名字的意思是,這是一種無端的可攜式筆,可以自己上墨。或者以現在的理解來說,就是一支鋼筆。然而波耶納魯的發明卻不太像現代的鋼筆,因為它不會自動向筆尖穩定地輸送墨水。

下面的3D剖視圖是根據波耶納魯的專利製作的,顯示出該筆簡單的設計。由一根大羽毛的桿身製成的筆桿被粘在後端的金屬套圈中。密封圈帶有螺紋,用於盲蓋。要上墨時,只需擰開盲蓋並使用滴管將墨水注入筆桿內即可。

在前端是另一個套圈,該套圈基本上由三個嵌套管組成。筆桿粘在該套圈的較大端。由較小羽毛或金屬杆製成的筆尖緊密貼合在較小的一端,該端已封閉,但中間沒有小孔。輕輕擠壓筆桿,墨水穿過插芯上的孔,這樣就到筆尖了。此外,有一個可滑動的筆帽,可防止墨水變幹,並且固定在筆帽內部的是一個可穿過前套圈孔的銷,以防止不使用筆時墨水從孔中通過。

但是,正如開始所說,將彼得拉克·波耶納魯認為鋼筆發明者是不對的。他的設計不是第一個獲得專利,也不是第一個開始生產的。時光倒流到10世紀的埃及開羅,在那裡我們會發現法蒂瑪王朝第四代哈裡發明君穆伊茲(932-975)的皇宮。根據哈裡發官方歷史學家艾倫·塔米《會議和遊覽書》記載,穆伊茲委託製造一支不會弄髒他的手或衣服的筆。這名歷史學家敘述了自己和穆伊茲之間的對話,並在這段話中描述了這支筆,以下是由著名的英國歷史學家和東方學家克利福德·埃德蒙·博斯沃思翻譯的:

穆伊茲說 :「我們希望製造一種無需藉助墨水盒即可書寫的墨水筆,可以上墨並且寫下任何想寫的東西。寫者可以把它放在袖子裡或者任何位置,不會漏墨,也不會弄髒衣服。只有他想寫字的時候才會出墨。以前沒人製造過這樣的筆,也沒有人認識到這樣做的意義和目的的跡象。」我大叫道「這可能嗎?」他回答說:「如果上帝願意就是可能的。」

幾天後,向其描述筆的工匠帶來了一個金制模型。用墨水填充後,他可以用墨水寫字。但是,出墨量過多,因此工匠被要求進行改進。最後必備送回去並維修好了。他用手將其翻轉並向各個方向傾斜,墨水並不會漏出來。但是一旦他拿起筆開始書寫,他就會隨心所欲地書寫,然而當他將筆從紙上拿開時,墨水卻又消失了。因此,我看到了一件從未見過的精妙製品。艾倫·塔米沒有記載這種筆的細節構造,也沒有保存下來的實物。但如果這個說法屬實,則已知最早的鋼筆是在953年發明的,比波耶納魯獲得專利早了近900年。儘管如此,波耶納魯發明的筆也不算走出了巨大的一步,在那個不知名的埃及工匠和波耶納魯之間出現了其他發明家,而每個發明家都在努力完善鋼筆的功能。

德國東方學家、數學家、發明家、詩人和圖書館長丹尼爾·施溫特(1585- 1636)在他的《物理數學寶藏,或數學和哲學娛樂》中描述了一種由幾根羽毛筆製成的筆。但現如今人們普遍誤解了這種筆的構造,大多數作者用以下一般術語來描述它:

…由兩根羽毛筆製成。一支鵝毛筆用作另一支鵝毛筆內墨水儲存器。用軟木塞將墨水密封在主軸內,墨水從一個小孔被擠到書寫點。(摘自維基百科關於丹尼爾·施溫特的文章,該文章於2015年12月檢索)

在17世紀後期,人們多次提到用金屬製成的「儲水筆」。其中之一是塞繆爾·佩皮斯(Samuel Pepys,1633-1703)的日記。在1663年8月5日結束時,佩皮斯寫道,「今天晚上收到了一封有關考文垂先生生意的信和一隻他答應我要灌上墨水的銀色的鋼筆,這是非常必要的。」兩年後,即1665年11月27日,他寫道:「科克和我乘了有四匹馬的哈克尼馬車來接我們,並把我們帶到了倫敦橋上。但是在那裡,考慮到一些事情,我在橋腳下開了燈,然後……給哈特先生寫了一封信。從來沒人知道將鋼筆、墨水和蠟裝在身上是多麼有用。」這一段中還不清楚「筆和墨水」是指含墨水的儲水筆,還是指具有單獨墨水池的常規蘸水筆。但是,可以肯定的是,在此期間使用了儲水筆。

18世紀早期的巴黎有一位名叫尼古拉斯·比昂(Nicolas Bion,1652-1733年)的人,他是路易十四的首席樂器製造者。幾乎可以肯定的是,1827年波耶納魯在巴黎學習地理測量時獲得了專利,在他發明過程中肯定會看到比昂寫的《關於數學儀器的構造和主要用途的論文》。比昂於1709年首次發表了他的傑作,此後數十年一直在印刷。在第三本書的第二章中,他描述了一支筆的結構,該筆與波耶納魯的設計極為相似。這支筆保存下來了幾隻實物,這下面顯示的是其中之一的照片。

今天,沿這種一般構造原理製造的筆被稱為比昂筆,但必須強調的是,比昂本人並沒有聲稱自己發明了這種設計。(他製造的樂器帶有自己的印記,但尚存的鋼筆都沒有這樣標記。)以下是我對比昂在他1753年版的作品中的描述的譯文:

「無盡筆」的構造

該筆由不同部分的銅,銀或其他材料組成;FGH部分在下面頁面圖像的左上角]連接在一起,長約5英寸,厚度略小於直徑17/64英寸。中間標有的部分握住筆尖,筆尖應劈開、銳化並在內部有螺紋的小管上進行調節,然後將其焊接到另一隻大小恰好位於G帽內的小管[桶]中,並在其中焊接螺釘,用於將上述帽和螺釘擰入筆以插入標記為1的小孔,以防止墨水流出。在主體F的另一端,有一條內外螺紋的小管。外螺紋用於蓋上標記為H的蓋子,在蓋子的內部裝有一個小的引線座,該引線座擰入上述的小管中,並用於堵塞開口——通過一個小漏鬥將墨水注入到F中的位置。

要使用上述筆,必須取下筆帽G並稍稍擠壓一下,然後隨著筆跡每次輕輕地一點點流出墨水。但要注意筆的另一端須被塞住,否則氣壓會迫使墨水立即全部流出。在兩端焊接有兩個毛坯密封件,目的是在其上刻上字母縮寫和徽章。

帶有螺帽的比昂筆是真正的安全筆,因為加蓋時不會洩漏。此外,波耶納魯發明的鋼筆有一個滑蓋,在較活躍的操作下可能會掉下來。但是全金屬的比昂筆比波耶納魯的金屬筆和羽毛筆要重,後者設計的輕巧性是波耶納魯專利的主要主張。

19世紀初對於鋼筆發明者來說是一個繁忙的時期。那個時期最有趣的專利之一是約翰·謝弗(JohnScheffer)的發明,該筆原則上是尼古拉斯·比昂(Nicolas Bion)描述的具有百年歷史的Rube Goldberg版本。

1819年7月8日,謝弗因「書寫機器或書寫工具」而獲得了英國4389號專利,我將其稱為「書寫工具」。要獲得專利,一項發明必須比現有技術具有某些價值。謝弗的主張如下:

  我特此聲明,我的發明在於將任何方便或合適構造的旋塞與一根彈性管相結合,該彈性管可以通過任何方便的方法在一端進行氣密處理,並且在如此組合併充以墨水的情況下,如果壓力為以這種方式施加的墨水可能會在打開時被迫通過旋塞,從而在重複施加壓力時經常為筆尖提供墨水。

該設計採用了金屬外殼,該外殼包含一根彈性管,該彈性管是通過在鵝毛的外壁上塗上多層羊腸製成的(在下面的兩端分別用Scheffer的圖中的小寫字母c標記)。當書寫者的拇指按在外殼外部的螺柱上時,外殼內部的壓力棒會擠壓彈性管。將彈性管插入外殼並用墨水浸溼後,乾燥的羊腸會變軟並膨脹,從而在壓力杆周圍和前部形成密封,在那裡管進入杯狀凹槽。閥體後端的軟木塞密封了該端。為確保正確準備彈性管,謝弗提供了完整的數量說明。

在表殼的前端有一個謝弗稱為「旋塞管」的塞子,該塞子上有一個鑽孔通道,可將墨水從儲墨器導入筆尖,筆羽是單獨的,可以互換以便更換。旋塞管裝有閥門或旋塞閥,以打開或堵塞通道。為了將墨水輸送到筆尖,書寫者可操作一個小的槓桿或螺柱以打開閥,然後輕輕擠壓壓力杆的螺柱,該過程包括兩步以輸送墨水,第三步為關閉墨路以防止溢流。

考慮到現在用戶將不得不操作閥門並按下螺柱而不是僅僅擠壓筆身,謝弗的設計似乎過於複雜,以實現比比昂筆已經完成的功能本質上更多的事情。不過,在謝弗設計之前,可能會有更好的設計。1809年5月9日,弗雷德裡克·巴塞洛繆·佛斯獲得了英國3235號專利,「對某些機器,工具和筆進行了一些改進,以提高書寫的便利性。」如他的專利所述,佛斯的設計具有三部分組件,包括一個剛性筆管(「管」),一個安裝在管後端的閥組件(「盒子」)和一個筆尖單元(「凹槽」)安裝在前面。這三個部分可以拆卸清洗。(凹槽不僅可以移動,而且可以互換,以便可以安裝不同類型的筆尖;佛斯在其圖紙中說明了三種筆尖樣式。)

筆管的前端是封閉的,壁上有一個距離管末端一定距離的壁,以便為插口安裝到試管中留出空間,而一根小管則從管壁伸出以將墨水輸送到筆尖,這是筆尖的一部分。將「盒子」安裝在管的背面,打開盒子中的閥門,使空氣進入管子,墨水通過管流動。

佛斯的圖紙顯示了兩種形式的閥:彈簧式按鈕閥或帶有空氣通道的帶螺紋的盲蓋,當盲蓋部分擰開時會打開,而再次擰下盲蓋會密封。(為了文圖效果,我對佛斯的圖形進行了更改,將盲蓋閥合併到筆的B視圖中。)

仔細閱讀佛斯的專利權利要求,可以發現與早期的筆相比(實際上在後來的許多筆中)有了一些實質性的改進:

我……特此按照以下方式描述和確定我所說的發明和改進的性質,即:

1.在具有閥的情況下,該閥利用螺旋彈簧或螺釘作用以固定在筆管上,以不時向其提供空氣以迫使墨水進入筆槽。

 2. 在管的底部有一小管將墨水輸送到筆的「凹槽」中,通過在管頂部的閥的操作迫使墨水通過它。

3. 在筆座的前面有一塊板可容納筆尖的墨水,並防止墨水過分自由地流入筆尖。

從兩個方面來看,佛斯的發明的鋼筆是真正的一大進步。首先,他消除了擠壓或搖動筆將墨水輸送到筆尖的需要。(擠壓可能會使筆筒起皺或劃傷,從而損壞金屬筆。晃動的潛在後果是不言而喻的。)由於它易於使用,因此彈簧閥比他的兩種進氣方法更好。他很可能使帶螺紋的盲蓋版本包括其概念,從而阻止了其他與他類似的筆的發明。其次,他提供的用來確保筆尖容易獲得墨水且流量不會太大的盤是一個關鍵特徵:與筆尖一起,它是最早的儲存筆尖之一,若不是最早的,也是一個世紀以來,羅素的美國2187528號專利的前身。它為派克51中的集墨器奠定了堅實的基礎。

鋼筆發明歷程中還有許多人,但讓我們回到彼得拉克·波耶納魯,他的努力被現代網絡嚴重誤解了。他從未宣稱發明了鋼筆。他所聲稱的只是他有一個更好的主意,這在他關於專利的這段話中十分明顯,A和F分別表示筆管套筒和前套圈的小端:

相對於那些出於相同目的而存在的鋼筆,其優勢在於A管,它是鵝毛筆而不是金屬或玻璃。通過這種方式,該品更輕,更不易碎,並且不必晃動即可使墨水到達筆尖,不然將會麻煩許多,只需用手指擠壓A管即可。這樣,所容納的墨水將大量流過小支架F中心鑽的小孔。該方法還可以解決由於金屬溫度不同而造成的困難。

這就是我們探尋鋼筆起源的結果,我似乎仍然沒有真正回答最初的問題:「究竟是誰真正發明了鋼筆」?縱觀歷史,很多事情都無法有確切的答案。如同其他的技術進步一樣,生產力的發展,需要更便捷的工具,更便捷的工具進一步促使了生產力的發展,鋼筆是數代人共同努力、完善的結果。時代洪流滾滾而過,是誰在書寫歷史?是你,是渺小的我,是身處其中的人民。

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