Карандаш. История создания и другие подробности - [104]

.

Когда инженеры-теоретики начинают искать объяснения тому, как и почему ломается какой-либо предмет вроде конусообразного кончика карандаша, они получают доказательства правоты своих теорий и начинают сознавать, что могут использовать их не только для анализа, но и для усовершенствования артефактов, а также проектирования того, что раньше еще никто не делал или не строил. Если говорить о кончике карандаша, то вполне естественно, что инженер-теоретик, разгадавший загадку длины и формы ОКК, начнет задавать новые вопросы на эту тему. Какая форма острия лучше всего противостоит излому? Какая форма обладает наибольшей прочностью?

Грифель в карандаше плотника, представленном на рисунке в учебнике Уильяма Биннса по ортогональному проецированию, не круглый, а прямоугольный[510]. Такие же карандаши, предназначенные для черчения, эскизов и рисования на природе, можно обнаружить в старых (а иногда и не очень старых) карандашных каталогах[511]. Производители были вполне осведомлены о его достоинствах:

Простые карандаши с широким грифелем имеют следующие преимущества при использовании для создания технических чертежей: их легче затачивать; их концы более прочные и более тонкие, если сравнивать с результатами затачивания круглых, квадратных или шестигранных стержней; клинообразная форма острия дольше сохраняется, благодаря чему карандаши реже нуждаются в затачивании. Еще одно преимущество заключается в том, что при прочерчивании линий можно вести грифель по линейке более ровно и точно[512].

Для инженера-теоретика вполне естественно задаться вопросом, можно ли с помощью научно-технических методов рассчитать предполагаемую прочность клинообразного или имеющего форму отвертки острия, которое легко получить при такой форме грифеля. Будет ли оно прочнее, чем коническое острие такой же толщины, а если да, то почему? Теоретический расчет показывает, что это так[513], и объясняет причину, но это не означает, что математический анализ имеет непосредственное отношение к рождению такого грифеля (не более, чем теории Ньютона влияют на траектории движения планет). Скорее всего, преимущества прочерчивания прямых разметочных линий с помощью плоского грифеля или более интенсивное использования плотницкого карандаша на самом деле послужили причиной появления такой формы, повторенной далее формой оправы. Или наоборот, плоская оправа, препятствовавшая скатыванию с наклонной поверхности, послужила моделью для грифеля. От прямоугольных грифелей чертежных карандашей, которые не предназначались для работы по дереву, не требовалось прочности и толщины плотницких стержней, поэтому их можно было помещать в деревянные оправы более удобных форм, шестигранные или круглые. Опять-таки можно предположить, что шестигранной оправы было достаточно, чтобы предотвратить скатывание карандаша с чертежного стола.

Биннс, комментируя иллюстрацию плотницкого карандаша, замечает, что он отличается «прочностью, толщиной грифеля»[514], из чего ясно, что для Биннса толщина однозначно ассоциируется с прочностью. Однако существование целой шкалы твердости чертежных карандашей означает, что прочность грифелей одинакового диаметра и толщины, но по-разному промаркированных (например, 6В и 6Н) может быть разной. Чем тверже грифель (благодаря большему объему глины в смеси с графитом), тем он прочнее, а чрезмерная толщина, наоборот, является недостатком для твердых карандашей, предназначенных для прочерчивания тонких линий. Поэтому диаметр грифеля в чертежных карандашах может уменьшаться по мере повышения твердости без ущерба для прочности[515]. Конечно, теоретическое подтверждение этого факта сделано задним числом, однако сама способность объяснить причины явления укрепляет доверие инженеров: для них такая адекватность теории означает, что с ее помощью можно рассчитать и прочность крыла нового самолета.

^{Спектр рисовальных и чертежных карандашей: толщина стержня уменьшается по мере возрастания твердости}

Используя технологию Конте, можно делать стержни любой формы: это зависит лишь от формующей головки экструдера, через которую проходит смесь графита и глины. (На рубеже XIX и ХХ веков продавались шестигранные карандаши с шестигранными стержнями, а сегодня легко представить карандаши в форме сердечка с таким же стержнем для подарка на День святого Валентина.) Как уже упоминалось, сам Конте делал круглые стержни[516]; возможно, он также выпускал карандаши разной степени твердости с разными диаметрами грифелей. Тот факт, что квадратные стержни выпускались довольно долго, а круглые получили широкое распространение только к концу XIX века, объясняется скорее технологическими ограничениями в деревообработке, а не сложностями изготовления таких грифелей. Даже выполнение сравнительного анализа прочности круглых и квадратных стержней не поможет спроектировать или создать деревообрабатывающий станок, необходимый для получения карандашных дощечек с выемками желаемой формы.

Если инженеры-теоретики публикуют результаты своих расчетов, как это сделали Кронквист и Кауин, то неважно, будут ли эти работы востребованы немедленнно. Другие инженеры могут воспользоваться ими, чтобы продвинуться дальше или почерпнуть из них сведения, необходимые для решения других задач. Например, на вопрос «какова наилучшая форма карандашного острия?» ответ можно найти с помощью логики и математики, вместо того чтобы использовать изнурительный метод проб и ошибок. Когда логика, математика и теория предлагают теоретически совершенную форму карандашного острия, то ее можно воплотить в жизнь и испытать. Новое острие оказалось более прочным и менее ломким? Тогда то, что начиналось как теоретическое упражнение, приводит к появлению нового метода и даже к новому изобретению.