Ako na holiace strojčeky

Ako na holiace strojčeky

Tento náčrt od Marka Miodownika zobrazuje iba niekoľko dislokácií, aby boli ľahko viditeľné. Normálne kovy majú obrovské množstvo dislokácií, ktoré sa prekrývajú a pretínajú. Copyright © 2013 Mark Miodownik. Použité so súhlasom vydavateľstva Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Všetky práva vyhradené.

Nasleduje úryvok z Na veciach záleží Markovi Miodownikovi.

Nikdy predtým som nebol požiadaný, aby som podpísal zmluvu o mlčanlivosti na záchode krčmy, takže bolo akousi úľavou zistiť, že to bolo všetko, o čo ma Brian žiadal. S Brianom som sa prvýkrát stretol len pred hodinou. Boli sme v Sheehan’s, krčme v Dun Laoghaire, ktorá nebola ďaleko od miesta, kde som v tom čase pracoval v Dubline. Brian bol ryšavý šesťdesiatnik s vychádzkovou palicou pre zlú nohu. Bol elegantne oblečený v obleku a mal preriedené sivé vlasy so žltkastým nádychom. Reťazovo fajčil cigarety Silk Cut. Keď Brian zistil, že som vedec, správne uhádol, že by som mal záujem vypočuť si príbehy o jeho živote v Londýne v sedemdesiatych rokoch, keď bol v správnom čase na správnom mieste a obchodoval s kremíkovými čipmi Intel 4004, ktoré dovážal. v škatuliach po 12 000 kusoch za 1 libru a predávané v malých dávkach začínajúcemu počítačovému priemyslu za 10 libier za kus. Keď som sa zmienil, že skúmam zliatiny kovov na oddelení strojárstva na University College Dublin, vyzeral zamyslene a prvýkrát bol ticho. Bral som to ako vhodnú chvíľu na to, aby som zamieril do kúpeľne.



Dohoda o mlčanlivosti bola načmáraná na papieri, ktorý práve vytrhol zo zápisníka. Obsah bol stručný. Povedali, že mi vysvetlí svoj vynález, ale musel som to zachovať v tajnosti. Na oplátku mi mal zaplatiť jednu írsku libru. Požiadal som ho, aby mi povedal viac, ale komicky napodobnil zips na perách. Nebol som si celkom istý, prečo sme museli viesť tento rozhovor v kúpelni. Cez jeho rameno som videl, ako ostatní pijani prichádzajú a vychádzajú z kúpeľne. Rozmýšľal som, či mám kričať o pomoc. Brian hľadal vo svojej bunde a vytiahol pero. Z džínsov sa mu vynorila ošúchaná bankovka. Bol veľmi naliehavý.

Podpísal som papier na stene potiahnutej graffiti. Podpísal sa tiež, dal mi libru a papierik sa stal právnym dokumentom.

Späť pri bare s našimi nápojmi som počúval, ako Brian vysvetľoval, že vynašiel elektronický stroj, ktorý brúsil tupé žiletky. To by znamenalo revolúciu v oblasti holenia, vysvetlil, pretože ľudia by vo svojom živote potrebovali vlastniť iba jeden holiaci strojček. Okamžite by to vyradilo miliardový priemysel z podnikania, urobilo by z neho mimoriadne bohatého človeka a znížilo by spotrebu nerastného bohatstva Zeme. 'A čo tak?' povedal a víťazoslávne si odpil z pollitra.

Podozrievavo som sa naňho pozrela. Skôr či neskôr každému vedcovi nakloní ucho niekto, kto má nápad na vynález. Navyše, žiletky boli pre mňa citlivou témou. Cítil som sa pichľavo a nepohodlne, keď som si uvedomil dlhú jazvu na mojom chrbte, ktorá bola výsledkom môjho stretnutia na nástupišti na stanici Hammersmith. Ale pokynul som mu, aby pokračoval, a počúval som…

Je zvláštny fakt, že oceľ nerozumela veda až do 20. storočia. Predtým sa výroba ocele po tisíce rokov dedila z generácie na generáciu ako remeslo. Dokonca aj v 19. storočí, keď sme mali pôsobivé teoretické znalosti o astronómii, fyzike a chémii, výroba železa a ocele, na ktorej bola založená naša priemyselná revolúcia, bola dosiahnutá empiricky – prostredníctvom intuitívnych odhadov, starostlivého pozorovania a obrovského množstva šťastie. (Mohol mať Brian taký kúsok šťastia a jednoducho narazil na nový revolučný proces ostrenia žiletiek? Zistil som, že nie som pripravený túto myšlienku zamietnuť.)

Počas doby kamennej bol kov mimoriadne vzácny a vysoko cenený, pretože jeho jedinými zdrojmi na planéte bola meď a zlato, ktoré sa prirodzene, aj keď zriedkavo, vyskytujú v zemskej kôre (na rozdiel od väčšiny kovov, ktoré sa musia získavať z rúd). ). Existovalo aj nejaké železo, väčšina spadla z neba vo forme meteoritov.

Radvoke Lajic, ktorý žije na severe Bosny, je muž, ktorý vie všetko o zvláštnych kúskoch kovu padajúcich z neba. V rokoch 2007 až 2008 jeho dom zasiahlo najmenej päť meteoritov, čo je štatisticky tak veľmi nepravdepodobné, že jeho tvrdenie, že sa naňho zameriavali mimozemšťania, sa zdá byť takmer rozumné. Odkedy Lajic v roku 2008 zverejnil svoje podozrenie, jeho dom zasiahol ďalší meteorit. Vedci, ktorí vyšetrujú údery, potvrdili, že kamene zasahujúce jeho dom sú skutočné meteority a študujú magnetické polia okolo jeho domu, aby sa pokúsili vysvetliť ich extrémne nezvyčajnú frekvenciu.

Pri absencii medi, zlata a meteorického železa boli nástroje našich predkov v dobe kamennej vyrobené z pazúrika, dreva a kostí. Každý, kto sa niekedy pokúsil vyrobiť čokoľvek s týmito druhmi nástrojov, vie, aké sú limitujúce: ak narazíte na kus dreva, roztriešti sa, praskne alebo praskne. To isté platí o skale alebo kostiach. Kovy sa zásadne líšia od týchto iných materiálov, pretože sa dajú kladivom tvarovať: tečú, sú tvárne. Nielen to, keď do nich udriete, zosilnejú; čepeľ môžete vytvrdiť iba úderom kladiva. a tento proces môžete jednoducho zvrátiť tak, že kov vložíte do ohňa a zahrejete ho, čo spôsobí jeho zmäkčenie. Prví ľudia, ktorí pred 10 000 rokmi objavili tieto vlastnosti, našli materiál, ktorý bol takmer taký tvrdý ako kameň, no správal sa ako plast a bol takmer nekonečne opakovane použiteľný. inými slovami, objavili dokonalý materiál pre nástroje, a najmä rezné nástroje, ako sú sekery, dláta a žiletky.

Táto schopnosť kovov premeniť sa z mäkkého na tvrdý materiál musela našim dávnym predkom pripadať ako mágia. Ako som čoskoro zistil, bolo to magické aj pre Briana. Vysvetlil, že svoj stroj vynašiel pokusom a omylom, bez skutočného ocenenia fyziky a chémie v hre, a napriek tomu sa zdalo, že sa mu to nejako podarilo. Chcel odo mňa zmerať ostrosť žiletiek pred a potom, čo prešli jeho procesom. Iba tento dôkaz by mu umožnil začať seriózne obchodné diskusie s žiletkovými spoločnosťami.

Na veciach záleží: Skúmanie úžasných materiálov, ktoré formujú náš človekom vytvorený svet

Kúpiť

Vysvetlil som Brianovi, že to bude trvať viac ako pár meraní, aby ho brali vážne. Dôvodom je, že kovy sú vyrobené z kryštálov. Priemerná žiletka ich obsahuje miliardy a v každom z týchto kryštálov sú atómy usporiadané veľmi špecifickým spôsobom, takmer dokonalý trojrozmerný vzor. Väzby medzi atómami ich držia na mieste a tiež dávajú kryštálom ich silu. Žiletka sa otupí, pretože mnohé kolízie s chĺpkami, s ktorými sa stretáva, nútia kúsky týchto kryštálov, aby sa preusporiadali do iného tvaru, vytvárali a lámali väzby a vytvárali drobné jamky na hladkom okraji žiletky. Preostrenie žiletky pomocou nejakého elektronického mechanizmu, ako navrhoval, by muselo tento proces zvrátiť. Inými slovami, muselo by sa pohybovať atómami, aby sa obnovila štruktúra, ktorá bola zničená. Aby bol Brian braný vážne, potreboval by nielen dôkaz o takejto prestavbe v mierke kryštálov, ale aj hodnoverné vysvetlenie mechanizmu, ktorým to fungovalo, v atómovej mierke. Teplo, či už elektricky vyrobené alebo nie, má zvyčajne iný účinok, než aký tvrdil: zmäkčuje kovové kryštály, vysvetlil som. Brian bol presvedčený, že jeho elektronický stroj nezohrieva oceľové žiletky.

Môže byť zvláštne myslieť si, že kovy sú vyrobené z kryštálov, pretože náš typický obraz kryštálu je priehľadný a vysoko fazetovaný drahokam, ako je diamant alebo smaragd. Kryštalická povaha kovov je pred nami skrytá, pretože kovové kryštály sú nepriehľadné a vo väčšine prípadov mikroskopicky malé. Pri pohľade cez elektrónový mikroskop vyzerajú kryštály v kuse kovu ako bláznivá dlažba a vo vnútri týchto kryštálov sú vlnité čiary – to sú dislokácie. Sú to defekty v kovových kryštáloch a predstavujú odchýlky v inak dokonalom kryštalickom usporiadaní atómov – sú to atómové poruchy, ktoré by tam nemali byť. Znie to zle, ale ukázalo sa, že sú veľmi užitočné. Dislokácie sú to, čo robí kovy tak špeciálnymi ako materiály pre nástroje, rezné hrany a v konečnom dôsledku aj žiletku, pretože umožňujú kovovým kryštálom meniť tvar.

Aby ste zažili silu dislokácií, nemusíte používať kladivo. Keď ohýbate kancelársku sponku, sú to v skutočnosti kovové kryštály, ktoré sa ohýbajú. Ak by sa neohli, spinka by bola krehká a praskla by ako palica. Toto plastické správanie sa dosahuje dislokáciami, ktoré sa pohybujú v kryštáli. Ako sa pohybujú, prenášajú malé kúsky materiálu z jednej strany kryštálu na druhú. Robia to rýchlosťou zvuku. Keď ohýbate kancelársku sponku, spôsobíte približne 100 000 000 000 000 dislokácií, ktoré sa pohybujú rýchlosťou tisícok stoviek metrov za sekundu. Hoci každý z nich pohybuje iba malým kúskom kryštálu (v skutočnosti jedna atómová rovina), je ich dosť na to, aby sa kryštály správali ako superpevný plast a nie ako krehká skala.

Teplota topenia kovu je indikátorom toho, ako pevne sú atómy kovu zlepené, a tak ovplyvňuje aj to, ako ľahko sa dislokácie pohybujú. Olovo má nízku teplotu topenia, a tak sa dislokácie pohybujú s dokonalou ľahkosťou, čo z neho robí veľmi mäkký kov. Meď má vyššiu teplotu topenia a je pevnejšia. Zahrievanie kovov umožňuje dislokáciám pohybovať sa a reorganizovať sa, pričom jedným z výsledkov je, že kovy sú mäkšie. Objavenie kovov bolo dôležitým momentom v praveku, ale nevyriešilo základný problém, že okolo nebolo príliš veľa kovu. Jednou z možností bolo jednoznačne počkať, kým z neba spadnú ešte nejaké, čo si však vyžaduje obrovskú dávku trpezlivosti (každý rok spadne na povrch Zeme niekoľko kilogramov, väčšinou však do oceánov). V určitom bode ľudia urobili objav, ktorý by ukončil dobu kamennú a otvoril dvere zdanlivo neobmedzenému zásobovaniu vecí. Zistili, že istý zelenkastý kameň sa po vložení do veľmi horúceho ohňa a obklopený žeravými uhlíkmi zmení na lesklý kus kovu. Táto zelenkastá hornina bola malachit a kov bola, samozrejme, meď. Muselo to byť to najoslnivejšie odhalenie. Objaviteľov zrazu neobklopila mŕtva inertná hornina, ale tajomná látka, ktorá mala vnútorný život.


Výňatok z Na veciach záleží , od Marka Miodownika. Copyright © 2013 Mark Miodownik. Použité so súhlasom vydavateľstva Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Všetky práva vyhradené.