Pažvelkite į savo marškinėlius. Arba į tą paprastą, apdegusią puodkėlę, kabančią Jūsų virtuvėje. Tai daiktai, kuriuos laikome savaime suprantamais. Jei jie susidėvi, mes tiesiog nuperkame naujus už kelis eurus prekybos centre.
Tačiau ar kada susimąstėte, ko iš tikrųjų reikia, kad tas audinio gabalėlis atsirastų?
Rašytojas Theodore Gray, knygos „Kaip veikia daiktai“ autorius, nusprendė tai išsiaiškinti radikaliu būdu. Užuot pirkęs audinį, jis nusprendė pasigaminti paprastą virtuvinę puodkėlę visiškai nuo nulio. Ir kai sakau „nuo nulio“, aš turiu omenyje – nuo sėklos įkišimo į žemę.
Jo eksperimentas atskleidė sukrečiančią tiesą: jei šiandien bandytume patys pasigaminti savo rūbus nenaudodami pramoninės revoliucijos pasiekimų, mes visi vaikščiotume nuogi arba bankrutavę.
Kodėl augalai augina medvilnę (ir kodėl mums tai trukdo)?
Viskas prasideda lauke. Medvilnė nėra tiesiog pūkuotas kamuoliukas, kurį augalas mums dovanoja iš geros valios. Biologiniu požiūriu, tas baltas pluoštas yra apsauga.
Augalas augina pluoštą tam, kad apsaugotų savo sėklas, išlaikytų drėgmę dygimui ir padarytų jas nepatogias valgyti gyvūnams. Tai sukuria esminę inžinerinę problemą: augalas evoliucionavo taip, kad pluoštas būtų kuo stipriau prilipęs prie sėklų.
Būtent čia prasideda vargas. Nuskynus medvilnę, Jūs turite krūvą pūkų, pilnų kietų sėklų. Bandymas jas atskirti rankomis yra košmariškas darbas. Gray pastebi, kad žmogus, dirbdamas rankomis visą dieną, gali išvalyti vos apie pusę kilogramo medvilnės pluošto.
Tai paaiškina, kodėl medvilnė tūkstančius metų buvo prabangos prekė. Iki tol, kol atsirado Eli Whitney.
Mašina, kuri pakeitė istoriją (ir sukėlė karą)
Tikriausiai mokykloje girdėjote apie Eli Whitney ir jo „medvilnės džiną“ (angl. cotton gin – žodžio engine trumpinys). Bet ar žinote, ką ši mašina iš tikrųjų daro?
Tai nėra sudėtingas kompiuteris. Tai brutaliai paprastas mechanizmas:
- Pjūklai: Mašinos viduje sukasi diskai su aštriais dantimis (kaip diskinio pjūklo).
- Šukos: Šie pjūklai sukasi tarp metalinių strypų, kurie sudaro savotiškas šukas.
- Procesas: Tarpai tarp strypų yra per maži, kad pro juos pralįstų sėklos, bet pakankamai dideli pluoštui. Pjūklai griebia pluoštą ir jėga praplėšia jį pro šukas, palikdami sėklas kitoje pusėje.
Šis išradimas darbo našumą padidino 50 kartų per vieną dieną.
Tačiau ši sėkmės istorija turi tamsiąją pusę. Prieš šį išradimą medvilnės auginimas JAV pietuose nebuvo itin pelningas, todėl vergijos institucija po truputį nyko. Tačiau atsiradus galimybei greitai apdoroti medvilnę, jos auginimas tapo aukso kasykla. Staiga prireikė tūkstančių vergų laukams apsodinti ir derliui nuimti. Užuot išlaisvinusi žmones, mašina netiesiogiai įtvirtino vergiją dar pusšimčiui metų.
Nuo chaoso iki tvarkos: verpimas ir audimas
Išvalyta medvilnė tėra krūva netvarkingų pūkų. Kaip jie tampa tvirta medžiaga? Atsakymas yra sukimas.
Jei paimsite saują vatos ir ją tempsite, ji suplyš. Bet jei ją tempsite ir suksite vienu metu, pluoštai susirakins vienas su kitu, sudarydami tvirtą siūlą. Tai yra verpimo esmė.
Toliau seka audimas. Tai procesas, kurio metu vieni siūlai (metmenys) įtempiami, o kiti (ataudai) kaišiojami skersai – virš, po, virš, po… Paprasčiausios audimo staklės tiesiog pakelia kas antrą siūlą, kad būtų galima lengvai prakišti skersinį siūlą.
T. Gray, naudodamas savo paties užaugintą, išvalytą ir suverptą medvilnę, sukūrė paprastą audinį savo puodkėlei. Tačiau tam, kad ji taptų naudojamu daiktu, reikėjo dar vieno stebuklo.
Siuvimo mašinos magija: topologinis galvosūkis
Rankinis siuvimas yra paprastas: adata įduriama, ir visas siūlas ištraukiamas paskui ją. Tai lėta.
Siuvimo mašina negali to daryti. Ji negali paleisti adatos iš rankų. Ji turi siūti nenutrūkstamu siūlu iš ritės. Bet kaip surišti mazgą (dygsnį), jei negali prakišti siūlo galo?
Tai topologinė problema, kurią išsprendė genialus dvidiegio dygsnio (angl. lock stitch) mechanizmas:
- Viršutinis siūlas: Adata su ąsele galiuke (tai buvo esminė inovacija) praduria audinį ir nusileidžia žemyn.
- Apatinis siūlas: Po audiniu yra maža ritė (angl. bobbin), laisvai plūduriuojanti savo lizde.
- Kilpa: Kai adata kyla aukštyn, ji suformuoja mažą viršutinio siūlo kilpą.
- Užrakinimas: Specialus besisukantis kablys pagauna tą kilpą ir apmeta ją aplink visą apatinę ritę. Taip viršutinis siūlas apsisuka aplink apatinį siūlą, suformuodamas tvirtą mazgą audinio viduje.
Tai mechaninis baletas, kuris šiuolaikinėse mašinose vyksta iki 60 kartų per sekundę greičiu.
2000 dolerių vertės puodkėlė
Galiausiai, po daugiau nei metų darbo – žemės dirbimo, sėjos, laistymo, derliaus nuėmimo, valymo, karšimo, verpimo, audimo ir siuvimo – Theodore Gray laikė rankose savo kūrinį. Vieną medvilninę puodkėlę.
Suskaičiavus išlaidas įrangai, kelionėms, sėkloms ir pagalbininkų samdymui, ši puodkėlė jam kainavo apie 2000 JAV dolerių.
Prekybos centre identiška (o tiesą sakant – kokybiškesnė) puodkėlė kainuoja apie 1 eurą.
Kokia šios istorijos moralė? Ar turėtume visi grįžti prie amatų ir gaminti daiktus patys?
Autorius daro priešingą išvadą. Pramoninė revoliucija ir masinė gamyba yra stebuklas. Faktas, kad mes galime nusipirkti marškinėlius už sumą, kurią uždirbame per valandą, o ne per du mėnesius sunkaus darbo, yra didžiulis žmonijos pasiekimas.
Mes dažnai romantizuojame „rankų darbą“, ir tame nėra nieko blogo (kaip aptarėme straipsnyje apie „daiktų užkalbėtojus“). Tačiau turėtume jausti didžiulę pagarbą toms nematomoms sistemoms ir mašinoms, kurios išlaisvino mus nuo būtinybės praleisti visą gyvenimą vien tam, kad apsirengtume.
Kai kitą kartą imsite į rankas pigią puodkėlę, prisiminkite – ji yra tūkstančių metų inžinerijos, biologijos ir ekonomikos evoliucijos viršūnė. Ir ji kainuoja pigiau nei puodelis kavos.
