على الرغم من أن اختراع العجلة منذ حوالي 6000 سنة أحدث ثورة في كل شيء بدءًا من وسائل النقل وحتى صناعة الفخار، إلا أن أصولها الدقيقة لا تزال لغزًا لعلماء الآثار. لكن دراسة جديدة تستخدم تقنيات من الميكانيكا الإنشائية تشير إلى أن عمال مناجم النحاس في أوروبا الشرقية ربما كانوا القوة الدافعة وراء ثلاثة ابتكارات رئيسية في تكنولوجيا العجلات منذ عام 3900 قبل الميلاد.
يعود تاريخ الأدلة الأثرية على العجلات والمركبات ذات العجلات إلى العصر النحاسي (5000 إلى 3000 قبل الميلاد) في جميع أنحاء أوروبا وآسيا وشمال أفريقيا، بما في ذلك مشاهد المعارك المرسومة على الجدران، والعجلات الصغيرة، ولعب الأطفال، ودفن العربات، وأقدم المراجع النصية لـ التكنولوجيا. . لأنه كانت هناك عجلة قبلت بسرعة كبيرةومع ذلك، ليس من الواضح أين ومتى تم اكتشافه لأول مرة – أو ما إذا كان قد تم اكتشافه بشكل مستقل في أوقات وأماكن مختلفة.
هناك ثلاث نظريات رئيسية حول أصل العجلة. ويقول أحدهم أنه ظهر أولا بلاد ما بين النهرين ثم انتشرت إلى أوروبا حوالي عام 4000 قبل الميلاد. وتشير نظرية أخرى إلى أنها تطورت حول ساحل بونتيك شمال تركيا حوالي 3800 قبل الميلاد، وهناك نظرية رئيسية ثالثة تحدد موقعها في جبال الكاربات بين 4000 و3500 قبل الميلاد، وانتشرت في اتجاهات مختلفة من هناك.
وهذه النظرية الثالثة طرحها المؤرخ في عام 2016 ريتشارد بوليتأستاذ في جامعة كولومبيا ومؤلف مشارك في الدراسة الجديدة، بي سي. بحلول عام 4000، أصبح من الصعب العثور على خام النحاس، حيث اضطر عمال المناجم إلى السفر إلى عمق الأنفاق وحاويات الترشيح. خام مرة أخرى. “نماذج عربات العصر النحاسي المتأخر التي تم العثور عليها في منطقة الكاربات مستطيلة الشكل ذات جوانب شبه منحرفة – تشبه سيارات التعدين اليوم، كما كتب بوليت في الكتاب “العجلة: الاختراعات والتجديدات” (مطبعة جامعة كولومبيا، 2016).
بحسب بحث نشر يوم الأربعاء (23 أكتوبر) في المجلة الجمعية الملكية للعلوم المفتوحةبوليت والمؤلفين المشاركين كاي جيمسمهندس طيران في شركة Georgia Tech، و لي ألاجوكوصف مهندس في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين سابقًا كيف تطورت العجلة.
متعلق ب: 20 اختراعًا غيرت العالم
بدءًا من معرفتهم بأنظمة العجلات القديمة بناءً على الأدلة الأثرية، استخدم الفريق الميكانيكا الحاسوبية وعلوم التصميم لدراسة كيف قام الناس بتحويل مجموعة من الأسطوانات البسيطة إلى نظام عجلة ومحور.
اقترح الباحثون في دراستهم أن هناك ثلاثة اختراعات ضرورية لتطور العجلة. نظرًا للحاجة إلى تحريك سلة أو صندوق ثقيل، يستخدم الأشخاص بكرات توضع على مسار ويحركون البكرات الخلفية إلى الأمام حسب الحاجة.
كان الابتكار الأول – البكرات المحززة – يسمح للصندوق بالاستقرار على البكرات والتحرك ذهابًا وإيابًا دون أن يضطر الناس إلى التجول حوله لتغيير البكرات. ربما سمح هذا للناس بدفع عربة أوسع إلى داخل المنجم. كان الابتكار الثاني عبارة عن مجموعة عجلات، أو عجلات مثبتة على محور، والتي ربما أعطت العربة مساحة أكبر لتمريرها فوق الصخور والحطام الآخر على العمود. الابتكار الثالث، وهو العجلات التي تتحرك بشكل مستقل عن المحور، ربما ظهر بعد حوالي 500 عام من مجموعة العجلات وأضفى القدرة على المناورة إلى التصميم، وفقًا للصحيفة.
بعد تطوير التصميم الأمثل لمجموعة العجلات، خلص الفريق، بناءً على تحليلهم الحسابي، إلى أن تطور العجلة والمحور من أسطوانات بسيطة كان مسارًا معقولًا، مما يعكس تصميمًا موفرًا للطاقة بشكل متزايد. لكن ربما أثرت مناجم منطقة الكاربات أيضًا على التصميم.
وقال جيمس لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن البيئة التي عمل فيها مطورو العجلات الأصلية كانت تتمتع ببعض الميزات الفريدة التي شجعت على الانتقال نحو النقل المعتمد على البكرات”. “في الأساس، هذه الميزات البيئية – على سبيل المثال، مسار ضيق ومغطى – دفعت مطوري العجلة نحو تصميم معين.”
ومع ذلك، لاحظ الباحثون أن العجلة لم تتوقف عن التطور في العصر النحاسي. على سبيل المثال، أدى اختراع المحامل الكروية الشعاعية في عام 1869 إلى تقدم كبير في صناعات السيارات والميكانيكا في القرن العشرين.
وعلى الرغم من أن النموذج الجديد يوضح كيف تم اختراع العجلة في أوروبا الشرقية وانتشرت على الأرجح من هناك، إلا أنها قد لا تكون الكلمة الأخيرة في هذا الموضوع. وقال جيمس: “أعتقد أنه لا يزال من الممكن أن تكون الحضارات المتعددة قد اخترعت العجلة الخاصة بها بشكل مستقل”.
وقال جيمس إن نهج التصميم الحسابي الذي اتبعه الباحثون في هذه الدراسة يمكن تطبيقه على أسئلة أثرية أخرى. “أعتقد أن هناك الكثير الذي يجب تعلمه، على سبيل المثال، كيف بالضبط تم بناء الأهرامات“، قال. “يمكن أن يكون تصميم الآلة الحسابية مفيدًا في الإجابة على بعض الأسئلة.”