آنالیز های تازه ای که زمان اختراع چرخ را به 6000 سال پیش می رساند - گیگابلاگ

بر اساس نظریات سنتی، نخستین چرخ ها حدود 4000 سال پیش از میلاد در منطقه بین النهرین (Mesopotamia) ظاهر شده اند. در این منطقه، ابتدا چرخ سفالگری برای شکل دادن به ظروف سفالی مورد استفاده نهاده شد و سپس این مفهوم به چرخ های حمل ونقل تعمیم داده شد. بعضی دیگر از پژوهش ها به شمال ترکیه به عنوان زادگاه اولیه چرخ اشاره نموده اند.

اما تحقیقات نو، فرضیه ای کاملاً متفاوت را مطرح نموده اند که منشأ این فناوری را در کوه های کارپات (Carpathian Mountains) جست وجو می نماید. بر اساس این نظریه، معدن چیان مس، که هزاران سال پیش در این منطقه فعالیت داشتند، نخستین افرادی بودند که به طور عملی از چرخ و محور برای حمل بارهای سنگین استفاده کردند. این کشف، تصویری کاملاً تازه از تاریخ تکامل چرخ ارائه می دهد و نشان می دهد که شاید این اختراع نه از روی احتیاج به حمل کالا، بلکه در اثر یک چالش مهندسی در معادن شکل گرفته باشد.

تحولی تدریجی: از غلتاندن الوار تا سیستم چرخ و محور

در دوران باستان، معادن مس یکی از مهم ترین منابع استخراج فلزات بودند. اما جابجایی توده های سنگین مس از درون تونل های تنگ و باریک، چالشی بزرگ برای معدن چیان محسوب می شد. پژوهشگران معتقدند که این معدن چیان ابتدا از تنه درختان به عنوان غلطک برای حمل سنگ های معدنی استفاده می کردند. آنها الوارهای صاف و بدون شاخه را روی زمین قرار می دادند و بارهای خود را بر روی آنها می غلتاندند.

با گذشت زمان، برای جلوگیری از سر خوردن بار از روی غلطک ها، معدن چیان شیارهایی در سطح الوارها ایجاد کردند. همین شیارها باعث شد که حرکت کنترل شده تری ایجاد گردد و بارها در مسیرهای مستقیم پایدارتر بمانند. اما این تنها شروع کار بود.

پس از مدتی، این شیارها عمیق تر شده و در نهایت به ایجاد یک محور مرکزی منجر شد که الوارها به دور آن می چرخیدند. این تغییر به ظاهر کوچک، یکی از بزرگ ترین تحولات فناوری را رقم زد و نخستین نمونه از سیستم محور و چرخ را به وجود آورد.

پژوهش ها نشان می دهند که این فرآیند تدریجی حدود 500 سال طول کشید. در ابتدا، چرخ های ابتدایی کاملاً یکپارچه و ثابت بودند، اما در طول زمان، طراحی آنها بهبود پیدا کرد تا چرخ ها بتوانند به طور مستقل روی یک محور ثابت بچرخند. این اصلاح، به چرخ امکان چرخش بهتر و حرکت روان تر را داد و به تدریج به یکی از ارکان اصلی حمل ونقل در تمدن های بعدی تبدیل شد.

مدل سازی دیجیتال: بازسازی مسیر تکامل چرخ

برای آنالیز این فرضیه، گروهی از محققان از دانشگاه ایلینوی اربانا-شمپین (University of Illinois Urbana-Champaign) و جورجیا تک (Georgia Tech) با استفاده از مدل سازی دیجیتال و تحلیل های مکانیکی، به آنالیز روند تکامل چرخ پرداختند. آنها با شبیه سازی فیزیکی، آنالیز کردند که چگونه چالش های محیطی در معادن می توانسته اند به توسعه تدریجی فناوری چرخ و محور منجر شوند.

بر اساس یافته های آنها، تونل های تنگ و باریک معادن، باعث شدند که استفاده از غلطک های ساده کارایی چندانی نداشته باشد. احتیاج به کنترل بهتر بار و کاهش اصطکاک، معدن چیان را وادار کرد تا شیوه های حمل بار را بهینه سازی نمایند. همین محدودیت ها، راه را برای ایجاد سیستم های اولیه چرخ و محور هموار کرد.

پژوهشگران دریافتند که به تدریج، معدن چیان متوجه شدند که اگر الوارهای شیارخورده را به یک محور مرکزی متصل نمایند، اصطکاک به حداقل می رسد و امکان حمل بارهای سنگین با نیروی کمتر فراهم می گردد. به همین علت، طراحی های اولیه ای که شباهت زیادی به چرخ های امروزی داشتند، در همین معادن توسعه پیدا کردند.

شواهد باستان شناسی که فرضیه را تأیید می نمایند

شواهد تاریخی نیز این نظریه را تقویت می نمایند. باستان شناسان در منطقه کارپات، بیش از 150 مدل سفالی از واگن های چهارچرخه ای را کشف نموده اند که به حدود 3600 سال قبل از میلاد بازمی گردند. این مدل های سفالی، که احتمالاً به عنوان ظروف نوشیدنی مورد استفاده قرار می گرفته اند، شباهت زیادی به سیستم های اولیه چرخ و محور دارند.

نکته جالب اینجاست که این مدل های سفالی، به جای چرخ های مستقل، دارای چرخ های یکپارچه با محور ثابت هستند که دقیقاً با احتیاجهای حمل ونقل در معادن همخوانی دارد. این نوع طراحی برای مسیرهای مستقیم و باریک مناسب بود و در معادن بیشترین کارایی را داشت.

بعلاوه، فرهنگ بولراز (Boleráz Culture)، که در دوران عصر مس در کارپات ظهور کرد، به علت فعالیت های گسترده معدنی معروفیت داشت. ارتباط میان این فرهنگ و مدل های اولیه چرخ، این احتمال را تقویت می نماید که توسعه چرخ ابتدا در معادن و برای حمل سنگ معدن رخ داده است، سپس به سایر حوزه ها مانند کشاورزی و تجارت توسعه یافته است.

میراث معدن چیان: اختراعی که دنیا را متحول کرد

این تحقیق نشان می دهد که چرخ احتمالاً حاصل یک اختراع ناگهانی نبوده است، بلکه نتیجه قرن ها آزمایش، تجربه و بهینه سازی بوده است. معدن چیان عصر مس، به جای آنکه صرفاً به فکر اختراع یک وسیله نو باشند، به علت محدودیت های فیزیکی معادن، مجبور شدند راهکارهای خلاقانه ای برای حمل بارهای سنگین پیدا نمایند.

از استفاده از غلطک های ساده گرفته تا طراحی سیستم های اولیه محور و چرخ، این تغییرات تدریجی منجر به ایجاد یکی از تأثیرگذارترین اختراعات تاریخ بشر شد. پس از توسعه چرخ در معادن، این فناوری به سرعت در سایر بخش های تمدن بشری، از کشاورزی گرفته تا تجارت و جنگ، به کار گرفته شد و پایه های تمدن مدرن را بنا نهاد.

امروزه، چرخ همچنان یکی از عناصر اساسی در فناوری های گوناگون است، از وسایل حمل ونقل گرفته تا ماشین آلات صنعتی. اما حالا با این کشف نو، می توان گفت که این ابزار حیاتی، نه تنها در بین النهرین، بلکه در تونل های تاریک معادن کارپات نیز تکامل یافته است.

منبع