البحوث الناشئة حول تطوير العجلة

العجلة، واحدة من أكثر الاختراعات التحويلية للبشرية، لا تزال محاطة بالغموض. يتفق المؤرخون على أنها أحدثت ثورة في النقل وكفاءة العمل، لكن لا أحد يعرف بالضبط متى أو أين تم اختراعها. بحث جديد منشور في الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة يقترح مهندسون ومؤرخون نظرية مقنعة: ربما تكون العجلة قد نشأت في منجم للنحاس في أوروبا الشرقية منذ حوالي 6000 عام.

باستخدام النمذجة الحاسوبية، أعاد الباحثون بناء مراحل تطورها، وفقًا لتقارير Phys.org، وسلطوا الضوء على الكيفية التي ربما يكون بها عمال المناجم القدماء قد قاموا بتحسين أدواتهم بشكل تدريجي لإنشاء العجلة الأولى.

التطور المبكر للعجلة

في حين أن العجلة كانت منتشرة على نطاق واسع بحلول عام 3000 قبل الميلاد، فمن المرجح أن أصولها تعود إلى آلاف السنين قبل ذلك. ويشير الباحثون إلى أن الأمر بدأ باستخدام بكرات بسيطة، مثل جذوع الأشجار المقطوعة، لنقل الأحمال الثقيلة. كان من شأن مثل هذه الأجهزة أن تجعل نقل الخام إلى أسفل المنحدرات الجبلية شديدة الانحدار أسهل بكثير بالنسبة لعمال المناجم الأوائل.

يشير نموذج الفريق إلى أن الابتكار الرئيسي الأول كان إضافة الأخاديد إلى هذه الأسطوانات. تمنع البكرات المحززة الصناديق المحملة بالخام من الانزلاق من الجوانب، مما يوفر استقرارًا أفضل أثناء النقل. مع مرور الوقت، من المحتمل أن يكون هذا قد تطور إلى بكرات ذات نهايات أوسع من مراكزها، مما يشكل نظامًا مبكرًا للمحور. قلل هذا التصميم من الحاجة إلى بكرات متعددة وسمح بقدرة أفضل على المناورة.

تضمنت المرحلة الأخيرة في هذه العملية التطورية تثبيت عجلات مستقلة على أطراف المحور. ومن خلال إضافة مكونات دوارة، قام المبتكرون القدماء بتحسين الكفاءة والقدرة على التكيف، مما مكن النظام من التعامل مع التضاريس الأكثر وعورة. ووفقاً للدراسة، فإن هذه العملية التدريجية للتجربة والخطأ ربما استغرقت ما يصل إلى 500 عام.

تطور نظام العجلة والمحور، كما اقترحه Alacoque et al. (ألاكوك وآخرون/الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة)

لماذا منجم النحاس؟

يفترض فريق البحث أن اختراع العجلة ربما كان مدفوعًا بالتحديات الفريدة للتعدين في جبال الكاربات. كان استخراج خام النحاس من أعماق المناجم ونقله إلى أسفل المنحدرات الوعرة يتطلب براعة كبيرة لتحسين كفاءة العمل.

كان تعدين النحاس نشاطًا بالغ الأهمية في المجتمعات البشرية المبكرة، حيث كان المعدن ضروريًا لصنع الأدوات والأسلحة والحلي. من المحتمل أن تكون الأهمية الاقتصادية والعملية للتعدين قد حفزت على تجربة طرق نقل أفضل. كان من شأن التقدم من البكرات البسيطة إلى نظام العجلة والمحور أن يوفر ميزة تنافسية كبيرة، مما يقلل الوقت والجهد اللازمين لاستخراج الموارد القيمة ونقلها.

التحف التي تصور تصاميم العجلات القديمة. (ألاكوك وآخرون/الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة)

التأثير الأوسع للعجلة

وبمجرد تطويرها، انتشرت العجلة بسرعة عبر الحضارات وأحدثت تحولا في المجتمعات البشرية. في بلاد ما بين النهرين، على سبيل المثال، أحدثت العربات ذات العجلات ثورة في الزراعة، بينما في أوروبا الوسطى وخارجها، أصبحت العجلة جزءًا لا يتجزأ من التجارة والبناء.

على الرغم من انتشارها في كل مكان في تاريخ البشرية، إلا أن اختراع العجلة لم يكن حتميًا على الإطلاق. على عكس الأدوات الأبسط مثل الفؤوس الحجرية أو المطارق، تتطلب العجلة فهمًا أعمق للميكانيكا والمواد. على سبيل المثال، يتطلب تطوير نظام المحور الثابت هندسة دقيقة لتحقيق التوازن بين قدرات الحمل والحركة الدورانية.

تسلط نتائج هذه الدراسة الضوء على كيف يمكن للابتكارات الإضافية، المدفوعة بالضرورة، أن تؤدي إلى اختراقات ثورية. تؤكد البدايات المتواضعة للعجلة في منجم للنحاس على دورها باعتبارها حجر الزاوية التكنولوجي للحضارة الإنسانية.

مواصلة البحث عن الإجابات

وفي حين يقدم نموذج الباحثين نظرية معقولة، إلا أنها ليست نهائية. مناطق أخرى، مثل بلاد ما بين النهرين أو وادي السند، تم اقتراحها أيضًا لتكون مسقط رأس العجلة. لا يزال السجل الأثري متناثرًا، وغالبًا ما تكون الأدلة على العجلات أو أنظمة المحاور المبكرة مجزأة.

علاوة على ذلك، في هذا الأسبوع فقط، تم اقتراح العثور على دوامات مغزلية تعود إلى 12000 عام في موقع Nahal-Ein Gev II الأثري في إسرائيل، كبداية لتطوير تكنولوجيا العجلات. وكانت هذه أدوات حجرية تستخدم في غزل الألياف وتحويلها إلى خيوط، وتشير الدراسة إلى أن البشر الأوائل ربما وضعوا الأساس لتكنولوجيا الدوران التي يمكن دمجها في تكنولوجيا العجلات اللاحقة، قبل وقت طويل من اختراع العجلة العجلة.

قد تؤدي الاكتشافات المستقبلية، بما في ذلك القطع الأثرية المحفوظة أو التحليلات الحسابية الجديدة، إلى تحسين فهمنا لهذا الاختراع المحوري. في الوقت الحالي، تقف قصة العجلة بمثابة شهادة على براعة الإنسان، التي شكلتها تحديات سفح الجبل الوعر والدافع الدؤوب للابتكار.

الصورة العليا: تُظهر الصور تطور تصميم مجموعة العجلات أثناء تنفيذ خوارزمية تحسين الهيكل في هذه الدراسة. المصدر: ألاكوك وآخرون/الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة

بقلم غاري مانرز