به گزارش ایران اکونومیست, باوجودی که اختراع چرخ، همهچیز از حملونقل گرفته تا ساخت سفال را متحول کرد، اما تا چندی پیش، منشأ و زمان دقیق این اختراع، هنوز برای باستانشناسان روشن نبود. حالا مطالعه جدیدی که با استفاده از تکنیکهای مکانیک سازه انجامشده، نشان میدهد که معدنچیان مس اروپای شرقی احتمالاً نیروی محرکه سه نوآوری اصلی در فناوری چرخ را در اوایل سال ۳۹۰۰ قبل از میلاد برای اولین بار مورداستفاده قرار دادهاند.
شواهد باستانشناسی زیادی از چرخها و وسایل نقلیه چرخدار در عصر مس (حدود ۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح) در سراسر اروپا، آسیا و شمال آفریقا یافت شده که شامل صحنههای نبرد نقاشی شده بر روی دیوارها، چرخهای مینیاتوری، اسباببازیهای کودکان، تدفین واگن و حتی متون متعددی است؛ اما ازآنجاکه استفاده از چرخ خیلی سریع رواج یافته، دقیقاً مشخص نیست که اولین بار کجا و چه زمانی اختراعشده و حتی این احتمال هم وجود دارد که بهطور مستقل در زمانها و مکانهای مختلفی اختراعشده باشد.
سه نظریه اصلی برای منشأ چرخ وجود دارد. اولی حاکی از آن است که چرخ اولین بار در حدود ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در بینالنهرین اختراع و سپس به اروپا گسترشیافته است. نظریه دوم اختراع چرخ را مربوط به ۳۸۰۰ سال قبل از میلاد در اطراف سواحل پونتیک در شمال ترکیه میداند و سومین نظریه بر این باور است که چرخ بین سالهای ۴۰۰۰ تا ۳۵۰۰ قبل از میلاد در کوههای کارپات اختراع شد و از آنجا در جهات مختلف گسترش یافت.
نظریه سوم در سال ۲۰۱۶ توسط ریچارد بولیت، مورخ و استاد بازنشسته دانشگاه کلمبیا و یکی از نویسندگان مطالعه جدید ارائهشده و بر این ایده استوار است که در حدود ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، یافتن سنگ معدن مس بسیار سخت بوده. از همین رو از معدنچیان خواسته میشد تا به عمق معادن سفر کرده و ظروف سنگ معدن را به بالا برانند. بولیت در کتاب "چرخ: اختراعات و اختراعات مجدد"به این نکته اشاره کرد که مدلهای واگن اواخر عصر مس که در منطقه کارپات یافت شدهاند، مستطیل و با اضلاع ذوزنقهای هستند (شبیه به ماشینهای معدن امروزی.)
او و همکارانش در مقاله اخیرشان، چگونگی تکامل چرخ را بهتفصیل شرح دادند. این تیم کارشان را با اتکا به اطلاعاتشان درباره سیستم چرخهای باستانی براساس شواهد باستانشناسی و با استفاده از مکانیک محاسباتی و علم طراحی انجام دادند تا به بررسی این موضوع بپردازند که افراد چگونه میتوانند مجموعهای از غلتکهای ساده را به یک سیستم چرخ و محور تبدیل کنند.
در ادامه، این ایده مطرح شد که برای تکامل چرخ، سه نوآوری موردنیاز است. با توجه به نیاز به جابجایی سبد یا جعبههای سنگین، آنها احتمالاً از غلتکهایی استفاده میکردند که در امتداد یک مسیر قرارگرفته و در صورت لزوم غلتکهای عقب را به جلو منتقل میکردند.
غلتکهای شیاردار بهعنوان اولین نوآوری، این امکان را فراهم میکرد تا جعبهها روی غلتکها قرارگرفته و بدون آنکه نیاز باشد تا افراد برای تعویض غلتکها اقدام کنند، جعبهها به جلو و عقب حرکت کنند. همین امکان ارسال گاریهای بیشتری به داخل معدن را فراهم میکرد.
دومین ابداع یک چرخ یا چرخهایی بود که روی یک محور ثابت میشدند و بدین ترتیب فضای بیشتری برای گاری برای عبور از روی سنگها و دیگر زبالهها در معدن فراهم میشد. سومین نوآوری که باعث حرکت چرخها مستقل از محور میشد، احتمالاً حدود ۵۰۰ سال پس از چرخ پدید آمد و طبق این مقاله، قابلیت مانور را به طراحی اضافه کرد.
اعضای این تیم بر اساس تجزیهوتحلیل محاسباتیشان و پس از ایجاد یک طراحی بهینه مجموعه چرخ دریافتند که تکامل چرخ و محور از غلتکهای ساده یک مسیر نزولی قابلقبول است که نشاندهنده طراحی بهینهتر انرژی است. هرچند که ممکن است معادن کارپات بر طراحی هم تأثیر گذاشته باشد.
یکی از این محققان دراینباره توضیح داد: «محیطی که توسعهدهندگان چرخ در آن فعالیت میکردند، ویژگیهای منحصربهفردی داشت که افراد را برای تغییر به سمت حملونقل مبتنی بر غلتک ترغیب میکرد. این ویژگیهای محیطی (یک مسیر باریک و محصور)، توسعهدهندگان چرخ را به سمت این سبک از طراحی خاص سوق داد.»
طبق گفته محققان، پیشرفت و توسعه چرخ در عصر مس متوقف نشد. مثلاً اختراع بلبرینگهای شعاعی در سال ۱۸۶۹ منجر به پیشرفتهای قابلتوجهی در صنایع خودروسازی و ماشینآلات در قرن بیستم گردید.
باوجودی که مدل جدید احتمالاً نشان میدهد که چرخ چگونه در اروپای شرقی اختراعشده و بهطور بالقوه ازآنجا گسترشیافته، اما احتمالاً حرفهای بیشتری در این زمینه وجود دارد. یکی از محققان گفته: «به نظرم هنوز این امکان وجود دارد که چندین تمدن بهتنهایی و بهصورت مجزا چرخ را کشف کرده باشند.»
او به این نکته اشاره کرد که رویکرد طراحی محاسباتیای که محققان در این مطالعه اتخاذ کردند، میتواند بهطور بالقوه درباره سایر سؤالات باستانشناسی هم کاربردی باشد: «مثلاً فکر میکنم هنوز چیزهای زیادی در مورد چگونگی ساخت اهرام وجود دارد و طراحی مکانیکی محاسباتی میتواند در پاسخ به برخی از این سؤالات مفید باشد.»
