۶ هزار سال پیش چرخ در کجا اختراع شد؟

بر اساس یک مطالعه مدل سازی که از تکنیک های مکانیک سازه استفاده می کند، ممکن است چرخ توسط معدنچیان مس در کوه های کارپات تا 6 هزار سال پیش اختراع شده باشد.

مجله اینترنتی باستان شناس :اگرچه اختراع چرخ حدود 6000 سال پیش همه چیز را از حمل و نقل گرفته تا ساخت سفال متحول کرد، منشا دقیق آن هنوز برای باستان شناسان یک راز است. با این حال، یک مطالعه اخیر با استفاده از تکنیک‌های مکانیک سازه، نظریه جالبی را پیشنهاد می‌کند: معدن‌کاران مس اروپای شرقی ممکن است در اوایل سال 3900 قبل از میلاد نقشی اساسی در پیشرفت فناوری چرخ داشته باشند. این تحقیق، منشأ بالقوه این اختراع انقلابی را روشن می کند و نبوغ تمدن های باستانی را برجسته می کند.

شواهد باستان شناسی

شواهد باستان‌شناسی از چرخ‌ها و وسایل نقلیه چرخدار در عصر مس (حدود 5000 تا 3000 سال قبل از میلاد مسیح) در سراسر اروپا، آسیا و شمال آفریقا، از جمله صحنه‌های نبرد نقاشی شده بر روی دیوارها، چرخ‌های مینیاتوری، اسباب‌بازی‌های کودکان، تدفین های چرخدار و حتی ارجاعات متنی اولیه به این فناوری فراوان است. . با این حال، از آنجایی که چرخ بسیار سریع به کار گرفته شد، دقیقاً مشخص نیست که اولین بار کجا و چه زمانی اختراع شد – یا اینکه آیا به طور مستقل در زمان‌ها و مکان‌های مختلف اختراع شده است.

نظریات اختراع چرخ

سه نظریه اصلی برای منشا چرخ وجود دارد. یکی نشان می دهد که اولین بار در بین النهرین در حدود 4000 قبل از میلاد ظاهر شد. و سپس به اروپا گسترش یافت. نظریه دیگری نشان می دهد که در حدود 3800 سال قبل از میلاد در اطراف سواحل پونتیک در شمال ترکیه توسعه یافته است. سومین نظریه اصلی استدلال می کند که چرخ بین سال های 4000 تا 3500 قبل از میلاد در کوه های کارپات اختراع شد و از آنجا در نقاط مختلف گسترش یافت.

نظریه سوم که در سال ۲۰۱۶ توسط ریچارد بولیت، تاریخدان، استاد بازنشسته دانشگاه کلمبیا و یکی از نویسندگان مطالعه جدید مطرح شد، بر این ایده استوار است که در حدود ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، پیدا کردن سنگ معدن مس بسیار سخت تر شده بود و معدنچیان را ملزم می کرد تا به اعماق معادن و محفظه های سنگ معدن بروند. بولیت در کتاب “چرخ: اختراعات و ابداعات” (انتشارات دانشگاه کلمبیا، ۲۰۱۶)نوشت: مدل های واگن عصر مس که در منطقه کارپاتین یافت شده اند، مستطیلی با اضلاع ذوزنقه ای – شبیه به ماشین های معدن کاوی امروزی – هستند.

در مطالعه ای که (۲۳ اکتبر)در مجله Royal Society Open Science منتشر شد، بولیت و همکارانش کای جیمز، مهندس هوافضا در جورجیا تک، و لی آلاکوکه، مهندسی که قبلا در دانشگاه ایلینوی اوربانا – شامپاین بود، مدل خود از چگونگی تکامل احتمالی چرخ را شرح دادند.

این تیم با تکیه بر دانش خود از سیستم‌های چرخ باستانی از یافته‌های باستان‌شناسی، از مکانیک محاسباتی و علم طراحی برای کشف تکامل غلتک‌های ساده به سیستم چرخ و محور پیچیده‌تر مورد استفاده تمدن‌های اولیه استفاده کردند.

محققان در مطالعه خود پیشنهاد کردند که برای تکامل چرخ به سه نوآوری نیاز است. با توجه به نیاز به جابه جایی سبد یا جعبه سنگین، مردم احتمالا از غلتک هایی استفاده می کردند که در طول یک مسیر قرار گرفته بودند و غلتک های عقب را در صورت نیاز به جلو منتقل می کردند.

اولین نوآوری – غلتک های شیاردار – به جعبه اجازه می داد تا روی یک نوار قرار بگیرد و به جلو و عقب حرکت کند، بدون اینکه افراد مجبور باشند برای گرداندن غلتک‌ها با آن حرکت کنند. این ممکن است به معدنچیان باستانی اجازه داده باشد که یک گاری بزرگ تر را به درون معدن هل دهند.

دومین ابداع یک چرخ-محور بود که تشکیل می‌شد از یک محور به همراه دو چرخ که به آن متصل شده بودند. این ابداع می‌توانست به گاری توان بیشتری برای عبور از روی سنگ‌ها و ناهمواری‌ها در معدن بدهد.

و نوآوری سوم، که در آن چرخ ها مستقل از محور حرکت می کنند، احتمالا حدود ۵۰۰ سال پس از شروع حرکت چرخ ها به وجود آمده و قابلیت مانور را به طراحی اضافه کرده است.

تیم محققان بر اساس تجزیه و تحلیل محاسباتی خود دریافتند که تکامل چرخ و محور از غلتک‌های ساده به سمت غلتک‌های پیچیده‌تر، به منظور بهینه‌تر شدن مصرف انرژی انجام شده است. اما معادن کارپات ممکن است بر طراحی نیز تاثیر گذاشته باشند.

جیمز در ایمیلی به لایو ساینس گفت: ” محیطی که توسعه دهندگان چرخ اصلی در آن فعالیت می کردند، حاوی ویژگی های منحصر به فردی بود که تغییر به سمت حمل و نقل مبتنی بر غلتک را تشویق می کرد.

به گفته محققان، هر چند اختراع چرخ برای اولین بار در عصر مس اتفاق افتاد اما در آن زمان متوقف نشد. نمونه ای از این اختراع بلبرینگ های شعاعی در سال 1869 است که منجر به پیشرفت های قابل توجهی در صنایع خودروسازی و ماشین آلات در طول قرن بیستم شد.

به باور پژوهشگران اگرچه مدل جدید ممکن است توضیح دهد که چگونه چرخ در اروپای شرقی اختراع شده، اما قطعیتی درباره اولین بودن آن وجود ندارد. دکتر جیمز می‌گوید: «من فکر می‌کنم هنوز این امکان وجود دارد که چندین تمدن به تنهایی و به صورت مجزا از هم چرخ را کشف کرده باشند.»

رویکرد طراحی محاسباتی مورد استفاده محققان در این مطالعه، پتانسیل آن را دارد که در سایر تحقیقات باستان شناسی نیز به کار رود. جیمز اشاره کرد که هنوز چیزهای زیادی در مورد ساخت اهرام وجود دارد. او معتقد است که طراحی مکانیکی محاسباتی می تواند نقش مهمی در پرداختن به برخی از این سوالات طولانی مدت داشته باشد.