نتیجه مطالعه جدید: چرخ ۶هزار سال پیش در شرق اروپا اختراع شد

اختراع چرخ در زمانی حدود شش هزار سال پیش، انقلابی تحول‌آفرین در حمل‌ونقل و سفال‌گری بود، اما منشأ دقیق این اتفاق همچنان برای باستان‌شناسان به صورت معما باقی مانده است. اکنون، مطالعه‌ای جدید با استفاده از تکنیک‌های مکانیک سازه، پیشنهاد می‌دهد که حدود ۳۹۰۰ سال پیش از میلاد، معدنچیان مس در شرق اروپا ممکن است مسئول تحقق سه نوآوری اصلی در فناوری چرخ بوده باشند.

شواهد بسیاری از چرخ و وسایل نقلیه‌ی چرخ‌دار در سراسر اروپا، آسیا و شمال آفریقا یافت می‌شود که قدمتشان به عصر مس (حدود پنج هزار تا سه هزار سال پیش از میلاد) باز می‌گردد: از نقاشی صحنه‌های نبرد بر دیوارها گرفته تا چرخ‌های مینیاتوری اسباب‌بازی‌های کودکان، ارابه‌های تدفینی در مقبره‌ها و حتی نخستین اشاره‌های متنی به چرخ. با این حال، به‌دلیل گسترش سریع این فناوری، به طور دقیق نمی‌دانیم که نخستین چرخ کجا و در چه زمانی ساخته شد، یا حتی ممکن است تمدن‌های مختلف، در مکان‌ها و زمان‌های متفاوت، به‌ طور مستقل چرخ را اختراع کرده باشند.

سه نظریه‌ی اصلی در رابطه با منشأ چرخ وجود دارد. نظریه‌ی اول، ادعا می‌کند که چرخ حدود سال ۴۰۰۰ پیش از میلاد، در میان‌رودان (بین‌النهرین) اختراع و سپس به اروپا گسترش یافت. نظریه‌ی دوم استدلال می‌کند که چرخ درحدود سال ۳٬۸۰۰ پیش از میلاد در سواحل پونتیک در شمال ترکیه ساخته شد.

اما نظریه‌ی سوم که در سال ۲۰۱۶ توسط ریچارد بولیت، مورخ ایران و خاورمیانه، استاد بازنشسته‌ی دانشگاه کلمبیا و از نویسندگان مطالعه‌ی جدید ارائه شد، بیان می‌کند که چرخ بین ۴۰۰۰ تا ۳٬۵۰۰ پیش از میلاد، در کوه‌های کارپات در شرق و جنوب اروپا اختراع شد و سپس، در جهات مختلف گسترش یافت.

بولیت به‌همراه کای جیمز، مهندس هوافضا از مؤسسه فناوری جورجیا و لی آلکاک، مهندس از دانشگاه ایلینوی، در مطالعه‌ای که ۲۳ اکتبر در مجله Royal Society Open Science منتشر شد، مدل خود از نحوه‌ی تکامل چرخ را به تفصیل ارائه دادند.

گروه نویسندگان مطالعه با بهره‌گیری از دانش خود درباره‌ی سیستم‌های چرخ باستانی و شواهد باستان‌شناسی، از مکانیک محاسباتی و علم طراحی استفاده کردند تا روش‌های تبدیل مجموعه‌ای از غلتک‌های ساده به سیستم چرخ و محور و روند تکامل آن را بررسی کنند.

به‌گفته‌ی محققان، سه نوآوری اصلی برای رسیدن به چرخ لازم بود. مردم با توجه به نیاز برای جابه‌جایی سبدها و جعبه‌های سنگین، احتمالاً در طول مسیر از غلتک‌هایی استفاده می‌کردند که در امتداد یک مسیر قرار گرفته بودند و در صورت نیاز، غلتک‌های عقبی را به سمت جلوی مسیر هدایت می‌کردند.

گروه محققان پس از طراحی مدلی بهینه از سیستم چرخ و محور و تحلیل محاسباتی آن، دریافتند که تکامل چرخ از غلتک‌های ساده، مسیری منطقی و کارآمد را در راستای بهره‌وری بیشتر از انرژی، طی کرده است. علاوه‌براین، محیط خاص معادن کارپات نیز ممکن است نقش مهمی را در این طراحی ایفا کرده باشد.

جیمز به لایوساینس می‌گوید: «محیط منحصر‌به‌فردی که سازندگان اولیه‌ی چرخ در آن کار می‌کردند و ویژگی‌هایی خاصش، باعث شد که سیستم انتقال مبتنی بر غلتک شکل بگیرد. این قبیل ویژگی‌های محیطی، مانند مسیرهای باریک و بسته، طراحان چرخ را به سمت چنین طراحی خاصی سوق داد.»

بااین حال، محققان تأکید دارند که تکامل چرخ پس از عصر مس متوقف نشد. به‌عنوان نمونه، اختراع بلبرینگ شعاعی در سال ۱۸۶۹، به پیشرفت‌های چشمگیری در صنعت خودرو و ماشین‌سازی قرن بیستم ختم شد.

اگرچه مدل جدید ممکن است نحوه‌ی اختراع چرخ در شرق اروپا و گسترش احتمالی آن از را توضیح دهد، همچنان نمی‌توان این نظریه را قطعی دانست و داستان منشأ چرخ را به پایان رساند. جیمز می‌گوید: «فکر می‌کنم هنوز این احتمال وجود دارد که تمدن‌های مختلف به‌طور مستقل چرخ را کشف کرده باشند.»

جیمز افزود رویکرد طراحی محاسباتی مطالعه‌ی جدید، می‌تواند در بررسی دیگر اسرار باستان‌شناسی نیز کاربردی واقع شود. او می‌گوید: «برای مثال، فکر می‌کنم هنوز نکات بسیاری برای آموختن درباره‌ی نحوه‌ی دقیق ساخت اهرام وجود دارد و طراحی مکانیکی محاسباتی، می‌تواند در پاسخ به این قبیل پرسش‌ها بسیار مؤثر باشد.»