على الرغم من أنّ مفهوم العجلة قد يبدو بسيطًا للغاية بالنسبة لنا في القرن الحادي والعشرين خصوصًا مع التطور في التكنولوجيا، تعد العجلة اختراع بسيط وبشري بالكامل، أي أنّها لا تظهر في أي مكان في الطبيعة، كانت تدخل عوامل، مثل البنية التحتية للطرق وتدجين الحيوانات الكبيرة القادرة على سحب المركبات ذات العجلات على سبيل المثال، كما لعبت الخيول دورًا محوريًا في تبني العجلة، في حين أنّ العجلات الأولى كانت على الأرجح عبارة عن أقراص صلبة أو حتى جذوع الأشجار المقطعة، لكن لم تبقى على هذا النحو لفترة طويلة.
قبل اختراع العجلة، كانت الأشياء الكبيرة والثقيلة تُجر عادةً على شكل من أشكال الزلاجات، هناك آثار مثل ستونهنج (3000 قبل الميلاد) استخدمت شكلًا بدائيًا قديمًا للعجلة، مثل جذوع الأشجار لتدحرج الحجارة عبر الأرض، ومع ذلك وبشكل غريب إلى حد ما، بدأ علماء الآثار في الاعتقاد بشكل متزايد أنّ هذه الأحجار تم نقلها بالفعل باستخدام مزلقة مع بعض أشكال التشحيم، على سبيل المثال شحم الخنزير، وينطبق الشيء نفسه على الأهرامات (2589 و2504 قبل الميلاد)، وتشير إحدى النظريات إلى أنّ الصخور الكبيرة كانت تُجر على زلاجات وأنّ الماء كان يُسكب على الرمال لتقليل الاحتكاك.
ما هي قصة اختراع العجلات؟
تمّ اكتشاف أقدم عجلة والتي وجدت في الحفريات الأثرية في بلاد ما بين النهرين ويعتقد أنّ عمرها يزيد عن 5500 عام، لم يتم استخدامها للنقل، ولكن بالأحرى كعجلة الخزاف، أتاح الجمع بين العجلة والمحور أشكالًا مبكرة من النقل، والتي أصبحت أكثر تعقيدًا بمرور الوقت مع تطوير تقنيات أخرى، تم استخدام أقدم العجلات كعجلات خزفية ما بين النهرين منذ حوالي 5500 كانت عربة اليد عربة بسيطة بعجلة واحدة اخترعها الإغريق القدماء على الرغم من أنّ العجلات تُستخدم أساسًا في النقل، إلا أنّها تُستخدم أيضًا للتنقل وتدوير الخيوط وتوليد طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية.
على الرغم من أنّه غالبًا ما يُنظر على أنّ العجلات تعتبر أحد أقدم الاختراعات، فقد وصلت العجلة بالفعل بعد اختراع الزراعة والقوارب والقماش المنسوج والفخار، تمّ اختراعها في وقت ما حوالي 3500 قبل الميلاد، أثناء الانتقال بين العصر الحجري الحديث والعصر البرونزي، كانت أقدم العجلات مصنوعة من الخشب، مع وجود ثقب في قلب المحور، يعد اختراع العجلة فريد من نوعه لأنّها على عكس الاختراعات البشرية المبكرة الأخرى، ونظرًا لأنّ العجلة قد تم اختراعها قبل الاحتفاظ بالسجلات، فلا يمكن لأحد أن يعرف من اخترع العجلة، أو حتى أي قبيلة لديها الفكرة، العجلة ليست مثل الهاتف أو المصباح، فهو اختراع لا يمكن أن ينسب إلى مخترع واحد.
هناك أدلة أثرية على وجود عجلات يعود تاريخها إلى ما لا يقل عن 5500 عام، لكن لا أحد يعرف بالضبط من اخترعها، ظهرت المركبات ذات العجلات لاحقًا في مناطق مختلفة عبر الشرق الأوسط وأوروبا الشرقية، يُنسب اختراع عربة اليد، وهي عربة ذات عجلة واحدة تُستخدم لنقل البضائع والمواد الخام إلى الإغريق القدماء، ومع ذلك تم العثور على أدلة سابقة على عربات ذات عجلات في أوروبا ومن المحتمل أيضًا أنّه تم العثور على عجلات بشكل مستقل في الصين، حوالي 2800 قبل الميلاد.
تم اختراع العجلة المزودة بقضبان حوالي عام 2000 قبل الميلاد في الأناضول (تركيا)، بحيث جعلو العجلات أخف وزنًا، تم العثور على عجلات بقضبان في قبور تعود إلى وقت متأخر من (2100 – 1800) قبل الميلاد، لم تظهر العجلات ذات الأسلاك السلكية حتى سبعينيات القرن التاسع عشر، في سويسرا وألمانيا، تم تثبيت العجلات الأولى على محور دوار على نقر مربع، بمعنى أنّ العجلات تدور مع المحور ومع ذلك في مناطق أخرى تم إصلاح المحور وتم تدوير العجلات بشكل مستقل، كان لتصميم العجلة الحرة ميزة واضحة عندما يتعلق الأمر بالانعطاف.
بالنسبة للإطارات ربما يكون اختراعًا آخر يمكن أن يطالب به الاسكتلنديون، تعد العربات الحربية السلتية (800 – 450 قبل الميلاد) هي أول الأمثلة المعروفة لاستخدام حافة حديدية حول العجلة، إنّ أول براءة اختراع لإطار هوائي في عام 1847م من قبل المخترع الاسكتلندي روبرت ويليام طومسون، تم تصنيع أول إطار تم إنتاجه بكميات كبيرة في عام 1888م في شارع ماي بلفاست، بواسطة سكوت آخر هوجون بويد دنلوب، لقد صممها لتقليل الصداع الذي عانى منه ابنه عند ركوب دراجته ثلاثية العجلات.
في وقت مبكر من 1500 قبل الميلاد، استخدم السكان الأصليون في أمريكا الشمالية العجلات لصنع الألعاب، مثل الحيوانات ذات الأرجل ذات العجلات، ومع ذلك لم يتم استخدام العجلة على نطاق واسع للنقل حتى وصول المستوطنين الأوروبيين، أحد التفسيرات لذلك هو أنّه لم تكن هناك حيوانات أليفة، في أفريقيا كانت العجلة تستخدم بالكاد خارج الركن الشمالي الشرقي، كما كانت مصر سريعة في تبني العجلة، في وقت مبكر من 400 قبل الميلاد، استخدم النوبيون عجلات لغزل الفخار وكعجلات مائية، يرجع القانون الشعبي الصيني إلى تاريخ أول عربة يدوية إلى أوائل القرن الأول، على الرغم من اكتشاف أول دليل معروف لعربة يدوية في مقبرة شين فوجون في مقاطعة سيتشوان.
يعود تاريخها إلى حوالي 150 بعد الميلاد، أول عربة عجلة في الرسم الصيني حيث كانت هذه اللوحة ليست مجرد واحدة من أقدم تمثيلات المركبات ذات العجلات وعربات اليد، إنها أيضًا واحدة من أقدم الأمثلة على الرسم المتساوي القياس مجموعة متحف القصر الوطني، بكين، كانت عربات اليد الأولى مزودة بعجلة أمامية، على غرار التصميم العصري المألوف لدينا، ومع ذلك في القرن الثالث الميلادي، أصبحت عربة اليد المفردة المركبة مركزيًا أكثر شعبية، يقال إنّ هذا التصميم يمكن أن يحمل ما يصل إلى 6 أشخاص، تم تصميم عربة شعبية في الصين عربة وهي تعمل بالشراع بعجلة مركزية واحدة، وشائعة الاستخدام في جميع أنحاء الصين.
كان هناك أيضًا تصميم مثير للاهتمام لعربة يدوية تعمل بالطاقة الشراعية شائع الاستخدام في جميع أنحاء الصين، ويعتقد أنّه يعود إلى القرن السادس الميلادي، تم العثور على أول دليل موثق في كتابات (Andreas Everardus van Braam Houckgeest – 1797) خارج الصين، يعود تاريخ أول عربات اليد التي تم العثور عليها في أوروبا إلى حوالي (1170 – 1250)م، تعود أصول عجلة فيريس إلى القرن السابع عشر الميلادي في بلغاريا، كانت تعرف باسم “عجلات المتعة” أو “صعود وهبوط”، حيثُ ركب الركاب على مقاعد معلقة من سقالات دوارة تدور باليد.
التطورات في اختراع العجلة واستخداماتها:
إنّ العجلة وحدها، بدون أي ابتكار إضافي ما كانت ستفعل الكثير للبشرية، فلذلك كان الجمع بين العجلة والمحاور هو الذي جعل الأشكال المبكرة من النقل ممكنة، بما في ذلك العربات والعربات، يُعتقد أنّ وعاء برونوسيس، وهو قطعة فخارية اكتشفت في بولندا ويعود تاريخها إلى 3370 قبل الميلاد على الأقل، تعرض أقدم صورة لسيارة ذات عجلات، تشير الأدلة إلى أنّ العربات الصغيرة أو العربات الصغيرة، التي يُرجح أن تجرها الماشية كانت مستخدمة في أوروبا الوسطى بحلول هذا الوقت من تاريخ البشرية تميزت العربات الأولى بعجلات ومحاور تدور معًا.
تم استخدام أوتاد خشبية لتثبيت المزلجة بحيث لا تتحرك عندما تستقر على البكرات، تحول المحور بين الأوتاد مما يسمح للمحور والعجلات بإنشاء كل الحركة، في وقت لاحق تم استبدال الأوتاد بفتحات منحوتة في إطار العربة، وتم وضع المحور من خلال الفتحات، هذا جعل من الضروري أن تكون العجلات الأكبر والمحور الرقيق قطعًا منفصلة، تم ربط العجلات على جانبي المحور أخيرًا تم اختراع المحور الثابت، حيث لم يدور المحور ولكنه كان متصلاً بقوة بإطار العربة.
تم تثبيت العجلات على المحور بطريقة تسمح لها بالدوران بحرية، وتم تصميم المحاور الثابتة للعربات الثابتة التي يمكنها الدوران بشكل أفضل، بحلول هذا الوقت يمكن اعتبار العجلة اختراعًا كاملاً، بعد اختراع العجلة اخترع السومريون الزلاجة، وهي أداة تتكون من قاعدة مسطحة مثبتة على زوج من العدائين (أدوات تعمل يدويًا) بنهايات منحنية، كانت الزلاجة مفيدة في نقل البضائع عبر الأراضي الملساء؛ ومع ذلك أدرك السومريون بسرعة أنّ الجهاز سيكون أكثر كفاءة بمجرد تركيبه على بكرات.
في حين أنّ الوظيفة الأساسية للعجلة لم تتغير، فإنّ العجلات الحديثة تختلف كثيرًا عن العجلات الخشبية البسيطة في الماضي، جعلت الابتكارات في علم المواد جميع أنواع إطارات الدراجات والسيارات والدراجات النارية والشاحنات، بما في ذلك الإطارات المصممة للتضاريس الوعرة والجليد والثلج ممكنة، بينما تستخدم في المقام الأول للنقل، فإنّ للعجلة أيضًا تطبيقات أخرى فهي تستخدم الطواحين المائية، على سبيل المثال، العجلات المائية عبرة عن هياكل كبيرة بها سلسلة من الشفرات على طول الحافة لتوليد الطاقة الكهرومائية، في الماضي كانت الطواحين المائية تعمل على تشغيل مصانع النسيج، والمناشر، وطواحين الهواء.
اليوم، تُستخدم هياكل مماثلة تسمّى التوربينات لتوليد طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، عجلة الغزل هي مثال آخر على كيفية استخدام العجلة، تم استخدام عجلة الغزل الذي تم اختراعها في الهند منذ أكثر من 2500 عام، في غزل الخيوط من الألياف الطبيعية مثل القطنوالكتانوالصوف، تم استبدال عجلة الغزل في النهاية بغزل جيني (إطار غزل متعدد المغزل، وكان أحد التطورات الرئيسية في تصنيع المنسوجات خلال الثورة الصناعية المبكرة) وإطار الغزل، وهي أجهزة أكثر تطوراً تتضمن أيضًا عجلات، يعد الجيروسكوب أداة ملاحية تتكون من عجلة دوارة وزوج من المحورين، تُستخدم الإصدارات الحديثة من هذه الأداة في البوصلات ومقاييس التسارع.
