Si u shpik rrota? Simulimet kompjuterike zbulojnë lindjen e papritur të një teknologjie që ndryshoi botën para gati 6,000 vjetësh

Imagjinoni që jeni një minator bakri në Evropën Juglindore në vitin 3900 p.e.s. Dita pas dite, ju tërhiqni minierën e bakrit përmes tuneleve të nxehta të minierës.

Ju keni dorëzuar vetes monotoninë e lodhshme të jetës së minierës. Pastaj një pasdite, ju dëshmoni një koleg duke bërë diçka të jashtëzakonshme.

Me një makineri të çuditshme, ai transporton në mënyrë të rastësishme ekuivalentin e tre herë peshës së trupit të tij në një udhëtim të vetëm. Kur ai kthehet në minierë për të marrë një ngarkesë tjetër, papritmas ju bie në mendje se profesioni juaj i zgjedhur po bëhet shumë më pak i lodhshëm dhe shumë më fitimprurës.

Ajo që nuk e kuptoni: Ju po dëshmoni diçka që do të ndryshojë rrjedhën e historisë – jo vetëm për komunitetin tuaj të vogël të minierës, por për të gjithë njerëzimin.

Pavarësisht ndikimit të pamasë të rrotës, askush nuk është i sigurt se kush e shpiku atë, ose kur dhe ku u konceptua për herë të parë. Skema hipotetike e përshkruar më sipër është bazuar në një teori të vitit 2015 që minatorët në Malet Carpatiane – tani Hungari – së pari shpikën rrotën pothuajse 6,000 vjet më parë si një mjet për të transportuar bakërminë.

Kjo teori mbështetet nga zbulimi i më shumë se 150 karrocave të vogla nga arkeologët që punojnë në rajon. Këto modele të vogla, me katër rrota, janë bërë nga balta, dhe sipërfaqet e tyre të jashtme ishin gdhendur me një model të rrjetëzuar që kujtonte shërben e përdorur nga komunitetet minierike në atë kohë. Data e karbonit më vonë zbuloi se këto karroca janë përshkrimet më të hershme të transportit me rrota që dihen deri më tani.

Kjo teori gjithashtu ngre një pyetje që më intereson veçanërisht, një inxhinier hapësinor i cili studion shkencën e dizajnit inxhinierik. Si e gjetën një shoqëri minierash të panjohur, shkencërisht naive, rrotën, kur qytetërime shumë të avancuara, të tilla si egjiptianët e lashtë, nuk e bënë atë?

Një ide kontroverse

Gjithë kohën është supozuar se rrotat evoluan nga rrotat e thjeshta prej druri. Por deri kohët e fundit askush nuk mund të shpjegonte si ose pse ndodhi kjo transformim. Për më tepër, duke filluar nga vitet 1960, disa studiues filluan të kërkojnë dyshime të forta rreth teorisë së rrotës nga rrota.

Pas të gjithave, për të qenë të dobishme, rrotat kërkojnë terren të sheshtë, të fortë dhe një rrugë pa pjerrësi dhe kthesa të mprehta. Për më tepër, sapo karroca kalon mbi to, rrotat e përdorura duhet të kthehen vazhdimisht përpara për të mbajtur mallin në lëvizje. Për të gjitha këto arsye, bota e lashtë ka përdorur rrota me kujdes. Sipas skepticëve, rrotat ishin shumë të rralla dhe shumë jo praktike për të qenë pika fillestare për evolucionin e rrotës.

Por një minierë – me kalime të mbyllura, të ndërtuara nga njeriu – do të kishte ofruar kushte të favorshme për rrotat. Ky faktor, së bashku me të tjerë, detyroi ekipin tim të rivlerësonte hipotezën e rrotës.

Një pikë kthese

Kalimi nga rrotat në rrota kërkon dy inovacione kyçe. E para është një modifikim i karrocës që mbart mallin. Baza e karrocës duhet të jetë e pajisur me socketë gjysmërrumbullake, që mbajnë rrotat në vend. Kështu, ndërsa operatori tërheq karrocën, rrotat tërhiqen së bashku me të.

Kjo inovacion mund të ketë qenë i motivuar nga natyra e kufizuar e mjedisit të minierës, ku të duhet të ktheje rrotat e përdorura në mënyrë periodike përpara karrocës do të ishte veçanërisht e vështirë.

Zbulimi i rrotulluesve të vendosur në vrima përfaqësonte një pikë kthesë në evolucionin e rrotës dhe hapi rrugën për inovacionin e dytë dhe më të rëndësishëm. Ky hap i ardhshëm përfshinte një ndryshim në vetë rrotulluesit. Për të kuptuar se si dhe pse ndodhi ky ndryshim, ne u kthye në fizikë dhe inxhinieri të ndihmuar nga kompjuteri.

Simulimi i evolucionit të rrotës

Për të filluar hetimin tonë, ne krijuam një program kompjuterik të dizajnuar për të simuluar evolucionin nga një rrotullues në një rrotë. Hipoteza jonë ishte se kjo transformim u drejtohej nga një fenomen i quajtur “avantazh mekanik.” Ky parim i njëjtë lejon që pincerat të rrisin forcën e kapjes së përdoruesit duke ofruar më shumë leverazh. Në mënyrë të ngjashme, nëse mund të modifikonim formën e rrotulluesit për të gjeneruar avantazh mekanik, kjo do të rritte forcën e shtytjes së përdoruesit, duke e bërë më të lehtë përparimin e karrocës.

Algoritmi ynë punonte duke modeluar qindra forma të mundshme të rrotulluesit dhe duke vlerësuar se si secila performonte, si në aspektin e avantazhit mekanik ashtu edhe të forcës strukturore. E fundit përdorej për të përcaktuar nëse një rrotullues i caktuar do të thyhej nën peshën e mallrave. Siç pritej, algoritmi përfundimisht u përqendrua në formën e njohur të rrotës dhe boshtit, të cilën e konsideroi si më të përsosur.

Gjatë ekzekutimit të algoritmit, çdo dizajn i ri performonte pak më mirë se ai i mëparshmi. Ne besojmë se një proces i ngjashëm evolucionar ndodhi me minatorët 6,000 vjet më parë.

Nuk është e qartë se çfarë e nxitën fillimisht minatorët të eksploronin forma të ndryshme të rulit. Një mundësi është që fërkimi në ndërfaqen rul-socket shkaktoi që druri rrethues të shkëputej, duke çuar në një ngushtim të lehtë të rulit në pikën e kontaktit. Një teori tjetër është se minatorët filluan të hollonin rulët në mënyrë që karrocët e tyre të kalonin mbi pengesa të vogla në tokë.

Në çdo rast, falë avantazhit mekanik, ky ngushtim i rajonit të akseve bëri që karrocët të ishin më të lehtë për t'u shtyrë. Me kalimin e kohës, dizajne më të mira u preferuan vazhdimisht mbi të tjerat, dhe rulë të reja u krijuan për të imituar këto performanca të larta.

Për pasojë, rulët u bënë gjithnjë e më të ngushtë, derisa gjithçka që mbeti ishte një shirit i hollë i mbyllur në të dyja skajet me disqe të mëdha. Kjo strukturë primitive shënon lindjen e asaj që tani e quajmë “rrotë”.

Sipas teorisë sonë, nuk ka ekzistuar një moment i saktë kur u shpik rrota. Përkundrazi, ashtu si evolucioni i specieve, rrota u shfaq gradualisht nga një grumbullim i përmirësimeve të vogla.

Kjo është vetëm një nga shumë kapitujt në evolucionin e gjatë dhe të vazhdueshëm të rrotës. Më shumë se 5,000 vjet pas kontributeve të minatorëve të Karpatëve, një mekanik biçikletash parisian shpiku rul të rrotullueshëm, i cili përsëri revolucionarizoi transportin me rrota.

Ironicisht, rulrat janë konceptualisht identik me rrotullat, paraardhësin evolucionar të rrotës. Rulrat formojnë një unazë rreth boshtit, duke krijuar një ndërfaqe rrotulluese midis boshtit dhe trungut të rrotës, duke shmangur kështu fërkimin. Me këtë inovacion, evolucioni i rrotës u bë i plotë.

Ky shembull gjithashtu tregon se si evolucioni i rrotës, shumë si forma e saj ikonike, ndjek një rrugë të rrëmbyer – një me asnjë fillim të qartë, pa fund, dhe me shumë rrotullime të qeta gjatë rrugës.