Share, , Google Plus, Pinterest,

Posted in:

اختراعات وابتكارات مميزة غيّرت العالم – الجزء الأول

عندما تتخيل المخترعين والمبتكرين ربما ترى في مخيلتك شخص عبقري في معمل ما محاط بأجهزة وأدوات مذهلة ومعقدة ويقوم بعمل تجارب وتصميمات وحل معادلات رياضية إلى أن يصل إلى نتيجة صحيحة وفي هذه اللحظة يكشف الستار عن اختراع جديد أو تقنية جديدة قد تغير كل شئ.

جزء كبير مما سبق صحيحاً، هناك الكثير من التجارب والأبحاث والتصميمات عندما يتعلق الأمر بابتكار جديد ولكن الأمر يتطلب وقتاً أطول مما نظن كما أنه قد يتطلب أكثر من شخص واحد ليقوم بذلك. كما سنرى في الابتكارات العشرة التالية، أحداً منها لم يأتِ من فراغ كل واحد منها ظهر بفضل إبتكارات أخرى لمخترعين آخرين منذ عشرات أو حتى مئات السنين، لكل إبتكار مشكلة ما وقد لا يمثل الإختراع قيمة حقيقية إلى أن يأتي مخترع آخر بحل لهذه المشاكل كما قد لا ينسب كل الفضل للمخترع الأصلي ولكن يكون القدر الأكبر من نصيب المخترع الذي قام بعمل التطوير الحاسم الذي جعل الجميع يرغب في هذا الإختراع.

المحراث

1024px-Ploughmen_Fac_simile_of_a_Miniature_in_a_very_ancient_Anglo_Saxon_Manuscript_published_by_Shaw_with_legend_God_Spede_ye_Plough_and_send_us_Korne_enow

مقارنة ببعض الإختراعات الالكترونية والتقنية التي تملأ حياتنا اليوم قد لا يبدو المحراث بالشيء المثير للإهتمام على الاطلاق، لأنه مجرد أداة زراعة بسيطة تستخدم لحفر وحرث التربة بحيث ترفع الطبقة السفلية منها والتي تحتوي على المواد الغذائية والأسمدة الطبيعية نحو الأعلى لتصبح التربة مهيئة بعد ذلك لعملية نثر البذور والزراعة. ومع ذلك من المرجح أن المحراث هو الإختراع الذي جعل كل الإختراعات الأخرى التي سنذكرها ممكنة، لا أحد يعلم من الذي إخترع المحراث ولا تاريخ ظهورة تحديداً ومن المرجح أنه ظهر في عدة مناطق بشكل منفضل ولكن في نفس الفترة الزمنية وهناك أدلّة تفيد بوجودة وإستخدامه في حقبة ما قبل التاريخ. قبيل ظهور المحراث كان البشر إما مزراعين أو صيادين، حياتهم كانت مكرسة بشكل كامل بهدف إيجاد الطعام الكافي الذي يعينهم على النجاه من فصل لأخر، زراعة الطعام أضافت بعض الثبات لنمط حياتهم ولكنها كانت عملية شاقة ومضنية ويلزمها وقت طويل وهنا يأتي دور المحراث الذي غير كل ذلك.

عندما ظهرت الزراعة لأول مرة كانت عصي الحفر والفأس البسيط -يعرف بالغُلاف ويستخدم لجرف كميات صغيرة من التربة فيما يعرف بعملية “العزق”- هي الأدوات المستخدمة في المناطق الخصبة مثل المناطق المحيطة بنهر النيل من أجل عمل الأخاديد التي يتم نثر البذور بها، وقد كان فيضان النهر يجدد شباب التربة ويعيد لها نضارتها من حين لأخر، ولم يكن المعول (الفأس) قد اخترع في مكان بعد وكان الغُلاف هو وسيلة حراثة وفلاحة الأراضي الإستوائية ذات التربة الصخرية والمليئة بالمنحدرات وقد استخدمت بعض المناطق الخنازير والحيوانات لمرغ التربة وحرثها. ولقد مر المحراث بمراحل تطور عديدة لا يتسع المجال لذكرها جميعاً وسنكتفي بأولها والذي استخدمة الفلاح المصري ويعرف باسم “أرض – Ard” وكان مدبباً وقوياً بما يكفي لإزالة الصخور وعمل شقوق صغيرة (وليس اخاديد) لنثر البذور وكانت الحيوانات تستخدم لجرة ومزود بأداه للتوجيه وهو مثال للتربة الرقيقة ولكن يعيبه أنه لا يقوم بقلب طبقات التربة.

1024px-Maler_der_Grabkammer_des_Sennudem_001
المحراث المستخدم في الحضارة المصرية قبل 1200 عام قبل الميلاد

المحراث جعل عملية الزراعة أسهل وأسرع والتحسينات والتطويرات اللاحقة بتصميم المحراث جعلت العملية الزراعية أكثر كفاءة بحيث كان بإمكان الناس حصاد ما يزيد عن حاجتهم من أجل النجاة، وبدأوا في مقايضة الفائض لديهم مقابل بضائع وخدمات أخرى مختلفة، وعندما أصبح بإمكانهم الحصول على الطعام عبر المقايضة بدأوا في استغلال اوقاتهم في اشياء أخرى بخلاف زراعة الطعام مثل انتاج البضائع المختلفة وتنمية حرف وخدمات كان الطلب عليها متزايد في ذلك الوقت. عندما ظهرت الحاجة لتجارة وتخزين المواد والبضائع ظهرت إختراعات أخرى جديدة مثل الكتابة، الأعداد، فنون الدفاع والتحصين و أخيراً الجيوش، وعندما بدأ الناس في التجمع من أجل الإنخراط في هذه الأنشطة نمت المدن وأصبحت أكبر وبالتالي لا يمكننا إنكار أن المحراث كان بشكل ما سبباً رئيسيّاً في ظهور الحضارة الإنسانية.

العجلة

عربة ذات عجلات من الحضارة السومرية استخدمت في معركة اور قبل 2500 عام قبل الميلاد
عربة ذات عجلات من الحضارة السومرية استخدمت في معركة اور قبل 2500 عام قبل الميلاد

العجلة أيضاً من الإبتكارات القديمة جداً وليست لدينا أية وسيلة لمعرفة أول من اخترعها أو أول حضارة ظهر فيها إستخدام العجلة، أقدم عجلة تم إكتشافها كانت بالقرب من بلدة لوبليانا في سلوفينيا وتعود الى عام 3100 قبل الميلاد ولكن وفقاً لويكبيديا فهناك ادلة على وجودها في الحضارة السومرية أو بلاد ما بين النهرين في الألفية الرابعه قبل الميلاد ويرى المؤرخون أنها قد ظهرت لأول مرة منذ 10 آلاف عام قبل الميلاد اي قبل ظهور الزراعة او صناعة الفخار، ساهمت العجلة في ذلك الوقت في جعل عمليات نقل البضائع والطعام أكثر كفاءة وسرعة خاصة عندما كان يتم تثبيتها في عربات يتم جرّها بواسطة الحيوانات ومع ذلك لو اقتصر إستخدام العجلة على النقل لما كانت في قائمتنا اليوم ولم تكن لتستحق لقب اختراع غيّر العالم، بالإضافة إلى أن عدم وجود طرق ممهدة ساهم في الحد من فائدة العجلات في عمليات التنقل بشكل كبير لآلاف السنين.

في الواقع التفسير الفيزيائي لفكرة عمل العجلة او أحد تطبيقاتها مثل الدراجة الهوائية قد يطول شرحه بل قد تصيبكم الدهشة اذا أخبرتكم أنّ العلماء ti0145284 stock photo wheelلا يعرفون إلى الأن الفكرة الفيزيائية وراء عمل الدراجة الهوائية. العجلة تسهل عملية الحركة من خلال تقليل الإحتكاك بالسطح الملاصق لها كما ان استخدامها مع محور تماثل او اضافات أخرى يجعل عملية رفع أو تحريك الأشياء الثقيلة غاية في السهولة، العجلات يمكن إستخدامها في العديد من الأشياء بجانب تثبيتها في عربات لحمل البضائع أو الناس، عشرات الآلاف من الإختراعات والإبتكارات الأخرى تتطلب العجلة كجزء أساسي في مكوناتها لتعمل بدءاً من الدواليب المائية التي تزود الطواحين بالطاقة إلى التروس التي سمحت للحضارات القديمة بصنع آلات وأدوات معقدة. البكرة والسواعد والأعمدة الدوّارة تحتاج العجلة لتعمل، عدد كبير جداً من تقنيات اليوم ما زالت تعتمد على العجلة لتقوم بوظيفتها مثل أجهزة الطرد المركزي في معاكل الكيمياء والتحاليل الطبية والمحركات الكهربائية ومحركات الإحتراق الداخلي ومحركات الطائرات ومحطات توليد الطاقة والعربات بأنواعها والعديد من التقنيات والصناعات الأخرى التي لا تكاد تخلو من العجلات كأحد مكوناتها الأساسية.

الطباعة

1024px-Yangzhou_Museum_-_woodblock_for_printing_-_CIMG2878

كما ذكرنا في المقدمة في أغلب الأحوال قد ينسب الفضل الأكبر في أي اختراع الى المخترع صاحب الاضافة الأكثر تأثيراً، الرجل الذي نعتقد أنه إخترع الطباعة جون جوتنبرج في ثلاثينات القرن الخامس عشر قام في الواقع بتطوير تقنيات كانت موجودة من قبل وجعلها أكثر فائدة وكفاءة لتصبح مشهورة ومنتشرة ، في ذلك الوقت كان العالم يعرف الطباعة بطريقة القوالب الخشبية – block printing بالفعل وقد عرفتها مصر في فترة الخلافة الإسلامية في القرنين الثامن والتاسع ويرجح أنها كانت تستخدم قوالب غير خشبية مثل القصدير والرصاص ومنها إنتقلت إلى أوروبا، الحضارة الصينية عرفتها أيضاً منذ القرن الحادي عشر ولكن صعوبة وتعقيد لغتهم كان عاملاً في عدم انتشارها إلى أن طوروا نوع آخر من الطباعة وهو الطباعة باستخدام “حروف أو أشكال” قابلة للحركة والتعديل بدلاً من القوالب الثابتة والذي يمثل المرحلة الثانية من مراحل تطور الطباعة من أصل 25 مرحلة وصولاً لطباعة اليوم الرقمية.

جوتبرج قام بجمع فكرة الطباعة بطريقة القوالب مع الطباعة باستخدام آلات الضغط – screw press التي كانت تستخدم في انتاج زيت الزيتون والنبيذ، قام أيضاً بتطوير قوالب معدنية للطباعة والتي كانت أطول عمراً وقدرة على التحمل واسهل في الصنع من القوالب الخشبية المستخدمة في السابق وفي النهاية ساهمت جهودة في صناعة الحبر والورق بعمل ثورة في عملية الطباعة.

Woodblocks_for_printing,_Sera_monastery_in_Tibet

سمحت الصحافة المطبوعة بتسجيل كميات كبيرة من المعارف والمعلومات مما ساهم في إنتشارها حول العالم، في السابق كانت الكتب فقط الأغنياء جداً من يمكنهم الحصول عليها ولكن الطباعة بكميات كبيرة ساهمت في تقليل الأسعار بشكل مؤثر، كما أن الصحافة المطبوعة مسؤولة عن عدد كبير آخر من الإختراعات بطريقة غير مباشرة، إذ أن القدر الهائل من المعرفة التي ساهمت الطباعة في نشرها ووصولها لكل الناس ساعدت على تعليم وتثقيف العديد من الأشخاص بالقدر الكافي الذي يسمح لهم بإبداع إختراعاتهم الشخصية في القرون التالية وحتّى اليوم.

المحرك البخاري

محرك جيمس وات في صورته الأولية
محرك جيمس وات في صورته الأولية

المحركات البخارية تعد محركات إحتراق “خارجي” بخلاف محركات الإحتراق الداخلي التي نألفها اليوم في السيارات والشاحنات، وفيه تكون الموائع (ماء او بخار او هواء) منفصلة عن عملية الاحتراق كما يمكن إستخدام مصادر الحرارة غير المشتعلة مثل الطاقة الشمسية أو النووية أو الطاقة الحرارية الأرضية. الدورة الثيرموديناميكية للمحرك البخاري ببساطة تبدأ بتسخين المائع او الماء إلى أن يتحول إلى بخار داخل حاوية أو غرفة مضغوطة وعندما يتمدد البخار يتسبب في حركة المكابس او التوربينات وتتولد بذلك الحركة الميكانيكية يتم بعد ذلك تكثيف البخار ذو الضغط المنخفض وضخه إلى غرفة الغليان مرة أخرى.

قبل ظهور المحركات البخارية كانت معظم المنتجات يتم إنتاجها يدوياً، دواليب المياه (التوربينات) والحيوانات المستخدمة في جر الآلات والأدوات كانتا القوى الصناعية الوحيدة المتاحة آنذاك والتي كما هو واضح تعد وسائل محدودة جداً. الثورة الصناعية والتي تعد اعظم تغيير حدث في التاريخ القصير للحضارة البشرية كانت تستمد قوتها من المحركات البخارية، مفهوم إستخدام البخار من أجل تزويد الآلات بالطاقة اللازمة لتعمل كان مألوفاً منذ زمن بعيد، ولكن ابتكار Thomas Newcomen الذي قدمة في عام 1712 كان أكثر الإبتكارات التي إستغلت تلك الطاقة والقوة بشكل مفيد عبر أول محرك بخاري تجاري يستخدم المكابس واستخدم وقتها في ضخ المياه خارج المناجم، في عام 1769 تمكن جيمس وات من تعديل محرك ثوماس نيوكومن من خلال إضافة مكثف منفصل والذي أدّى إلى زيادة قوى المحرك البخاري بشكل كبير وجعله عملياً بشكل يلائم الوظائف التي يقوم بها، كما أنه تمكن أيضاً في عام 1781من تطوير طريقة لجعل المحرك ينتج حركة دائرية وهي فائدة عظيمة جداً إذ أن أغلب الإستخدامات تعتمد على تلك الحركة الدائرية لذلك يعتبر جيمس وات هو مخترع المحرك البخاري.

Uniflow_steam_engine Steam_engine_in_action

محركا ثوماس نيوكومن وجيمس وات في الواقع استغلا الفراغ الناتج عن البخار المكثف لتحريك المكابس وليس الضغط الناتج عن التمدد البخاري أو تمدد البخار لذلك فقد كانت تلك المحركات ضخمة الحجم، وبفضل المحرك البخاري عالي الضغط الذي طوره Richard Trevithick وآخرون ظهرت المحركات البخارية صغيرة الحجم ما سمح بإستخدامها في القطارات، إستخدمت المحركات البخارية لتزويد المصانع بالطاقة وهو ما جعل عملية إنتاج الأطعمة والبضائع أسرع من ذي قبل بشكل لا يمكن تجاهلة كما أنها استخدمت أيضاً في القطارات والسفن البخارية التي حملت تلك الأطعمة والبضائع بين أطراف العالم . بينما استبدلت اليوم المحركات البخارية في قطاعات النقل والمصانع بالمحركات الكهربائية ومحركات الإحتراق الداخلي ولكنها لا تزال ذات اهمية لا يمكن إنكارها، لأن معظم محطات انتاج الكهرباء تستخدم في الواقع توربينات بخارية لتوليد تلك الكهرباء بغض النظر ما إذا كان يتم تسخين البخار باستخدام حرق الفحم او الغاز الطبيعي أو المفاعلات النووية.

المصباح الضوئي

مصباح إديسون الأصلي والذي كان يستخدم الكربون وقتها
مصباح إديسون الأصلي والذي كان يستخدم الكربون وقتها

لعلكم لاحظتم أن الفكرة الأساسية لهذا المقال هي أنه لا يوجد اختراع غيّر العالم وأتى نتيجة عبقرية شخص واحد، كل إختراع مذكور هنا بني بشكل تدريجي من خلال الإضافة والتطوير في إختراعات وإكتشافات أخرى وينسب الفضل في النهاية للشخص الذي ساهم بشكل ملحوظ في جعل هذا الإختراع ذو قيمة وفائدة يمكن للناس أن تستفيد منها بشكل مباشر وهذه الفكرة تنطبق ايضاً على المصباح المتوهج الكهربي، بمجرد ذكر المصباح ينتقل تفكيرنا بشكل تلقائي الى توماس إديسون مخترع المصباح الكهربائي ولكن يجب الإشارة إلى أن عشرات المخترعين والعلماء عملوا على أفكار مشابهة منذ عام 1870، عندما طوّر إديسون مصباحة الضوئي الذي يعتمد على الحرارة كان جوزيف سوان قد توصل لنفس الفكرة في بريطانيا في نفس الوقت وفي نهاية المطاف قاما بدمج أفكارهما في شركة واحدة وأطلقا عليها إسم إديسوان – Ediswan.

فكرة المصباح ذاته تعتمد على مرور تيار كربائي في سلك رفيع يتميز بمقاومة كهربائية مرتفعة ويعرف باسم filament، الطاقة المفقودة نتيجة مقاومة السلك المرتفعة تخرج على شكل حرارة وضوء ويتم وضع السلك في إطار زجاجي مفرغ أو معبأ بغاز خامل ليمنع حدوث الإشتعال. ربما تعتقد أن المصباح الضوئي قد غيّر العالم لأنه سمح لنا بالعمل ليلاً وفي الأماكن المظلمة وهذا صحيح فعلاً ولكن بجانب ذلك فقد كان المصباح الضوئي في الواقع البنية التحتية الأساسية التي تم إستغلالها لإيصال الكهرباء لكل منزل كما أنه اللبنة الأساسية التي قامت عليها تجارة غيّرت العالم.

 [toggler title=”المصادر” ]1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11[/toggler]

Comments

comments

Written by طارق عابد

مهندس اتصالات ومترجم وكاتب علمي، أحب القراءة والكتابة.

Follow

124 posts

2 Comments

Leave a Reply
  1. مقالاتك جميلة جدا يا استاذ طارق انا بحييك على اعمالك الرائعة

اترك رد