Milattan Önce 3900'lerde, Güneydoğu Avrupa'daki bir bakır madeninde çalıştığınızı hayal edin. Gün boyunca, madenin boğucu tünellerinde bakır cevheri taşıyorsunuz.
Maden hayatının zorlu monotonluğuna boyun eğmişsiniz. Derken bir öğleden sonra, başka bir işçinin dikkat çekici bir şey yaptığını görüyorsunuz.
Garip görünümlü bir aletle, tek seferde kendi vücut ağırlığının üç katına denk gelen bir yükü kolayca taşıyor. Yeni bir yük almak için madene dönerken, seçtiğiniz mesleğin çok daha az yorucu ve çok daha kârlı hale gelmek üzere olduğunu fark ediyorsunuz.
Fark etmediğiniz şey ise, sadece sizin küçük madenci topluluğunuz için değil, tüm insanlık için tarihin akışını değiştirecek bir şeye tanıklık ettiğinizdir.
Tekerleğin ölçülemez etkisine rağmen, onu kimin icat ettiği, ne zaman ve nerede ilk kez düşünüldüğü kesin olarak bilinmiyor. Yukarıda anlatılan varsayımsal senaryo, günümüz Macaristan'ındaki Karpat Dağları'ndaki madencilerin yaklaşık 6000 yıl önce bakır cevherini taşımak için bir araç olarak tekerleği ilk kez icat ettiğine dair 2015 tarihli bir teoriye dayanıyor.
Teori, bölgede çalışan arkeologlar tarafından keşfedilen 150'den fazla minyatür vagonla destekleniyor. Bu küçük, dört tekerlekli modeller kilden yapılmıştı ve dış yüzeyleri, o dönemdeki madenci topluluklarının kullandığı sepetçilik ürünlerini anımsatan hasır desenleriyle işlenmişti.
Karbon tarihleme, bu vagonların tekerlekli taşımacılığın bugüne kadarki bilinen en eski tasvirleri olduğunu ortaya koydu.
Bu teori, aynı zamanda mühendislik tasarımı bilimi üzerine çalışan bilim insanları için de özel bir ilgi alanı oluşturuyor. Nasıl oldu da, eski Mısırlılar gibi son derece gelişmiş uygarlıklar bunu yapamazken, bilimsel olarak 'saf' kalmış, bilinmeyen bir madenci toplumu tekerleği keşfetti?
Tartışmalı Bir Fikir
Uzun zamandır tekerleklerin basit ahşap silindirlerden evrildiği varsayılıyordu. Ancak yakın zamana kadar kimse bu dönüşümün nasıl ve neden gerçekleştiğini açıklayamamıştı. Dahası, 1960'lardan başlayarak, bazı araştırmacılar silindir-tekerlek teorisi hakkında güçlü şüpheler dile getirmeye başladı.
Ne de olsa, silindirlerin kullanışlı olması için düz, sert zeminler ve eğim ve keskin virajlardan arınmış bir yol gereklidir. Ayrıca, yük geçtikten sonra kullanılan silindirlerin, yükün hareketini sağlamak için sürekli olarak hattın önüne getirilmesi gerekir.
Tüm bu nedenlerle, antik dünyada silindirler nadiren kullanılıyordu. Şüphecilere göre, silindirler tekerleğin evriminin başlangıç noktası olamayacak kadar nadir ve kullanışsızdı.
Ancak bir maden – kapalı, insan yapımı geçitleriyle – silindirler için elverişli koşullar sağlamış olabilirdi. Bu faktör ve diğerleri, bilim insanlarını silindir hipotezini yeniden gözden geçirmeye itti.
Bir Dönüm Noktası
Silindirlerden tekerleğe geçiş iki temel yenilik gerektirir. Birincisi, yükü taşıyan arabanın modifiye edilmesidir. Arabanın tabanı, silindirleri yerinde tutan yarı dairesel yuvalarla donatılmalıdır. Bu şekilde, operatör arabayı çekerken silindirler de onunla birlikte çekilir.
Bu yeniliğin, kullanılan silindirleri düzenli olarak arabanın önüne geri taşımak zorunda kalmanın özellikle zahmetli olacağı maden ortamının kapalı doğasından kaynaklanmış olabileceği düşünülüyor.
Yataklı silindirlerin keşfi, tekerleğin evriminde bir dönüm noktası olmuş ve ikinci ve en önemli yeniliğin yolunu açmıştır.
Bu sonraki adım, silindirlerin kendisinde bir değişiklik içeriyordu. Bu değişimin nasıl ve neden meydana geldiğini anlamak için fizik ve bilgisayar destekli mühendislikten yararlanıldı.
Tekerleğin Evrimini Simüle Etmek
Araştırmaya başlamak için, bir silindirden tekerleğe evrimi simüle etmek üzere tasarlanmış bir bilgisayar programı oluşturuldu. Hipotez, bu dönüşümün 'mekanik avantaj' adı verilen bir olgudan kaynaklandığıydı.
Aynı prensip, pense gibi aletlerin ek kaldıraç sağlayarak kullanıcının kavrama gücünü artırmasına olanak tanır. Benzer şekilde, silindirin şekli mekanik avantaj sağlayacak şekilde değiştirilebilirse, bu kullanıcının itme kuvvetini artırarak arabanın ilerlemesini kolaylaştıracaktır.
Geliştirilen algoritma, yüzlerce potansiyel silindir şeklini modelleyerek ve her birinin hem mekanik avantaj hem de yapısal sağlamlık açısından nasıl performans gösterdiğini değerlendirerek çalıştı.
Yapısal sağlamlık, belirli bir silindirin yük altında kırılıp kırılmayacağını belirlemek için kullanıldı. Tahmin edildiği gibi, algoritma nihayet optimal olarak belirlediği tanıdık tekerlek ve aks şekline yakınsadı.
Algoritmanın çalıştırılması sırasında, her yeni tasarım, öncekine göre biraz daha iyi performans gösterdi. Bilim insanları, benzer bir evrimsel sürecin 6000 yıl önce madencilerle de yaşandığına inanıyor.
Madencileri başlangıçta alternatif silindir şekillerini keşfetmeye neyin yönlendirdiği belirsizdir. Bir olasılık, silindir-yuva arayüzündeki sürtünmenin çevresindeki ahşabın aşınmasına neden olması ve temas noktasında silindirin hafifçe daralmasına yol açmasıdır.
Başka bir teori ise, madencilerin arabalarının yerdeki küçük engellerin üzerinden geçebilmesi için silindirleri inceltmeye başlamalarıdır.
Her iki durumda da, mekanik avantaj sayesinde, aks bölgesinin bu şekilde daralması arabaları itmeyi kolaylaştırdı. Zamanla, daha iyi performans gösteren tasarımlar tekrar tekrar tercih edildi ve bu en iyi performans gösterenleri taklit etmek için yeni silindirler üretildi.
Sonuç olarak, silindirler giderek daha daraldı, ta ki geriye sadece her iki ucunda büyük disklerle kaplı ince bir çubuk kalana kadar. Bu ilkel yapı, şimdi 'tekerlek' olarak adlandırdığımız şeyin doğuşunu işaret ediyor.
Bu teoriye göre, tekerleğin icat edildiği kesin bir an yoktu. Daha ziyade, tıpkı türlerin evrimi gibi, tekerlek de küçük iyileştirmelerin birikimiyle yavaş yavaş ortaya çıktı.
Bu, tekerleğin uzun ve devam eden evrimindeki pek çok bölümden sadece biri. Karpat madencilerinin katkılarından 5000 yıldan fazla bir süre sonra, Parisli bir bisiklet tamircisi radyal bilyalı rulmanları icat etti ve bu da tekerlekli taşımacılıkta bir kez daha devrim yarattı.
İronik olarak, bilyalı rulmanlar, tekerleğin evrimsel öncüsü olan silindirlerle kavramsal olarak aynıdır. Bilyalı rulmanlar, aksın etrafında bir halka oluşturarak aks ve tekerlek göbeği arasında yuvarlanan bir arayüz yaratır ve böylece sürtünmeyi azaltır. Bu yenilikle tekerleğin evrimi tamamlanmış oldu.
Bu örnek aynı zamanda, tekerleğin evriminin, tıpkı ikonik şekli gibi, net bir başlangıcı, sonu olmayan ve yol boyunca sayısız sessiz devrimi barındıran dolambaçlı bir yolu nasıl izlediğini gösteriyor.
