من أين تأتي طاقة الآلة؟

يطلب منك هذا الدرس أن تصف مجموعة متنوعة من انتقالات الطاقة وتحولاتها وأن تفسّرها بقانون حفظ الطاقة. يقدّم المتحف آلات من العالم الإسلامي كانت ترفع الماء، مع ما تقوله سجلاتها عما كان يحركها. أما القانون نفسه والحسابات فيأتي بها صفّك. ¹

انظر إلى التوقع: هو يطلب انتقالات وتحولات. اسأل عن آلة ما الذي يدخل فيها وما الذي يتحرك وما الذي يخرج منها، وهل في أجزائها ما يبدو مصدرًا للحركة وهو ليس كذلك.

تتبّع الطاقة في آلة واحدة من كتاب تقي الدين. وصف تقي الدين بن معروف في الطرق السنية في الآلات الروحانية ست قصبات بمكابس وأثقال وصمامات، تحركها نتوءات موزعة على محور، وتتجمع مخارجها في أنبوب واحد ². الرفع والسقوط مختلفا الوظيفة: الكامة ترفع المكبس عبر الذراع، ثم يدفعه ثقل إلى أسفل ³. والصمام السفلي وصمام المخرج يفرقان طور دخول الماء عن طور دفعه إلى الخارج ³. والأنبوب الجامع يستقبل نتائج دورات الوحدات، لا يحولها إلى مصدر طاقة مستقل ³. اسأل: أي جزء يعطي المكبس رفعه، وأيها يعطيه سقوطه، وأيها لا يفعل سوى توجيه الماء؟ والسجل هو المضخة ذات القصبات الست.

لا تحفظ السجلات قولاً للجزري عن سبب إخفائه محرك رافعته. فيستنتج هيل من المواد والعناية بالزخرفة أن غرضها كان تزيينياً في جزء منه على الأقل، لا مجرد آلة عملية كبيرة ⁴. والنص نفسه يربط النقل النافع بمنظر مقصود للجمال: حرير ونحاس ورخام وألوان ⁵. وفي شأن تقي الدين لا تحفظ السجلات قولاً له كذلك؛ ويقرأ السجل مقصود هذا التصميم تعاقب رفع الماء بدلاً من الاقتصار على دفعة من مكبس واحد ².

من السهل أن يُظن ما يتحرك مصدراً للحركة. وفي رافعة المحرك الخفي البقرة خشبية وخفيفة، وتحملها الذراع فلا تلامس قوائمها المنصة؛ الماء هو الذي يدير الآلة ⁵. فمياه المصرف تدير دولاباً في الحجرة السفلية، وينقل زوج تروس الدوران إلى عمود رأسي ⁵. والعمود هو الذي يدير البقرة، لا العكس ⁶.

هذه آلات على الورق. فشرح هيل المصوّر يكبّر الجرار ولا يُظهر منها إلا اثنتين لتسهيل الفهم، وينبه إلى أنبوب فائض ظاهر في الرسم لم يذكره النص، وإلى آلة أخرى ذُكرت ولم تُوصف ⁴. ولا يذكر السجل آلة أصلية عاملة ولا قياس قدرة للرافعة. أما مضخة تقي الدين فتصرح الدراسة الهندسية الحديثة بأنها لا تملك دليلاً على صنعها تاريخياً، وأن أبعاداً كثيرة في نموذجها مفترضة ⁷. فاسأل عن كل مصدر: ماذا يستطيع أن يقول عن الطاقة، وماذا لم يقسه قط؟

اختر جزءاً يلفت النظر في إحدى هذه الآلات. هل هو مصدر للطاقة، أم جزء ينقلها، أم حمل تحمله الآلة، وأي جملة في السجل تشير إليها، وماذا يقول لك من يقرأ الآلة قراءة مختلفة؟

• رافعة الجزري ذات المحرك الخفي: الحوض والجرار والبقرة الخشبية.
• رافعة الجزري ذات المغرفة العاملة بالحيوان: يزود الحيوان بالحركة وتنقلها التروس ودبوس في شق.
• مضخة تقي الدين ذات القصبات الست: ستة مكابس وكامات وأثقال وصمامات.
• تقي الدين بن معروف: مؤلف الكتاب الذي يصف المضخة.

اقرأ سجلّي رافعة الجزري ذات المحرك المائي الخفي ومضخة تقي الدين ذات القصبات الست. ارسم لكل منهما مستطيلات وأسهمًا من مصدر الطاقة إلى الماء المرفوع، وعلّم أي جزء يبدو مصدرًا وهو ليس كذلك.