آیا موتور بخار واقعاً در سال ۱۵۵۱ اختراع شد و صاحبش فقط با آن کباب چرخاند؟

اگر فیلم مرد آهنین (Iron Man) را دیده باشید، احتمالاً صحنه‌ای را به یاد دارید که در آن تونی استارک، نابغه فیزیک و مهندسی، «آرک رآکتور» یعنی منبعی از انرژی پاک و تقریباً نامحدود را می‌سازد. اما او به جای آن‌که این فناوری را در اختیار جهان بگذارد، آن را در سینه خودش کار می‌گذارد و هر کسی را که بخواهد از آن تقلید کند، سرکوب می‌کند (او دستگاه را در بدن خودش نصب می‌کند، آن را به‌صورت دائمی در قفسه سینه‌اش قرار می‌دهد تا به او انرژی بدهد و زنده بماند.).

شاید این سناریو اغراق‌آمیز به نظر برسد، اما در مقیاسی بسیار کوچک‌تر، تاریخ نمونه‌ای شبیه به آن را دیده است: داستان مردی که ظاهراً موتور بخار ساخت، اما از آن برای چرخاندن سیخ کباب استفاده کرد.

اگر از معلم تاریخ خود بپرسید مخترع موتور بخار چه کسی بود، احتمالاً نام توماس نیوکامن و جیمز وات را می‌شنوید. هر دو در قرن هجدهم در بریتانیا زندگی می‌کردند و موتورهای بخاری ساختند که نقش مهمی در آغاز انقلاب صنعتی داشتند.

موتور نیوکامن برای بیرون کشیدن آب از معادن زغال‌سنگ طراحی شده بود؛ معادنی که دائماً با آب‌های زیرزمینی پر می‌شدند و استخراج زغال را مختل می‌کردند. بعدها وات با بهبود طراحی و افزودن کندانسور جداگانه، بازده موتور بخار را به شکل چشمگیری افزایش داد و آن را برای استفاده در کارخانه‌ها و حمل‌ونقل مناسب‌تر کرد.

در دوران باستان و قرون میانه، ابزارهای موسوم به پنوماتیک (Pneumatics)، یعنی ابزارهایی که با فشار هوا یا بخار کار می‌کردند، بیشتر جنبه نمایشی و سرگرم‌کننده داشتند.

در جهان اسلام، شاخه‌ای از دانش که به طراحی و ساخت ابزارهای خودکار، سازوکارهای مکانیکی و دستگاه‌های شگفت‌انگیز می‌پرداخت، با نام «علم‌الحیل» شناخته می‌شد که «حیل» در اینجا به معنای ترفند و ابتکار مهندسی است. این دانش مجموعه‌ای از تجربه‌های عملی در ساخت فواره‌های خودکار، ساعت‌های آبی، دستگاه‌های متحرک، ابزارهای پنوماتیکی و انواع سازوکارهای هوشمند بود که هم کاربرد عملی داشتند و هم جنبه نمایشی و سرگرم‌کننده.

آثاری مانند نوشته‌های بنوموسی و الجزری نشان می‌دهد که مهندسان این دوره به‌خوبی با اصول فشار آب، هوا و تعادل نیروها آشنا بودند. در چنین فضای علمی و فنی پویایی است که به نام تقی‌الدین می‌رسیم؛ دانشمندی که بر پایه همین سنت مهندسی، طرحی از یک دستگاه بخار ارائه کرد.

تقی‌الدین محمد بن معروف در سال ۱۵۲۶ میلادی به دنیا آمد و در حدود ۶۰ سال زندگی خود، بیش از ۹۰ کتاب در زمینه‌هایی چون ریاضیات، نجوم، نورشناسی، ساعت‌سازی، پزشکی و جانورشناسی نوشت. او در قسطنطنیه (استانبول امروزی) رصدخانه‌ای بنا کرد که از نظر اندازه و دقت ابزارها با رصدخانه اورانیبورگِ تیکو براهه رقابت می‌کرد. ابزارهای او شامل ساعت‌های بسیار دقیق و دستگاه‌هایی برای اندازه‌گیری اعتدالین و کسوف و خسوف بود؛ دقت زمانی برای نجوم آن دوره اهمیتی حیاتی داشت.

تقی‌الدین در یکی از بخش‌های کتاب، روشی برای ساختن سیخی توصیف می‌کند که بدون نیروی حیوان بچرخد. شرح او به‌طور خلاصه چنین است: در انتهای سیخ، چرخی با پره‌ها نصب می‌شود. روبه‌روی آن، ظرفی مسی و دربسته که پر از آب است قرار می‌گیرد. زیر ظرف آتش روشن می‌شود. بخار تولیدشده از طریق لوله‌ای باریک به سمت پره‌ها هدایت می‌شود و آن‌ها را می‌چرخاند. در نتیجه، سیخ کباب به‌طور خودکار روی آتش می‌چرخد.

وقتی آب ظرف تمام می‌شود، با فروبردن لوله در آب سرد، به دلیل کاهش فشار داخلی و پدیده مکش ناشی از میعان بخار، آب دوباره به داخل ظرف کشیده می‌شود و چرخه از نو آغاز می‌گردد. از نظر فیزیکی، این توصیف بر پایه اصول انبساط بخار و اختلاف فشار استوار است؛ همان اصولی که بعدها در موتورهای بخار پیشرفته‌تر به کار رفتند.

بی‌تردید، آنچه تقی‌الدین شرح می‌دهد، نوعی موتور بخار ابتدایی است. حتی از نظر مفهومی، شباهت‌هایی با موتور توماس نیوکامن دارد که حدود ۱۶۰ سال بعد ساخته شد. پس چرا انقلاب صنعتی در قرن شانزدهم و در قسطنطنیه آغاز نشد؟

الکس ولرشتاین، تاریخ‌نگار علم در مؤسسه فناوری استیونز، در سال ۲۰۱۸ نکته مهمی را مطرح کرد: اختراع‌ها فقط «ایده» نیستند؛ آن‌ها «سیستم» هستند. یعنی حاصل تلاقی دانش فنی، نیاز اقتصادی، سرمایه، مواد اولیه، مهارت‌های صنعتی و نهادهای پشتیبان.

تقی‌الدین تنها کسی نبود که از بخار برای کاربردهای محدود استفاده کرد. جیووانی برانکا در سال ۱۶۲۹ در کتاب ماشین‌ها (Le Machine) طرحی از چرخ بخاری ارائه کرد که می‌توانست هاون‌ها را به حرکت درآورد یا چوب را اره کند. همچنین جان ویلکینز، از بنیان‌گذاران انجمن سلطنتی لندن، درباره کاربرد بخار برای ماشین‌های پرنده گمانه‌زنی کرد، اما در عمل وسیله‌ای توصیف کرد که دودکش آشپزخانه را به حرکت درمی‌آورد تا سیخ را بچرخاند.

حتی نام لئوناردو دا وینچی هم در میان ایده‌پردازان اولیه دیده می‌شود، هرچند بسیاری از طرح‌های او نیز به مرحله کاربرد صنعتی نرسیدند.

آنچه نیوکامن و به‌ویژه وات را متمایز کرد، نه صرفاً نبوغ فردی، بلکه وجود یک نیاز اقتصادی فوری بود: معادن زغال‌سنگ بریتانیا. این معادن مرتباً با آب پر می‌شدند و اگر راهی برای تخلیه آب نبود، استخراج زغال متوقف می‌شد. بنابراین، انگیزه مالی قدرتمندی برای بهبود موتور بخار وجود داشت. سرمایه‌گذاران حاضر بودند پول بدهند، مهندسان حاضر بودند زمان بگذارند، و صنعت آماده پذیرش این فناوری بود.

به بیان ساده، تقی‌الدین شاید ایده را داشت، اما جهانِ پیرامونش هنوز آماده آن نبود. موتور بخار او بیشتر شبیه جرقه‌ای بود که در محیطی بدون سوخت کافی افتاد. دو قرن بعد، همان جرقه در بریتانیا بر انبار باروتی از نیاز صنعتی، سرمایه و دانش فنی افتاد و آتشی به نام انقلاب صنعتی را روشن کرد.

داستان «کباب بخاری» بیش از آن‌که حکایت یک فرصت از دست‌رفته باشد، یادآور این نکته است که فناوری‌ها تنها زمانی جهان را تغییر می‌دهند که بستر اجتماعی و اقتصادی برای پذیرش آن‌ها فراهم باشد. گاهی یک اختراع قرن‌ها جلوتر از زمان خودش متولد می‌شود و سال‌ها فقط سیخ کباب را می‌چرخاند.