הפוסק במסיבות שתייה

הקדמה

זהו משחק שתייה שנועד למסיבות הסוערות בארמון בדיארבקיר כמו שפגשנו בגביע הבוחר והסירה המוזיקלית. הפוסק הוא אוטומטה (בובה מכנית) מורכבת: בקומה התחתונה יש שפחה (جارِية) המוזגת יין לגביע, במרפסת מעליה יש ארבע שפחות מנגנות. מעל למרפסת יש גומחה ובה רקדן ומעל הכיפה משייט באוויר פרש נושא רומח. במהלך המסיבה הנגניות מנגנות, הרקדן רוקד (בחיי!) והסוס ורוכבו מסתובבים לאיטם. כאשר ההמולה פוסקת השפחה מטה את הבקבוק ומוזגת יין לגביע. המשרת (אדם חי) לוקח את הגביע ומגיש אותו לחוגג שהרומח מצביע עליו. התהליך חוזר עשרים פעמים, כמעט שבע שעות בסך הכול, עד שהדלת השחורה נפתחת ויוצאת דמות, ידיה מונפות כאומרות שהחגיגה הסתיימה ואין יותר יין. אל-ג'זרי מרגיע את המודאגים, וכותב שלראש החוגגים יש אפשרות להחליט למלא מחדש את מאגר היין. המסיבות הפרועות בדיארבקיר מעוררות ים של תהיות כולל הכמויות המטורפות של יין שהחברה האלה שתו, הרקדן, הערום למחצה, אולי אכתוב על כל אלה בהמשך, אבל הפעם אני רוצה להתמקד בבגדים, האם המתבוננים באוטומטה במאה ה-12, ולאחר מכן המתבוננים באיור, ידעו שהיא שפחה על סמך לבושה? מה אנחנו יכולים ללמד מן הטקסט והאיורים על הבגדים בארמון בדיארבקיר?

הבורר במשתה, עותק טופקפי, 1206

איך זה עובד?

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין במצופים, מיכלי הטיה וגלי זיזים יוכל לדלג. השרטוט המצורף הוא עיבוד שלי לשרטוט המקורי של אל-ג'זרי. הוא יעזור לנו לעקוב אחרי המנגנון.

שרטוט המנגנון

בשלב הראשון מרימים את הכיפה (1) וממלאים את המיכל (2) ביין מסונן. בתחתית המאגר יש פתח צר ויין מטפטף ממנו אל מיכל ההטיה (3). פגשנו במיכלי הטיה מספר פעמים, למשל במזרקה המתחלפת או באוטומטה של העבד עם גביע ודג. בשרטוט במבט מלפנים רואים את מיכל ההטיה בפעולה. כאשר עוברות עשרים דקות המיכל מתמלא וכובד היין בחרטום גורם לו להסתובב על צירו ולשפוך את היין על גלגל הכפות (4) שמסובב את גלגל השיניים הצמוד אליו (5) שמסובב גלגל שינים ב90⁰ (6) המחובר לציר של הפרש (יותר ברור במבט מן הצד). זה גורם כמובן לפרש להסתובב ומי שהרומח יצביע עליו בתום הסיבוב "יזכה" לשתות את גביע היין. הסיבה למרכאות היא שהגביע מכיל כליטר יין, יותר מבקבוק יין שלם! אינני יודע מה הייתה תכולת האלכוהול במאה ה-12 אבל זה נראה כמו מתכון בטוח לשכרות יחד עם חֲמַרְמֹרֶת (hangover) קשה. על מי שמזלו שיחק לו ובמשך שבע השעות של המסיבה קיבל שני גביעים מוטב לא לחשוב כלל.

היין נאסף מגלגל הכפות ויורד לגלגל כפות שני (7). הגלגל מסתובב ואיתו הציר המחובר אליו. יחד עם הציר מסתובבים גם מוטות ההפעלה (8) (יתדות הניצבות לציר) ובתנועתם הם פוגעים במנופים המחוברים לזרועות השפחות המנגנות. זה גורם לזרועות לעלות ולרדת ובכך לתופף או לפרט על הלאוטה. המוטות, גרסה מוקדמת של גל זיזים (camshaft), מעבירים תנועה מעגלית לתנועה קווית כאשר מספר המוטות והמרווח שבניהם יוצרים תבניות שונות של תיפוף/פריטה. כאשר המים נשפכים ממיכל ההטיה למיכל האוויר הם דוחפים אוויר בצינור ובקצהו יש משרוקית (9). באופן זה גם החלילנית משמיעה קול. לבסוף היין יורד בצינור הנסתר (10) ודרך גוף השפחה ממלא את הבקבוק. האחרון נמצא על ציר ומכובד המשקל ייטה וימלא את הגביע. לצורך הבהירות דילגתי על שני מנגנונים. קוראים שאוהבים פטנטים שכאלו יכולים לנסות לפענח את המרכיבים שנותרו ושאלות יתקבלו, כתמיד, בברכה.

אופנה ובגדים ב"ספר הידע של התקנים מכניים מופלאים"

בחירת הבגדים של מוסלמים משקפת את עולמם הדתי והתרבותי. אנחנו קוראים חִג'אב (בערבית: حجاب) לצעיף בו נשים מוסלמיות מכסות את שערן אבל משמעותו בערבית היא "כיסוי" והוא מונח כללי ללבוש צנוע. במהלך החג', העלייה לרגל למכה, שהיא אחד מ"חמשת עמודי האסלאם", על הגברים ללבוש בגד לבן אשר לא נגעו בו חוט ומחט (איך זה בכלל אפשרי?)

מה (אם בכלל) ניתן ללמוד על החיים במאה ה-12 בדיארבקיר מהתבוננות באיורים ומן ההתייחסויות הספורות של אל-ג'זרי עצמו לפרטי הביגוד?

חמישה עבדים מ"ספר הידע של התקנים מכניים מופלאים"

העבד למעלה משמאל הוא עבד שחור צעיר (غلام) הקוטם את הנר בשעון איש החרב. אין בספר תיאור מפורש שלו אבל מכל העבדים תלבושתו היא הפשוטה ביותר וכוללת שמלה קצרה אדומה עם פסי שרוול שמופיעים כמעט בכל התלבושות של עבדים ובני חורין. אינני יודע אם זאת הייתה האופנה בדיארבקיר או שיש לפסים האלו משמעות או שימוש? אם משהו מקוראי הפוסט יכול להרחיב אשמח להשכיל.

השפחה במרכז למעלה מוזגת יין באוטומטה של הפוסט הנוכחי. היא לובשת שמלה או חלוק כחול עם עיטורים המכסה אותה מן הצוואר ועד כפות הרגליים. גם לה יש שני פסים חומים על השרוולים. הבגד לא נראה "זול" או "שרותי". מתוך כיסוי ראשה גולש שערה השחור ולמרות ששמלתה צנועה והייתה יכולה להילבש על ידי מוסלמית אדוקה בת ימינו, כיסוי הראש לא עומד בסטנדרטים הכי מתונים היום (חג'אב) בוודאי לא בחמורים יותר כמו נקאב או צ'אדר.

את העבד הרוחץ את ידי המלך פגשנו כאן. האיור במקרה זה גדול, איכותי ועשיר בפרטים. הבגד הכחול שלו דומה מאד, אם לא זהה, לשמלתה של השפחה. זה מעניין במיוחד. האסור ללבוש בגדי משי או לענוד תכשיטי זהב אינו מן הקוראן כי אם סיפור מאוחר יותר שסיפר עלי אבן אבו טאלב, בן דודו של מוחמד והח'ליף הרביעי שמקובל הן על הסונים והן על השיעה. ההנחיה ספציפית מאד אבל נתפסת כהדהוד של הפסוק התנ"כי "לֹא-יִהְיֶה כְלִי-גֶבֶר עַל-אִשָּׁה, וְלֹא-יִלְבַּשׁ גֶּבֶר שִׂמְלַת אִשָּׁה: כִּי תוֹעֲבַת ה' אֱלֹהֶיךָ, כָּל-עֹשֵׂה אֵלֶּה" יתכן שהמעיל האדום שלו חסר השרוולים מספיק כדי להבחין ביניהם? יש לו גם כובע אדום קטן שדי מזכיר תרבוש (طربوش). זה מעניין כי מקור התרבוש מיוחס לתקופת כהונתו של הסולטאן מהמוט השני (1808-1839) כאשר הונהג כחלק מלבוש שופטי האימפריה העות'מאנית התפשט גם בחוגי הפקידות הבכירה והמשכילים.

העבד הבא, משמאל, למטה הוא מן האוטומטה של עבד עם גביע ודג. במקרה זה אל-ג'זרי עצמו מספק תיאור יחסית מפורט של פרטי הלבוש:

"זהו עבד עומד, כבן 10, לבוש ז'קט קצר (פאראג'יה), עם חלוק (קאבא) מתחתיו. וכובע (קלנסווה) לראשו."

הקאבא (قابا – אני מקווה שאייתי נכון) הוא סוג של חלוק עם שרוולים, באורך בין הקרסול לברך שנרכס ע"י הידוק צד אחד על משנהו. באנציקלופדיה של הציביליזציה המוסלמית בימי הביניים כתוב שבחצר העבאסית הקאבא השתייכה דווקא למעמד הצבאי? ע"פ האיורים בספר הידע נראה לי שהיא הייתה בשימוש רחב אצל העבדים, וכפי שנראה בהמשך, גם אצל אנשים חופשיים ואף אצל המלך. הכובע (קלנסואה = قلنسوة‎) נכתב ממש כשם העיר הערבית בשרון, אינני יודע אם זה מקור שמה. את הכובע הזה חבש למשל הרון אל רשיד כאשר התחפש ויצא לשוטט. בניגוד לקאבא שמופיעה מספר רב מאד של פעמים יש בספר מבחר נאה של כיסויי ראש שונים. למשל השפחה היוצאת מן הארון עם כוס היין מכוסה במטפחת צבעונית עם סרט ססגוני הדומה קצת לחג'אב המודרני. היא גם לובשת מכנסים אדומים רפויים מתחת לקאבא. לצרוף הזו עדויות נוספות בספר ומחוצה לו.

שמונה אנשים חופשיים מ"ספר הידע של התקנים מכניים מופלאים"

הדמות משמאל למעלה היא של כתבן מתוך שעון הפיל. יש שלושה כתבנים בספר, וכולם לובשים קאבאות ירוקות, עם פסים חומים בשרוולים ולשלושתם טורבנים כחלחלים. לא מצאתי שום עדות ל"ביגוד מקצועי" של כתבנים. כדאי גם לשים לב שלכתבן יש זקן. צמיחת הזקן (لحية) ותספורת השפם הם חלק ממרכיבי האיסלם הסוני ונחשבים פיטְרַה (فطرة‎) או האופן שבו האדם נברא, שכולל את הנטייה הטבעית להבחין בין טוב לרע, ולהאמין בקיומו של אללה. כיוון שלאיש מן העבדים אין זקן, הם ככל הנראה לא היו מוסלמים.

שני השיח'ים הם חלק מאוטומטה בפרק המתקנים למשתה. אל-ג'זרי לא כותב דבר על השיח'ים אבל שיח' (شيخ) הוא תואר שניתן למנהיג בשבטים בדואיים וערביים. משמעות השם בערבית היא זקן, אף שהשייח' אינו בהכרח כזה. הם לבושים גם כן בקאבאות וחובשים טורבנים. אינני רואה הבדל בציור בין הקאבאות של השיח'ים, הכתבנים או העבדים. יתכן כמובן שהיו פערים גדולים באיכות הבד או ברקמה שלא ניכרים באיור. הטורבנים לעומת זאת מאפיינים רק את האנשים החופשיים. לטורבנים היה קודם כל תפקיד בחיי היום-יום, הדיפת החול לבל יכנס לעיניים והגנת הפנים מן השמש העזה. אבל בתרבות הערבית הייתה לטורבן (عمامة, נהגה 'עִמאמה') חשיבות מיוחדת. הטורבנים היו מקור לגאווה וסמל להשתייכות הדתית. לקיחת הטורבן של אדם נחשבה לאקט משפיל, ונגיעה בטורבן של מישהו נתפס כעלבון. זה מסביר היטב מדוע אין לעבדים טורבנים.

התמונה האחרונה למטה היא מן הסירה המוזיקלית. זהו המלך ובני הלוויה שלו למשתה – (באנגלית – boon companion בערבית نديم –נדים כתבתי על זה כאן.) אפשר לראות שכולם לובשים קאבא, כולל המלך עצמו. הקאבא שלו אדומה כדם ויש לה עיטורים מזהב. בנוסף לעיטורים שיש לכולם יש לו עיטורים בצווארון, בחפתים ובשולי הקאבא וחגורה מוזהבת. האדום הוא לא בהכרח מלכותי, גם אחד מבני הלוויה לובש אותו אם כי עם פחות עיטורים.

אני די משוכנע שאל-ג'זרי היה מאד מופתע מן הפוסט הזה ולא עלה בדעתו שהאיורים שהכין לצרכי הבנת המכונות והם באמת פורצי דרך, יהפכו למדריך לאופנת המאה ה-12 בדיארבקיר. אבל שמונה מאות ושתיים עשרה שנים אחר כך זהו חלון ההצצה היחידי שנותר לנו לארמון בדיארבקיר. לפחות לי זה היה מסע מעניין.

מאת אבי גולן

על רחצת ההיטהרות (ווּדוּאְ) וכיור העבד

הקדמה

זהו כיור המאפשר רחצת ההיטהרות (ווּדוּאְ) בעזרת אוטומטה של עבד צעיר האוחז בידו האחת בכד מים בידו השנייה במגבת ובמסרק. נתקלנו כבר בטווס המתיז מים ממקורו ויש עוד שלושה כלים לווּדוּאְ שנפגוש בהמשך. למיטב ידעתי אין עוד דוגמאות לאוטומטות או "פטנטים" אחרים לרחצת ההיטהרות לפני אל-ג'זארי. שמחתי לגלות שב-2009 בכנס מהנדסי החשמל (IEEE) שהתקיים בקואלה לומפור הוצג מאמר על מכונה אוטומטית לרחצה הטקסית בתקווה לחסוך במים. ריבוי הכלים אצל אל-ג'זארי יכול להעיד על חשיבות הטקס בחצר הארתוקית שבדיארבקיר ויתכן שרחצת ההיטהרות מתאימה במיוחד לתשוקתו של אל-ג'זארי לאוטומטונים ואפשרה לו לעשות שימוש בסיפונים ובמצופים החביבים עליו. כך או כך זה גרם לי לקרוא מעט יותר על ווּדוּאְ ובזה יעסוק פוסט זה.

כיור העבד, עותק טופקפי, 1206

רחצת ההיטהרות- ווּדוּאְ

ההיטהרות לפני התפילה נקראת "וֻדוּאְ". לפי המסורת כאשר נתנה מצוות התפילה הגיע המלאך גבריאל אל מוחמד, רקע ברגלו על האדמה ומים פרצו החוצה. גבריאל היטהר וכך למד מוחמד כיצד להיטהר בעצמו. אחר כך שב לביתו ולימד את ח'דיג'ה , אשתו הראשונה, כיצד להיטהר בעצמה.

ראשיתה של רחצת ההיטהרות המוסלמית היא בדברי הנביא מוחמד בקוראן:

"הוי המאמינים! בקומכם להתפלל, רַחצו את פניכם ואת ידיכם עד המרפקים, ונַגבו את ראשיכם (ורחצו) את רגליכם עד הקרסוליים. ואם נטמאתם, היטַהרו. ואם חולים אתם, או נוסעים בדרך, או שבים מעשׂיית הצרכים, או ממגע עִם אישה, ואינכם מוצאים מים, בַקשו לכם חול נקי והעבירוהו על פניכם ועל ידיכם. אין אללה רוצה להעיק עליכם, רק לטהר אתכם יחפוץ, ולהשלים חסדו עליכם, למען תכירו טובה."

סורה 5, השולחן הערוך, פסוק 6 תרגום אורי רובין

המוסלמים מאמינים שטהרה פיזית היא בסיס לטהרה רוחנית ותנאי הכרחי לתפילה (الصلاة) שהיא אחד מחמשת העמודים של האיסלם. הפרק הזה בקוראן, או פרקים אחרים, לא מפרטים את תהליך הוודוא, או דנים בתהליך ההיטהרות שלמה הנקראת "גסל"(ﻏﺴﻞ) שהיא טבילה פולחנית. פרטי ההיטהרות מופיעים בחדית' (الحديث). זהו אוסף של הלכות, סיפורים אודות מוחמד ודרך חייו, הצהרותיו ועצותיו לגבי נושאים שונים. החדית' מהווה יסוד הלכה שני רק לקוראן.

איך זה עובד ?

עבד צעיר מנחושת כורע על במה רבועה בידו הימנית הוא אוחז כד מים ובידו השמאלית מגבת ומסרק. בארבע פינות הבמה יש עמודים הנושאים טירה עם כיפה שבראשה ציפור. צמוד לבמה מולחם חצי כיור שברצפתו גוחן ברווז נאה למראה. מבחינה הנדסית כל המרכיבים, מצוף וסיפונים מוכרים לי ולקוראי מעבודות קודמות של אל-ג'זארי, בהתאמה ויתרתי על הצביעה המסורתית של הטקסט בכחול. אני ממש מוקסם מן היכולת שלו לחבר אותם בכל פעם באופן שממש מספר סיפור ובמקרה זה הסיפור הוא הופעתם והיעלמותם של מי הטהרה. זהו שרטוט המנגנון עם כתוביות שהוספתי:

מנגנון כיור העבד עם כתוביות שהוספתי

המשרת מביא את המתקן כאשר המיכל מלא בכמות המים הנחוצה לטקס ההיטהרות ומושך את הפקק. מים יורדים בצינור החבוי בעמוד הטירה, ודרך זרועו של העבד הצעיר מגיעים לחלקו העליון של כד הרחצה. כל הנתיב הזה מוסתר על מנת להעצים את הפליאה מן האוטומטה ופעולתה. הזרבובית היא סיפון שמגיע לתחתית שחוצה את כד מים. כתבתי כאן על סיפונים. המים לא יצאו החוצה עד שגובה המים לא יעבור את קשת הסיפון. לאוויר שבכד אין מוצא, מלבד הצינור הדק שמחובר למשרוקית, ולמלך נדמה כאילו הציפור שעל הכיפה שרה עבורו ומודיעה שהרחצה מתחילה. זמן קצר אחר כך, המים בכד יגיעו לגובה מספיק, זרם המים יצא מן הזרבובית ויאפשר למלך את רחצת ההיטהרות. המים יאספו בכיור הצמוד אבל האחרון חסר ניקוז ולכן המים יקוו בו. הברווז המקושט בתחתית הכיור גם הוא סיפון, וכשהמים יגיעו לגובה המעיד שהרחצה הגיעה לתומה, הברווז ירוקן את הכיור אל תוך מיכל המים התחתון. במיכל זה יש מצוף המחובר בשרשרת לזרוע השמאלית של העבד הנמצאת על ציר. כאשר המצוף יעלה הוא ישחרר את הזרוע אשר תנוע כאילו היא מושיטה למלך את המגבת והמסרק שהיא אוחזת.

הרהורים על הכיור

בזמן שיטוטי ניסיתי לראות בדמיוני את השליט הארתוקי, סאלח נאסרדין מחמוד, עורך את הוודוא עם האוטומטה של אל-ג'זארי. הוודוא כולל מספר מרכיבים ויש הבדלים בין הסונים לשיעים. מתחילים בהתכוונות לרחצת ההיטהרות ע"י הצהרה (אפשר בלב) כי ביצוע הטקס הוא לעניין טהרה ואומרים בַּסְמָלָה (בערבית: البسملة). משמעותה בתרגום המקובל – "בשם אלוהים הרחמן והרחום". אחריכן יש רחצה טקסית שכוללת רחצה משולשת של הפנים כולל שטיפת הפה והאף, רחצה משולשת של הידיים כולל מרפקים, ניקוי סמלי של הראש במים (مسح) ורחצה של שתי הרגלים עד לקרסוליים. מסיימים באמירת השהדה (עדות) "אין אלוה מלבד אללה ומוחמד הוא שליחו"

רחצת ודוא בכניסה למסגד בדשהאהי. צילם Pale blue dot

הוודוא הוא אם כך חלק מן התפילה וככזה "מצדיק" את ריבוי הכלים אצל אל-ג'זארי. לעומת זה, יש משהו משחקי ומשעשע בכיור העבד שעומד בסתירה (בראשי) לרצינות של רחצת הטהרה. אבל אולי זה רק אני, ובמאה ה-12 התפילה התיישבה מצוין עם הפליאה מן המים המופיעים ונעלמים כבמטה קסמים.

מאת אבי גולן

החליל המתמיד, בקרה ושיתוף בידע

הקדמה

ספר הידע של התקנים מכניים מופלאים מכיל ארבעה חלילים מתמידים (perpetual flute). על הראשון שבהם כתבתי כאן על שלושת הנותרים אספר בפוסט הזה. לכל חליל מקדיש אל-ג'זארי עמוד יחיד, בעוד ששעון הפיל משתרע על פני עשרים ושניים עמודים ושעון הטירה הוא השיאן עם ארבעים ואחת עמודים! החלילים אמנם פשוטים בהרבה ומבוססים על עקרון יחיד של מיכלים המתמלאים במים ודוחסים אוויר המשמיע קול כשהוא נפלט. למרות השם "חליל" אלה בעצם משרוקיות של צליל אחד ואין אפשרות לשנותו ע"י אצבוע. הגיוון מושג דרך השימוש בשני חלילים (שתי משרוקיות) להן צליל שונה. הייחוד של כל חליל הוא באופן בו אל-ג'זארי עובר בין שתי המשרוקיות ובכך יעסוק פוסט זה.

שלושה חלילים מתמידים (perpetual flute), בשמאל מיכלי הטיה, במרכז מאוזנים ובצד ימין מצופים. עותק טופקאפי, 1206.

מכניקה עדינה ותורת הבקרה

חלק ניכר מעבודתו של אל- ג'זארי נופל בקטגוריה של "מכניקה עדינה (fine technology). הקטגוריה מתייחסת היסטורית למגוון שלם של מכונות למטרות שונות: שעוני מים, אוטומטות, מכשירים אסטרונומיים (לא אל- ג'זארי) ועוד. חלקם נועדו למדוד את הזמן או לסייע במדידות מדעיות אחרות, חלקם להנאה ושעשוע. המשותף לכל המכשירים הללו הוא מיומנות הנדסית ניכרת ושימוש עדין במנגנונים ומערכות בקרה. תורת הבקרה מתעסקת במערכות דינמיות (משתנות בזמן) ואיך התנהגותן תלויה במשוב (feedback). זהו שדה רחב מאד עם יישומים מביולוגיה ועד רובוטיקה. תורת הבקרה כוללת מתמטיקה כבדה אשר מפחידה את הסטודנטים בטכניון ואל-ג'זארי לא יכול היה להכיר.

למרות המתמטיקה שאלות הבקרה נותרו זהות מן המאה ה-12 ועד ימינו. קל לחשוב למשל על מזגן. כאשר הגדרנו טמפרטורה רצויה, המזגן ימשיך לקרר כל עוד החדר חם ויפסיק את פעולתו כאשר החדר בטמפרטורה הנכונה. למרות שזה נשמע פשוט הבקרה של המזגן דורשת חשבון דיפרנציאלי והיא יחסית מורכבת. לאל-ג'זארי, נטול אלקטרוניקה וגלאים, הייתה את אותה משימה בדיוק ואין הבדל עקרוני בין הפעלה והפסקת פעולה של המזגן לבין הפעלה והפסקת פעולה של "חליל מתמיד". מבחינה זו ה"חלילים המתמידים" הם שיעור מקיף, עם הדגמות, בשיטות הבקרה האפשריות למהנדס מן המאה ה-12. ההבדל היחידי בין שלושת הפרקים הוא באופן בו הם עושים את המעבר בין חליל א' לב'.

איך זה עובד ?

ההסבר ההנדסי, ייצבע, כמו תמיד, בכחול, כך שמי שלא מתעניין בצינורות הטיה ומצופים יוכל לדלג. שלושה החלילים זהים בכל מרכיביהם מלבד הבקרה. לכל שלושת החלילים המתמידים יש אספקת מים קבועה. בכל המקרים יש שני מיכלי מים שאליהם מחוברים שני חלילים או יותר מדויק משרוקיות. כל המיכלים מתרוקנים בעזרת סיפון. יש הסבר לסיפון כאן. זה נראה כמעט כאילו אל-ג'זארי הכין מערך שיעור על בקרה ולכן דאג שכל המרכיבים האחרים יהיו זהים.

בכל שלושת החלילים המים זורמים לקערה המולחמת לצינור או לכלי הטיה. הצינור כבד מעט יותר בצד של מיכל א. ובהתאמה המים זורמים לכיוון מיכל א' וממלאים אותו. האוויר שהיה במיכל נדחס החוצה דרך חליל א' ומשמיע קול. כאשר המיכל מלא הסיפון ירוקן אותו ובו זמנית מערכת הבקרה תעביר את זרימת המים למיכל ב'. התהליך הזה יחזר על עצמו כל עוד המים זורמים.

1.חליל מתמיד עם בקרה של מיכלי הטיה, השרטוט של אל-ג'זארי רק הוספתי כתוביות.

הטיה מנגנון

הבקרה נעשית בעזרת מיכלי הטיה. פגשנו במיכלי הטיה מספר פעמים למשל במזרקה המתחלפת או באוטומטון של עבד עם גביע ודג מיכל הטיה (אדום) מאוזן כמו שרואים בשרטוט. כאשר הוא יתמלא, לפי השרטוט זה יקרה בכל רגע, משקל המים בחרטום יגרום לו לנטות על צירו והמוט המחובר אליו (מסומן בשרטוט) ידחוף את הנדנדה כלפי מעלה. הצינור כולו יטה שמאלה. כתוצאה המים יזרמו למיכל ב'.

2. חליל מתמיד עם בקרת מאזניים

מאזניים

לצינור ההטיה יש שני פתחים. הפתח הראשי ממלא את מיכל א' כפי שכבר הוסבר. הפתח המשני קטן יותר ומעביר מים באלכסון לקערה של המאזנים. אלא מאזני כפות קלסיים וכל שיעלה משקל המים בקערה היא תמשוך את צינור ההטיה לכיוונה. כאשר משקל המים יעלה, צינור ההטיה יהפך את כיוונו ויתחיל למלא את מיכל ב. שימו לב לוו המחובר לקערה וגורם לה לרוקן את מימיה.

3. חליל מתמיד עם מצופים

Float_mechanizm_he

בכל אחד מן המיכלים יש תא מצוף. כאשר המים עולים במיכל המצוף עולה אתם והמוט המחובר אליו יגרום לצינור ההטיה להפוך את כיוון זרימת המים והמים יזרמו לכיוון חליל ב'.

נדיבות בידע

בסוף הספר אל'-ג'זארי כותב:

"בחמשת הפרקים האלה [קצת מוזר, יש בספר ששה שערים, לא ראיתי אף אחד שהתייחס להשמטה של שער?] תיארתי את שורשי עבודתי, להם ענפים רבים ותועלת מרובה. כאשר רוכשים שליטה בהסברי, אפשר לייצר מהם דברים רבים. השמטתי התקנים רבים אשר המצאתי מחשש לעמימות או בלבול. במה שנמצא יש מידע עבור המחפש ידע בתשוקה אשר ירוויח [מהסברי?]"

נדמה לי שאל-ג'זארי כתב את השורות האלה אישית אלי. הפניה השיגה את מטרתה בודאות. הספר ככלל, והפרקים האלו במיוחד, מיועדים לקורא עתידי שירצה ללמוד ולבנות את המכונות.

אל-ג'זארי הקדים את זמנו בנכונות שלו לחלוק ידע. כנסיית וסילי המבורך היא אחד המונומנטים המפורסמים במוסקבה. בנייתה הוזמנה בידי איוואן האיום והאדריכל היה פוסטניק יאקובלב. האגדה מספרת כי איוואן האיום ניקר את עיניו כדי שלא יוכל לבנות עוד משהו המשתווה ביופיו לקתדרלה. לא ברור אם האגדה נכונה אבל הרצון לשמר ידע, או יכולת, מוכר לכולנו ממקום העבודה או מן האוניברסיטה או לפחות מן הספרות והקולנוע. אל-ג'זארי הוא ההפך הגמור. הוא ממש יצא לעולם עם תשוקה לחלוק את הידע שלו. מבחינה זו הוא קצת כמו קוסם, והוא באמת קוסם של הנדסה, ששבר את שבועת הקוסמים ומביא את הידע הנסתר אל כל בני האדם.
העולם ברובו מניח ש"ידע זה כסף" זה מתבטא בתשלום שאנו גובים או משלמים עבור יעוץ, בתעשיה הענפה של פטנטים ועוד. יש זרם משני שבו אנשים וחברות מוכנים לחלוק ידע ללא תשלום מתוך הנאה ושמחת השיתוף. תנועת הקוד הפתוח, מרכזי מייקרים(makers) בקהילה או ויקיפדיה הן רק מעט דוגמאות. איך מתחזקים את זה, מה מודל הקיום זה שאלה מורכבת שלא העסיקה את אל-ג'זארי מהנדס בחצר הארתוקידית של סאלח נאסר אל-דין.
אינני יודע על ניסיונות בניה ע"פ הספר בשבע מאות השנים מאז כתיבתו אבל המאה ה-20 והמאה ה21 משופעות בניסיונות לממש את חזונו של אל-ג'זארי ויש די הרבה שחזורים מן הספר, למשל כאן. בכל המקרים שבהם הבניה משתמשת בהסברים וכוללת את המנגנונים, המכונות עבדו להפליא. אני עצמי בונה בימים אלו את שעון הפיל מלגו ומקווה מאד שאמשיך את המסורת הזו.

מאת אבי גולן

סירה שהיא שעון מעורר

הקדמה

המכשיר שסוגר את הספר הוא גם הפשוט מכולם. בעולם העתיק אחד האמצעים למדידת זמן קצוב (טיימר) היה המצוף השוקע (submersible float). זהו מצוף שנקבו בו חור כך שהמים חודרים למצוף וגורמים לו לשקוע בחלוף זמן נקוב. זה היה נחוץ על מנת לפקח על זרימת מים בתעלות השקיה או לבישול. אל- ג'זארי חשש שהמשתמש ינמנם ויפספס את שקיעת המצוף והוסיף אתרעה קולית. זה גרם לי לחפש חומרים על שעונים מעוררים קדומים ובכך עוסק הפוסט הזה.

סירה למדידת שעה אחת, עותק טופקפי, 1205

איך זה עובד?

מצופים שוקעים לא דורשים הסבר אז ויתרתי על הצביעה המסורתית בכחול של ההסברים ההנדסיים. ברור שאם יש חור במצוף, מים יחדרו לתוכו והמצוף או במקרה זה הסירה תשקע. משך זמן השקיעה הושג ע"י ניסוי וטעייה. אל-ג'זארי עשה שימוש במצופים שוקעים בשעון הפיל ובמקומות נוספים. הטוויסט פה הוא ההתרעה הקולית. הוספתי לשרטוט של אל-ג'זארי קווי מתאר התוחמים את חלל האוויר המשותף ומבליטים את החור בקרקעית:

השרטוט של אל-ג'זארי עם הדגשות וכתוביות שלי.

המלח והסירה עשויים נחושת. והם מולחמים יחדיו כך שנוצר חלל אוויר משותף. בהתחלה הסירה שוקעת לאיטה והאוויר הכלוא יוצא לאיטו, בלחץ המים העולים. בשל איטיות עליית המים המשרוקית לא משמיעה קול. יש גם חמישה חורים, ליציאת אויר משנית מן הכובע, שמפחיתים את יציאת האוויר דרך המשרוקית ומסייעים בהשתקתה. בתום השעה הסירה מלאה במים ומתחילה שקיעה מהירה. האוויר שנדחס במהירות דרך המשרוקית ישמיע קול ויגרום לצופה המנומנם להתעורר ולעשות את תפקידו.

שעונים מעוררים מוקדמים

השעון המעורר הקדום ביותר שמצאתי משויך לאפלטון הפילוסוף היווני. אפלטון היה משכים קום וכתב ב"חוקים", חיבורו האחרון, את הטקסט שאולי מסביר את הצורך שלו בשעון מעורר:

"שינה מרובה אינה הולמת את גופינו או נשמתנו..אדם ישן הוא חסר ערך, כמו המת" (תרגום חופשי שלי מאנגלית). אפלטון לכאורה(?)תכנן בעצמו שעון מים מעורר. הסיבה שאני מסויג היא שהאינפורמציה מגיעה מאתנאיוס מנאוקרטיס שכתב כ-200 שנה יותר מאוחר יותר את "משתה החכמים" ואין לשעון זה עדות נוספת/אחרת. זה שעון מים מעניין בפני עצמו (לא מבוסס על מצוף שוקע) אבל מבחינת השמעת הקול היא לא מאד שונה מאל-ג'זארי. אפשר לראות אנימציה נחמדה:

יש מגוון נאה של שעונים מעוררים עתיקים. שעון מים מדויק במיוחד נבנה ע"י קטסיביוס. כבר פגשנו אותו בפוסט על משאבת גלגל המים. הוא היה ממציא ומתמטיקאי באלכסנדריה שבמצרים התלמית ועיקר פרסומו הוא כ"אבי הפנאומטיקה" (הפעלת מכאנית באמצעות אויר דחוס). מעט מאוד ידוע על חייו. הוא היה כנראה מנהלו הראשון של המוזיאון של אלכסנדריה. כתביו לא שרדו אבל המצאותיו מתועדות אצל אתנאיוס שכבר הוזכר, פילו מביזנטיון, הרון מאלכסנדריה ותיאור מפורט במיוחד של שעון המים מופיע אצל מרקוס ויטרוביוס פוליו אדריכל ומהנדס אזרחי וצבאי רומאי בן המאה ה-1 לפנה"ס. מיד ארחיב על שעון המים אבל ויטרוביוס גם מספר "שביפו שבסוריה יש אגם בגודל עצום המפיק אספלט רב הנאסף על ידי תושבי הסביבה" ככל הנראה מדובר על ים המלח. החיבור המוזר של יפו, סוריה וים המלח נשמע כמו ילד שהתבלבלו לו כל החגים אבל מרומא יתכן שכל הלבנט הזה נראה כמו יחידה גאוגרפית אחת. זוהי אנימציה מוצלחת שלו:

אפשר לראות שקטסביוס היה ער לבעיה הידועה של שעוני מים והיא הקצב המשתנה של הזרימה עם גובה המים בכלי. אפשר לקרא יותר כאן. הפיתרון שלו הוא מיכל מלא תמיד שמימיו העודפים נשפכים החוצה. זה מיצר קצב זרימה קבוע במיכל השני המעלה את המצוף ועליו אינדיקטור המצביע על הדקות החולפות. בתום שעה הסיפון (המצאתו מיוחסת לקטסביוס) מרוקן את מיכל המצוף ומסובב את גלגל השיניים המונה את השעות. ויטרוביוס כותב שהיתה מערכת "שעון מעורר שהפילה אבני חצץ על גונג או תקעה בחצוצרות" אבל לא מפרט כך שאנחנו יכולים רק לדמיין איך זה עבד. סיפור קצת מוזר הוא שהשעון הותקן בבית המשפט באלכסנדריה וקצב את משך הזמן המותר לעורכי הדין לדבר כאשר כמות המים נקבעה ע"פ חומרת הפשע. שעון המים של קטסיביוס נחשב לשעון המדויק ביותר עד שהפיזיקאי הולנדי כריסטיאן הויגנס המציא את שעון מטוטלת.

יש שעונים מעוררים עתיקים נוספים אבל משעשע לדעת, וגם אומר לא מעט על חשיבותם של פטנטים, שממציא צרפתי בשם אנטואן רדיר (Antoine Redier) רשם פטנט על שעון מעורר ב1847, יותר מ2000 שנה אחרי אפלטון המשתאה בקברו ואולי מצפה לחלק מן התמלוגים…

מאת אבי גולן

לבנות את "שעון הפיל" מלגו

הקדמה

שעון הפיל הוא ללא ספק הפופולרי מכל עבודותיו אל- ג'זארי. נעשו מספר שחזורים מודרניים שונים, כמה אנימציות דו ותלת ממדיות, ויש לו ערך משלו בויקיפדיה ועוד. בפוסט הקודם ניסיתי להסביר למה מיליוני הצופים בקניון בדובאי או בתערוכת "1001 המצאות – תור הזהב של האסלאם לעתיד טוב יותר" נשבו בקסם השעון. הפוסט הנוכחי שונה מכל מה שכתבתי עד כה ומתעד את המסע שלי להכין את שעון הפיל מלגו, את הקשיים בדרך ואת הלמידה. הפיל רק בשלבים ההתחלתיים שלו ואני מקווה לכתוב עדכון מידי שבוע. אשמח לשאלות, לעצות ולכל רעיון.

שעון הפיל, עותק טופקפי, 1206

למה לבנות?

כאשר יצאתי למסע הזה עבדתי עדיין במכון דוידסון לחינוך מדעי, הצעתי לפרופ' חיים הררי, יו"ר ומייסד מכון דוידסון ונשיא מכון ויצמן למדע לשעבר, לבנות את חמישים המכונות של אל-ג'זארי ב"גן המדע", מוזיאון תחת כיפת השמיים. חיים סירב ואמר לי שגן המדע נטוע במאה ה-17, בפיזיקה ניוטונית והוא שואף להביא אותו למאה ה-21 ואני במקום זה מחזיר אותו למאה ה-12… הבלוג הזה הוא התחליף שלי לתערוכה (שעדיין?) לא התקיימה.

מעבר לקסם של המכונות של אל-ג'זארי ולערכן בהיסטוריה של הטכנולוגיה יש חשיבות בערעור הסטראוטיפים אודות האסלאם הקיימים הן באוכלוסיה היהודית והן באוכלוסיה הערבית. עֲבוֹדָה עֲרָבִית הוא ביטוי גזעני המצוי בשימוש רחב הרבה לפני הסדרה המשעשעת שכתב סייד קשוע ומציין עבודה באיכות ירודה. מצד שני החברה הערבית תופסת את עצמה כמוחלשת ובעלת תרומה מצומצמת לעולם המדע. תלמידי הערבים באו במשך שנים שנים למכון ויצמן בהרגשה שהם מגיעים ל"מקדש של מדע" שבו אין להם נחלה. המכונות הנפלאות של אל- ג'זארי מדגישות את ההישגים המדעיים של תור הזהב, שאינו נלמד כלל בבתי הספר ומציעות מבט אחר לאלו ולאלו.

אף שפוסטים קודמים כללו סימולציות של המכונות אין בעיני תחליף לבנייה בפועל, הלמידה וההתמודדות עם הקשיים שבדרך.

למה בלגו?

נעשו מספר שחזורים של מכונות של אל ג'זארי ולא מעט מהם של שעון הפיל. אלו הן תמונות של שלושה מן השחזורים:

שלושה שחזורים של שעון הפיל, משמאל בקניון אבן בטוטה בדובאי, באמצע מוזיאון שרזה לציביליזציה האסלאמית באיחוד האמיריות , מימין במוזיאון המדע והטכנולוגיה באסלם באיסטנבול.

יש לי הרבה כבוד והערכה למשחזרים ויכול להיות ששעון הפיל שלהם דומה למקור יותר משאני משער אבל בעיני הם לא מצליחים לשחזר את היופי שבאיורי הספר ובמעבר מדו ממד לתלת ממד חלק מן הקסם הולך לאיבוד. אני חושב שהם ראליסטיים מידי הפיל הוא פיל "אמיתי" והאפריון מכובד להפליא ולא נותר מרווח לדמיון ול"רוח הפיל". בנוסף השעון באיסטנבול דומם, כך גם בתערוכת 1001 המצאות באסלאם. השעון בדובאי, אני חושב, מופעל ע"י מנועים חשמליים. זה מצמצם מאד את החוויה בעיני שנשענת על טכנולוגיה של המאה ה-12 ועל היכולת של אל-ג'זארי להפעיל בקרה משוכללת ללא אלקטרוניקה ובקרים. הקסם של אל ג'זארי הוא עכשווי (מוזר אבל נכון!)

אין לי שום סיבה להניח שאני יודע מה שהוא שהם לא יודעים. המעבר ללגו גם מפשט את הבחירות האסטטיות וגם מציע משחקיות ועכשוויות. שום עבודת לגו איננה חלק מאמנות המיניאטורות הטורקיות אבל היא חופשית להתכתב אתן. ללגו יש שפה עיצובית משלו וכל עבודת לגו, גם למבוגרים וגם היפר טכנולוגית , מעבירה אותנו לעולם של משחק וזה גם תרוץ מעולה לבניה בלגו…

מה כבר עשו?

אני מכיר רק עבודה אחת של אל-ג'זארי בלגו. ניתן לראות אותה כאן:

העיצוב מקסים בעיני והשימוש בלגו חכם ולא פשטני. יש משהו מאד אוורירי בפיל ומוצאות חן בעיני הדמויות האנושיות שהן ניצול משעשע של מרכיבי הלגו. אבל אף שמכונה זו שאלה מאל ג'זארי את העיצוב ואת התפקוד, פעולתה מבוססת על "לבנה החכמה" (בקר אלקטרוני של חברת לגו) ומנועים חשמליים. במונחים קצת ילדותיים "זה לא חוכמה", או לפחות האתגר שמעסיק אותי הוא אחר: לשמר, ותוך כדי כך לבדוק וללמוד, את ההנדסה של אל-ג'זארי מן המאה ה-12.

לאן הגעתי?

הכנתי תכנית לבניית פיל מלגו בגובה של 60 לבנים (כ60 ס"מ) זה קנה מידה של 2:1 ביחס לשעון של אל ג'זארי. הפילים העצומים שאתם רואים בשחזורים הם בגודל של פיל אמיתי (3.5 מטר ) ולא בגודל השעון המקורי. נעזרתי בתוכנת Tinker Cad. אני לפחות מצאתי אותה מאד ידידותית. הכנסתי מודל של פיל אסיאתי תלת מימדי ומלאתי אותו בלבני לגו:

פיל הלגו בtinkercad

בשלב זה לא הכנסתי למודל את שאר המרכיבים של השעון (אפריון, מהוט, כתבן, דרקונים וכולי) נראה בהמשך אם אעזר בתוכנה או אעדיף להתנסות בבניה.

הזמנתי 5420 קוביות לגו אפורות בגדלים שונים מ-8 ספקים מארה"ב ועד קרואטיה מדנמרק ועד צרפת. תודה ל bricklink (שוק אינטרנטי ללגו) לא הייתי מסתדר בלעדיהם. הסיבה לכל הרבה ספקים היא פשוטה – אף ספק של לגו לא מחזיק כל כך הרבה חתיכות אפורות של לגו. בשבוע שעבר התחלתי לבנות. ככה זה נראה:

פיל לגו מעודכן ל- 11.10.18

בערך שליש פיל מלגו, החדק נח בקערת הדגנים שלנו כי אחרת הוא ייפול.

התחלתי כבר ניסויים על המצוף והכתבן אבל לכך יוקדש הפוסט הבא.

מאת אבי גולן

המשאבה והארכובה

הקדמה

המכשיר הרביעי להעלאת מים היא משאבה המבוססת על ארכובה במסילה (slider crank). הסבר יותר מפורט על מה זה ארכובה, על ההיסטוריה שלה ולמה זה מעניין בהמשך. מאחר והשרטוט של אל-ג'אזרי למטה קשה להבנה, אביא את השרטוט המתוקן של Donald R. Hill אשר תירגם וביאר את הספר. זו הזדמנות טובה לכתוב כמה מילים על היל, אדם רב זכויות בהבאה של הספר לציבור ובהבנה של אל-ג'זארי וחשיבותו. זו גם חגיגה קטנה עבורי. משאבת הארכובה סוגרת את השער החמישי בו יש חמש משאבות והוא השער הראשון מתוך הספר שאני מסיים (היפ-היפ- הורי!). מאחר ואהובתי מ. היא נכדתו של גדליה נאמן, האיש שעל מצבתו חקוק: "אהב את העבודה והמלאכה וייצור משאבות מים בארץ ישראל". נראה לי כמעט "משפחתי" לסיים ראשונה את פרק המשאבות.

מכונה להעלאת מים מבריכה, עותק מספריית צ'סטר ביטי בדבלין, ככל הנראה מן המאה ה-15, אירן או עירק.

דונלד רוטלדג' היל (1922 – 1994)

היל שירת בצבא הבריטי ביחידת הנדסה במלחמת העולם השנייה. לאחר שנפצע הוא השלים את לימודי הנדסה באוניברסיטת לונדון ובשנת 1949 קיבל תואר מהנדס. זה יתגלה בהמשך כיתרון יוצא דופן דוקא בעבודתו כהיסטוריון של הטכנולוגיה. בהמשך עבד במספר חברות פטרוכימיות בעיראק, לבנון, וסוריה. להיל היה כישרון לשפות. כשעבר למזרח התיכון כבר שלט בצרפתית, גרמנית, ספרדית ואיטלקית והמעבר אפשר לו להוסיף ערבית מדוברת והתמחות בערבית ספרותית. ב-1964 הוא השלים תואר שני בהיסטוריה של האיסלם וב-1970 את הדוקטורט. הוא חיבר בין הידע הנדסי שלו לבין שליטה בערבית ואורינטליזם במיטבו, חקר של של התרבות הערבית לעומקה ולא כתפיסה רומנטית או כניגוד למערב. תרומתו המרכזית היא תרגומים, ראשית ספר הידע של התקנים מכאניים גאוניים של אל- ג'אזרי, בו אנו עוסקים. בנוסף הוא תרגם את ה"באנו מוסה" שהוזכר פה יותר מפעם אחת, את "על הבניה של שעוני מים" שמיוחס לארכימדס ועוד. התרומה שלו חורגת מתרגום, וכוללת ביאורים, שרטוטים והרחבות. היל כתב מספר ספרים על ההיסטוריה של ההנדסה והטכנולוגיה. מפעלותיו כמתרגם ועבודתו כהיסטוריון מסייעים להשיב את הטכנולוגיה של תור הזהב של האיסלם למקומה הראוי.

איך זה עובד?

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין בארכובות (אתם רציניים? בלי ארכובות לא היו קטרים או מכוניות! ) או בגלגלי שיניים יוכל לדלג .בחדר העליון (ראו בשרטוט למעלה) נמצא שור המסובב את המערכת. למי שמתבלבל אחרי הפרה המדומה הפעם זה בע"ח אמיתי לגמרי ובלעדיו המכונה לא עובדת. החלק של גלגלי השיניים והמרת התנועה המעגלית לתנועה קווית קשה להבנה (לי ולאחרים) ונראה כאילו אל- ג'אזרי טעה בשרטוט. אני מביא למטה את השרטוט של היל בצד השרטוט המקורי של אל-ג'זארי והוספתי כתוביות:

שרטוט של היל של משאבת הארכובה לצד השרטוט המקורי של אל-ג'זארי.

השור בחדר העליון מסובב את גלגל השינים האופקי, שמצידו מסובב גלגל שינים אנכי, ממש כמו בסאקיה הקלאסית שכבר הוסברה כאן. השוני הוא שלגלגל השיניים האנכי מחובר מוט ארכובה הנמצא בתוך מסילה (slider) פגשנו את המנגנון הזה כבר במשאבה המופעלת בכוח גלגל המים הוא ממיר תנועה סיבובית לתנועה קווית ולהפך. זה אנימציה של המשאבה ובה רואים היטב את התנועה של הארכובה במסילה:

אנימציה שהכין https://www.youtube.com/user/aannaque ,Abdeslam Aannaque

קל לראות שכאשר הגלגל מסתובב מוט הארכובה נע במסילה ומאחר שכף השאיבה מעוגנת בציר היא תעלה מים למעלה ותרוקן אותם בהמשך המחזור. בשרטוט של אל-ג'זארי (בניגוד לטקסט שהוא בהיר למדי) זה נראה כאילו גלגל השינים האנכי הוא ב90⁰ ומוט הארכובה נמצא בזוית מוזרה ביחס למסילה. השרטוט של היל מתקן ומסביר היטב איך זה עובד.

גל אַרְכֻּבָּה (crankshaft) הוא צרוף של מספר ארכובות. המונח "ארכובה" הוא מילה נרדפת ל"ברך", מנוע הוא ממנגנון שהופכת תנועה קווית של בוכנות לתנועה סיבובית. מנוע מודרני מכיל מספר בוכנות. ותנועת הארכובות הרצופה מייצרת תנועה של גל ומכאן השם "גל ארכובה":

חלקים העיקריים של מנוע ארבע בוכנות: גל ארכובה(אדום), בוכנות (אפור), צילינדרים (כחול) וגלגל תנופה (שחור)

האם אל-ג'זארי המציא את גל הארכובה?

באתרים רבים ברשת מופיע גל הארכובה כהמצאה של אל-ג'זארי למשל כאן:

"ב- 1206 אל-ג'זארי המציא גל ארכובה מוקדם, בו שולב מנגנון גל ארכובה במשאבת שתי בוכנות [כתבתי על משאבה זו כאן]. בדומה לגל הארכובה המודרני, כלל המנגנון של אל-ג'זארי גלגל המניע מספר טלטלים (connecting rods) וממיר את התנועה המעגלית לתנועה קווית של הבוכנות. גל הארכובה של אל-ג'זארי ממיר את התנועה המעגלית הרציפה לתנועה המחזורית של הבוכנות והוא רכיב מרכזי של מכונות כגון מנוע קיטור, מנוע הבעירה הפנימית, ופקדים אוטומטיים"

לפני שארחיב מעט על התפתחות גל הארכובה, חשוב לי להגיד שהתפיסה של ממציא אינדיודואלי היא, ברוב המקרים, רומנטיזציה מופרזת. זה מופרז גם כשיש לנו ממציא מובהק ועל אחת כמה וכמה עבור טכנולוגיות מימי הבינים או לפני. ניקח לדוגמא את ג'יימס ואט שהמציא את מנוע הקיטור ב-1769 וגם רשם עליו פטנט. בסיפרי ילדים מספרים שהרעיון עלה במוחו בזמן שהוא התבונן בקומקום תה המעלה אדי קיטור. זה פשוט לא נכון. ואט המציא את מנוע הקיטור שלו בזמן שתיקן את מנוע הקיטור של ניוקומן (Newcomen) עבור האוניברסיטה של גלזגו. מנוע זה הומצא ב-1712 ונחשב להצלחה גדולה. יותר ממאה מנועים כאלו הותקנו במשאבות מים במכרות באנגליה ובויילס. גם המנוע של ניוקומן אינו מנוע הקיטור הראשון ויש לו מבשרים במאות ה17 וה-16. שלא תבינו אותי לא נכון, ג'ימס ואט ראוי לתהילתו, השיפורים שלו (מְעַבֶּה (condenser) קיטור נפרד ובהמשך מנוע פעולה כפולה) היו משמעותיים ביותר והמהפכה התעשיתית, לטוב ולרע, היא תולדה של השיפורים שואט הכניס במנוע הקיטור. את הנורה החשמלית המציא אדיסון ואת המטוס המציאו האחים רייט אבל סיפורם אינו שונה מאד מסיפורו של ואט. בלי לפגוע בזכויותיהם הרבות, המצאותיהם, כמו גם מנוע הקיטור של ואט, הן חוליה בשרשרת ארוכה.

ארכובות ידניות הופיעו בסין בתקופת שושלת האן (בין המאה השנייה לפנה"ס למאה השנייה לספירה) ואנו מוצאים מודלים מחרס בקברים מן התקופה, אבל הפוטנציאל של העברת תנועה מעגלית לתנועה חוזרת אנכית או אופקית לא מומש במלואו בסין. יש גרסאות חלקיות או ידניות של ארכובות באירופה ובמזרח התיכון. למשל זוהי תמונה של ארכובת ברזל הרומית לתכלית לא ידועה מן המאה השנייה לספירה:

ארכובה רומית מחפירות אוגוסטה ראוריקה,שוויץ מתוארכת למאה ה-2 לספירה.

הארכובה מופיע בספרם של הבאנו מוסא מן המאה התשיעית, שאל-ג'זארי הכיר וציטט. עם זאת בגרסתם הארכובה עושה רק סיבוב חלקי שלא מאפשר לה להעביר כוח משמעותי. אל-ג'זארי לא כותב, כפי שעשה במזרקות למשל, שהוא התבונן בתכנון של הבאנו מוסא והחליט שהוא דורש שיפור ולא מתייחס לראשוניות של התכנון שלו. נפלא בעיני שמנוע הקיטור, שש מאות שנה אחר כך פועל (מבחינת גל הארכובה) באופן זהה לחלוטין!

מנוע קיטור, ויקיפדיה

מאת אבי גולן

המשאבה עם הפרה המדומה

הקדמה

המכשיר השלישי להעלאת מים שבנה אל-ג'זארי הוא בברור אטרקציה בגן המלך ולא פתרון למצוקות המים בדיארבקיר. זו לא רק הפרה המדומה (בחיי!) העשויה עץ, ועל כך בהמשך, אלא הטקסט המדבר בעד עצמו:

"המתקן יפה למתבונן עם גלגלים מלאכת אומן, צורות אלגנטיות ותכנון נאה, החבלים עשויים משי, הכדים מעודנים וצבועים בצבעים מרהיבים כמו גם הגלגלים והפרה".

מבחינה זו הוא ממשיך ומחזק את דמות מהנדס המלך ה"קוסם" בה דנתי קצרות כאן ואשתמש במשאבה השלישית על מנת להרחיב.

המתקן הזה מבוסס על הסאקיה (בערבית ساقية‎‎). כמו השאדוף זהו אמצעי עתיק לשאיבת מים שניתן לראות גם בימים אלו. בשורות הבאות אסביר את הסאקיה ואת הדימיון וההבדלים בינה לבין המשאבה של אל-ג'זארי.

המשאבה השלישית של אל-ג'זארי, עותק מן המאה ה-13, ספריית סולימאני, איסטנבול

איך זה עובד?

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין בגלגלי כפות או בגלגל 'סינדי' יוכל לדלג. המתקן של אל-ג'זרי יחסית מורכב ורק חלקו העליון גלוי למתבונן. זהו השרטוט המקורי של אל-ג'זארי עם כתוביות שלי.

chapter3 category 5 p183_he

לב המתקן הוא בריכה רבועה שתחתיתה נחושת וקירותיה שיש. את הבריכה מזין צינור מים והיא מתרוקנת דרך פתח ניקוז בתחתיתה. המים הזורמים מן החור מפעילים גלגל כפות שנמצא בחלל המוסתר שמתחת לבריכה. לגלגל הכפות הזה מחוברים גלגלי שיניים המעבירים את התנועה לציר אנכי. הציר חבוי בתוך עמוד נחושת עם דיסק נחושת שעליו עומדת פרה עשויה עץ. הפרה קלה ככל הניתן ורגליה הן כחוט השערה מעל הדיסק ונתמכת ע"י מוט העץ המחובר לציר. באופן זה היא נראית כמו הפרה או השור שמפעילים את הסאקיה המסורתית. (תמונות והסברים על הסאקיה בהמשך). גלגל השינים מסובב את גלגל הכדים אשר מעלה את המים מן הבריכה ושופך אותם לתעלת השקיה, שלא מופיעה בשרטוט, ומשקה את גן הארמון. מעניין לציין ש אל-ג'אזרי קורא לגלגל של הסאקיה גלגל 'סינדי', סינד זהו האזור החצי מדברי בצפון מערב הודו. כך שלפחות בתפיסת זמנו זהו ה"מקור" של הסאקיה.

הסאקיה ( ساقية ‎( sāqīya

צילום סאקיה מספרד, ויקיפדיה

זהו המתקן היעיל ביותר להעלאת מים בו השתמשו מספרד במערב ועד להודו במזרח לפחות מן התקופה הרומית ועד להכנסת משאבות ממונעות. זהו מתקן מכני העושה שימוש בחגורה של דליים או כדים המופעלת ע"י גלגל אנכי המחובר לגלגל אופקי המונע בכוח בעלי חיים (שוורים או חמורים) מקור המתקן לא ודאי. יש טענה שראשיתו במאה ה-4 לפנה"ס במצריים העתיקה אבל הוא היה נפוץ מאד ברחבי העולם המוסלמי בימי הביניים, יש הקוראים לו גלגל פרסי ואל-ג'זארי כאמור מייחס אותו להודו. יש עדויות רבות לסאקיות בארץ, הקדומה שבהן ככל הנראה בתל דור וסאקיה גם מופיעה ב"פלסטינה הציורית" שערך צ'ארלס ויליאם וילסון מחלוצי מחקר ארץ ישראל המודרני (שלהי המאה ה-19).

איור סאקיה מן הספר "פלסטינה הציורית"

הסאקיה יעילה פי חמש ויותר מן השאדוף, או הקילון, שהוסבר כאן ויכולה לשאוב 10-25 מטרים מעוקבים של מים לשעה. הסאקיה החריגה של אל-ג'זארי אינה מופעלת ע"י בע"ח כי אם באנרגית המים. השימוש בכוח המים, הן לשאיבה והן לשימוש תעשייתי למשל בתעשיית הנייר היה ידוע בתקופתו של אל-ג'זארי. המתקן הנפוץ ביותר היה הנוריה (ناعورة) המורכבת מגלגל מים גדול וצר של מיכלי עץ כמודגם בצילום למטה.

שלוש נוריות על נהר העאסי בחמה שבסוריה, יועדו בעבר להשקיית הגנים בעיר וכיום מהוות אטרקציה תיירותית.

אל-ג'זארי לא השתמש בנוריה אלא בגלגל הכפות. אולי אגיע גם לבחירה המעניינת הזו בפוסט אחר אבל אותי מסקרנת במיוחד הפרה המדומה מעץ.

למה פרה מעץ? או המהנדס כקוסם

פרת העץ של אל ג'זארי מנוגדת לכל היגיון הנדסי. ראשית, אין לה כל תרומה להעלאת המים. שנית, היא מעמיסה על המשאבה ומקטינה את היעילות שלה. מצחיק שהכותבים של וויקפדיה נפלו בפח וכתבו ש:

"Al-Jazari's advanced saqiya, both animal- and water-wheel-driven, 1206"

המתבונן במכונה במאה ה-12 לא היה טועה. המימדים של פרת העץ לא כתובים במפורש, אבל דיסקת הנחושת, שעליה הפרה עומדת היא בקוטר של שתי זרתות (זרת בערבית شبر או שיבר), מעט יותר מחצי מטר. הציר המרכזי שמחבר את כל מערכות גלגלי השינים הוא כשתים עשרה זרתות או כשלושה מטר. גם אם התמונה לא ממש בקנה מידה ברור שהפרה קטנטנה והיא אביזר קישוטי ולא הטעיה של ממש. אז למה אל-ג'זארי נדרש לה?

אהובתי מ. חושבת שזה בגלל עקרון ההכבדה. עקרון ההכבדה פותח ע"י הזואולוג הישראלי אמוץ זהבי עם אשתו/שותפתו אבישג זהבי כדי להסביר תופעות ממש מוזרות בעולם החי. הספר שלהם נקרא "טווסים, אלטרואיזם, ועקרון ההכבדה – חברה ותקשורת בעולם החי". (אולי יותר מוזר מעיקרון ההכבדה הוא האופן בו הטווסים נדחפים לכמעט כל פוסט שלי…) הזנב הצבעוני המדהים שיש לטווס הזכר מקשה עליו להסתתר מפני טורפים, מאט אותו וחושף אותו לסכנה מוגברת. בו זמנית הזנב הצבעוני, הכבד מאותת לנקבות הטווסים שהזכר בטוח בעצמו ומרשים בגנים המשובחים שלו ולכן מגדיל את הסיכוי שלו לבת זוג. באופן קצת פרדוקסלי הזנב הצבעוני של הטווס מצליח גם להרתיע טורפים אפשריים. בשנות השבעים היתה לעיקרון ההכבדה התנגדות רחבה בטענה שהוא סותר עקרונות בסיס באבולוציה אבל היום הוא מוסכם למדי. האם אל-ג'זארי רצה להראות שגם פרת עץ מיותרת לא מפריעה לו לשאב את המים בששון?

אני חושב שההסבר אחר. אנחנו תופסים מהנדסים כמו אנשי מקצוע שתפקידם לנתח נתונים לתכנן ולבנות מכונות, מבנים או חומרים כדי להגשים מטרות תוך לקיחה בחשבון של דרישות המוצר ושל המגבלות, כולל בטיחות עלות רגולציה ועוד ועוד. אל-ג'זארי עבד בסביבה עם הרבה פחות מגבלות וללא רגולציה בכלל אלא שעצם תפיסתו את ההנדסה ואת תפקידו היא שונה. מהנדסים מסתירים מנגנונים מכל מיני טעמים אבל למה אל-ג'זארי מסתיר את המנגנון? והאם פרת העץ הקטנטנה לא מדגישה דווקא את החוסר בבע"ח שכרגיל מסובב את הסאקיה?

אני מציע שבתפיסתו של אל-ג'זארי המהנדס הוא קצת קוסם. זה נכון בוודאי בכד הקסם או במגוון האוטומטות וזה נכון גם במשאבה הזו, בה המנגנון נסתר ופרת העץ משמשים להדגשת החידה. קצת כמו שלא שואלים קוסם האם נצילות הקסם מקסימלית אין הגיון לשאול את אל-גזארי למה פרה? משום שהמטרה אינה משאבה יעילה אלא השתאות המתבוננים. אלי טרויט (Elly Truitt) כתבה ספר מעניין בשם Medieval Robots בו כתבה על המעבר של מערב ארופה בין תפיסת האוטמטה כקסם לבין תפיסתה כהנדסה מכאנית. טרויט מספרת על ספר מן המאה ה-12 "שירים על מעללי גבורה" (בצרפתית: Chansons de geste) בו מסופר על ביקורו של קרל הגדול בחצר של המלך הוגו החזק בקונסטנטינופול. קארל הגדול וברוניו השתאו מאוטומטה של ארמון שדימה את הארץ וגן עדן. כאשר נשבה הרוח הארמון חג על צירו, שתי בובות מכאניות של ילדים מנחושת תקעו בקרנות שנהב ונשמעה מוזיקה שמימית. אנשי החצר של קארל היו מוכנים להשבע שהילדים אמיתיים. קרל שלא הכיר את הטכנולגיה כלל, איבד את יציבתו והתיישב על רצפת השיש. הסיפור הזה הוא רק סיפור. קארל הגדול לא עלה לרגל לירושלים ובהתאמה לא עצר בדרכו בקונסטנטיפול. נכון שהיו בחצר של ביזנטיון במאה התשיעית אוטומטונים מופלאים ונכון שבני המערב, שהיו חסרי ידע טכנולוגי מתאים, חשבו שמעורבים קסמים ומאגיה בתפעולם. אל-ג'זארי הוא הקוסם רק בלי שום מאגיה אלא עם תמסורות מוסתרות של גלגלי שינים וגלגל כפות.

מאת אבי גולן

שעון המתופפים ורובוטים מוזיקליים

הקדמה

שעון המתופפים הוא שעון מים וככל הנראה גם אחת ממכונות התופים הראשונות ואב קדמון של הרובוטים המוזיקליים. הוא כולל חמישה מתופפים מכאניים: שני נגני מצילתיים, שני מתופפים הנושאים תופי מצעד ומתופף היושב לפני שני תופי דוד (טימפני). למרות ההתקדמות הגדולה ברובוטיקה ובבינה מלכותית (AI-Artificial Intelligence) רובוטים מוזיקלים נופלים ממוסיקאים אנושיים, הנגינה שלהם חסרה גוונים ודקויות ו"מכאנית" בהשוואה. דווקא הפשטות של מכונת התופים בהשוואה נניח לרובוט המנגן בכינור מסייעת להתמקד בקושי האמיתי. הפוסט הזה נע בין הסברים על שעון המתופפים לבין הרהורים על הקשיים ביצירת רובוט מוזיקלי "מוזיקלי".

שעון המתופפים, עותק שהתפזר, 1315

איך זה עובד?

השעון הזה הוא גרסה פשוטה של שעון הטירה עם פחות מנגנונים להצגת הזמן וגם אלה שנותרו פשוטים יותר. הרכיבים הגדולים -מיכל המים, המצוף ובקר הזרימה – זהים באופן מלא לשעון הטירה וגם "קרונית הזמן" דומה מאד, קצת כמו גרסה זולה לטלפון סלולרי. אל-ג'זרי לא חוזר ומסביר אותם אלא מפנה את הקורא לפרק הראשון (שעון הטירה). גם אני אעבור ישירות למוסיקאים. אל-ג'זרי כותב :

"כחלוף שעה יופיעו הנגנים (نوبة – נובה הוא ז'אנר מוסיקלי מארצות צפון אפריקה שמקורו במוזיקה האנדלוסית) בצליל קולני הנשמע למרחקים"

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין במיכלי הטיה, גלגלי כפות וגלי זיזים יוכל לדלג. השרטוט למטה הוא השרטוט המקורי של אל ג'זרי עם כתוביות שהוספתי.

Category I chapter 2 fig 39 p48_Topkapi_he

מנגנון הפעלת הנגנים עם כתוביות שלי, עותק טופקאפי, 1206.

פעם בשעה נשפכים המים על גלגל הכפות. זהו שעון גדול ממדים ובכל פעם כזו זורמים כשמונה ליטרים מים. הגלגל מסתובב ואיתו הציר המחובר אליו. יחד עם הציר מסתובבות גם היתדות הניצבות לציר ובתנועתן הן פוגעות במוט אליו מחוברת רצועת הנחושת. היתדות הן גרסה מוקדמת של גל זיזים (camshaft) ומעבירות תנועה מעגלית לתנועה קווית. מספר היתדות והמרווחים ביניהם יוצרים תבניות שונות של תיפוף. המוט מחובר עם רצועת נחושת, המושחלת דרך גוף העץ החלול של הנגן, לחלק הניד של הזרוע. כאשר מושכים ברצועה הזרוע עולה ולאחר השחרור היא יורדת ומכה בתוף או במצלתיים. היתדות (גל הזיזים) מאורגנות באופן שאופייני לעבודתו של אל-ג'זרי, שתי יתדות סמוכות זו לזו ויתד שלישית מרוחקת וכך מתקבלות שתי הכאות יחסית מהירות, המתנה והכאה שלישית. יש גם שני חצוצרנים אבל הם רק "אביזרי תפאורה". הצליל של החצוצרות מופק בנפרד ע"י המים מגלגל הכפות שנשפכים אל מיכל האויר ודוחסים את האויר שבו דרך הצינור עם המשרוקית והיא משמיעה קול. אל-ג'זרי השתמש במנגנון זה רבות, במגוון אוטומטות ו"חלילי מים".

רובוטיקה ואכזבת התלמידים

רובוטיקה היא דרך מהנה ולפעמים מרגשת ללמד וללמוד מדע וטכנולוגיה. זה נכון גם לתלמידים מצטיינים וגם לתלמידים שמתקשים בשיעורי המתמטיקה והמדעים. אלו כאלו לוקחים על עצמם ברצון בעיות רובוטיקה, חוקרים נושא ובונים רובוט עצמאי תוך שימוש בחשיבה מקורית וברעיונות שלהם. לימדתי רובוטיקה במסגרות שונות: בבית הספר היסודי גבריאלי, במסגרת תיכון ברנקו וייס ע"ש הרצוג בבית חשמונאי וגם במסגרת מכון דוידסון לחינוך מדעי. בכל השנים שלימדתי מצאתי שזו חוויה לימודית ויצירתית. מעבר לכלי התכנות, להנדסה המכנית, לאלקטרוניקה ולגלאים זה מלמד ילדים להתמודד ולהתגבר על מכשולים, בונה בטחון והערכה עצמית ומעניק השראה למדע וטכנולוגיה. במסגרת שיעור הפתיחה הייתי מציג מגוון רחב של רובוטים כולל הרובוט שמנגן בכינור:

וכמעט בכל כתה שלימדתי של תלמידים (נלהבים ושמחים) היה תלמיד שהתלונן שהנגינה של הרובוט, "מכאנית" או "רובוטית" כהסתייגות או חולשה. בנגינה בכינור יש שפע של דקויות באופן שבו הכנר מפיק את הגוון (Timbre) של צליל הכינור והן תוצאה של הרבה בחירות, ראשית באיזה מיתר להשתמש, כמה לחץ תפעיל הקשת ובאיזה מהירות היא תנוע, האם להשתמש בקשת כולה או רק בחלקה ובאיזו הטיה. כל הבחירות האלו משקפות את ההבנה המוסיקלית של הכנר ותצורנה הדהוד רגשי אצל השומע. הרובוט המוסיקלי בסרט מתוכנת כך שהוא "יודע" לנגן את התווים נכון. אבל ההבנה המוסיקלית שלו לא קיימת וכל הרעיון של אינטרפרטציה זר לו. מכונת התופים הרבה יותר פשוטה מן הכינור ותקל על הדיון.

רובוטים מוזיקאליים ומוזיקה

הבחירה של המתופף כוללת "בסך הכל" את השאלה באיזה מן התופים להכות ובאיזה תבנית? במונחים של מכונת התופים של אל-ג'זרי זהו סידור היתדות עבור כל תוף ואולי גם שינוי אורכם על מנת להשפיע על עוצמת המכה. אצל אל-ג'זרי התיפוף הוא קבוע לגמרי ו"התכנות" נעשה מראש בעת בניית המכונה אבל ניתן לחשוב בקלות על רובוט מתופף מודרני בו כל הפרמטרים ניתנים לשינוי. זה יאפשר החלטות כמו טכניקות ידיים משתנות ותבניות קצב מתחלפות אבל לא יקדם אותנו כלל אל פרשנות מוזיקלית.

זהו אתגר לא טריוויאלי לבוני רובוטים. רובוטים בספרות המדע הבדיוני ובשלהי המאה העשרים הן מכונות שיכולות לשכפל את את הפעולה האנושית בעיקר כשהיא חוזרת על עצמה. כאשר קארל צָ'אפֶּק טבע את המילה "רובוט" במחזהו "R.U.R" ("רובוטים אוניברסליים של רוסום"). הרעיון היה להחליף את האדם כאשר העבודה היא משעממת ובנסיבות קשות או אפילו מסוכנות. דוגמאות מובהקות הן הרובוטים המרתכים בתעשיית הרכב או הרובוט המשטרתי לפרוק פצצות. בשנים האחרונות יש שינוי כיוון ומחקר רב בבינה מלאכותית (AI- Artificial Intelligence) ותוצאות יוצאות דופן בתחומים מגוונים כולל רובוטים הסוחרים במניות, רובוטים רפואיים לאבחון וגם לניתוחים מדויקים, או תוכנות המשחקות בשחמט או בגו (משחק לוח יפני). תוכנות שחמט כמו קומודו המביסות כיום כל רב אומן שחמט אנושי. התרומה של AI בתחום המוסיקה (Artificial Intelligence Music- AIM) צנועה הרבה יותר ומוגבלת לכנסים ולאקדמיה ובדאי שאין רובוט מבצע שישווה למוזיקאי אנושי ואנשים לא צובאים על פתחי אולמות בהם מתקיימים קונצרטים של רובוטים. השדה של AIM רחב מאד וכולל נושאים רבים, חלקם יחסית פשוטים להבנה כמו :

שיטות להפקת מוזיקה בעזרת רובוטים מוזיקליים
שימור ואחסון מוסיקה דיגיטלית

חלקם מסובכים יותר אבל עדיין נגישים :

שיטות סמליות (Symbolic representations) לייצוג ותתי ייצוג של מוסיקה – איך מייצגים מוזיקה, מעבר לתווים, כולל ה"מגע האנושי" ואינטראקציה בין נגנים.
אינטראקציה אדם-מחשב- מוזיקה – כיצד המחשב מגיב למוזיקה אנושית כולל למשל ניסיונות להשתתפות רובוטים מוזיקליים באלתורי ג'אז.

חלקם על גבול מדע בדיוני:

הכרה מוזיקלית חישובית (Computational music cognition) – הרעיון הוא לנסות ללמוד לא רק את הדרוש עבור מחשב בעל יכולת של הלחנה/נגינה מוזיקלית, אבל גם להתייחס לזה כאל תהליך ולהעביר את המחשב את אותם תהליכים שעובר המלחין/המבצע.
ביצועים עשירי הבעה של מוסיקה ממוחשבת – כיצד ניתן לתכנת את "המגע האנושי" לתוך המוזיקה שמבוצעת/מולחנת ע"י רובוטים

בתור משהו שממש אוהב רובוטים ואוטומטות, אולי קצת כמו אל-ג'זרי בשעתו, אני מופתע מן הנחת שנגרמת לי מן הקריאה על הקשיים של קהילת הAIM ועל היכולות האנושיות שקשה כל כך לחקות. למרות כל מה שכתבתי אני רוצה שתראו את הסרט הבא: אינני יודע כמה מזה הוא אכן AIM וכמה זה עריכה וקולנוע "אנושיים" אבל זה בוודאי כיף לראות ולשמוע!

https://www.youtube.com/watch?v=bAdqazixuRY

מאת אבי גולן

על הטווס המתיז מים ממקורו וטווסים כמשל

אַז די פאַווע קוקט אויף אירע פֿעדערן – קוועלט זי, אָבער אַז זי קוקט אויף אירע דאַרע פֿיס- וויינט זי". (" כשהטווס מסתכלת על נוצותיה היא שמחה וכשהיא מסתכלת על רגליה הצנומות היא בוכה", ביידיש הטווס תמיד בלשון נקבה(?))

הקדמה

זה טווס אשר פולט מים ממקורו כדי לבצע את רחצת ההיטהרות- ווּדוּאְ. זהו הטווס השישי שאנו פוגשים אצל אל ג'זארי, ארבעה ב"שעון הטווסים" ועוד טווס ב"כיור הטווס" . זאת הזדמנות לדבר על טווסים ותודה לשועי שהערה שלו על שעון הטווסים שלחה אותי למסע הזה וכדאי לקרא את הפוסט שלו "אַבוּדִים בַּסֶּדֶר (טווסים)".

Category III chapter 4 p 136 Fig 112 Topkapi

הטווס המתיז מים ממקורו, עותק טופקאפי, 1206

איך זה עובד ?

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין בסיפונים יוכל לדלג. הטווס החלול דומה מאד לכיור הטווס שכבר הוסבר. הטווס העשוי נחושת, גדול מספיק על מנת להכיל את המים הנחוצים לטקס ההיטהרות. צווארו המתקמר הוא סיפון. סיפון הוא צינור בצורת האות חי"ת, הגורם למים לעלות בכוח הגרביטציה ללא צורך משאבות. כתבתי על זה יותר כאן. הסיפון יעבוד כל עוד המים בגוף הטווס נמצאים במגע עם ראשית הצוואר. זנב הטווס הפרוש לראווה מחולק לשני נפחים. הנפח התחתון מחובר לגוף הטווס. החלק העליון מופרד ממנו בעזרת פקק קוני. אל הפקק הזה מחובר מוט סגירה/פתיחה המעוקל בקצהו כך שהוא מגיע אל המכסה שבקצה הזנב. בשלב הראשון ממלאים מים כאשר הפקק פתוח וכך מתמלא גוף הטווס והחצי התחתון של הזנב ואז סוגרים את הפקק. בשלב זה המים מעט נמוכים בשביל שהסיפון יפעל ולכן לא קורה דבר. כשהפקק סגור ממלאים את החצי העליון של זנב הטווס וכך מביאים את הכיור לשליט. כשהמשרת ימשוך את הפקק ויחבר בין חללי הטווס, ירדו המים לגוף הטווס, יעברו את הנקודה הגבוהה בצואר הטווס ויזרמו ממקורו וכך יתחיל טקס הרחצה.

הטווס כסמל

הטווס הוא יליד תת-היבשת ההודית ואף משמש כציפור הלאומית אבל יש לו היסטוריה ארוכה בארצות המזרח התיכון. היוונים אמנם התודעו לטווס בעקבות מסעות הכיבוש של אלכסנדר הגדול ובכל זאת הספיקו להכניס אותו למיתולוגיה: באחד מנסיונותיו להסתיר את בגידותיו מהרה הפך את המאהבת שלו, נימפת מים בשם איו לעגלה לבנה יפהפייה. אישית אני חושב שזה קצת מעליב למרות שהקשר של הרה עצמה עם דמות הפרה עתיק מאוד, ונובע מהיותה של הרה אלת אמהות ופריון. הרה שחשדה (בצדק!) שזאוס שוב רודף אחר נשים תבעה ממנו למסור לה את העגלה והנחתה את נאמנה ארגוס, הענק בעל מאה העיניים, לשמור עליה כעל בבת עינו ולא לתת לזאוס להתקרב. עיניו הרבות של ארגוס הפכו אותו לשומר מוצלח מאוד – בזמן שחלק מהן ישנו, אחרות היו פקוחות. זאוס שלח את הרמס להרוג את ארגוס ולשחרר את איו, והרה הנציחה את משרתה הנאמן על ידי העברת מאה עיניו לזנבה של הציפור המקודשת לה – הטווס. ההשתלבות של הטווס באגדות ובמיתולוגיות מובנת, הצבע הירוק כחול העמוק, זיכה אותו ביחס של הערצה ויראת כבוד. לעיניים שעל הזנב, יוחסו משמעויות של חוכמה ושל ראייה רחבה.

על היזידים שמעתי רק כתוצאה מן הרדיפות המחרידות של דאעש אבל יש להם דת יוצאת דופן. על פי מיתוס הבריאה היזידי בראשית נבראה הפנינה הלבנה, היא העולם. לאחר מכן יצר האל את מָלֶאכּ טָאוּס או טוואסי מאלכ (בכורדית: مەلیک تاووس ) ושישה מלאכים עוזרים נוספים. כל השבעה הם חלק מן האל ולא נפרדים ממנו, השתברויות של אור האל, כמו שצבעי קשת בענן הם השתברות של האור. מאלכ טאוס מזוהה עם הצבע הכחול ובו-בזמן הוא גם מקורם של כל שאר הצבעים/ המלאכים. כאשר ירד מאלכ טאוס לארץ בגוף פיזי הפכה הקשת בענן לטווס. עוד על הדת היזידית ומלאך הטווס כאן.

באסלאם יש יותר מתפיסה אחת של הטווס. יש הטוענים כי יופיו המופלא של זנב הטווס, מציג את אומנותו של אללה ואת כוחו לצור יופי אשר יישמח את בני האדם ומסתמכים על הקוראן למשל:

"הלא תראה כי אלוהים הוריד מן השמים מים והצמחנו בהם את פרי הארץ בשלל צבעים. ובהרים יש אשר הם עטורי פסים לבנים ואדומים – שלל גוונים ושחורים כעורב וגם באנשים ברמשים ובמקנה ישנם בעלי גוונים שונים אשר כאלה. המלומדים הם היראים את אלוהים מכל עבדיו." סורה 35 "היוצר" תרגום אורי רובין.

משעשע לגלות שגם צ'ארלס דארוין, אבי האבולוציה, הובך ע"י היופי של זנב הטווס וחשב (בטעות) שזה סותר או לכל הפחות לא תומך בתפיסת האבולוציה. הוא כתב ב-1860 במכתב לאסא גריי, בוטניקאי אמריקאי:

" מראה הנוצה בזנב הטווס, בכל פעם שאני מתבונן בה, גורם לי להיות חולה! "

בהמשך ישנה החדית'(الحديث) של ביהאר באל-אנואר(بحار الأنوار‎), אוסף של הלכות, סיפורים אודות מוחמד ודרך חייו, אשר מהווה יסוד הלכה השני רק לקוראן:

"השבח לאללה, המלך הקדוש. תהילת עולם לאללה הנעלה. אין אלוה מלבד אללה ואין שותף לו. בכל פעם שהמלאכים אומרים השבח לאללה (تَـسْـبِـيْـح), כל משפחת הטווסים על הארץ מהללים את אללה ופורסים את כנפיהם לכבודו. ובכל פעם שהמלאכים בגן עדן שקטים גם הטווסים שקטים. למלאכים בגן עדן שיער ירוק וכנפיים לבנות, כל כך לבנות שאיש לא ראה לבן שכזה."

ויש גם את הדרשה הזו של האימאם עלי (עבור הסונים האחרון במניין ארבעת הח'ליפים הראשונים ועבור השיעים האימאם הלגיטימי הראשון) הדומה באופן מוזר למוטו באידיש:

"הטווס הולך גאה ויהיר זוקף את זנבו ופורש כנפיים וצוחק שמתפעלים מיופי שמלתו ומענק תכשיטיו. אבל כשהוא מביט ברגליו הוא בוכה בקול רם לעזרה, מלא צער אמיתי, כי רגליו דקות כמו רגלי תרנגול בן תערובת מהודו ופרס."

יש ים של חומרים נוספים על הטווס באסלאם ובתרבויות השונות אבל איני יכול לסיים את הקטע הזה בלי לכתוב שטווסים מהודו מופיעים כבר בתנ"ך:

"כִּי אֳנִיּוֹת לַמֶּלֶךְ הֹלְכוֹת תַּרְשִׁישׁ עִם עַבְדֵי חוּרָם אַחַת לְשָׁלוֹשׁ שָׁנִים תָּבוֹאנָה אֳנִיּוֹת תַּרְשִׁישׁ נֹשְׂאוֹת זָהָב וָכֶסֶף שֶׁנְהַבִּים וְקוֹפִים וְתוּכִּיִּים:" (ספר דברי הימים ב', פרק ט', פסוק כ"א)

רוב המתרגמים והפרשנים סבורים שתוּכִּיִּים זה טווסים. גם בגלל שבטמילית, השפה המדוברת בדרום מזרח הודו, נקרא הטווס בשם טוקיי ואילו השם "תוכי" חדש בעברית והתחילו להשתמש בו רק במאה ה-20.

פסיפס בית הכנסת העתיק במעון, המאה ה-6 לספירה

האם אל ג'זארי הכיר את את המיתולוגיה היונית ואת הסיפור על הרה ואיו? אני בספק מאד. האם הכיר את הסיפורים על הטווס מן המסורת המוסלמית ? יותר סביר אבל לעולם לא נדע. אולי הוא פשוט אהב טווסים?. לא נותר לנו אלא לפנטז.

מאת אבי גולן

שעון הטווסים והיופי בהנדסה

הקדמה

[הפוסט הזה פורסם לפני כמעט חמש שנים ב"עיר האושר" והוא ההתחלה של מסעי בעקבות אל-ג'זרי. זוהי גרסה מעודכנת]

מכונות מודרנית נועדו להיות פונקציונאליות, אמינות וזולות. מעולם לא דיברו איתי בטכניון על היופי שבהנדסה אבל לעיתים כשאני מסתכל על מכונה או על חלקיה יש בה משהו עוצר נשימה, יפה כאמנות; האם ניתן ל"תפוס" את היופי הזה? באיזה מונחים? ב-2013 השאלות האלו עלו אצלי מחדש כאשר ידידי, ד"ר עובד קדם, יצא לגמלאות וחיפשתי מתנת פרידה הולמת לאיש שאוהב מדע והיסטוריה של מדע, ורואה את המדע בהקשרים תרבותיים רחבים.

שעון מים או clepsydra (מיוונית "לגנוב מים") הוא כל שעון שבו הזמן נמדד על ידי זרימת המים לתוך או מתוך כלי. שעוני מים, יחד עם שעוני שמש, הם הכלים העתיקים ביותר למדידת זמן. לא ידוע מתי ואיפה הומצאו לראשונה, וככל הנראה גם לעולם לא נדע. יש עדויות על שימוש בשעוני מים במזרח התיכון, בבבל, ובמצרים סביב המאה ה-16 לפנה"ס ויש ראיות לשעוני מים מוקדמים גם באזורים אחרים של העולם, כולל הודו וסין. חיפשתי שעוני מים מעניינים וכך יצאתי למסע שהתחיל במכון ויצמן רחובות, עבר בכפר קרע, באיסטנבול ובוושינגטון ועדיין לא הסתיים. בחרתי לבנות את שעון המים של הטווסים.

שעון המים של הטווסים,עותק טופקאפי, 1206

איך זה עובד?

ההסבר ההנדסי, ייצבע, כמו תמיד, בכחול, כך שמי שלא מתעניין בגלגלי כפות ובמיכלי הטיה יוכל לדלג.

שרטוט של המנגנון מן הספר עם כתוביות שלי

השעון נבנה בקיר של בריכה מעוטרת שבמרכזה מזרקה. המיכל הראשי מקבל כניסת מים, ככל הנראה מן הבריכה, בקצב שווה בקירוב ליציאת המים מן המיכל. המים זורמים מן המיכל הראשי למיכל ההטיה. כתבתי על מיכלי הטיה כאן ואולי בהמשך אעשה אנליזה מתמטית מלאה. האחרון הוא ליבו של השעון וכאשר הוא מתמלא, פעם בחצי שעה, משתנה מרכז הכובד והכלי נוטה על צירו ושופך את המים שאגר על גלגל הכפות אשר מניע את מרכיבי השעון. על כדור הנחושת (ראו בשרטוט למעלה) ניצב טווס פרוש זנב המסתובב פעם בחצי שעה, כשהמים במיכל ההטיה נשפכים על גלגל הכפות. שני הטווסים הצעירים בגומחה שמעליו נעים זה אל זה במין עימות, והטווסה בגומחה העליונה עושה חצי סיבוב וחוזרת למקומה. המולת הטווסים מתרחשת כאמור פעם בחצי שעה אבל כדורי הזכוכית הנצבעים אדום ביום, ומוארים בלילה בזה אחר זה שומרים את מניין השעות החולפות.

יופי מדע וטכנולוגיה

השרטוטים המכאניים של אל-ג'זרי נראים כמיניאטורות תורכיות ולהם קסם מיוחד. לאהובתי יש תיבת אוצרות שבה היא שומרת גלויות ממסעותינו בעולם, למרות ששנים רבות לא שלחנו גלויה לאיש. כשהראיתי לה את שעון הטווסים היא פשפשה בין גלויותיה ומצאה גלויה בת 20 שנה או יותר, ממסע נושן שלנו לאיסטנבול שנבחרה כתמונה בלי לדעת דבר על הספר או על כותבו.

למרות הקטיעה ברצף הסיפור כדאי לעצור כאן לרגע להרהור. יש כאן טענה סמויה שאומרת שיופי הוא יופי הוא יופי, והיופי כאן אינו של המכונה ושל דרך פעולתה, הגלויה היא פשוט ציור יפה. זה קשור לקומפוזיציה לצבעוניות ושאר שאלות שמעסיקות אוהבי אמנות. מכון ויצמן "מסכים" וכאשר הוא עוסק ב"יופי במדע" הוא מציג תערוכה של תוצאות ניסויים שנראות אסתטיות, יפות ושובות עין, במנותק מן המעשה המדעי. בחרתי כדוגמא תמונה ממחקר של עינת ויטנר. ברור שהחיבור לפיקאסו משך את לב החוקרת, אבל אינני יודע כלום על משמעותה המדעית, או על הקשר שלה למושג החמקני של יופי במדע או בהנדסה.

"היופי במדע" 20111 : “Dance of Astrocytes“ , עינת ויטנר

האם שעון הטווסים יפה במנותק מהיותו מכונה?

במהלך עבודתי נסעתי לכפר קרע להיפגש עם ד"ר אברהים יחיא מנהלו של מרכז מו"פ (מחקר ופיתוח) במשולש, השייך לעמותת אל זהראווי לקידום מדע וטכנולוגיה במגזר הערבי. רציתי לדבר איתו על עבודתו בכפר עם קבוצות מדע פעיל אבל במהלך השיחה התברר לי להפתעתי שהוא מחזיק את הספר של אל ג'אזרי בערבית, ויש לו עניין רב וידע בנושא, כתלמידו של פרופ' פואט סזג'ין (Fuat Sezgin), מזרחן המתמחה בהיסטוריה של המדע בתור הזהב המוסלמי, הקים שני מוזיאונים, בפרנקפורט, ובאיסטנבול עם העתקים של מכשירים מדעיים מן התקופה כולל ארבע עבודות של אל ג'אזרי. למרות שאני אדם רציונאלי ואין בי אפילו פרור מיסטי יחיד חשבתי שהאופן שבו עבודתו של אל ג'אזרי צפה וחודרת אל חיי היא מפתיעה, מוזרה ומושכת לב. באותה שנה נסענו לאיסטנבול לראות את המוזיאון. המוזיאון ממוקם בפארק גולהאן שהיה פעם חלק מהגינה של ארמון טופקפי, והוא יפהפה. יש בו סקסטנטים (מכשירי ניווט) מקסימים ומפות מרתקות וכלי רפואה מן התקופות שבהן היה האיסלם בחזית המדע והטכנולוגיה, אבל דווקא החפצים שתוכננו ע"י אל ג'אזרי נראו לי כהעתק חיוור, כמעט פולקלוריסטי של הספר שאהבתי:

שעון הפיל, מימין תמונה מן הספר, משמאל הדגם מן המוזיאון.

אפשר לטעון כי אומני המוזיאון נכשלו בהעברת היופי הדו מימדי לדגם התלת מימדי אבל נדמה לי שיש כאן הרבה יותר מזה. הסוגיה קשורה למהות היופי של מכונות ועוד אגיע לזה בהמשך.

בינתיים גיליתי שיש תערוכה גדולה על ההיסטוריה המדעית של האיסלם בשם "1001 המצאות" במוזיאון הNational Geography בוושינגטון, עם סיר בן קינגסלי בתפקיד אל ג'אזרי (קצת ארוך ~ 13 דקות):

התערוכה הושקה בשנת 2006 במוזיאון למדע ותעשייה של מנצ'סטר ומהר מאד נדדה והפכה לשם דבר בינלאומי. היא הוצגה בפרלמנט הבריטי בלונדון, בפרלמנט האירופי בבריסל, ובבניין האו"ם בניו יורק. בינואר 2010 היא חודשה והושקה מחדש במוזיאון המדע בלונדון, ומשם המשיכה לאיסטנבול, ניו יורק, דובאי, סן פרנסיסקו וּוושינגטון, שם ראיתי אותה גם אני עם בני נח, רגע לפני שנסעה למלזיה.

התערוכה משתמשת באל-ג'זרי כפרזנטור של הטכנולוגיה המוסלמית בתור הזהב, ויש בה שני שעוני מים, "שעון הכתבן" ו"שעון הפיל". למרות העיסוק במדע וטכנולוגיה ה"סיפור" של התערוכה הוא היסטורי: בסיפור הזה ימי הביניים אינם תקופה חשוכה המפרידה בין העת העתיקה לרנסאנס המואר, אלא תור הזהב של האיסלם. ובהמשך לכך, הפריטים עצמם ("שעון הפיל", "מתקן השאיבה" וכן הלאה) הם עיצובים מושקעים בלבד ללא מים זורמים, גלגלי שיניים או שמץ מנגנון מכני. מדובר בקליפה מאד מעוצבת אך ריקה. למרות היופי וההשקעה הרבה אינני סבור שגם "הכתבן" וגם "שעון הפיל" משתווים או אפילו מתקרבים ליופי המקורי.

אני חושב שיש בתוכנו משהו שמזהה ונענה ליופי. באופן שאינו בהיר לי, היופי הזה, כאשר מדובר במדע והנדסה מתחבר לנכונות ולדיוק. בשבע השנים האחרונות לימדתי תלמידי תיכון מדע חישובי, וקל להגיד מתי פיתרון בתוכנה הוא "יפה" ומתי הוא מסורבל ומאולץ. היופי במקרה זה אינו אסתטי טהור אלא הוא חיבור של פשטות ועוצמה.

פשטות

על מנת להסביר את רעיון החיבור בין פשטות ליופי אני רוצה להיתלות באילנות מדעיים גבוהים מאד.

אריסטו קבע בשעתו, שהארץ היא מרכז היקום וסביבה סובבים כדורים מחומר שקוף דמוי-בדולח. בכדור החיצוני קבועים כל כוכבי השֶׁבת, בכדור הפנימי סובב הירח, באחד הכדורים האמצעיים קבועה השמש, ובכל אחד משאר הכדורים קבוע אחד מכוכבי הלכת. ככל שהתרבו התצפיות האסטרונומיות היה קשה יותר לכלול אותן במודל. מערכת הכדורים הסתבכה ונוספו לה מעגלי משנה ("אֵפִּיצִיקְלים" ביוונית) שגרמו לכוכב-לכת לעשות לולאות מורכבות סביב כדור הארץ. המודל הסופי היה כה מסובך, שאלפונסו העשירי מלך קסטיליה שכונה "המלומד" לא התאפק ואמר כי אילו נועץ בו אלוהים לפני הבריאה היה ממליץ לו על מבנה פשוט יותר.

תמונת העולם על פי תלמי, התיאור השלם והמפורט ביותר של המודל הגיאוצנטרי בעקבות אריסטו

בסיפור הזה של המודל המדעי המסביר את תנועת גרמי השמיים יש גיבורים נוספים, קופרניקוס הוא אולי הידוע מכולם, אבל אני קופץ ישר ליוהנס קפלר (1571-1630) שהחליף את המערכת המורכבת בשלושה חוקים פשוטים:

מסלול אליפטי: כל כוכב לכת סובב את השמש במסלול בצורת אליפסה שהשמש נמצאת באחד ממוקדיה.
חוק המהירות הגדלה: ככל שכוכב הלכת נע קרוב יותר לשמש מהירותו גדלה. קפלר כתב את החוק הזה באופן מתמטי המאפשר חישובים ותחזיות.
זמן המחזור: כוכבי הלכת הרחוקים יותר מהשמש הם בעלי זמן מחזור (הזמן שלוקח לכוכב הלכת להקיף את השמש ואנו קוראים לו "שנה") גדול יותר ומהירותם קטנה יותר. גם כאן היתה לקפלר נוסחה מתמטית פשוטה.

מי שלמד את חוקי קפלר יודע שהתמצות שלמעלה הוא קצת קיצוני, אבל נדמה לי שכל אחד יכול לראות את היופי, ביכולת להסביר את התנועה המורכבת של שמי הלילה בעזרת שלושה חוקים פשוטים שדורשים מתמטיקה של חטיבת הביניים.

הפשטות והאלגנטיות של המודל של קפלר מסייעות לנו להשתכנע אבל לא הופכות אותו לנכון. כמו כל מודל מדעי או הנדסי יש לאשש אותו בתצפיות. התצפיות האסטרונומיות הן רבות מספור ומכילות סטיות וטעויות. החוקיות אינה פשוטה למתבונן. קפלר השקיע שנים רבות בניתוח הנתונים. ככל שהמודל המדעי או ההנדסי מורכב מחוקים פשוטים יותר, ככל שהחוקים מסבירים יותר תופעות, לפעמים כאלו שנראו לכאורה לא קשורות, יש תחושה של עולם הגיוני, הרמוני יותר, שמהדהד בנו גם, נדמה לי, כיפה יותר.

עוצמה

מדי פעם יש הישג הנדסי, כמו הטלפון, או נורת החשמל, שגורם לנו באמת להאמין בכוח ההמצאה האנושי, משפר את חייהם של אנשים ולעתים תכופות מביא לשינויים חברתיים גדולים. מה הופך פתרון הנדסי או מדעי לרב עוצמה מעבר להצלחתו? גם את זה ניסיתי לבדוק דרך דוגמא:

הגלגל הוא המצאה כה עתיקה עד כי אין לנו שום דרך לדעת מי המציא אותו או איפה הומצא. התיעוד המוקדם ביותר של רכב עם גלגלים, הוא ציור של קרון בעל ארבעה גלגלים שנמצא על גבי כד מחרס באזור פולין, ותוארך למחצית האלף הרביעי לפנה"ס. הגלגל סייע לגשר על מרחקים וייעל את ההובלה של חפצים וסחורות. אבל בניגוד אולי למצופה, התועלת התחבורתית הייתה מוגבלת למדי במשך אלפי שנים בשל חוסר בתשתיות כבישים.

לעומת זאת היו לגלגל שימושים רבים נוספים. טחנות קמח מבוססות גלגל מים, כישור או גלגל הטוויה, גלגלות להרמת משאות, גלגלי שיניים לשינוי כיוון התנועה ויחסי הכוח שאפשרו לתרבויות עתיקות ליצר מכונות מורכבות ושאל ג'אזרי עושה בהם שימוש כה חינני ועוד ועוד.

מדד העוצמה שואל כמה הפיתרון ההנדסי מורכב וכמה שכבות יש לו. נדמה לי שזה דומה, אך אחר, מן היופי שבגילוי של סבטקסט, כאשר תוכן של ספר או סרט שלא הועבר לנו כקוראים/צופים בצורה מפורשת הופך נהיר או מובא לפני השטח. זאת לא רק המורכבות כי אם גם ההשתלבות והאיחוד, היופי המתקבל מן האופן שבו המרכיבים השונים מתחברים זה אל זה, המים ממלאים את מיכל ההטיה שתוכנן בקפדנות כך שייטה על צירו מידי חצי שעה מסובבים את גלגל הכפות, קצת כמו ההנאה שלנו ממכונה של רוב גולדברג:

רוב גולדברג, מתקן מפית לניגוב הפה, 1913

מבחינה זו כאשר מרוקנים את המכונה, מן הפונקציה שלה והופכים אותה לאובייקט עיצובי בלבד היא מאבדת את עוצמתה ואת פשטותה ולפיכך את יופייה, גם אם לכאורה לא נגרע דבר מצורתה.

בעזרת הצוות של בית המלאכה של גן המדע ע"ש צ'רלס כלור נבנה אבטיפוס של שעון הטווסים. ואתם יכולים לראות אותו כאן בפעולה:

	אוטומטון של עבד השופ… על סירה מנגנת במִשְתה
	אוטומטון של עבד השופ… על מה יפה בדלת הזאת? (דלת פליז יצ…
	כד הקסם, אגוז מלך וא… על המזרקה המתחלפת והמחלוקת עם בנו…
	אוטומטון של שפחה האו… על שעון הנר של איש החרב
	על שני אוטומטונים וא… על האוטומטון (בובה מכנית) ששותה א…