החליל המתמיד והספריה של אל ג'זארי

הקדמה

ספר הידע של התקנים מכניים מופלאים מכיל כמה אוטמטונים מנגנים. את חלקם כבר פגשנו כמו הסירה המוזיקלית, את חלקם, כמו מכונת תופים הראשונה בעולם, נכיר בהמשך. השער הרביעי עוסק בעיקר במזרקות, אבל יש בו ארבעה חלילים מתמידים המבוססים על תנועת מים הדוחסת אויר ומחליפה את האדם המנגן. אל גזארי מציין שלושה מקורות לעבודתו, אפולוניוס הנגר ההודי(!?), שרטוט ממקור לא ידוע, ועבודה שנכתבה ע"י הממציא המפוסם חיבתאללה אל אצטרולבי. זה גרם לי לחשוב על הספרייה שלו.

perpetual flute p 171_2

החליל המתמיד, דפים שהתפזרו, מתוך עותק מ-1315, אוסף מוזיאון מטרופוליטן, ניו יורק

איך החליל עובד

ההסבר ההנדסי, ייצבע, כמו תמיד, בכחול, כך שמי שלא מתעניין בצינורות הטיה ומצופים יוכל לדלג. זהו שרטוט מן הספר עם כתוביות שלי.

perpetual flute wLables

שרטוט החליל המתמיד, עותק טופקפי 1206 עם כתוביות

לחליל המתמיד יש אספקת מים קבועה. המים זורמים לקערה המולחמת לצינור הטיה. הצינור כבד מעט יותר בצד של מיכל א' ובהתאמה המים זורמים למיכל א' וממלאים אותו. האוויר שהיה במיכל נדחס החוצה דרך חליל א' ומשמיע קול. למרות השם "חליל", זה יותר משרוקית קבועה,  ואין אפשרות לשנות את גובה הצליל ע"י אצבוע שונה. במידה והיו מים במיכל ב', צינור ההטיה מושך את פקק ב' והמיכל מתרוקן. המים ימשיכו לעלות עד שמצוף א' יעלה, יגרום לצינור ההטיה להפוך את כיוון זרימת המים. המים יזרמו למיכל ב', הפקק ירד למקומו ויאטום את המיכל. הנתיב היחידי לאוויר לצאת יהיה דרך חליל ב' והוא ישמיע את קולו. תהליך זה יחזור על עצמו כל עוד זרימת המים נמשכת.

על הספרייה של אל ג'זארי וסקר ספרות

כל מחקר או פיתוח טכנולוגי מתחיל היום בסקר ספרות. תלמידים, במיוחד בשלבי הלימוד הראשונים שלהם במדע או בטכנולוגיה חשים שזה מייגע, ואולי בעיקר משהו שנתבע מהם אבל לא באמת מועיל. אבל סקר הספרות, על מנת להכיר את גוף הידע הזמין, חשוב מן השלבים הראשונים של ההבנה התיאורטית ופיתוח המתודולוגיה ועד לכתיבה המסכמת של המאמר המדעי, הפטנט או דו"ח המחקר. הדיסציפלינה המדעית התפתחה מאות שנים אחרי אל ג'זארי ואינני יודע אם השימוש בסקרי ספרות נחקר ועד כמה היה אל ג'זארי חריג, אם בכלל, בשימוש המוקדם הזה בסקר ספרותי. כבר בפרקים קודמים ראינו שאל ג'זארי איזכר וביקר את עבודתם של ארכימדס, והבנוּ מוּסָא  אבל בפרק זה הוא מציין שלושה מקורות:

"נתקלתי במאמר ידוע מאת אפולוניוס הנגר ההודי: הוא הכין גלגל אשר מסתובב באיטיות ופותח כניסות של מים…"

 

"בחנתי גם מכשיר ישן, עליו אין דיווח בכתב, רק שרטוט. זה חליל עם שמונה חורים, עם [חסרה מילה] כמו הזזת האצבעות עליהם…"

 

"בדקתי מאמר שנכתב בבגדד בשנה 517 [להג'רה] ע"י הממציא הדגול חיבת אללה ב. אל חוסין אל אצטרולבי שבו יש חידוש אמיתי".

Apollonius the carptner

"על העיצוב ועל בניית חליל הידראולי" מיוחס לאפולוניוס הנגר. עותק מן המאה ה16, אוסף הספריה הבריטית

בפוסט הבא, על החליל המתמיד עם שני מכלי ההטיה, אני מקווה להתייחס יותר לעבודות המוקדמות האלו ומה שרד את מאות השנים שחלפו והגיע עד אלינו. השימוש בשלושה מקורות שונים לחליל המתמיד גרם לי לחשוב שלאל ג'זארי היתה ספרייה לא רעה בכלל. האם היתה ספרייה בארמון? עם מדפי הנדסה וטכנולוגיה? מי קרא אותם חוץ ממנו? אולי הספרים האלו היו בסדנתו? מאחר ומדובר בכתבי יד שדרשו שעות רבות של העתקה ואיור הרי שמחירם חייב היה להרקיע שחקים? איך זה התאפשר? חבל שאין לנו תשובות על כל השאלות האלו אבל משהו אני יכול לספר.

 כתבי יד וספריות בתקופת הזוהר של האיסלם

הנייר הומצא בסין העתיקה. האגדה מספרת ששני שבויים סינים שנפלו בידי האימפריה העבאסית אחרי נצחונה בקרב טאלס, בקירגיזסטן של ימינו ב-751 לספירה, קנו את חרותם בעזרת סוד הכנת הניר. אם זה נכון או לא, אינני יודע אבל בעולם המוסלמי היתה מהפכת נייר דרמטית במאה התשיעית והעשירית. בבגדד אומנות ייצור הנייר הנייר הסינית שופרה ומוּכָּנה (mechanized). הפשתן החליף את  קליפת עץ התות, שופר תהליך ההשריה, והפטישים הכותשים את עיסת הנייר הומרו לפטישים מכאניים בעזרת בעלי חיים או גלגלי מים. בתי החרושת בבגדד ובסוריה הפכו למקורות העיקריים של אספקת נייר לאירופה, הנייר הפך לזול יותר, זמין, ובאיכות טובה יותר. זה הביא לכך שהתרבות האיסלמית, שמראש היתה חברה יודעת קרוא וכתוב, בודאי בהשוואה לאירופה בימי הביניים התאפיינה בתהליכי יצור ספרים מתוחכמים, שווקים הומים לספרים וספריות עשירות. כל זה הביא לעליה דרמטית בזמינות של ספרים ובנגישותם לפלחי אוכלוסיה מגוונים. הקליטה והתיעוש של הנייר עומדים מול הסרבנות של האימפריה העותמאנית לאמץ את מהפכת הדפוס של גוטנברג. זה דורש פוסט אחר אבל עד המאה ה18 הטורקים התירו רק ללא- מוסלמים, בעיקר יהודים, להדפיס. שתי המהפכות, הנייר שאומצה, והדפוס שנדחתה, הן דוגמאות קיצוניות לאופן שבו טכנולוגיה משפיעה על תרבות וחברה וכיצד החלטה טכנולגית לכאורה,  יכולה לשנות  את פני החברה.

אנחנו יודעים לא מעט על ספריות בעולם המוסלמי, והראשונות שבהן בית החוכמה (بيت الحكمة‎; ) שייסד הרון אל ראשיד, החליף העבאסי בבגדד ובית הידע (دار العلم ) שהקים אל-חאכִּם בִּאמר אללה, הח'ליף השישי של השושלת הפאטמית במצרים. שתי הספריות האלו היו  מרכזי לימוד של לימודים איסלאמיים של הקוראן והחדית' לצד לימודי פילוסופיה ואסטרונומיה. ההיסטוריון הפאטימי אל מוסאביהי כתב:

 

"לבית הזה. הם הביאו את כל הספרים שהורה להם מנהיג המאמינים אל-חאכִּם בִּאמר אללה להביא, כתבי יד, בכל התחומים המדע והתרבות, במידה הראויה לנסיך. גישה לספריה ניתנה לאנשים מכל שדרות החיים, בין אם הם רצו לקרוא את הספרים או רק לשהות במחיצתם. אחת הברכות כפי שכבר כתבתי, היתה בלתי מתקבלת על הדעת, הוא [הח'ליף] העניק משכורת משמעותית לכל אלה אשר מינה לתת שירות – פקידים ואחרים. אנשים מכל תחומי החיים ביקרו בספריה. חלקם באו לקרוא ספרים, אחרים להעתיק אותם, ונוספים ללמוד. הוא גם תרם את צרכי הספריה: נייר, דיו, קסתות וקנים לכתיבה."

house of wisdom

מלומדים בספריה בבגדד, איור של יהא אל ואסיטי, 1237

יש שפעת סיפורים פנטסטיים על גודלן ועושרן של הספריות. למשל מספרים שהמצור המונגולי על בגדד ב-1258 לספירה החל באמצע ינואר ונמשך שבועיים. כאשר המונגולים נכנסו לעיר הח'אליפים, החל שבוע שלם של ביזה והרס. המונגולים הרסו את בית החוכמה והשליכו את הספרים  לנהר החידקל. הכמויות היו כאלו שהנהר נהיה שחור מדיו.  נסיר אל דין אל טוסי, מלומד פרסי שפעל בבגדד הציל "רק" 400,000 כתבי יד אשר הוציא מבגדד לפני המצור.

הכי קרוב לאל ג'זארי ולספרייתו הגעתי ביומנים של קארל סוסהיים (Süssheim) היסטוריון איסלמי ומזרחן, ביומניו הוא מספר, מפיו של מוכר כתבי יד, שצלאח א-דין, שאנחנו מכירים כי השמיד את הצבא הצלבני בקרב קרני חיטין, בזז את הספריה בדיארבקיר. לא מצאתי  לסיפור הזה עוד סימוכין. כל האינפורמציה הזו הופכת את כתבי היד ליותר נגישים ממה ששיערתי אבל אני עדיין תוהה איך נראתה הספריה של אל ג'זארי.

סירה מנגנת במִשְתה

al-jazari-musical-boat_scan

הסירה המוזיקלית, עותק טופקפי 1206

הקדמה

הסירה המוזיקלית היא הרביעית מתוך עשרה האוטומטונים (בובות מכניות) וכלים שנועדו לשעשע את האורחים במשתים המלכותיים בחצר המלך בדיארבקיר. זוהי סירת עץ יפה שעליה ניצבות דמויות המלך, נושא הגביע, שותפים למשתה, שומר ראש נושא נשק וארבע שפחות מנגנות, שתי מתופפות עם תוף מרים, חלילנית ופורטת על נבל. המלך ואנשי חצרו הם פסלים סטטים מעיסת נייר. השפחות המנגנות עשויות נחושת והזרוע שלהן היא מפרק שיכול לנוע. פרופסור נואל שארקי רואה במנגנון היחודי שאל ג'זארי תכנן למתופפות את מְבַשְרָם של הרובוטים הניתנים לתכנות ועל כך בהמשך.

איך פועלת הסירה ?

הסירה מתנדנת בנחת על מי הבריכה בארמון. אחת לחצי שעה יש הפתעה,  ללא כל התערבות חיצונית מתחילה הופעה מוזיקלית; החלילנית משמיעה קול, המתופפות מתופפות על תופי מרים והנבלית מעבירה את ידיה על מיתרי הנחושת. הנה סרטון קצר ואילם (לצערי) המראה דגם של הסירה מפליגה. אחרי כ-50 שניות ניתן לראות את המנגנון בפעולה.

הסבר הנדסי, ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין במיכלי הטיה, גלגלי כפות וגל זיזים יוכל לדלג.

musical-boat_mechanism

מנגנון הסירה המוזיקלית, קטע מתוך השרטוט שבספר עם באורים

השפחות המנגנות יושבות על מיכל מים. המיכל מתרוקן לאיטו לתוך מיכל הטיה שמתמלא מידי כחצי שעה, נוטה על צירו ושופך את מימיו על גלגל הכפות. וכתוצאה הגלגל מסתובב ואיתו הציר המחובר אליו. יחד עם הציר מסתובבים גם מוטות ההפעלה (יתדות הניצבות לציר) ובתנועתם הם פוגעים במנופים המחוברים לזרועות המתופפות והנבלנית. זה גורם לזרועות לעלות ולרדת ובכך לתופף או לפרט על הנבל. גם הנבלנית עשויה נחשת ושתי ידיה נעות באופן שונה, יד אחת מופעלת ע"י שלושה מוטות הפעלה וליד השניה יש מוט יחיד. המוטות הם גרסה מוקדמת של גל זיזים (camshaft) ומעבירים תנועה מעגלית לתנועה קוית כאשר מספר המוטות והמרווח בינהם יוצרים תבניות שונות של תיפוף. כאשר המים נשפכים ממיכל ההטיה למיכל האויר הם דוחפים  אוויר בצינור המחובר לחלילנית ובקצהו יש משרוקית. באופן זה גם החלילנית משמיעה קול.

Qiyan – השפחות המנגנות

הציורים במהדורת הפקסימליה שבידי לא נעשו ע"י אל ג'זארי. דונלד היל, מתרגם הספר לאנגלית, מונה אחד עשר כתבי יד ידועים של הספר. העתיק מכולם בספריית טופקאפי MS) 3472) הושלם על ידי מוחמד אבן יוסוף אבן עת'מאן אל הסקפית באפריל 1206 והוא המקור לעותק הפקסימיליה. כשהשלימו מעתיקי הספרים את מלאכתם, שנמשכה שבועות וחודשים, נהגו רבים מהם להוסיף 'קולפון' הכולל פרטים אישיים על הסופר, מזמין הספר, מקום ומועד ההעתקה. כך אנו יודעים שעותק זה הושלם בשנם 1206, שנת מותו של אל ג'זארי. סביר להניח שעותק זה הוכן מן הספר המקורי ועל כן הציורים שבו דומים למקור. זה מעניין בגלל הזיקה בין הלבוש של אנשי החצר לבין שמלותיהן של השפחות המנגנות. נושא הגביע היושב לצד המלך לובש גלבייה כחולה וכך גם השפחה המנגנת בחליל. ההתאמה בצבעי הגלבייות נשמרת אצל כל ארבע המנגנות וארבעה אנשי החצר. מסיבה זה חשבתי עליהן כעל "מוזיקאים" למרות שהטקסט מדבר מפורשות על שפחות מנגנות.

שפחות מנגנות ושרות (Qiyan ) היו שפחות משכילות, משוררות, זמרות, נגניות ורקדנות, שהיו אחראיות על ביצוע והפצת יצירותיהם של מלחיני התקופה בארמונות האיסלאם מהמאה השמינית ועד למאה השלוש עשרה. הן קבלו השכלה רחבה, מגיל צעיר, כולל מדעים, פילוסופיה ואמנות. מעבר להיותן משוררות, רקדניות או מוזיקאיות מחוננות, הן היו אמורות להיות בנות שיחה לאליטות המשכילות. יש לא מעט אינפורמציה על Qiyan  בבגדד, בירת החליפות העבאסית. בשנים אלו בגדאד היתה עיר קוסמופוליטית במידה רבה ומרכז של מדע, תרבות, ופילוסופיה. השפחות המוזיקליות באו מרקעים תרבותיים שונים. אנו יודעים על שפחות מנגנות מכל העולם, החל מרומא ועד להודו. הן נקנו בסכומים שערוריתים אבל נושא העבדות יחסית מעורפל וגם כאלו ששוחררו נשארו בארמונות באותו התפקיד. אי אפשר להשוות את הממלכה הזעירה של הארתוקים לחליפות העבאסית בבגדד, אבל השפחות המנגנות מרמזות על פריחה תרבותית שמתיישבת עם האדריכלות המקורית והיוזמה לכתב את ספר הידע של ההתקנים המופלאים.

רובוט מוזיקלי

המילה "רובוט" מופיעה לראשונה במחזה של הסופר הצ'כי קארל צ'אפק. היא נגזרה מן המילה "רובוטה" שמשמעותה בצ'כית "עבדות" או "עבודת פרך". ההגדרה של מילון אוקספורד לרובוט: "מכונה המסוגלת לסדרה של פעולות מסובכות באופן אוטומטי, בייחוד בעזרת מחשב הניתן לתכנות" היא בעייתית ולו רק משום שהמכונית שלי מסוגלת לעשות סדרה מורכבת של פעולות באופן אוטומטי, יש לה מספר רב של מיקרומעבדים הניתנים לתכנות ו…היא אינה רובוט לפי שום הגדרה. לחלופין אנחנו מדברים על רובוט דמוי אדם קרוי גם אנדרואיד. שימוש זה נפוץ בעיקר בספרות ובקולנוע המדע הבדיוני.

הספר של צ'אפק נכתב ב-1920 הרבה לפני שטד הוף המציא את המיקרו מעבד. ברור שכשאנו מדברים על רובוטים עתיקים ועל אל ג'זארי והאוטמטונים שבנה, כמבשרי הרובוטיקה, השאלות צריכות להיות שתים :

  • האם ניתן ל"תכנת" אותם ? או במילים אחרות האם יש להם יכולת לעשות פעולות שונות ע"פ בחירת המתכנן ?
  • האם יש להם אוטונומיה? היכולת להחליט איזה פעולה לבצע ובאיזה מידה לבצע אותה?

השאלה מהו המכשיר הראשון הניתן לתכנות היא יותר תיאורטית מאשר תכליתית והסירה המוזיקלית המוזיקלית היא מועמד משמעותי. פרופ נואל שארקי מאוניברסיטת שפילד בנה דגם של מתופף יחיד מן הסירה המוזיקלית כדי להדגים כיצד ניתן ל"תכנת" אותו. הלב של המנגנון הוא גליל מסתובב עם מוטות ממש כמו בתכנון של אל גזארי. המוטות לוחצים על  המנופים המפעילים את כלי ההקשה. מטרת המודל היא להדגים כי ניתן יהיה לנגן מקצבים שונים ודפוסי תוף שונים ע"י העברת מוטות ההפעלה מנקודה לנקודה וזה אכן הודגם בהצלחה.

האם אל ג'זארי "תיכנת"  את הסירה המוזיקלית? לעולם לא נדע. סביר לחשב שהוא השתמש בשיטה זו, לכל הפחות, בזמן הפיתוח על מנת לקבל מקצב שמצא חן בעיניו. בין אם מומש ובין אם לאו הסירה המוזיקלית מדגימה אפשרות מוקדמת של תכנות. שאלת האוטונומיה תצטרך להמתין כשמונה מאות שנה עד שיהיו ברשות המהנדסים גלאים ומערכות ממוחשבות.

למי שרוצה להרחיב מצורף הסרט הבא של ערוץ ההיסטוריה, כעשר דקות, הוא מציג את נושא הרובוטיקה וגם מזכיר את תרומתו של אל גזארי וכמה "רובוטים" עתיקים נוספים. משום מה הם הפכו את אל ג'זארי לפרסי.