כיור הטווס והקסם של בובות מכניות (אוטומטונים)

הקדמה

זהו כיור אוטומטי לרחצת ההיטהרות פולחנית, וּדוּאְ. המשרת מביא את האגן ומעמיד אותו כך שראש הטווס מול האדון. המשרת מושך במוט הפתיחה המוסתר בזנב הטווס והטווס שופך מים  על ידי האדון. לאחר מכן נפתחת הדלת השמאלית ומגיח עבד מכני האוחז בסבון לבסוף לקראת סיום הרחצה יוצא עבד מכני נוסף, הפעם מן הדלת הימנית, מחזיק במגבת על מנת ליבש את ידי האדון. לאוטמטונים יש חשיבות טכנולוגית. השיטות שהומצאו כדי לשכלל בובות מכניות, הניחו את הבסיס לטכנולוגיה המודרנית אבל אני מקווה לדבר יותר על מקור הקסם שבאוטמטונים.

Basin of the peacock fig 118 p151_4

כיור הטווס, עותק טופקאפי 1206

איך זה עובד ?

ההסבר ההנדסי, ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין בסיפונים ובמנגנון האוטמטונים יוכל לדלג.

הטווס החלול עשוי נחושת, גדול מספיק על מנת להכיל את המים הנחוצים לטקס ההיטהרות. צווארו המתקמר הוא סיפון. סיפון הוא צינור בצורת האות חֵית, הגורם למים לעלות ללא משאבות, אלא בכוח הגרביטציה. הסיפון יעבד כל עוד המים בגוף הטווס נמצאים במגע עם ראשית הצוואר. זנב הטווס פרוש 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. עם פקק סגור ממלאים את החצי העליון של זנב הטווס וכך מביאים את הכיור לשליט. כעת  המשרת  מושך את הפקק ומחבר את כל חללי הטווס. המים ירדו לגוף הטווס יעברו את הנקודה הגבוהה בצואר הטווס ויתחיל טקס הרחצה.

אל-ג'זארי ובעקבותיו דונלד היל הסתפקו בתמונת פרופיל אבל אהובתי מ. טענה בתוקף שקשה להבין את פעולת המתקן ללא תמונה מן החזית ולבקשתה הרחבתי את השרטוט.

mechanism

שרטוט המנגנון בעקבות השרטוט של מתרגם הספר דונלד היל

כאשר המים נשפכים לתוך האגן הם זורמים דרך חור ברצפה אל תא המצוף התחתון והמצוף הולך ועולה עד שהוא דוחף את העבד המכני נושא הסבון, גורם לו לנטות קדימה ולפתח את דלתות הטירה השמאליות ובכך ל"הציע" סבון לאדון. המצוף לא ממשיך לעלות משום שהוא מוגבל ע"י תקרת תא המצוף התחתון. המים שממשיכים לזרם עולים לתא המצוף העליון והמצוף השני מתחיל לעלות. המוט שלו קצר יותר והוא יפעיל את מנגנון העבד המכני השני, סמוך מאד לתום המים בטווס. כאשר העבד השני נוטה, נפתחות הדלתות הימניות ויוצא העבד נושא המגבת.

 

הקסם שבאוטמטונים (בובות מכניות)

בובות מכניות או אוטמטונים אינן המצאה של אל ג'זארי. העדויות על בובות מכניות ראשונות הן מיוון העתיקה (מיוונית: αὐτόματον – "נע מעצמו"). האוטומטונים שימשו ככל הנראה הן במקדשים והן כאביזרים על בימת התיאטרון היווני.

הטקסט ההנדסי המפורט הראשון שאני מכיר הוא מן המאה הראשונה לספירה של הרון מאלכסנדריה, מתמטיקאי מדען מהנדס. הרון כתב את  "אוטומטופואטיקה" (αυτoματoπoιητικ'ης) מילולית מתרגמים את זה לרוב – הכנת אוטמטונים. סביר מאד להניח שהרון הכיר את הפואיטיקה של אריסטו, ניתוח העקרונות על-פיהם בנויה השירה והמחזאות, ובעיקר התמקדות בטרגדיה. ניתן להרחיב (?)  פואטיקה כסך התחבולות המאפיינות עשייה אמנותית כלשהי ובמקרה זה הכנת בובות מכניות. היום כשאנו אומרים פואטי אנו מתכוונים לירי, פיוטי. אינני יודע אם זה היה נכון גם באלכסנדריה, במאה הראשונה לספירה. הספר הוא תיאור של מכונות המבצעות "פלאים" באמצעות מכניקה או פנאומטיקה, כמו פתיחה אוטומטית של דלתות המקדש או פסלים שמוזגים יין.

אל ג'זארי פיתח ושכלל מאד את עולם האוטומטונים. הוא היה הראשון שהשתמש בבובות מכניות בגלי זיזים ראו הסירה המוזיקלית ושעון הטירה. הוא גם הרחיב את השימוש בזרימת מים, בשימוש חכם בגלגלי שיניים, במצופים ומשקולות איזון ובנה שורה ארוכה של אוטמטונים. לכמה כבר התוודענו, ועל אוטמטונים נוספים אכתב בהמשך.

אירופה של המאה ה-18 היתה תור הזהב של אוטמטונים. חלקם הגדול נסמך על גלי זיזים בדומה מאד לעבודתו של אל ג'זארי. קשה לבחר בין שלל הדוגמאות האקזוטיות. אי אפשר להתעלם מן הברווז  המעכל (Canard Digérateur) שבנה דה-ונסין. הברווז היה בגודל של ברווז חי, מצופה זהב ונחושת. הברווז געגע ואכל מכף היד של מפעילו והפריש מה שנראה כגללים.  דה ונסן טען  שהברווז מכיל  "מעבדה כימית" קטנה המסוגלת לפרק את גרעיני התבואה. במאה ה-19 התגלה כי ההפרשות של הברווז הוכנו מראש מפרורי לחם צבועים ירוק…

digesting duck

שרטוט מאוחר ומשוער של הברווז המעכל

אני אוהב במיוחד את האוטמטון של מַיַרְדֶה (Maillardet)  הידוע (בטעות) גם כ"אומן הצעיר של מאלזל (Maelzel)". בובה מכנית המציירת ארבעה ציורים שונים וגם כותבת בכתיבה תמה שני שירים אשר, בין השאר, גילו לעולם את היוצר האמיתי שלה, מַיַרְדֶה, בניגוד ליחוס המוטעה שלה למאלזל. הסיפור המלא מופיע בסרטון:

 

 

אי אפשר להתעלם שהמאה השמונה עשרה היא עת פריחתה של הרומנטיקה, תנועה אינטלקטואלית ואמנותית שהתפתחה באירופה. למשל אצל א.ת.א הופמן בסיפור "מפצח האגוזים ומלך העכברים" מציג האדון דרוסלמאייר בפני ילדי המשפחה בובה מכנית בגודל טבעי. גם אולימפיה, באופרה "סיפורי הופמן"  היא בובה מכנית יפהפייה בגודל טבעי, שהמשורר מתאהב בה. נילי מירסקי באחרית הדבר ל"קדירת הזהב וסיפורים אחרים" כותבת על ה"דואליזם הכרוני" של הופמן;  ביום שופט פרוסי קפדן, בלילה משורר רומנטי או המתח בין העולם הנגלה לעולם הנסתר בסיפוריו. אפשר להוסיף לדואליות הזו את המתח שבין הבובה המכנית לאדם החי. השיטות שהומצאו כדי לשכלל בובות מכניות, הניחו את הבסיס לטכנולוגיות מודרניות ולא רק לרובוטיקה. למשל אדמונד קרטרייט, רשם בשנת 1784 פטנט על מכונת טווייה, המכונה האוטומטית התעשייתית הראשונה, עקב התרשמותו הרבה מ"הטורקי", הבובה המכנית ששיחקה שחמט ולאחר מכן התגלתה כתרמית (הניעה מכנית את הכלים בעזרת גלגלי שיניים ומנופים, אבל אדם, בתוך תא סודי, חשב על מהלכי השחמט) "האם יותר קשה לבנות מכונה שתוכל לטוות מאשר מכונה שתוכל לבצע את כל המסעים הנדרשים במשחק מסובך זה?".  תומאס אלווה אדיסון שילב בין גל הזיזים של הבובה המציירת ובין עקרון תיבת הנגינה ויצר את הפונוגרף. המכשיר הראשון שאיפשר הקלטה והאזנה של מוזיקה או קולות ככלל. ישנן עוד דוגמאות רבות ל"זליגה" של טכנולוגיות מעולם האוטמטונים "חסר התכלית" לעולם ה"מעשי" אבל אני רוצה לדבר על מקור הקסם.

האוטמטון הוא סוג של בובה שמתנועעת ומבצעת פעולות השמורות רק ליצורים חיים. אני לא חושב שיוצרי אוטמטונים חשבו עצמם לבורא. אין בבובה המכנית מיסטיקה או כישוף, אך יש קסם ביכולת לבצע מעשה בריאה קטן ומוגבל כשיהיה. הקסם שפועל על המתבונן הוא בפער בין המערכת המכנית לבין הפעולה האנושית.  לכאורה הקסם הזה היה צריך להתפוגג בעולם המודרני. רובוט המצייר 4 ציורים וכותב שני שירים הוא דבר יחסית פשוט אפילו לרובוטי צעצוע מבוסס לגו. בMIT –  יש מעבדה החוקרת את תנועת בע"ח ויצרה רובוטים  שהולכים הרחק מעבר לפנטזיות שהיו אפשריות לבובות המכניות במאות הקודמות. אני האחרון שארצה להקטין את הפליאה מרובוט של צ'יטה (אחד התוצרים של המעבדה בMIT)  אבל אין לילדים המתבוננים ברובוט עכשווי את הפרצוף המשתאה שרואים בסרטון של ה"אומן הצעיר". האם הקסם נשמר? למה? נדמה לי שהקסם שינה במשהו את פניו. המתבונן במאה השלוש עשרה וגם במאה השמונה עשרה היה הרבה פחות טכנולוגי והבין את העולם סביבו באופן שאנחנו איבדנו. אנחנו חיים בעולם רווי טכנולוגיה שאת רובה הגדול איננו מבינים גם אם יש לנו השכלה טכנולוגית רחבה. הטלפון הסלולרי שבידנו הוא מחשב רב עוצמה. במעבד לבד עסקו מאות רבות של מהנדסים מדיסיפלינות שונות, מהנדסי חשמל, מהנדסי חומרים וכימיה, פיזיקאים של מצב מוצק. לא בטוח שבאפל או בסמסונג יש אדם יחיד שבאמת מבין את כל פרטי המעבד וזה עוד לפני שדברנו על מסך המגע, על המצלמה, על תקשורת הנתונים על האנטנה כיוצ"ב. אנו חיים (היטב!) עם חוסר ההבנה שלנו. במאה השמונה עשרה ולפניה האוטמטון היה הפגנת כוח של הטכנולוגיה. זה אפשר לפילוסוף רנה דקארט לחשוב (לפנטז?) שניתן לחשוף את העקרונות המדעיים הנמצאים בבסיס פעולתם של בני אדם ובעלי החיים כפי שניתן לחשוף את עקרון פעולתה של בובה מכנית. היה בכך קריאת תיגר על הדת ושיר הלל למדע ולכוחו.  לא כל מתבונן תם הוא דקארט, אבל זה הבסיס להשתאות. ברור שכאשר אנו חיים בעולם טכנולוגי שאנו לא מבינים שאלת ההשתאות משנה לגמרי את פניה. למה להשתאות יותר (או פחות?) מרובוט מאשר מטלפון נייד? או ממשחק של מציאות מדומה? הקסם שבבובות המכניות הישנות הוא בדיוק העובדה שאנו יכולים לראות את הטכנולוגיה עושה פלאות, ניתן לראות את גלגלי השיניים משתלבים ואת הקורא (push rod)נע על פני גל הזיזים. אנחנו, הצופה מן המאה השמונה עשרה ואל ג'זארי, נמצאים לרגע באותו מקום של התפעמות.

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.