הקדמה

שעון הפיל הוא ללא ספק הפופולרי מכל עבודתיו אלג'זרי. הוא זכה למספר שחזורים מודרנים שונים, חלקם בתערוכות ובמוזאונים, אבל גם בקניון בדובאי. יש לו שלל אנימציות דו ותלת מימדיות, ערך משלו בויקפדיה ועוד ועוד. בשל מורכבות המנגנון חילקתי את הפוסט הזה לשנים. בחלק הראשון אסביר מה רואה המתבונן ואנסה לחקור את מקורות הקסם. החלק השני יותר הנדסי ושם אסביר איך המנגנונים פועלים, מהם הפטנטים שמאחורי הקלעים, ומה ייחודי בשעון זה.

שעון הפיל, עותק מ-1315, סוריה

מה רואה המתבונן?

פיל שאורכו כמטר ועשרים, נושא על גבו אפריון, בראשו טירה עם מרפסת שעל כיפתה ציפור. בבטן הפיל יש מאגר מים נסתר ובו מצוף עם חור השוקע לאיטו במשך חצי שעה. יותר פרטים על המנגנון בפוסט הבא. על עמודי הטירה שני דרקונים פעורי פיות. המתקן כולו מתנשא לגובה של מטר ושמונים. באפריון יושב כתבן, הוא אוחז בידו עט המצביע על קשת עם שנתות. במהלך חצי שעה העט נע לאורך הקשת ומציין את הדקות החולפות ובתומה הוא חוזר אל נקודת ההתחלה. בתום כל חצי שעה עגולה יש הופעה מרשימה; בראש הפיל רוכב מאהוט, רַכָּב פילים ולרוב גם המאלף, בידו הימנית גרזן, ובידו השמאלית מַקֶבֶת. מידי חצי שעה המאהוט יכה בפיל, תחילה בגרזן ולאחר מכן במקבת. במרפסת הטירה יושב אדם ומשני צידיו בזים, ידיו מונחות על ראשיהם, כאילו הוא מונע מהם לפעור את מקוריהם. פעם בחצי שעה הוא ירים את ידו, פעם את ימין ופעם את שמאל והבז המשוחרר יפלוט כדור אשר יפול אל לוע של דרקון, יגרום לו להסתובב על צירו ולהטיל את הכדור על מצילתים הנתונות בתוך כד. גם הציפור שעל הכיפה תסתחרר. מעל ראשו של הבזייר(איש הבזים)  יש קשת עם כדורי זכוכית. הכדורים הולכים ונצבעים בכסף ככל שהשעות חולפות מציינים את השעה מאז הזריחה.

אפשר לראות סרטון קצר:

המראה את פעולת השעון ומסביר חלקית את המנגנון. הסבר מלא יותר בפוסט הבא.

למה פיל?

בויקפדיה בערך שעון הפיל כתוב:

"הפיל מייצג את תרבויות הודו ואפריקה, שני הדרקונים מייצגים את התרבות הסינית העתיקה, הפניקס [הציפור, א.ג] מייצג את התרבות הפרסית, פעולת המים מייצגת את התרבות היוונית העתיקה, הטורבן מייצג את התרבות האסלאמית"

הציטוט מיוחס לאלג'זרי עצמו המוצג כאינטלקטואל רב תרבותי. אני חושש שרב תרבותיות(multicultural)  היתה זרה לחלוטין לאנשי המאה ה-12 ולאלג'זרי בפרט. הציטוט ללא ספק שגוי, לא אלג'זרי כתב אותו, אבל מי שכתב אותו (מי?) הציע הסבר לעושר של השעון. זה גרם לי לחשוב מחדש, ולפני הכל על הפיל.

ימי הביניים ופילים משונים

נתיבי הסחר בימי הביניים היו פרושים באירופה ובמזרח התיכון אבל גם  בהודו, סין ואפריקה. בחוף המזרחי של אפריקה סחרו בשנהב, בזהב, עץ הָבְנה  וגם בעבדים. סין ייצאה משי ופורצלן והודו תבלינים וסמים. זה אומר ששמועות על פילים, ג'ירפות ובעלי חיים אקזוטיים אחרים הגיעו לאירופה אבל מאיירי כתבי יד, שמעולם לא ראו פיל, ציירו אותם כיד הדמיון הטובה עליהם. יש אתר שלם המוקדש לציורים המוזרים של הפילים בימי הביניים. אני מביא רק שתי דוגמאות:

תומאס מקאנטימפרה, פיל מ"ספר חיות נדירות", 1290

פיל עם פרסות וזנב צמרי, "ספר תרופות פשוטות" (Livre des simples médecines) כתב יד מן המאה ה-15.

הספר המקורישאל ג'זרי כתב אבד למרבה הצער אבל כתב היד  מטופקאפי הוא משנת 1206, כתבתי עליו כאן. זו שנת מותו של אל ג'זרי כך שככל הנראה האיורים הם "מיד ראשונה".  אפשר לראות שהפיל נראה כמו פיל אסייתי וגם המאהוט (רכב הפילים) וגם האפיריון ממוקמים נכון. ההיכרות של אלג'זרי עם פילים אינה בהכרח מפתיעה, למרות שלא מצאתי כל עדות לפילים בדיארבקיר.

שליטים מזרחיים החזיקו משחר ההיסטוריה ביברים של חיות אקזוטיות. בנוסף לסקרנות ולהנאה שסִפקו, הם המחישו את העושר והעוצמה של השליט והפגינו את ההשפעה של הריבון מהודו ועד כוש. מִנחות של בעלי חיים נדירים היו חלק מן התהליך הדיפלומטי ולפעמים חלק ממערכת המיסים. עד המאה השלוש-עשרה, ההסכם בין הממלכה הנובית לבין השליטים המוסלמים של מצרים, דרש מן הנובים לספק 360 עבדים מידי שנה וגם חיות בר. זה היה הערוץ העיקרי שדרכו הגיעו ג'ירפות לביבר הסולטן של קהיר.

ספר החיות המאה ה-15, סוריה.

השימוש בבעלי חיים כמחווה דיפלומטית מתועד היטב. למשל בַּיְבַּרְס, הסולטאן הממלוכי של מצרים וסוריה במאה ה-13 שלח פילים, ג'ירפות, וזברות גם למלך ספרד, לקיסר הביזנטיני, ולחאן המונגולי. במאה ה-10 נשלחה ג'ירפה מטוניסיה לקורדובה או סיפור שאני אוהב במיוחד על הפיל, אבו אלעבאס,  ששנשלח מבגדד לאאכן שבגרמניה כחלק מהחלפת מתנות בין הח'ליף הרון אל-ראשיד לבין הקיסר קרל הגדול. זה קרה במאה התשיעית וגם לזה, כמה מפתיע, יש זוית יהודית: את הפיל הביא יצחק היהודי ועל כך מסופר ברומן ההיסטורי "מסעות יצחק היהודי ואבו אלעבאס הפיל". מעניין לציין שהביוגרף של קרל הגדול מספר כי יחד עם הפיל הגיע שעון מים משוכלל אשר הטיל כדור פליז מידי שעה על צלחת וגם שנים עשר פרשים הופיעו איש איש בתורו. אין למיטב ידיעתי יותר פרטים על השעון, אולי אלג'זרי הכיר את הסיפור כחלק ממומחיותו בשעוני מים?

שעון הפיל והקרקס

המשלחות הדיפלומטיות והמתנות המלכותיות מעידות שהפיל נתפס כסמל של עוצמה וחוכמה אבל בהקשר של שעון הפיל אני חושב יותר על אקזוטיות וקרקס. הפיל אמנם עשוי נחושת ומהוה רק במה ל"הצגה", אבל הדרקונים המתהפכים, המאהוט עם כליו המאיימים, הבזים, הכתבן והציפור המסתחררת יוצרים "נאמבר" (קטע) קרקסי. בהופעת קרקס מרגשת יש לטעמי ארבעה מרכיבים, לא בסדר מחייב, לא תמיד את כולם, ובוודאי שלא במשקל זהה:

• חידוש
• מיומנות
• מתח ותחושת הסכנה
• הקסם או הפנטזיה שבתמונה

הסתכלתי בכמה הופעות קרקס אייקוניות; למשל ג'וליוס ליאופרד, אקרובט צרפתי מן המאה ה-19 שנרשם בדפי ההיסטוריה כאיש הראשון שערך מופע טרפז. זה בוודאי עונה על דרישת החידוש. גם שעון הפיל הוא הראשון מסוגו, אין שעון דומה לו וכל מי שצופה בו לראשונה, גם היום,  משתאה. שנית המיומנות, ליאופולד תרגל את הפעילות האווירית שלו מעל לברכת הוריו לפני שחשף את זה ב-1859 בקרקס נפוליאון בפריז. לאחר מכן הופיע בלונדון לפני קהלים שיצאו מגדרם בשל הסלטות שעשה בין חמישה טרפזים, כשרק ערמה של מזרונים ישנים מגינה עליו מפני נפילה קטלנית. גם שעון הפיל מפגין מיומנות גבוהה למתבונן התמים והמיומן: השליטה בקצב זרימת המים, הפעולה המורכבת של שלוש הדמויות, ההיפוך הווירטואוזי של הדרקונים, יש כאן מערכת מורכבת של פטנטים שמדגימה את המיומנות הגבוהה של אלג'זרי בשעוני מים ובאוטמטה. הקהל בקרקס של ליאופרד גם דואג לשלומו ותחושת הסכנה, שאין באוטומטה מעצם ההגדרה, מעצימה את החוויה.

ג'וליוס ליאופלד, אקרובט צרפתי, המאה ה-19

לבסוף התמונה. ליאופרד, כמו כל אומני הקרקס יכול היה לעשות את הופעתו בבגדי מתעמל אבל כפי שניתן לראות הוא לובש מכנסיים תיאטרליים, אצעדות מדגישות את פרקי ידיו , צווארון חולצתו מזכיר ענק מלכותי. כל זה מעצים את הרושם שהוא מטביע בנו. התמונה שאלג'זרי חרט בזיכרוננו, היא הרבה יותר מאשר סך הטכנולוגיה והיא מרתקת קהלים עד עצם היום הזה.

הקדמה

שעוני נרות הם אמצעי עתיק מאד למדידת הזמן החולף. העדות המוקדמת ביותר, היא ככל הנראה, שיר סיני שנכתב ע"י יוּ ז'יאנגו (You Jiangu) ב-520 לספירה. זה מופיע בויקיפדיה ובמקומות נוספים, אבל לא הצלחתי לאתר את השיר עצמו, כל עזרה תתקבל בברכה. מדובר בשעונים פשוטים יחסית המבוססים על קצב הבעירה הקבוע למדי של נרות. שורה של סימנים במרווחים קבועים ציינה את הזמן החולף. כל ארבעת שעוני הנרות של אל-ג'זרי הם אוטומטונים מורכבים, מלאי המצאות ,זינוק נחשוני בהשוואה לשעוני הנרות הקלסיים. בשעון איש החרב פולט בז ממקורו כדור ברונזה בכל שעה עגולה, כך שמספר הכדורים המצטבר מציין את השעות ובו זמנית מניף איש החרב את חרבו וקוצץ את החלק העליון של הפתיל.

שעון איש החרב, עותק מ-1315, סוריה

איך זה עובד ?

אל-ג'זרי פותח את התיאור של שעון איש החרב: "מעולם לא נתקלתי בספר על שעוני נרות וגם לא ראיתי שעון שכזה. שמעתי סיפור על שעון נר אשר ברגל הפמוט היה ראש אריה שמפיו הפתוח נפלו כדורי ברונזה בכל שעה עגולה". השעון שבנה הוא הגרסה שלו. ההסבר הנדסי, ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין במשקולות איזון וחיבור כידונים (bayonet mount) יוכל לדלג.

בצד ימין שעון החרב, עותק טופקפי 1206, עם כיתוביות הסבר שלי. בצד שמאל שרטוט תלת מימדי של המנגנון מבוסס על שרטוטו של מתרגם הספר דונלד היל

הנר המאסיבי, גובהו כארבעים סנטימטר (זרת ומחצה) וקוטרו כמעט ארבעה סנטימטר, ניצב על בסיס ברונזה יצוקה. הנר עטוף בחבק הנמצא בצינור פליז ארוך. החבק אינו עגול באופן מושלם אלא יש לו שתי שפתיים המאונכות לנר. בן השפתיים לצינור החיצוני הולחמה תעלה המכילה 14 תאים ובהם 14 כדורי ברונזה. רק הנר לבדו חוסם את הכדורים מליפול. דרך מערכת גלגלות חוברה משקולת איזון גדולה של כ-1.2 קילוגרם המושכת כלפי מטה ודואגת שבסיס הברונזה והנר איתו ימשכו כלפי מעלה. אורך הנר בכל רגע נתון מונע מן הבסיס להמשיך ולעלות. קצב הבעירה של הנר נמדד בקפדנות וגובה הנר מחושב כך שהוא מתאים לשש עשרה שעות בעירה, בפועל הוא יבער רק ארבע עשרה שעות.

כאשר חלפה השעה הראשונה, הנר התקצר ב-1/16 מאורכו. משקולת האיזון ירדה וגרמה לבסיס לעלות כך שהנר, באורכו החדש, לא חוסם יותר את  הכדור התחתון. הכדור נופל אל תעלה האיסוף המחוברת אל החלק האחורי של ראש הבז. המקור של הבז נמצא על ציר ותחת  משקל הכדור (כ-40 גרם) הוא נפתח והבז פולט את הכדור. התהליך הזה יחזור על עצמו מידי שעה, בארבע עשרה השעות הבאות, ואז יוחלף הנר.

החלק של העבד השחור מניף החרב פחות מפורט לטעמי ובנייתו תדרוש יותר התנסות וכיוונונים. גם אל-ג'זרי עצמו מזהיר את הקורא שנדרשו לו ניסויים חוזרים על מנת לגרום לזה לעבוד. הזרוע הימנית האוחזת בחרב נמצאת על ציר, ומרכז הכובד שלה ממקם אותה בסמוך לחזה העבד. העבד הוא הוא חלול ועובר בתוכו חוט המחובר לטרֶבּוּשֶה (Trebuchet) מנחושת. זהו כלי מצור ששימש בימי הביניים ליידוי קליעים גדולים לעבר החומות של עיר נצורה. כאשר הכדור ייפול לתוך הטרבושה הוא יגרם למשיכה חזקה של החוט ולתנועה חדה של החרב שתקטום את קצה הפתיל.

אל-ג'זרי פעל במאה ה-12 כמעט שש מאות שנה לפני שפריסטלי זיהה את החמצן, גם הכימיה של השעווה לא היתה ידועה וכך גם הנימיות(קפילריות). למרות זאת ההבנה החזקה שיש לו בחומרים השונים, מעצם המלאכה וההתנסות מביאות אותו ללא מעט תובנות שאפשר היום להסביר בעזרת המדע שלמדנו. כך הוא מבקש למשל שהנר יהיה משעווה טהורה. אפשר להכין נרות מחומרים שונים כמו חֵלֶב, דונג דבורים, שומן לוויתנים, נגזרות נפט ועוד. קצב הבעירה תלוי כמובן בחומר הבעירה וככל שהחומר יהיה יותר אחיד קצב הבעירה יהיה אחיד. הוא קובע את משקל הפתיל, שישה גרם. השעווה הנוזלית עולה קפילרית בפתיל ולכן פתילים שונים יתנו קצבי בערה שונים ועוד.   

דבר אחרון, משני לשעון, אבל מעניין:  מכסה הנר מאפשר להחליף את הנרות בנוחות. לחיבור קוראים "חיבור כידונים" (bayonet mount) ולמרות שמו האקזוטי זוהי טכניקה של חיבור מאד שימושית עד היום, למשל בעדשות מצלמה או נורות חשמליות והיא מבוססת על זכר עם פין אחד או יותר ונקבה עם חריץ בצורת L  :

חיבור כידונים (Bayonet mount)

מקור השם המוזר הוא בשימוש של חיילים בסוג החיבור הזה על מנת לחבר במהירות כידונים בקצוות של הרובים, אבל הממציא, שאצלו חיבור זה מופיע לראשונה, הוא ללא ספק אל-ג'זרי.

המורָה שלי לכימיה ומייקל פאראדיי

בשנת 1972 הייתי בן שש עשרה ולמדתי בכיתה י' בתיכון חדש בת"א. זו היתה השנה היחידה שבה למדנו כימיה. לבושתי אינני זוכר את שם מורתי אף ששיעור אחד שלה נחרט בזיכרוני כחוויה יוצאת דופן שהשפיעה עלי עמוקות. היינו המחזור השני שלמד בתיכון חדש מכיתה ז', עוד לפני שהיו חטיבות ביניים, עברנו בחינות מיון והיינו חכמים, לפחות בעיני עצמנו, ודעתניים. כשהמורה אמרה שהיום נלמד על בעירת נר פרצנו בצחוק, זה נראה לנו ילדותי ולא "מדעי". אני חושש שגם אני הייתי בין הצוחקים. די מהר היא שאלה למה השעווה בוערת  במעלה  הפתיל ? ולא בוערת בנר ? ובאחת, בשבריר של רגע, כמו בהתגלות, הבנתי שלושה דברים:

• ראשית, שלמרות צחוקי אינני מבין את בעירת נר כלל.
• שנית, שיש מדע מרתק בדברים הכי טריוויאליים מסביבנו, כמו נר שהכרתי היטב מטקסי חנוכה ומנרות שבת.
• ושלישית, שאני לא שואל שאלות, שלו הייתי מי שאני מקווה להיות, הייתי שואל.

זה המון לשיעור יחיד. המורה שלי לכימיה לא ידעה דבר על הטלטלה שעברתי ואחרי שנים כשנהייתי מורה בעצמי חשבתי על השיעור הזה וקיוויתי, שלפעמים, אני מגיע אל התלמידים גם כשאני לא בהכרח יודע על זה.

כשעבדתי במכון דוידסון, ד"ר עובד קדם, ידידי, הציג לי ספר דקיק:

שש הרצאות "ההיסטוריה הכימית של הנר" שמייקל פאראדיי העביר במכון המלכותי בלונדון ב-1848 כחלק ממסורת הרצאות חג המולד לאנשים צעירים.

מייקל פאראדיי היה פיזיקאי וכימאי אנגלי, אחד מהמדענים הניסויים הגדולים בהיסטוריה עם סיפור חיים יוצא דופן. הוא נולד למשפחה ענייה בלונדון ונאלץ לסייע לפרנסת המשפחה כשוליה אצל כורך ומוכר ספרים כבר בגיל ארבע עשרה. את כל השכלתו רכש בכוחות עצמו בעיקר ע"י קריאה של הספרים שעברו דרכו ככורך. ראשית דרכו המדעית היתה בהרצאות פופולריות של סר האמפרי דייווי, נשיא החברה המלכותית באותה העת, כך שיש בהרצאות חג המולד שלו סגירת מעגל.

אפשר למצא פה את הספר המקורי ולמי שלא רוצה להתמודד עם האנגלית החגיגית של המאה ה-19 אפשר להסתכל בסדרת הסרטים שנעשו לכבוד הספר.

כבר בעמוד הרביעי מייקל פאראדיי מתייחס לשאלה של מורתי לכימיה:

"אתם יודעים כי הלהבה בפתיל הבוער לא יורדת לשעווה, וממיסה אותה כולה, אלא נשארת במקומה הנכון. הלהבה חסומה מן השעווה הנוזלית שלמטה ולא פוגעת בנר. אני לא יכול לדמיין דוגמא יפה יותר של התאמת חלקי הנר לייעודם. דבר דליק שכזה בוער במתינות באופן שלעולם לא נפגע על ידי הלהבה. זה מראה יפה להפליא, במיוחד לאחר שלמדת כמה עוצמתית הלהבה ואיזה כוחות הרס יש בה וכיצד היתה מעוותת את השעווה לו רק היתה קרובה דיה."

הספרון הזה הוא פנינה של ממש ופגשתי אותו הרבה יותר מנוסה, אחרי שהשלמתי שלושה תארים במדעים, אבל בכל זאת הוקסמתי והופתעתי מהאמירה שבה מייקל פאראדיי פתח את הרצאותיו ונדמה לי שגם אל-ג'זרי, היה מסתקרן:

"אין חוק טבע אשר שולט ביקום אשר לא מופיע בבערת הנר. אין דלת טובה יותר, פתוחה יותר אשר תוביל ללימוד מדעי הטבע מאשר בעירת הנר"