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.

המזרקה המתחלפת והמחלוקת עם בנוּ מוּסָא

אללה הבטיח למאמינים ולמאמינות גנים אשר נהרות זורמים ואשר לנצח יהיו בהם.

סורה 9, ההצהרה, פסוק 72. תרגום אורי רובין.

Category IV chapter 1 fig 122 p 159

המזרקה עם שני מיכלי הטיה, עותק טופקפי, 1206

הקדמה

גן העדן המוסלמי נקרא ג'נה ( جنّة‎ ), תרגום מילולי – גן. בכל פעם שגן עדן מוזכר בקוראן, יש תיאור של מים זורמים ועצים נושאי פרי. זה לא מפתיע משום שהאסלאם התפשט באקלים מדברי,חם וצחיח. אני מתמקד בכוונה ב"תפאורה" ולא עוסק בבתולות שחורות העין ומרכיבים  נוספים. בדומה לגן העדן בתנ"ך, גם בקוראן זורמים ארבעה נהרות, הפרת משותף לשני הספרים אבל  שאר הנהרות שונים ומקור כל הארבעה הוא מעין בשם סאלסביל (سلسبيل).

גנים באיסלם חשובים כמעט מראשיתו, ולעיצובם יש משמעות רוחנית החורגת מן הצורך האנושי בצל ומים. הם נתפסים כמקום של מנוחה והתבוננות, מקבילה ארצית של החיים בגן עדן. המטאפורה מגיעה לשיאה בצאר באג (چهارباغ), מילולית ארבע גנים. גן סימטרי המחולק לארבעה חלקים על ידי מים זורמים המדמים את נהרות גן עדן ובמרכזו לעיתים קרובות מזרקה בתוך בריכה המיצגת את מעין סאלסביל. אני חושב שהעיסוק הרב של אל-גז'ארי וקודמיו במזרקות קשור לחשיבות הגנים באיסלאם.

jannah miniature

מינאטורה של גן עדן מן המאה ה16

איך פועלת המזרקה?

המזרקה של אל ג'זארי מותקנת בתוך בריכה. במשך שעה המזרקה מתיזה את המים מן הנחיר המרכזי ישר למעלה ולאחר מכן מתיזה את המים משישה נחירים בקשת וחוזר חלילה. היום זה טריוויאלי, במאה ה-12 זה פלא של ממש. ההסבר ההנדסי ייצבע בכחול, כמו תמיד, כך שמי שלא מתעניין במערכות בקרה מוקדמות יוכל לדלג.

במרחק מה מן הבריכה בנה אל ג'זארי ביתן מוגבה אליו מעלים את המים. חלק זה אינו מופיע בשרטוט. המים מן הביתן זורמים אל קערת הנחשת המחוברת לצינור עם 4 פתחים. זהו אותו שרטוט, שהופיע למעלה, אבל הפעם עם כתוביות שלי.

Category IV chapter 1 fig 122 p 159_כתוביות

אותו שרטוט עם כתוביות שלי

בתחתית הצינור רותכה טבעת היושבת על ציר כך שכל הצינור הוא מעין "נדנדה". הצד הימני מעט יותר כבד ולכן היא נוטה ימינה והמים יוצאים בשני הפתחים הימנים. מן הפתח הראשי יוצא זרם גדול אשר ממלא את המיכל הימני, ממנו לצינור דק העולה במרכז המזרקה ומשפריץ בזרם חזק כלפי מעלה. הפתח המשני קטן יותר. הוא ימלא לאיטו מיכל הטיה, אדום, במשך שעה. המיכל מאוזן כמו בשרטוט אבל כאשר יתמלא, משקל המים בחרטום יגרם לו לנטות על צירו והמוט המחובר אליו (שחור) ידחף את הנדנדה כלפי מעלה. הצינור כולו יטה שמאלה. כתוצאה המים יזרמו למיכל השמאלי אליו מחובר צינור רחב. הצינור הרחב היוצא אל הבריכה מסביב לצינור הצר שעד כה זרמו בו מים. בקצה הצינור הרחב רותך מכסה עגול ובו 6 חורים. בהתאמה תהינה שש קשתות של מים. מיכל ההטיה שבצד השמאלי מתמלא עכשיו לאיטו. בתום שעה הוא יטה על צידו, יחליף את כיוון ה"נדנדה" וחוזר חלילה.   

בנוּ מוּסָא

אל ג'אזרי פותח את השער הרביעי המכיל מזרקות המשנות צורתן וחלילים מתמידים, באמירה הקצרה, ש"הוא לא הולך בדרכם  של הבנוּ מוּסָא (Banū Mūsā), אללה ירחם עליהם, אשר קנו לעצמם שם בנושאים אלה בזמנים קדומים".

Banu Musa kitab_al-hiyal

ספר ההתקנים המופלאים של בנו מוסא

האחים בנוּ מוּסָא הקדימו את אל ג'זארי והם חשובים להבנת עבודתו. בנו מוסא (בני משה) הוא הכינוי המשותף לשלושה אחים מלומדים מהמאה התשיעית, בניו של מוסא אבן שאקר, אסטרונום ממוצא פרסי. בגיל צעיר הם הצטרפו לבית אל-חכמה, מוסד המחקר, התרגום והלימוד המפורסם בבגדד. ידוע ששלושת האחים חיברו יחדיו למעלה מעשרים ספרים, אך מרביתם אבדו עם השנים. הספר המפורסם מכולם, שגם ממנו שרדו רק שני עותקים, הוא ספר ההתקנים המופלאים שאליו מתייחס אל ג'זארי. הספר הוזמן על ידי הח'ליף העבאסי השביעי של בגדד, אבו ג'עפר עבדאללה אל-מאמון אבן הארון אשר הנחה את הבנו מוסא לרכוש את כל כתבי היד ההלניסטים שנשמרו במנזרים במהלך התפוררותה של האימפריה הביזנטית. לפעולת ההצלה זו יש חשיבות תרבותית החורגת מן הפוסט הנוכחי. מקצת ההתקנים המתוארים בספר נוצרו מן הסתם, בהשראת הספרים היוונים והביזנטינים שאספו אבל רבים מהתקנים הן המצאות מקוריות של האחים בנו מוסא. דונלד היל שתרגם גם את ספרם כתב ש"העיסוק שלהם בבקרה מבדיל אותם מכל קודמיהם היוונים, כולל השימוש בשסתומים אוטומטיים, שליטה על תזמון, השהיית מערכת והתקנים אחרים המדגימים תחכום נהדר." בין מאה המכשירים וההמצאות השונות יש שבע מזרקות.

מה המחלוקת ?

אל ג'זארי לא מציין לאיזה מזרקה של הבנו מוסא הוא מתיחס. אבל הוא כותב:

הם שלטו בהחלפות (צורת המזרקה) ע"י ברזים הנשלטים ברוח או במים. כך צורת המזרקה התחלפה בכל מחזור, אבל פרק הזמן לשינוי היה קצר מדי. בשני תכנונים הם השתמשו בצינור כזרוע איזון כמעט אופקית. המים זרמו דרכו לתוך מיכל ולאחר מכן למזרקה. על הצינור הותקן מיכל קטן, אשר לתוכו זרמו המים… 

ולכן ברור שזו המזרקה בה מדובר:

banu musa fountain use of a balance

שרטוט של המזרקה המשנה צורתה ע"י שימוש ב"מאזניים"  מתוך: The Self Changing Fountain of Banu Musa bin Shakir

הוא חותם: "אני לא יודע מה מקור הבלבול, האם הוא בספר המקורי או בעותק שלי."

למי שבאמת רוצה לצלול אל הפרטים אפשר לראות כאן את המזרקות של הבנו מוסא. ניתן לראות שאל ג'זארי שאל רעיונות מרכזיים מן הבנו מוסא כולל את המעבר של צינור דק בתוך צינור רחב, את הרעיון של מערכת הזנה מתחלפת בזמן ועוד. עיקר ההסתייגות שלו היא משיטת הבקרה, לדעתו המרווחים היו קצרים מדי, וכתוצאה הפעולה היתה בלתי יציבה. הוא ככל הנראה צודק. אל ג'זארי מסביר מה הבעיה עם התכנון אבל פרטי הדיון פחות מעניינים היום. עולם הבקרה השתנה כל כך דרמטית שהטכניקות ההיסטוריות לשליטה בתזמונים מסקרנות רק כחידה מוזרה, מה ואיך ניתן לתזמן ללא מיקרומעבדים ושערים חשמליים. לעומת זאת הסקרנות והספקנות מדריכות גם היום כל מהנדס טוב, ממש כמו לפני שמונה מאות שנים.

סקרנות וספקנות

כל מי שלימד מדע או טכנולוגיה בתיכון, או בתואר הראשון באוניברסיטה, יודע שהצלחה בלימודים אינה ערובה לסקרנות או לספקנות ולחשיבה ביקורתית ככלל. תלמידים מצטיינים מיטיבים לענות על שאלות הבחינה אבל כאשר הם מתבקשים לשאול שאלות על מאמר מדעי או מצגת הנדסית, לבדוק אם ההנחות איתנות ועומדות במבחן הביקורת או אם אפשר לספק הסבר חלופי או מודל נוסף, הם מתקשים. תלמידים מצטיינים רבים חשים חוסר נוחות מן הדרישות החדשות, השונות כל כך מן הלימוד כפי שחוו אותו בבית ספר. בסוגריים, איש החינוך שבי, דורש לכתוב שזאת לא גזרה משמיים ובית הספר או האוניברסיטה יכולים לעשות המון, אבל זה דיון אחר. הפגישה שלי עם אל ג'זארי מוגבלת לספר, אבל נראה לי שמעבר ליכולת הגבוהה ההנדסית היתה לו מידה בריאה של חקרנות וספקנות. הוא בדק את הבקר המתכוונן המיוחס לארכימדס ומצא שאינו מספק, הוא קרא את הבנו מוסא וחלק על שיטת הבקרה. מעבר לתועלת בכוחה של הספקנות, ככל שהוא מרבה בסימני שאלה כך הוא מתחבב עלי יותר.