تدير مقبضًا صغيرًا فتبدأ شخصية خشبية بالحركة من دون بطارية. هذا هو سحر لعبة الأتومات، وهي فكرة قديمة جدًا. إليك ما هو الأتومات، وإلى أي مدى يمتد تاريخه، وكيف يستطيع كمة (cam) — قطعة دوّارة — وتابع (follower) أن يجعلا جناحين يرفرفان، مع المصادر.
باختصار
- الأتومات «آلة ذاتية التشغيل نسبيًا» تتبع تسلسلًا محددًا من الحركات. وتأتي الكلمة من اليونانية ومعناها «الذي يتصرف بإرادته الخاصة».
- الفكرة قديمة: بنت ورش يونانية وهلنستية مجسمات تعمل بالماء، وصنّاع من القرن الثامن عشر مثل عائلة جاكيه-درو (Jaquet-Droz) بنوا دمى تكتب وترسم وتعزف الموسيقى.
- كثير من الأتومات يخفي كمة: قطعة مشكّلة تدور، وتابع ينزلق على حافتها فيحرّك طرفًا أو جناحًا.
ما هو الأتومات؟
تعرّف ويكيبيديا الأتومات (automaton، الجمع: automata أو automatons) بأنه «آلة أو آلية تحكم ذاتية التشغيل نسبيًا مصممة لتتبع تسلسلًا من العمليات تلقائيًا». وبكلمات بسيطة: تبدأ تشغيلها، ثم تواصل عملها بنفسها.
والكلمة هي الصيغة المعرّبة من الكلمة اليونانية القديمة automaton التي تعني «الذي يتصرف بإرادته الخاصة». وتضيف ويكيبيديا أن الأتومات القديمة كانت «مقصودة كأدوات وألعاب ومشاهد دينية» أو لعرض مبادئ علمية. فاللعبة التي تتحرك بنفسها ليست حيلة حديثة، بل هي من أقدم أنواع الآلات.
ما مدى قدم الفكرة؟
أقدم مما يتوقعه معظم الناس. يتبع الجدول أدناه ما تقوله المصادر، بترتيب زمني تقريبي.
| متى | ماذا | ماذا تقول المصادر |
|---|---|---|
| الأسطورة اليونانية | هيفايستوس وتالوس | هيفايستوس «صنع أتومات لورشته»، وتالوس كان «إنسانًا اصطناعيًا من البرونز». هذه حكايات، لا أشياء حقيقية. |
| القرن الثالث قبل الميلاد | أتومات مدفوعة بالماء | بُنيت كمات تدور بشكل متواصل في أتومات هلنستية تعمل بالماء. ويُذكر كتيسيبيوس (Ctesibius) بين صانعي الأتومات المدفوعة بالماء. |
| القرن الثاني قبل الميلاد | آلة أنتيكيثيرا (Antikythera mechanism) | «مجسم فلكي» (orrery) يوناني يُدار باليد، نموذج ميكانيكي للنظام الشمسي، عُثر عليه في حطام سفينة عام 1901. ليس أتوماتًا، لكنه دليل على أن آلاتًا ذات تروس بُنيت منذ ذلك الزمن البعيد. |
| العالم القديم | هيرو الإسكندري (Hero of Alexandria) | تصف كتاباته أرغنـًا مائيًا وعربة قابلة للبرمجة. |
| 1206 | الجزري (Al-Jazari) | وصف «أتومات بشرية الشكل معقدة قابلة للبرمجة» في كتابه Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices. |
| 1737 | عازف الناي لفوكانسون (Vaucanson’s Flute Player) | يُوصف بأنه أول أتومات حيوي-ميكانيكي بُني بنجاح في العالم؛ كان قادرًا على عزف اثنتي عشرة أغنية. |
| 1768–1774 | أتومات جاكيه-درو (Jaquet-Droz) | ثلاث دمى بُنيت في سويسرا، تُشرح أدناه. |
وعن آلة أنتيكيثيرا، تقول ويكيبيديا إنها بُنيت في القرن الثاني قبل الميلاد، وفيها 30 ترسًا على الأقل، وهي «أقدم مثال معروف على حاسب تناظري». وقطر أكبر ترس فيها نحو 13 سم.
تحف القرن الثامن عشر
الأكثر شهرة هي أتومات جاكيه-درو الثلاثة. يقول متحف الفن والتاريخ (Musée d’art et d’histoire) في نوشاتل بسويسرا إنها «صُنعت في لا شو-دو-فون بين 1768 و»1774 على يد صانعي الساعات بيير جاكيه-درو (Pierre Jaquet-Droz) وابنه هنري-لوي (Henri-Louis) وجان-فريدريك ليشو (Jean-Frédéric Leschot). بعد جولة في أوروبا أُهديت إلى مدينة نوشاتل في 1 مايو 1909 وما زالت منذ ذلك القطعة الرئيسية في المتحف.
- العازفة (The Musician) تعزف على أرغن حقيقي بالضغط على مفاتيحه، ويتحرك صدرها كأنها تتنفس.
- الرسّام (The Draughtsman) يرسم أربع صور، منها صورة للويس الخامس عشر وكلب.
- الكاتب (The Writer) يكتب نصًا يصل إلى 40 حرفًا بريشة إوزة. ويذكر المتحف أنه معطّل حاليًا بسبب قطعة معيبة، بينما ما زال الاثنان الآخران يقدمان عروضًا.
تقول ويكيبيديا إن هذه الدمى كانت «ألعابًا للإعلان والتسلية صُممت لتحسين مبيعات الساعات»، وإنها تُعدّ «من الأسلاف البعيدة للحواسيب الحديثة». وسرّها هو الكمة: فالرسّام يستخدم «نظامًا من الكمات تشفّر حركات اليد».
وبعد ذلك بقليل، نحو عام 1800، بنى الميكانيكي السويسري هنري ميلارده (Henri Maillardet) أتوماتًا في لندن يوجد الآن في معهد فرانكلين في فيلادلفيا. تقول ويكيبيديا إن كماته تعمل مثل ذاكرة الحاسوب: «تخزّن بيانات الحركة اللازمة لكتابة قصيدة على الورق». وهو يرسم رسومًا ويكتب قصائد.
كيف تعمل الكمات؟
تصف ويكيبيديا الكمة بأنها «قطعة دوارة أو منزلقة في وصلة ميكانيكية»، تُستخدم خاصة لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية. أما الجزء الذي يلامس الكمة فهو التابع، «ذراع تلامس الكمة».
جمّع القطع معًا وستحصل على الحيلة كلها في أربع خطوات:
- تدير مقبضًا أو ترسًا، فيدور عمود.
- كمة على العمود تدور معه. ليست دائرة مثالية؛ فلحافتها نتوءات ومنخفضات.
- ينزلق التابع على تلك الحافة، فيدفع لأعلى حيث توجد نتوء ويهبط حيث توجد منخفض.
- التابع موصول بطرف أو رأس أو جناح، فيتحوّل شكل الحافة إلى حركة.
لهذا يمكن لدورة واحدة منتظمة أن تعطي حركة متكررة مشابهة للحياة. شكل الكمة هو الذي يحدد الحركة؛ والشخص يقدم الدوران فقط. والكمة القرصية، كما تسميها ويكيبيديا، تُقطع من صفيحة مسطحة، ويتحرك التابع في مستوى عمودي على العمود. ونفس عائلة القطع تفتح صمامات محرك السيارة: تذكر ويكيبيديا عمود الكمات (camshaft) كمثال شائع. وفي رسّام جاكيه-درو، تؤدي قطعة مشكّلة الدور نفسه من أجل اليد.
ماذا يعني هذا لأتومات خشبي
الأتومات الخشبي هو الفكرة نفسها لكن بحجم صغير وبسيط يمكن مسكه باليد. وهذا ما تقوله صفحة منتجنا Flying Manta Ray (سمكة المانتا الطائرة)، ولا شيء غيره: هو يُدار باليد، بلا بطاريات وبلا أزرار. تدير ترسًا أصفر صغيرًا، فترفع أسلاك رفيعة الجناحين واحدًا تلو الآخر، فتنزلق السمكة فوق صندوقها الخشبي. على السمكة تصميم مانتا مطبوع على خشب طبيعي، وتصل كقطعة واحدة جاهزة.
لا تصف الصفحة الأجزاء الداخلية، لذلك لن ندّعي أنها تستخدم كمة. ما يمكننا قوله هو أنها تُظهر المبدأ بوضوح: تدير شيئًا فتنتقل الحركة عبر مسار إلى الجناحين. وتقترح الصفحة نفسها لعبة صغيرة: معرفة أي سلك يحرك أي جناح.
ماذا كنا سنختار
إن أردت أن ترى آلية تعمل، فهذا هو ما تبدأ به: Flying Manta Ray. قطعة جاهزة للمكتب أو الرف.
وإن كنت تفضّل أن تبني الآلة بنفسك، فمجموعة Wooden Marble Run (مسار الكرات الخشبي) تصل كطقم من قطع خشبية: منحدرات وأوعية وعجلة كبيرة وتروس صغيرة. تذكر الصفحة أربعة نماذج، وتوصي بعمر 8+، وتقول إن بعض النماذج تعمل بالبطاريات (3 AA، غير مرفقة).
المصادر
- Automaton، ويكيبيديا: التعريف، والكلمة اليونانية ومعناها، والأتومات القديمة كأدوات وألعاب، وهيفايستوس وتالوس، وكتيسيبيوس، وهيرو الإسكندري، والجزري (1206)، وعازف الناي لفوكانسون (1737).
- Cam (mechanism)، ويكيبيديا: ما هي الكمة والتابع، من الحركة الدورانية إلى الخطية، الكمات القرصية، أعمدة الكمات، الكمات في الأتومات الهلنستي المدفوع بالماء.
- Antikythera mechanism، ويكيبيديا: مجسم فلكي يوناني يُدار باليد من القرن الثاني قبل الميلاد، عُثر عليه عام 1901، فيه 30 ترسًا على الأقل، «أقدم مثال معروف على حاسب تناظري».
- Jaquet-Droz automata، ويكيبيديا: الدمى الثلاث وما تفعله، والكمات في الرسّام، وغرضها كألعاب إعلانية، «أسلاف بعيدة للحواسيب الحديثة».
- The Jaquet-Droz automata، Musée d’art et d’histoire، نوشاتل: الصانعون والتواريخ (1768–1774)، والإهداء للمدينة عام 1909، والكاتب المعطّل حاليًا.
- Maillardet’s automaton، ويكيبيديا: بُني في لندن نحو عام 1800، ويوجد الآن في معهد فرانكلين، كمات تخزّن الحركة لكتابة قصيدة.
