Bánh xe được phát minh ra như thế nào?

Theo ScienceABC, bánh xe được xem là một trong những phát minh mang lại nhiều lợi ích nhất cho nhân loại. Nó được sử dụng trong hầu hết các phương thức vận chuyển hiện đại, từ các loại xe thô sơ, xe đạp, xe máy, ô tô đến xe tải, xe điện, xe lửa và máy bay. Tuy nhiên, bạn có bao giờ tự hỏi bánh xe ra đời như thế nào không?

Phát minh không lấy cảm hứng từ tự nhiên

Khi nghiên cứu lịch sử phát triển của nhân loại, bạn sẽ nhận thấy rằng hầu hết các phát minh đều lấy cảm hứng từ tự nhiên. Ví dụ, những con chim chính là gợi ý cho con người phát minh ra máy bay, chuồn chuồn được xem là mô hình tự nhiên của trực thăng hiện đại. Một trong những lý do khiến con người mất nhiều thời gian để phát minh ra bánh xe là vì không có ví dụ nào tương tự trong tự nhiên. Một số người liên tưởng đến hình dạng của vi khuẩn Flagella hay bọ hung. Nhưng sự liên quan giữa chúng và bánh xe là rất "lỏng lẻo" vì chúng cuộn mình như một hình thức của vận động nhưng cơ thể không có các bộ phận hình tròn hay hình cầu hoàn hảo như bánh xe.

Phát minh ra bánh xe đầu tiên

Bánh xe lúc ban đầu không được dùng để vận chuyển mà nó phục vụ cho việc chế tác đồ gốm.

Bánh xe giúp giảm bớt nặng nhọc khi phải mang vác vật nặng trên khoảng cách dài, chính con người đã từng phải mang vác những vật nặng đó. Sau đó, họ bắt đầu thuần hóa động vật như bò, ngựa, lừa, lạc đà và sử dụng chúng làm phương tiện chuyên chở. Dần dần, đàn ông bắt đầu mang vác bằng cách kéo ván gỗ với sự giúp đỡ của động vật. Sau một thời gian dài, khoảng 3500 năm trước Công nguyên, một ý tưởng đã xuất hiện một trong cộng đồng những người Homo sapiens thông thái cư trú ở Mesopotamia (Iraq ngày nay). Họ cắt ra một cái đĩa từ thân cây và tạo một cái lỗ ở giữa; sản phẩm cuối cùng của quá trình này là bánh xe – một trong những phát minh vĩ đại nhất của nhân loại. Tuy nhiên, bánh xe này không được dùng để vận chuyển mà nó phục vụ cho việc chế tác đồ gốm.

Bánh xe được sử dụng như một phương tiện

Sau một thời gian ngắn sử dụng bánh xe để làm gốm, ai đó đã nghĩ ra cách sử dụng 2 bánh xe để tạo ra một chiếc xe đẩy. Người ta làm cái này từ thân cây, được nối với một cái trục buộc chặt vào bục gỗ. Đây là xe đẩy hàng đầu tiên trên thế giới. Trong xe đẩy hàng này, cả bánh xe và trục xe đều di chuyển. Cải tiến tiếp theo trong việc sử dụng bánh xe là buộc chặt trục vào xe và để bánh xe quay tự do. Những chiếc xe có bánh xe đầu tiên là xe bò, xe ngựa chiến và xe bốn bánh của các vị thần. Dần dần, bánh xe có nan hoa được phát minh vào khoảng năm 2000 trước Công nguyên, giúp giảm đáng kể trọng lượng của bánh xe.

Catherine Wheel - Bánh xe tử thần

Bánh xe tử thần - hình phạt tra tấn tàn khốc.

Bánh xe rất hữu ích nhưng nó cũng trở thành nguyên nhân gây ra cái chết của nhiều người. Thật ra, vào thời trung cổ, "breaking on the wheel" (tạm dịch: bánh xe tử thần) là một hình thức trừng phạt tàn khốc. Một bánh xe bằng gỗ được sử dụng để kéo căng người nạn nhân ra. Tay và chân cố định vào các nan hoa, sau đó bị búa hoặc một thanh sắt lớn đập nát xương hoàn toàn dẫn đến tử vong.

Vào đầu thế kỷ thứ 4, Saint Catherine của Alexandria đã bị cột vào một bánh xe như vậy và được kéo trên mặt đất. Theo truyền thuyết, bánh xe này đã bị vỡ và Catherine trốn thoát. Từ đó, hình phạt này còn được người ta gọi là "Bánh xe Catherine".

Bánh xe cho máy vĩnh cửu?

Trong nhiều thế kỷ, các nhà khoa học, nhà toán học và thậm chí cả triết gia đã cố gắng làm chủ chuyển động vĩnh viễn – nghĩa là một thiết bị, khi được đặt vào trong điều kiện chuyển động, sẽ tiếp tục chuyển động, tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ. Một trong những nỗ lực dễ dàng nhất để thiết kế cỗ máy này là sử dụng bánh xe. Bánh xe của cối xay nước là một ví dụ về một cỗ máy sử dụng những thay đổi về trọng lượng để xoay không ngừng. Tuy nhiên, bất kể triết lý thiết kế là gì, tất cả các máy chuyển động vĩnh cửu như vậy đều đi ngược lại các định luật về động lực học vì năng lượng không thể được tạo ra hoặc phá hủy (và một phần năng lượng bị mất khi chuyển đổi nhiệt thành hoạt động). Nhiều bằng sáng chế cho một động cơ vĩnh cửu đã bị văn phòng Bằng sáng chế Hoa Kỳ loại bỏ vì tính thiếu thực tế của nó.

Bằng sáng chế đầu tiên về bánh xe

Theo hồ sơ, James Macomb là người đầu tiên được cấp bằng sáng chế liên quan đến bánh xe.

Mặc dù bánh xe là một phát minh cổ xưa nhưng thật thú vị khi tìm hiểu về bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến phát minh vĩ đại này của nhân loại. Theo hồ sơ tại văn phòng sáng chế Hoa Kỳ, James Macomb của Princeton là người đầu tiên được cấp bằng sáng chế liên quan đến bánh xe khi thiết kế một bánh xe nước rỗng nằm ngang cho thủy điện. Mặc dù văn phòng bằng sáng chế thừa nhận bằng sáng chế này, nhưng hồ sơ gốc của bằng sáng chế đã bị phá hủy trong vụ cháy văn phòng bằng sáng chế năm 1836.

Thời gian trôi qua, bánh xe ngày càng được cải tiến nhiều hơn. Ngày nay, vành và nan hoa của bánh xe thường được làm bằng sắt. Lốp và ruột cao su thường được quấn quanh chúng. Do những cải tiến này, bánh xe đã trở nên nhẹ hơn, hiệu quả hơn và bền bỉ hơn. Không quá khi nói rằng, với sự trợ giúp của bánh xe, thế giới đang phát triển nhanh hơn bao giờ hết.