Un reciente estudio publicado por un equipo multidisciplinar de investigadores, trata de resolver uno de los misterios más antiguos de la humanidad: el origen de la rueda.
Esta invención, que revolucionó el desarrollo humano al cambiar el curso de la historia tecnológica y social, sigue siendo objeto de debate sobre dónde y cómo se descubrió.
A través de técnicas avanzadas de análisis mecánico computacional, los autores han propuesto una nueva teoría sobre la evolución de la rueda, remontando sus orígenes a aproximadamente el 3900 a.C. en las minas neolíticas de los Montes Cárpatos.
Un enfoque computacional para resolver un enigma milenario
La rueda, que ha sido descrita como el invento mecánico más importante de todos los tiempos, ha permanecido envuelta en el misterio, sin consenso claro sobre los detalles específicos de su invención. Aunque herramientas como la datación por carbono han proporcionado marcos temporales aproximados y han identificado civilizaciones potencialmente involucradas en su desarrollo, aún no se ha identificado de manera concluyente la cultura o grupo de personas responsables.
El equipo de investigadores, compuesto por Lee R. Alacoque, Richard W. Bulliet y Kai A. James, decidió abordar este problema empleando las técnicas de la mecánica estructural computacional y el diseño asistido por ordenador para intentar descifrar este enigma arqueológico.
A través de modelos físicos basados en la mecánica computacional, los investigadores simularon la respuesta elástica y la distribución de esfuerzos de estructuras de ruedas antiguas encontradas en registros arqueológicos. Este enfoque permitió deducir nuevas comprensiones sobre la función exacta de las ruedas y sus atributos físicos únicos, lo que ha llevado a una propuesta más detallada sobre cómo la rueda pudo haber evolucionado mediante una serie de innovaciones progresivas.
Tres fases de evolución tecnológica
El estudio sugiere que la evolución de la rueda pudo haberse producido a lo largo de tres grandes innovaciones. La primera fase implicaría la transición desde “rodillos libres”, que eran troncos o cilindros no fijados que se colocaban debajo de objetos pesados para facilitar su transporte. Sin embargo, estos rodillos libres presentaban una desventaja significativa: se volvían inútiles después de que el objeto pasaba sobre ellos, lo que requería que se redistribuyeran continuamente a lo largo del camino. Este problema era especialmente grave en las minas estrechas y profundas, donde resultaba poco práctico mover rodillos repetidamente.
La segunda innovación clave fue el uso de rodillos unilaterales, una adaptación del concepto de rodillos libres. En lugar de dejar los rodillos atrás, los mineros neolíticos habrían desarrollado una forma de adjuntar rodillos directamente al objeto que estaban moviendo, en una especie de prototipo de carro rudimentario. Este desarrollo redujo la fricción, facilitó la maniobrabilidad en pasajes estrechos y permitió mover cargas pesadas en distancias más largas sin tener que recolocar los rodillos. Si bien este enfoque introdujo algo de fricción adicional debido a la interfaz entre el rodillo y el objeto que se movía, fue un avance significativo sobre el sistema de rodillos libres.
Finalmente, la tercera fase en la evolución de la rueda involucró la introducción de surcos en los rodillos, lo que eventualmente condujo al concepto del eje central y la estructura de la rueda. Estos surcos permitieron que los rodillos se alinearan de manera más eficiente y que se redujera aún más la fricción mediante la aplicación de lubricantes. Con el tiempo, los surcos se expandieron y se convirtieron en un canal central, lo que dio lugar al primer diseño de rueda con eje fijo, una innovación que representó un cambio monumental en la historia de la tecnología.
Una de las herramientas clave utilizadas en este estudio fue un algoritmo de diseño computacional que permite la evolución gradual de un sistema de rueda y eje a través de una serie de mejoras sucesivas. Basado en la técnica de optimización topológica, el algoritmo genera automáticamente diseños estructurales utilizando una descripción matemática de la función mecánica que el sistema debe cumplir. Al simular la forma en que las ruedas probablemente evolucionaron hace miles de años, los investigadores pudieron recrear cómo el diseño se adaptaba progresivamente para mejorar su rendimiento.
Un aspecto innovador del trabajo es el uso de un modelo de contacto dependiente del diseño, que simula las fuerzas que actúan sobre el eje y cómo los diferentes diseños interactúan con esas fuerzas. Este enfoque permitió a los investigadores entender cómo las primeras ruedas probablemente se beneficiaron del uso de materiales disponibles en el entorno, como la madera, y cómo los primeros inventores optimizaron sus diseños para maximizar la eficiencia.
Evidencia arqueológica y cultural
El estudio también se apoya en descubrimientos arqueológicos recientes. En particular, los investigadores destacan que más de 150 modelos de carros de cuatro ruedas fueron desenterrados en la región de los Montes Cárpatos, donde se sabe que los mineros neolíticos trabajaban extrayendo cobre. Estos modelos de arcilla, datados mediante análisis de carbono en alrededor de 3600 a.C., representan algunos de los primeros ejemplos conocidos de transporte con ruedas. Los autores del estudio sugieren que estos artefactos, algunos de los cuales parecen haber sido utilizados como tazas ceremoniales, son representaciones simbólicas de los primeros carros empleados para mover minerales dentro de las minas.
Además, el entorno minero particular de los Cárpatos parece haber desempeñado un papel crucial en la evolución de la rueda. La necesidad de transportar grandes cantidades de mineral a través de túneles estrechos y sinuosos impulsó el desarrollo de estas innovaciones, lo que demuestra cómo el contexto ambiental influye en la creación de tecnología.
El estudio ofrece una nueva perspectiva sobre el origen de la rueda, sugiriendo que su invención fue un proceso evolutivo más que un evento singular. Aunque la rueda es un invento aparentemente sencillo, su desarrollo fue el resultado de un proceso complejo que involucró la interacción de la innovación técnica, el entorno natural y las necesidades sociales y económicas de las primeras civilizaciones.
FUENTES
Alacoque Lee R., Bulliet Richard W. and James Kai A. Reconstructing the invention of the wheel using computational structural analysis and design. R. Soc. Open Sci. doi.org/10.1098/rsos.240373
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