اجزاء فواره‌های خودکار: میزاب، مُقَلَّب و نصف‌طَرجَهار برپایه کتاب الطرق السنیّة فی الآلات الروحانیّة

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول

2 ندارد

چکیده

طراحی فواره­هایی که به­طور خودکار و در فواصل زمانی مشخص تغییرشکل می­دهند، یکی از مباحثی است که از نظر اصول طراحی و اجزای به کار رفته در آن، با شاخه ظروف جادویی (الاوانی العجیبة) علم الحیل (متفاوت با حیل شرعی و تقریبا معادل با مهندسی مکانیک) قرابت دارد. این فواره­ها هم‌چون ظروف جادویی، با استفاده از یک دستگاه کنترل مکانیکی مخفی، دارای خواص شگفت­انگیزی بوده­اند. خاصیت شگفتی­آور این فواره­ها همان تغییر شکل فوران آن­ها به صورت خودکار و در فواصل زمانی معین است. سه نمونه از این­گونه فواره­ها، در کتاب الطرق السنیة فی الآلات الروحانیة، تألیف تقی­الدین محمد بن معروف ملقب به راصد (د993هـ/ 1585م)، دانشمند بزرگ قرن دهم و منجم­باشی رصدخانه استانبول، آمده است. از آن­جا که تغییرشکل فوران این فواره­ها، به­واسطه دستگاه کنترل مکانیکی مخفی آن­ها، صورت می­گرفته، برای درک بهتر عملکرد این دستگاه­ها، لازم است که اجزای تشکیل­دهنده آن­ها به­طور مجزا بررسی شوند. در مقاﻟه حاضر، سه مورد از مهم‌ترین این اجزا شامل میزاب، مُقَلَّب و نصف­طَرجَهار معرفی و بررسی شده‌اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Parts of Automatic Waterworks: Mīzāb, MuÎallab and Nißf-o-Tardjahār Based on Book al-•uruÎ al-Sanīyya fī al-Ālāt al-Rūhānīyyah

چکیده [English]

Designing auto fountains, in order to create different shapes at the designated intervals as well as their design principles and componentswas known as al-Avānī al-Ajībah (magic dishes) that was a branch of Ìlm al-Èīyal (approximate equivalent of mechanic engineering). Like magic dishes, these auto fountains had outstanding features and worked by a  hiddenmechanical system. The capability of creating the various shapes in each interruption at the specific intervals is the main feature of these auto fountains. In the book al-uruÎ al-Saniyya fī al-Ālāt al-Rūhānīyyah written by TaÎī al-Dīn Muhammad ibn ma’rūf Known as Rāsid, the great scientist and well-known astronomer in tenth century, Istanbul, three kinds of these auto fountains have been mentioned. Since changing the shape of the fountains eruption had been done due to their hidden controlling system, it is necessary to study the auto component parts separately, for better understanding the mechanism of their operating systems. Three important parts of these mechanisms consist of Mīzāb, MuÎallab and Nisf-o-Tarjahār that being introduced and studied in this paper.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ìlm al-Èīyal
  • Fountains
  • Magic Dishes
  • Mīzāb
  • MuÎallab
  • Nißf-o-Tardjahār

مقدمه

فواره­ها یکی از اجزای تزئینی معماری اسلامی بوده­اند. ساخت این فواره­ها به اشکال گوناگون در قصرها و باغ­های امیران و فرمانروایان اسلامی هم‌چون پیشینیان آن­ها در ایران و روم، امری رایج بوده است.[1] استفاده گسترده از فواره­ها در معماری قصرها و عمارت­های مجلل و هم‌چنین علاقه خلفا و حاکمان اسلامی به دستگاه­های عجیب و پیچیده[2]، دانشمندان را بر آن داشت، تا فواره­هایی طراحی کنند که به­طور خودکار و منظم تغییرشکل دهند. از این رو امروزه شاهد نمونه­هایی از این­گونه فواره­ها، در سه کتاب مهم در زمینه علم الحیل، هستیم. الحیل بنی­موسی بن شاکر خراسانی (قرن 3هـ)، الجامع بین العلم و العمل النافع فی صناعۀ الحیل تألیف بدیع­الزمان جزری(د602هـ)، و الطرق السنیة فی الآلات الروحانیة، نوشته تقی­الدین راصد (د993هـ).کتاب تقی­الدین، در واقع ادامه دهنده سنت دو کتاب دیگر است که هم‌زمان با عصر رنسانس در اروپا و در سال 959هـ/ 1551م[3] به رشته تألیف درآمده است.

کتاب الطرق السنیة مشتمل بر شش باب و یک مقدمه است. باب نخست آن به «بنکامات» یا ساعت­ها اختصاص دارد که در آن به شرح چهار ساعت مختلف می­پردازد. باب دوم درباره «دستگاه­های بلند کردن اجسام سنگین» (جرّاثقال) بوده که سه شیوه کاربردی این علم، در آن آمده است. نویسنده در باب سوم تدابیر لازم برای انتقال آب از بستر رودخانه به نواحی بالاتر را با شرح چهار دستگاه بیان می­کند. طبق گفته مصحح، فقط تصاویر این بابِ کتاب، بدون نقص کشیده شده­اند.[4] باب چهارم به شرح دستگاه­های نی­زنی دائمی در کنار شرح چهار فواره (یک فواره ساده و سه فواره خودکار) اختصاص دارد. باب پنجم به یازده وسیله مفرح و جالب متفرقه، ‌چون جام عدل می­پردازد. در باب ششم نیز ساخت سیخ کبابی توضیح داده شده که به‌طور خودکار بر روی آتش می­چرخد.

از این کتاب تنها یک نسخه در کتابخانه چستربیتی ایرلند به شماره MS 5232 موجود است که احمد یوسف حسن، با استفاده از میکروفیلم این نسخه، آن را به‌صورت فاکسی میله به چاپ رسانیده و تعلیقاتی بر آن افزوده است.

تقی­الدین باب چهارم کتاب خود را به فواره­ها و دستگاه­های نی­زنی خودکار اختصاص داده است. وی در کنار یک فواره ساده و بدون تغییرشکل، طرح سه فواره با تغییر شکل خودکار را آورده است. فواره­های خودکار تقی­الدین، به­مانند طرح­های بنی­موسی و جزری، دو حالت فوران دارند و با گذشت مدتی مشخص، این دو حالت به یکدیگر تبدیل می­شوند. به عنوان مثال فواره دوم تقی­الدین (شکل1) برای مدتی شبیه به «چوب­چوگان» (شبیه به یک عصا) فوران می­کند. پس از گذشت مدتی مشخص، حالت فوران «خیمه»­ای (شبیه به چتر)، به‌آرامی، جایگزین حالت قبل می­شود. با گذشت مدتی مشخص، این بار حالت فوران «خیمه»­ای فروکش کرده و فورانی شبیه به «چوب­چوگان» آغاز به کار می­کند. این تغییر شکل فوران تا زمانی که آب ورودی به این فواره­ها قطع و یا دستگاه خراب نمی­شد، ادامه پیدا می­کرده است.

 

 

شکل1- تصویر فواره دوم کتاب الطرق السنیة

 

 

شکل2- تصویر بازسازی شده فواره دوم کتاب الطرق السنیة

 

فواره­های مذکور، تغییر شکل خودکار و منظم خود را مرهون دستگاه­های کنترل مکانیکی بوده­اند که به دور از چشم ناظران قرار می­گرفته است. این دستگاه­ها از اجزایی تشکیل شده که پیش از فواره­ها، در دستگاه­های خودکار دیگر نیز به کار رفته و در واقع دارای هویت مستقلی بوده­اند؛ به عنوان مثال، خوارزمی در مفاتیح العلوم و یا بیرونی در آثار الباقیة به صورت مستقل به تشریح عملکرد سارقة­الماء یا مقلّب پرداخته­اند. در مقاله حاضر، سه مورد از این­گونه اجزا، شامل میزاب، مُقَلَّب و نصف­طَرجَهار که پیش از فواره­های تقی­الدین، در دستگاه­های خودکار دیگر نیز به کار رفته­اند، بررسی می­گردد.

 

1. میزاب

میزاب، لوله افقی و نسبتا باریکی است که وزن دو طرف آن با هم برابر بوده و حول نقطه میانی­اش حرکتی شبیه به الاکلنگ دارد. ورودی این لوله، حفره­ای در بالای وسط آن است که قیفی بر روی آن لحیم می­شود. خروجی آن نیز عبارت است از یک یا دو نازل[5] در انتهای هر یک از دو طرف لوله. آب ورودی به این لوله تعادلی، ابتدا از نازل­های یک سمت آن خارج می­شود. پس از مدتی معین، به کمک یک دستگاه مکانیکی، میزاب به سمت مخالف متمایل و آب ورودی به آن، از نازل­های سمت دیگر خارج می­شود. از میزاب در مواردی استفاده می­شده که طراح قصد داشته، آب ورودی را به‌نوبت و در فواصل زمانی مشخص، به یکی از دو خروجی دستگاه برساند؛ به عنوان مثال، در فواره­ها، برای ایجاد دو شکل از فوران، که به طور منظم جایگزین هم شوند، از دو حوضچه چسبیده به هم، با میزابی در وسط آن­ها استفاده می­شده و این میزاب، آب ورودی را به‌نوبت، به داخل یکی از این دو حوضچه می­ریخته است (شکل3).

 

شکل3- تصویر میزاب در دستگاه کنترل شناور کتاب الطرق السنیة

 

شکل4- تصویر بازسازی شده میزاب در دستگاه کنترل شناور تقی‌الدین

در میان منابع مکتوب دوره اسلامی در زمینه علم الحیل، اولین بار بنی­موسی از محفظه­ای تعادلی با دو خروجی در دو طرف، در طراحی دستگاه­های کنترل ظروف جادویی استفاده کرده­اند. این محفظه تعادلی که مسلما منبع الهام دانشمندان بعدی در طراحی میزاب بوده، در دو طرح شماره 57 و 58[6] کتاب الحیل بنی موسی به کار گرفته شده است (شکل5). در طرح 57 آبی که به داخل ظرف ریخته می­شود از یکی از خروجی­ها خارج می­شود و در صورت مسدود شدن آن خروجی، آب از خروجی دوم تخلیه می­گردد. طرح 58 نیز شبیه به طرح 57 بوده با این تفاوت که دو مایع پشت سر هم در ظرف ریخته می­شود. یکی از این دو مایع از یک خروجی شروع به خارج شدن می­کند. اگر خروجی مذکور مسدود شود، مایع دوم، از خروجی بعدی خارج می­شود و در صورت مسدود شدن خروجی دوم، مایع اول، از خروجی اول خارج می­گردد. این مهم با استفاده از دستگاهی صورت می­گیرد که در شکل زیر نشان داده شده و مهم‌ترین جزء این دو دستگاه، محفظه تعادلی است.

 

شکل5- محفظه­های تعادلی k وb در طرح­های 57 و 58 کتاب الحیل بنی­موسی

 

پس از بنی­موسی، جزری از لوله میزاب در پنج فواره (از شش فواره) خود استفاده کرده است.[7] میزاب به کار رفته در طرح­های جزری، در واقع شکل تکامل یافته محفظه تعادلی بنی­موسی است (شکل6). پس از جزری، تقی­الدین از میزابی در سه فواره خودکار خود استفاده کرده که بسیار شبیه به طرح جزری است (شکل7) و می­توان گفت که تقی­الدین میزاب خود را براساس آموزه­های جزری ساخته است. با این وجود، تفاوت­هایی میان این دو شکل میزاب دیده می­شود که در ادامه به آن­ها پرداخته می­شود.

 

شکل6- تصویر میزاب طراحی شده توسط جزری

 

شکل7- طرح ساده میزاب طراحی شده توسط تقی­الدین

الف. اولین تفاوت بین دو میزاب جزری و تقی­الدین، اختلاف در شکل ظاهری آن­هاست. در میزاب طراحی شده توسط تقی­الدین، دو انتهای لوله m بسته است و آب از طریق دو نازل bو c، در دو طرف میزاب خارج می­شود؛ اما در میزاب جزری، انتهای خمیده لوله میزاب، کار نازل بزرگ‌تر را انجام می­دهد و نازل کوچک‌تر، برخلاف طرح تقی­الدین، به میانه لوله نزدیک‌تر است.

میزاب طراحی شده توسط جزری، از لحاظ کارکرد، بهتر از میزاب تقی‌الدین است. در واقع شکل طراحی میزاب جزری به­گونه­ای است که در زمان مشخص، آب بیشتری وارد حوضچه ورودی فواره­ها می­شود، حال آن‌که در میزاب تقی­الدین به علت ریزش آب به داخل حوضچه ورودی فواره­ها از نازل b، میزان آب ورودی به حوضچه، قطعا کمتر خواهد بود که این امر می­تواند بر ارتفاع و شکل زیبای فواره تأثیر منفی بگذارد. برای روشن شدن موضوع باید گفت، بعد از تمایل میزابِ تقی­الدین به یک سمت، نازلc پایین­تر از نازل b قرار می­گیرد، از آن­جا که افت فشار در فاصله کوتاه بین دو نازل، چندان قابل ملاحظه نیست، از این رو سرعت آب در نقطه c بیشتر از نقطه b خواهد بود. میزان آب خروجی از نازل­ها با سرعت رابطه مستقیم دارد، به هیمن سبب می­توان گفت که در میزاب تقی­الدین به دلیل افزایش سرعت آب خروجی از نازل c، بیشتر آب از این نازل خارج می‌شود و آب کمتری از نازل b وارد حوضچه فواره می­گردد. این امر باعث می شود که فواره­ها شکل کاملی پیدا نکنند.

ب. تقی­الدین برخلاف جزری، درباره شیوه ساخت تکیه­گاه میزاب توضیحی ارائه نکرده است؛ حال آن‌که در میزاب طراحی شده توسط تقی­الدین، از آن­جا که تکیه­گاه، علاوه بر حفظ تعادل میزاب، وظیفه کنترل حرکت الاکلنگی آن را بر عهده دارد، از اهمیت زیادی برخوردار است. تقی­الدین فقط از حلقه­ای در زیر میزاب یاد کرده که بر روی میله­ای عمودی ثابت شده[8] و از ارائه توضیحات بیشتر خودداری کرده است. اما جزری، طبق شیوه همیشگی خود، این قسمت را دقیق و واضح شرح داده است: «محوری زیر آن لوله، و وسط آن و نسبت به لوله، ثابت نصب می­شود، دو انتهای این محور در دو یاتاقان حرکت می­کند؛ یاتاقان­ها بر تکیه­گاه ثابتی قرار دارند و تکیه­گاه روی دیواره بین دو مخزن برپاست».[9]

نگارنده با الهام از توضیحات جزری، یک تکیه­گاه برای میزاب تقی­الدین طراحی کرده است (شکل7). به­ علت آن‌که تقی­الدین از هیچ وسیله بازدارنده­ای برای کنترل میزان کج شدن میزاب استفاده نکرده، تکیه­گاه بازسازی شده به‌گونه­ای طراحی شده که میزاب را در زاویه مشخصی از کج شدن، ثابت نگه می­دارد. این تکیه­گاه متشکل از دو قطعه d و e بوده که به­وسیله پین o به یکدیگر متصل شده­اند. قطعه d که مکعب مستطیلی کتابی شکل است، در قسمت میانی زیر لوله m لحیم می­شود. زیر قطعه d به دو طرف کمی شیب دارد تا ضمن ایجاد امکان تمایل میزاب، میزان کج شدن آن را نیز کنترل کند. زمانی که میزاب به یک سمت تمایل پیدا می­کند، یکی از دو سطح شیب­دار این قطعه، کاملا بر کف تکیه­گاه مماس شده از کج شدن بیشتر آن جلوگیری می­کند. این قطعه را قطعه e در برمی­گیرد که شبیه جلد کتاب و به شکل U است. پین o که در داخل قطعه d ثابت شده، در داخل بلبرینگ­هایی بر روی دیواره قطعه e می­چرخد و حرکت میزاب را ممکن می­سازد.

 

2. مُقَلَّب (سیفون)

مقلّب یا سیفون، لوله­ای خمیده به شکل U برعکس است که از آن برای تخلیه کامل محتوای یک ظرف حاوی مایع استفاده می­شود. این ابزار که در گذشته نیز آن را به همین منظور به کار می­بردند، در هر سه دستگاه کنترل فواره تقی­الدین به چشم می­خورد. بنی­موسی از مقلّب در طراحی برخی ظروف جادویی (طرح­های شماره 4، 16، 17، 18، 24، 32، 41، 42، 47، 52، 53، 58، 63 کتاب الحیل) استفاده کرده ­است.[10] جزری نیز در طراحی ظروف جادویی خود، در دستگاه­های چهارم، ششم و هشتم از نوع دوم[11] و دستگاه­های دوم، سوم و چهارم از نوع سوم[12] از مقلّب بهره برده است. وی هم‌چنین در دستگاه کنترل دستگاه­های نی­زنی خودکار خود مقلّب را به کار برده­است.[13] اما هم بنی­موسی و هم جزری، در دستگاه کنترل فواره­ها، روش دیگری را برای تخلیه آب انتخاب نموده­اند. از این رو استفاده از مقلّب در دستگاه کنترل فواره­ها از سوی تقی­الدین را می­توان نوعی نوآوری نسبت به آثار پیش از وی دانست.

مقلّب از دیرباز در میان دانشمندان و حتی عموم مردم، شناخته بوده است. خوارزمی در مفاتیح العلوم آن را «سحّاره» نامیده و در توصیف آن گفته است: «یکی از ابزارهای اهل این فن ]فن ساخت ظروف جادویی[ است که عامه مردم آن را "سارقة­الماء" می­نامند». و آن «لوله­ای خمیده است که از شیشه یا غیر آن ساخته شده، یک سر آن را در آب یا دیگر مایعات می­گذارند و از سر دیگرش می­مکند تا آب داخل آن شود و از سری که در دهان است فرو ریزد، این ریزش تا هنگامی که سر لوله در آب باشد، پیوسته ادامه دارد و این عمل ممکن نمی­شود مگر هنگامی که سر لوله­ای را که می­مکند از سطح آب پایین­تر باشد. زیرا اگر از سطح آب بلندتر باشد، آب ریزش نمی­کند».[14]

بیرونی در آثار الباقیة در مورد این وسیله چنین می­نویسد: «آلتی را که سارقة­الماء نامند... چون آن را پر از آب کنیم و دو سر آن را در دو ظرف که سطح آب این دو یکی باشد بگذاریم، آبی که درون این آلت است، می­ایستد و اگر زمان زیادی هم بگذرد به هیچ یک از دو ظرف نمی­ریزد، چرا که اختلاف ارتفاعی وجود ندارد... چون یک طرف سارقة­الماء را در ظرفی که کمی پایین­تر باشد بگذاریم، آب به سمت آن ظرف جریان می­یابد... از آن­جا که اجزای آب یکدیگر را جذب می­کنند، جریان پیوسته ادامه می­یابد تا زمانی که آب ظرف تمام شود و یا سطح آب داخل ظرف با سطح خروجی لوله موازی شود».[15]

جزری آن را «مقلّب» و «جادوگر مصری»[16] نامیده و برای ساخت آن لوله مسی باریکی را از وسط خم کرده تا به شکل U شود. بنا به گفته وی این عمل باید به­گونه­ای باشد که «یک طرف آن، نیم گره[17] بلندتر از طرف دیگر باشد».[18] تقی­الدین آن را به چوب چوگانی «که سر (قسمت بعد از خمیدگی) آن بلندتر باشد» تشبیه کرده، جنس آن را از مس تعیین نموده و در شرح عملکرد آن گفته است: «زمانی که طرف کوتاه­تر آن در داخل ظرف و طرف بلندتر آن بیرون از آب قرار بگیرد، اگر از طرف بلندتر آن به‌وسیله مکش آب کشیده شود و یا آب آن را فرابگیرد به نحوی که لوله بلندتر پر شود و آب از آن خارج گردد، به دلیل وجود خلأ، کلیه آب داخل ظرف، خود به خود کشیده می­شود».[19]

همان­طور که مشاهده می­شود، جزری و تقی الدین معتقدند که می‌باید یک طرف مقلّب بلندتر از طرف دیگرش باشد اما خوارزمی و ابوریحان بیرونی، پایین­تر بودن طرف خارجی مقلّب و یا سطح آب در ظرف مقصد، نسبت به سطح آب در ظرف مبدأ را کافی دانسته­اند و تأکیدی بر اختلاف ارتفاع دو طرف مقلّب ندارند. برای روشن شدن درستی این ادعاها کافی است معادله برنولی برای ورودی مقلّب در کف ظرف (نقطه a) و خروجی مقلب (نقطه c) نوشته شود.  

 

شکل8- طرح ساده یک مقلّب یا سیفون

معادله برنولی برای یک جریان تراکم­ناپذیر، بی­اصطکاک و دائمی و در طول یک خط جریان به صورت زیر است:

 

سمت راست معادله، ثابت برنولی است که در طول یک خط جریان و شرایط بالا، ثابت می­ماند. در سمت چپ معادله، جمله اول، انرژی پتانسیل بر واحد جرم و h ارتفاع نقطه مورد نظر از مبدأ است. جمله دوم، انرژی جنبشی بر واحد جرم و v سرعت جریان در آن نقطه بوده و جمله سوم، انرژی جریانی بر واحد جرم است.[20] با تقسیم جملات بر g ، هر یک از جملات، انرژی بر واحد وزن خواهد بود که واحد آن متر است ():

 

حال اگر بخواهیم این معادله را برای دو نقطه a وc بنویسیم، داریم:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

طبق رابطه به‌دست آمده از معادله برنولی، سرعت خروج آب از نقطه c با اختلاف ارتفاع نقطه خروجی (c) و سطح آب، رابطه مستقیم دارد. به عبارت دیگر برای آن‌که آب در مقلّب جریان یابد، می‌بایست نوک طرف خارجی آن (نقطه c) از سطح آب داخل ظرف پایین­تر باشد. هرچه نقطه c پایین­تر از سطح آب قرار بگیرد، سرعت و در نتیجه میزان آب خروجی ازنقطه c افزایش خواهد یافت. هم‌چنین اگر نقطه c هم­سطح یا بالاتر از سطح آب باشد، آب به بیرون جریان پیدا نخواهد کرد.

بر اساس توضیحات فوق، لازم نیست که طرف خارجی مقلّب بلندتر از طرف داخلی آن باشد؛ همین که طرف بیرونی مقلّب از سطح آب داخل ظرف پایین­تر باشد، جریان به خارج از ظرف، از طریق لوله مقلّب ادامه خواهد یافت. با این شرایط سخن خوارزمی و بیرونی کاملا درست بوده است. البته نظر جزری و تقی­الدین نیز اشتباه نیست؛ در دستگاه­هایی که ایشان از مقلّب استفاده کرده­اند، مقلّب برای تخلیه کامل محتویات ظرف بکار می­رفته است. یعنی چون سطح آب داخل ظرف تا کف آن پایین می­آمده، برای تخلیه کامل ظرف، معقول است که طرف بیرونی مقلّب (که باید پایین­تر از سطح آب داخل ظرف باشد)، پایین تر از کف ظرف قرار بگیرد و این بدان معناست که طرف خارجی مقلّب می‌بایست بلندتر از طرف داخلی آن باشد.

اساس کار مقلّب یا سیفون به این ترتیب است که یک طرف این لوله خمیده، در ظرف مایع و طرف دیگر آن بیرون ظرف باشد. با خروج اولین قطرات آب از نقطه c (به علت مکش یا بالا آمدن سطح آب)، محتویات داخل ظرف شروع به خارج شدن می­کنند. این عمل که به علت اختلاف فشار میان ورودی و خروجی مقلب انجام می­شود، تا زمانی که خروجی مقلب پایین­تر از سطح آب داخل ظرف باشد، ادامه خواهد یافت. چنان‌چه نقطه a در کف ظرف و نقطه c پایین­تر از کف ظرف باشند، کلیه محتویات داخل ظرف تخلیه خواهد شد.

بیرونی علت تخلیه خودبه­خودی کل آب داخل ظرف را پیوستگی بین ذرات آب می­داند. تقی­الدین نیز در تحلیل خود از عملکرد مقلب، علت این امر را وجود خلأ می­داند. این دو نظر نمی­تواند درست باشد و علت اصلی همان پایین­تر بودن طرف خارجی مقلّب از سطح آب و وجود اختلاف فشار بین دو سر آن است.

 

3. نصف­طَرجَهار

طَرجَهار، طَرجَهارَة یا طَرجَهالَه، معرب کلمه فارسی «تِرکِهار» یا «تِرکِهارَن» (به معنای ظرفی که در آن دوغ را سفت می­کنند)؛ کاسه­مانندی بوده که با آن آب می­خورده­اند. برخی آن را با پنگان یا فنجان کوچک برابر دانسته­اند.[21] مشخصا طرجهار عبارت بوده است از ظرف یا کاسه کوچک فلزی دایره‌شکلی که گودی آن زیاد نیست (تقریبا مشابه ظرف­های آبخوری برنجی قدیمی در سقاخانه­ها). اما «نصف­طرجهار» نامی است که از سوی تقی­الدین برای ابزاری انتخاب شده که پیش از وی «کفه» خوانده می­شده است. جزری، که خود را مخترع آن می­داند، بارها در کتابش آن را «کفه» نامیده و از آن به طور گسترده، در طراحی ظروف جادویی استفاده کرده است. در دستگاه­های سوم، چهارم، هفتم، هشتم و دهم از نوع دوم[22] (ظروف و مجسمه­های مناسب مجالس شربت­خوری) و دستگاه­های دوم از نوع سوم[23] (آفتابه­ها و تشت­ها و نظایر آن)، نمونه­هایی از کفه به چشم می­خورد. جزری آن را به شکل «نصف یک طاس» توصیف کرده، و در توضیح آن آورده است: «قسمت بالایی آن عریض است و رو به سمت مرکز، باریک می­شود. از یک نیم­دایره درازتر است و همانند نصف یک قایق به نظر می­آید».[24]

برای روشن شدن مطلب و تصور بهتر کفه یا نصف­طرجهار و هم‌چنین علت نام‌گذاری «نصف­طرجهار» برای این ظرف می‌توان گفت که اگر «طرجهار» یکی از ظرف­های برنجی قدیمی که در سقاخانه­ها برای آبخوری استفاده می­شد، در نظر گرفته شود، «نصف­طرجهار» عبارت است از ظرف برنجی که از وسط برش خورده و در راستای عمود بر خط برش، کمی خمیده و سپس یک ورق بر لبه­های برش­خورده، لحیم شده باشد.

 تقی­الدین در باب اول کتاب خود، برای اولین بار از «نصف­طرجهار» نام برده که در زمان مشخص یک ساعت پر می­شود و به محض پر شدن، از حالت تعادل خارج و تمام آب داخلش از قسمت جلوی آن خارج می­گردد.[25] نویسنده در ادامه توضیح می­دهد که این نصف­طرجهار بر روی دو محور روبه‌روی هم که در دو پهلوی آن واقع شده­اند، به­گونه­ای سوار می­شود که در زمان خالی بودن، موازی با افق بایستد. البته قابل ذکر است که تقی­الدین در باب چهارم که مورد بحث ماست، می­نویسد «نصف­طرجهاری که بر محوری سوار شده...».[26] همان­طور که مشاهده می­شود، تقی­الدین به­جای دو محور در طرفین نصف­طرجهار از یک محور به‌تنهایی یاد کرده است. این موضوع گرچه در ظاهر با قسمت قبل متفاوت است، اما در عمل، یک محور که از دو جانب نصف­طرجهار بگذرد، می­تواند کار آن دو محور روبروی هم را انجام دهد.

در طراحی کفه یا نصف­طرجهار، نکته­ای که باید مورد توجه قرار بگیرد این است که نصف­طرجهار تا زمانی که به اندازه کافی پر نشده، نباید از حالت تعادل خارج شود. لازمه این مهم آن است که پایین ظرف به­گونه­ای سنگین شود که برآیند گشتاور خود ظرف نصف­طرجهار و گشتاور آب داخل آن، حول محور، در لحظه قبل از واژگون شدن صفر باشد. پیش از واژگون شدن نیز باید گشتاور ظرف از گشتاور آب بیشتر باشد. به عبارت دیگر، طراحی کفه باید به­گونه­ای باشد که تا لحظه پیش از واژگونی، کفه تمایل داشته باشد رو به عقب واژگون شود اما با قرار دادن یک قطعه نگهدارنده، از چرخش خلاف جهت آن جلوگیری می­شود.

جزری در طراحی کفه (نصف­طرجهار) سنگین بودن ته ظرف را این­گونه توضیح می­دهد: «پس از آن‌که کفه به­صورت توصیف شده ساخته شد، در تکمیل آن با استفاده از یک قطعه سرب به وزن تقریبی صد درهم، وزن کفه در جهت مرکز آن که قسمت انتهایی آن است افزایش داده می­شود».[27] در واقع جزری با افزودن یک وزنه سربی به پایین کفه (d)، این مسأله را حل نموده، اما تقی­الدین با تغییر در فرم کفه و گودتر نمودن قسمت انتهایی آن قصد داشته که جهت گشتاور آب داخل کفه را برعکس کند؛ یعنی نصف­طرجهار تقی­الدین تا لحظه قبل از واژگونی، به علت حجم بیشتر آب در انتهای آن، تمایل دارد که به سوی عقب واژگون شود. گفتنی است که در طرح تقی­الدین خبری از قطعه نگهدارنده­ای که مانع چرخش کفه شود نیست. این در حالی است که بدون این قطعه (b)، کارکرد این کفه­ها با مشکل مواجه می­شود. جزری در طرح خود، قطعه مذکور را رسم کرده، اما طرز قرار دادن این قطعه به شیوه جزری، به­طور کامل مانع چرخش کفه به هر طرفی می­شود. در طرح ساده زیر، این قطعه (e) در جای صحیح خود رسم شده است.

 

شکل16- طرح ساده نصف طرجهار (کفه)های طراحی شده توسط جزری (c) و تقی الدین (a)

 

جمع­بندی

تقی­الدین راصد در دورانی که علم و تکنولوژی در اروپا روندی رو به رشد در پیش گرفته بود، کتابی در زمینه علم الحیل به رشته تحریر درآورد که تقریبا حرف جدیدی برای گفتن نداشت. وی در باب چهارم کتاب خود، الطرق السنیة فی الآلات الروحانیة، فواره­هایی طراحی کرده که هم از نظر اجزای به کار رفته و هم از نظر اصول طراحی، تقلیدی از کار پیشینیان و به­ویژه بدیع­الزمان جزری است. سه آلت از اجزای فواره­ها که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت، پیش از تقی­الدین، در طرح­های بنی­موسی و یا جزری به کار رفته است. مقلب در طرح­های ظروف جادویی کتاب الحیل بنی­موسی به طور گسترده استفاده شده است. جزری نیز در ظروف جادویی و دستگاه­های نی­زنی خودکار خود از این وسیله استفاده کرده است. بنی­موسی و جزری مقلب را در دستگاه کنترل فواره­های خودکار خود به کار نبرده­اند، اما تقی­الدین برای تخلیه آب هر سه دستگاه کنترل فواره­اش از مقلب استفاده کرده است.

میزاب، به صورت لوله باریک تعادلی که دارای حرکت الا­کلنگی است، اولین بار در کتاب جزری آمده است. با این حال نمی­توان این نکته را نادیده گرفت که لوله میزاب جزری، شکل تکامل یافته محفظه تعادلی است که در ظروف جادویی شماره 57 و 58 بنی­موسی به کار رفته است. میزاب طراحی شده توسط تقی­الدین تفاوت­هایی جزئی با میزاب جزری دارد که همین تا حدی موجب کاهش از کارایی آن شده است.

نصف­طَرجَهار یا کفه، ابداع خود جزری است و اولین بار توسط او طراحی گردیده است. جزری در طراحی دستگاه­های خودکار متعددی، از این وسیله استفاده کرده است. تقی­الدین در کفه جزری تغییراتی ایجاد نموده و آن را نصف­طرجهار نامیده و در یکی از دستگاه‌های کنترل فواره­اش استفاده کرده است. در این مورد نیز، تغییرات تقی­الدین در شکل کفه­ها از کارایی آن تا حدی کاسته است.



1. parker, 306.

[2]. ابن ابی اصیبعه، 286.

[3]. حسن، تعلیقات الطرق السنیة، 18.

[4]. همو، 38.

[5]. در فواره چهارم تقی­الدین استثنائا سه نازل در هر طرف دیده می­شود.

[6]. بنی­موسی، 189 و 194.

[7]. جزری، 394، 399، 402، 406 و 414.

[8]. «رَزَّةٌ مُثبَتَةٌ فی عَمودٍ قائِمٍ»، تقی­الدین، 39.

[9]. جزری، 395.

[10]. بنی­موسی، 9، 55، 58، 63، 82، 103، 131، 134، 152، 172، 175، 194 و 218.

[11]. جزری، 257، 280 و 295.

[12]. همو، 323، 332 و 341.

[13]. جزری، 426، 430 و 433.

[14]. خوارزمی، 251.

[15]. بیرونی، 327.

[16]. «سحارة مصری».

[17]. «عقد».

[18]. جزری، 51.

[19]. تقی­الدین، 39.

[20]. استریتر، 129.

[21]. دهخدا، 32/202.

[22]. جزری، 235، 257، 288، 295 و 306.

[23]. همو، 323.

[24]. همو، 84.

[25]. تقی­الدین، 20.

[26]. همو، 42.

[27]. جزری، 91.

ابن ابی اصیبعه، موفق­الدین ابی­العباس احمد بن بلقاسم الخزرجی، عیون الانباء فی طبقات الاطباء، بیروت، دار مکتبة الحیاة، 1965م.

استریتر، ویکتور لایل، مکانیک سیالات، ترجمه غلامرضا ملک زاده و دیگران، بی جا، نشر نما، 1386ش.

بنی موسی بن شاکر، کتاب الحیل، تصحیح احمد یوسف الحسن، حلب، معهد التراث العلمی العربی، 1981م.

بیرونی، ابوریحان، آثار الباقیة عن القرون الخالیة، مصحح پرویز اذکائی، تهران، مرکز نشر میراث مکتوب، 1380ش.

تقی­الدین، محمد بن معروف، تقی­الدین و الهندسة المیکانیکیة العربیة مع کتاب الطرق السنیة فی الآلات الروحانیة، تحقیق احمد یوسف الحسن، حلب، معهد التراث العلمی العربی، 1976م.

جزری، ابوالعز اسمعیل بن رزّاز، الجامع بین العلم و العمل النافع فی صناعة الحیل، تصحیح احمد یوسف الحسن، حلب، معهد التراث العلمی العربی، 1979م.

خوارزمی، محمد بن احمد بن یوسف کاتب، مفاتیح­العلوم، تصحیح فان فلوتن، لیدن، بریل 1895م.

دهخدا، علی اکبر، لغتنامه، زیر نظر محمد معین، سازمان لغتنامه، تهران، 1343ش.

 

Parker, Samuel Thomas,The Roman Frontier in Central Jordan, V.2, Washington DC, Dumbarton Oaks Research Library and Collection, 2006.