8 دقیقه
یک مدل مکانیکی خیالی از کوه وزوو که در سال 1775 طراحی شده بود، اکنون برای نخستین بار ساخته و فعال شده است؛ پس از یک ربع هزاره کامل از زمانی که این طرح اولیه روی کاغذ نقش بسته بود. با بهره‌گیری از مواد مدرن و کنترل الکترونیکی، دو دانشجوی مهندسی دانشگاه ملبورن ایده‌ای قرن هجدهمی را به یک نمایش کاربردی تبدیل کردند که جریان لاوا، نورپردازی و دینامیک فوران آتشفشانی را شبیه‌سازی می‌کند. این بازسازی تاریخی نه تنها یک سازهٔ نمایشی است، بلکه یک نماد از تلاقی تاریخ علم، مهندسی مچاترونیک و ارتباطات علمی نیز محسوب می‌شود؛ موضوعاتی که برای علاقه‌مندان آتشفشان‌شناسی، نمایش‌های تعاملی و آموزش علمی جذاب‌اند.
بازآفرینی شگفتی ساعت‌مکانیکی هاملتون در قرن بیست‌ویکم
سر ویلیام هاملتون، سفیر بریتانیا در ناپل و سیسیل در اواخر قرن هجدهم، کنجکاوی علمی را با درام بصری ترکیب کرد وقتی که دستگاهی مکانیکی برای نمایش فوران‌های آتشفشانی پیشنهاد داد. اگرچه هیچ سندی دال بر اینکه مکانیزم اصلی هاملتون واقعاً ساخته شده باشد وجود ندارد، یک طرح تفصیلی که در کتابخانهٔ شهرداری بوردو نگهداری می‌شود، نقشهٔ اولیه‌ای را برای بازسازی معاصر فراهم کرد. این اسناد بایگانی‌شده شامل ترسیماتی از چیدمان داخلی، مکانیسم‌های حرکت‌دهنده و ایده‌هایی برای نمایش نور و دود بود که به‌عنوان منبع الهام برای فرآیند طراحی عمل کردند.
بر اساس آن نقشهٔ آرشیوی، ژمینگ شو (Xinyu "Jasmine" Xu)، دانشجوی کارشناسی ارشد مچاترونیکس، و یوچی "اندی" زنگ (Yuji "Andy" Zeng)، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، به‌مدت سه ماه در کارگاه The Creator Space مشغول بازآفرینی ایدهٔ هاملتون شدند. برداشت مدرن آنها، سازوکارهای ساعت‌مکانیکی قرن هجدهم را با چوب برش‌خورده با لیزر، صفحات اکریلیک، نورپردازی LED برنامه‌ریزی‌شونده، میکروکنترلرها و سامانه‌های کنترلی الکترونیکی معاصر جایگزین کرده است — مجموعه‌ای از فناوری‌ها که با هدف تقلید از جریان‌های درخشان لاوا و انفجارهای ناگهانی فوران طراحی شده و در عین حال اجزای مکانیکی را پنهان می‌کنند. در طراحی این مدل، توجه ویژه‌ای به انتخاب مواد انتشاردهندهٔ نور (diffusers)، فیلترهای رنگی، و هندسهٔ مسیر جریان لاوا شده‌است تا جلوهٔ بصری طبیعی و مبتنی بر اصول اپتیک و گرمایی حاصل شود.
این بازآفرینی نه تنها به بازنمایی تاریخی محدود می‌شود، بلکه به‌عنوان یک پروژهٔ آموزشی در حوزهٔ مهندسی و طراحی تعاملی عمل می‌کند. استفاده از میکروکنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (مانند بردهای مبتنی بر معماری آردوینو یا ESP)، راننده‌های LED با کنترل PWM برای تغییر شدت و رنگ نور، و اکچویتورهای دقیق (موتورهای سروو یا استپر) برای تولید حرکت‌های قابل پیش‌بینی، همگی به دانشجویان امکان داد تا یک نمایش سینماتیک و همزمان از پدیده‌های آتشفشانی فراهم آورند.
«شایسته است که دقیقاً پس از ۲۵۰ سال، دانشجویان ما این پروژهٔ خفته را به زندگی بازگردانده‌اند»، دکتر ریچارد گیلِسپای، که به‌عنوان کیوریتور ارشد در دانشکدهٔ مهندسی و فناوری اطلاعات فعالیت می‌کند، اظهار داشت. «این یک نمونهٔ برجستهٔ ارتباط علم و جامعه است. مردم در سراسر جهان همواره از قدرت عظیم آتشفشان‌ها شگفت‌زده شده‌اند و چنین نمایش‌هایی می‌توانند بینش‌های علمی را در قالبی بصری و در دسترس منتقل کنند.»
چالش‌های مهندسی، مهارت‌های کارگاهی و دستاوردهای آموزشی
بازآفرینیِ یک اتوماتونِ تخیلی نیازمند بیش از بازنویسی دقیق خطوط روی کاغذ بود. دانشجویان با مسائل عملی روبه‌رو شدند که شباهت زیادی به آنچه هاملتون احتمالاً با آن مواجه می‌شد داشت: چگونه مکانیزم‌های محرک را از دید بازدیدکننده پنهان کنند، چگونه بخش‌های متحرک را متعادل سازند تا نور و حرکت حس طبیعی و واقع‌گرایانه‌ای داشته باشند، و چگونه از الکترونیک مدرن برای شبیه‌سازی ریتم و الگوی یک فوران آتشفشانی استفاده کنند. تصمیم‌گیری دربارهٔ اینکه کدام جزء باید مکانیکی باشد و کدام جزء باید شبیه‌سازی دیجیتال یا نوری باشد، یکی از مهم‌ترین چالش‌های طراحی بود.
از منظر مواد و ساخت، انتخاب متریال‌هایی مانند چوب برش‌خورده با لیزر برای سازهٔ بیرونی، اکریلیک مات برای پخش یکنواخت نور و قطعات چاپ سه‌بعدی برای اجزای داخلی کارآمد و سبک، همگی حاصل آزمایش‌های متعدد بودند. برای تولید جلوهٔ جریان لاوا، تیم از توزیع‌کننده‌های نور، لایه‌های رنگی نیمه‌شفاف و ترکیب LEDهای RGB بهره برد تا دما و رنگ لاوا — از نقره‌ای نارنجی تا قرمز مایل به قهوه‌ای — تداعی شود. همچنین استفاده از فن‌آوری‌های قابل تکرار مثل چاپ سه‌بعدی PLA برای نمونه‌سازی سریع و برطرف‌سازی اشکالات مکانیکی، زمان توسعه را کاهش داد.
«این پروژه فرصت‌های یادگیری فراوانی فراهم کرد. من مهارت‌های متعددی را گسترش دادم، از جمله برنامه‌نویسی، لحیم‌کاری و کاربردهای فیزیک»، خانم شو گفت. آقای زنگ افزود: «این یک راه عالی برای تقویت مهارت‌های حل مسئلهٔ عملی بود. ما هنوز با برخی از چالش‌هایی مواجه شدیم که هاملتون خودِ او نیز ممکن است با آنها روبه‌رو شده باشد؛ نورپردازی باید به گونه‌ای طراحی و متعادل می‌شد که مکانیزم‌ها از دید پنهان بمانند و در عین حال حس فوران و جریان لاوا حفظ شود.»
مهندس پژوهشی اندرو کوگیوس که ساخت این سازه را نظارت می‌کرد، پافشاری و پشتکار دانشجویان را ستود: «از انتخاب مواد و چاپ سه‌بعدی گرفته تا عیب‌یابی الکترونیک و برآورده‌سازی الزامات نمایشی، کار مشترک با یوچی و ژمینگ بسیار پربار بود. تجربیاتی از این دست، در کنار تحصیلات دانشگاهی، به آنها جایگاه بهتری برای مسیرهای حرفه‌ای آینده‌شان می‌دهد.»
اهمیت بازسازی؛ پیوند تاریخ، آتشفشان‌شناسی و ارتباطات علمی
فراتر از نوآوریِ زنده شدن یک گجت تاریخی، این پروژه در نقطهٔ تلاقی تاریخ، آتشفشان‌شناسی و ارتباطات علمی قرار دارد. بازسازی ترجمهٔ تحقیقات آرشیوی و یک آبرنگ از پیِترو فابریس به نام «نمای شبانهٔ جریان لاوا» (1771) به یک نمایش قابل لمس است که به مخاطبان کمک می‌کند فرآیندهای آتشفشانی را تجسم کنند: جریان لاوای درخشان، انفجارات انفجاری و بازی نور بر روی خاکستر و سنگ. این مدل تعاملی می‌تواند برای بازدیدکنندگان موزه و دانشجویانی که با مکانیک آتشفشان‌ها آشنا نیستند، نقطهٔ ورود جذابی فراهم کند و مفاهیم پیچیده‌ای مانند گرانروی گدازه، تغذیهٔ گدازه از منبع زیرین و تأثیرات نوری و گرمایی بر مواد سطحی را به صورت بصری نشان دهد.
به‌طور خاص، این مدل به درک چند مفهوم کلیدی در آتشفشان‌شناسی کمک می‌کند: 1) تفاوت بین جریان لاوای قلیایی و بازالتی و نحوهٔ رفتار جریان در شیب‌های مختلف، 2) مکانیسم‌های انفجاری و پسماندهای تولیدی از قبیل توف و پومیس، و 3) نقش نور و دما در درک بصری فعالیت آتشفشانی. در حالی که مدل مقیاس کوچک است، طراحی آن تلاش می‌کند تعادل میان اعتبار علمی (scientific accuracy) و تأثیر بصری (visual impact) را حفظ کند تا هم آموزشی و هم جلب‌کنندهٔ توجه باشد.
نهاد نهایی این دستگاه در حال حاضر قطعهٔ مرکزی نمایشگاه The Grand Tour در کتابخانهٔ بایلو دانشگاه ملبورن است و تا ۲۸ ژوئن ۲۰۲۶ به نمایش گذاشته می‌شود. به‌عنوان یک شئ قابل عرضه به عموم، این سازه نشان می‌دهد چگونه مهندسی و ساخت دیجیتال می‌توانند ایده‌های علمی تاریخی را احیا کنند و چگونه مدل‌های قابل لمس ابزارهای مؤثری برای توضیح خطرات طبیعی مانند فوران‌های آتشفشانی باقی می‌مانند. این تجربهٔ نمایشگاهی همچنین پلی است میان پژوهش آرشیوی، طراحی تعاملی و روش‌های مدرن ساخت، و می‌تواند الگوی همکاری میان کارشناسان تاریخ علم، مهندسان و طراحان موزه‌ای باشد.
با ترکیب پژوهش آرشیوی، مچاترونیک و مهندسی خلاق، این احیای مدل وزوو متعلق به هاملتون جذابیت ماندگار بازسازی‌ها را برجسته می‌کند: آنها گذشته را شنیدنی و دیدنی می‌سازند و نسل‌های جدید را دعوت می‌کنند که علم پنهان در پسِ جلوه‌های نمایشی را کاوش کنند. به‌علاوه، چنین پروژه‌هایی نشان می‌دهند که چگونه مفاهیم پیچیده‌ای مانند دینامیک گدازه، انتشار گرما، و تعامل نور با مواد سطحی می‌توانند با زبان طراحی و مهندسی معاصر برای مخاطبان گسترده توضیح داده شوند.
منبع: scitechdaily
نظرات
آرش
قشنگ و آموزنده، ولی یه ذره نمایشیه تا علمی. اگه داده‌های مقیاسی یا اندازه‌گیری هم می‌ذاشتن ارزش پژوهشی‌ش بالا می‌رفت
لابکور
بازسازی هایی مثل این پل می‌زنن بین تاریخ علم و آموزش عملی. سوال اینکه تا کجا باید دقیق باشه و تا کجا تاثیر بصری؟
توربو
خوشبحالشون! منم با چاپ سه‌بعدی و LED توی یه پروژه کار کردم، کلی خطا و دوباره‌کاری بود اما مهارتا حسابی اومد بالا
کوینکس
جالبه ولی پرسش دارم: آیا طرح هاملتون اصلاً ساخته شده بوده یا فقط یه نقشه روی کاغته؟ سند محکمی هست یا بازسازی صرف؟
مچبایت
وای، این بازآفرینی واقعاً خفن! ۲۵۰ سال خوابیده بود و حالا زنده شده، یه ترکیب عجیب از علم و تئاتر... منو برد
ارسال نظر