Las simulaciones por computadora reinventan la rueda en busca de cómo y por qué la humanidad comenzó a rodar

Un equipo multidisciplinario ha propuesto un proceso mediante el cual se podría haber inventado la rueda que no dependa de un solo momento de conocimiento de algún genio antiguo. En cambio, sugieren que la invención podría haberse producido en una serie de pasos (o tal vez deberíamos decir que se hicieron a lo largo de una pendiente gradual). Los autores incluso creen haber identificado dónde ocurrió esto primero y las condiciones que lo facilitaron.

Hay una razón por la que la invención de la rueda se ha arraigado en nuestro lenguaje: el mundo cambió tanto cuando sucedió que no había necesidad de volver a hacerlo. Sin embargo, no sabemos exactamente cuándo ni cómo se inventó la rueda, y mucho menos quién. Ahora, dos ingenieros y un historiador se han unido para ofrecer respuestas a algunas de estas preguntas (aunque sin una máquina del tiempo, es probable que nunca sepamos si tienen razón).

Podría decirse que las ruedas son anteriores a la humanidad, ya que las arañas en el desierto de Namib se contorsionan formando un disco para poder rodar por las dunas de arena y escapar de los depredadores. Por muy inteligente que esto pueda parecer desde un punto de vista evolutivo, carece de uno de los aspectos clave que hace que las ruedas nos sean útiles: el eje. Simplemente hacer rodar una piedra cuesta abajo hacia tus enemigos no capta toda la utilidad.

Para identificar los orígenes de la combinación de rueda y eje, el Dr. Lee Alacoque, el Profesor Richard Bullieet y el Dr. Kai James comenzaron con las descripciones más detalladas que pudieron encontrar de los sistemas de ruedas antiguos y trataron de identificar sus funciones precisas. Cuando incorporaron las funciones probables que dicho sistema necesitaba realizar en un algoritmo de diseño original, los autores lo escribieron; «Sintetiza automáticamente una estructura de rueda y eje a pesar de recibir poca información previa sobre la geometría del sistema».

Con base en esto, los autores proponen que la rueda evolucionó a partir de lo que llaman “rodillos libres”, postes cilíndricos colocados debajo de cargas pesadas para su transporte en distancias cortas. Estos postes podrían haberse fabricado fácilmente con troncos de árboles con tendencia a crecer rectos y sin ramas bajas.

Estos rodillos habrían reducido la fricción en comparación con el deslizamiento (aparte del trineo para la nieve). Sin embargo, a menos que tenga que recorrer una distancia muy corta o una cantidad inmensa de rodillos, deberá recoger constantemente algunos de detrás de la carga y apresurarlos hacia el frente.

Esto genera mucho trabajo extra, pero es práctico cuando se cuenta con una fuerza laboral lo suficientemente grande, como por ejemplo para los constructores de las pirámides. El trío señala, sin embargo, que no es una opción dentro de una mina típica, ya que los lados son tan estrechos que no hay espacio para pasar los rodillos.

En consecuencia, sostienen los autores, la siguiente etapa en el desarrollo de las ruedas se produjo entre los mineros que buscaban subir el mineral por pendientes pronunciadas. Se trataba de tallar casquillos en la base del recipiente que transportaba su carga. La forma del encaje mantuvo el rodillo en su lugar. Una necesidad en las minas también mejoró el rendimiento en otros lugares, ahorrando la necesidad constante de transportar rodillos hacia adelante y el riesgo de perder impulso si uno no llegaba lo suficientemente rápido. Se refieren a este avance como rodadura unilateral.

Sin embargo, el rodamiento unilateral tiene un inconveniente, ya que se produce un deslizamiento donde el rodillo se encuentra con el casquillo, lo que introduce una fricción adicional. Sin embargo, al alisar el encaje y al introducir lubricantes, esto podría reducirse al mínimo.

Con el tiempo, proponen los autores, los usuarios de esta tecnología se habrían dado cuenta de que si los rodillos operaban sólo a los lados del carro y se adelgazaban en el medio, el sistema ganaba espacio. Era necesario eliminar pequeños obstáculos donde el rodillo tocaba el suelo, pero que podían permanecer en el medio.

Este adelgazamiento central también hizo que los rodillos fueran más ligeros y, por tanto, más fáciles de transportar. Por tanto, el eje podría haberse desarrollado gradualmente. A pesar de carecer de los conceptos de física para entender por qué, quienes empujaban las cargas habrían descubierto que los carros con ejes mucho más delgados que el diámetro de sus ruedas eran más fáciles de empujar, debido a lo que ahora llamamos una ventaja mecánica.

No todo esto es trabajo nuevo. Los historiadores anteriores de la rueda ya han llegado a la conclusión de que los rodillos unilaterales representaron una etapa en su desarrollo, a pesar de la falta de evidencia arqueológica. Sin embargo, los autores de este artículo afirman; «Nuestra teoría difiere de las teorías anteriores en que los autores anteriores no abordaron la transición al rodamiento unilateral, ni relacionaron la evolución del eje con la ventaja mecánica».

Inicialmente, las ruedas y los ejes se tallaban en piezas individuales de madera. Con el tiempo, algunos ingenieros antiguos familiarizados con este sistema probablemente experimentaron separando la rueda del eje y descubrieron que el producto era aún mejor, especialmente al girar, ya que las ruedas podían girar a diferentes velocidades.

Una vez más, los autores concluyen que las ventajas del cambio habrían sido mayores en las minas, que a menudo se ven obligadas a girar para seguir los depósitos de mineral o evitar afloramientos de roca más dura.

Los autores sostienen que las minas donde se produjeron estas innovaciones (particularmente la última) estaban en los Cárpatos, donde se han encontrado modelos de arcilla de vagones de cuatro ruedas que datan del 3600 a.C. Se cree que los modelos se utilizaron como tazas para beber. El hecho de que 150 de estos modelos hayan sobrevivido para ser descubiertos por los arqueólogos sugiere que alguna vez fueron excepcionalmente comunes. Probablemente esto sea una señal de que a los habitantes de la región no sólo les gustaba mucho la cerveza, sino que estaban muy orgullosos de una tecnología desconocida para sus vecinos.

Se sabe que la minería del cobre se produjo en las montañas, pero sólo después de que estuvo bien establecida en los Balcanes. Los autores proponen que la cultura Boleráz, responsable de las tazas, tenía acceso a minerales de menor calidad, lo que los obligó a transportar más mineral a la fundición que sus homólogos del sur, lo que proporciona más incentivos para encontrar mejores formas de moverlo.

El diseño de las ruedas se ha ido optimizando a lo largo de los milenios siguientes, por lo que la investigación no nos ayuda a construir otras mejores. Por otra parte, transmite dos mensajes importantes. En primer lugar, las nuevas tecnologías rara vez aparecen completamente formadas, sino que se desarrollan en etapas, probablemente con la participación de muchas personas, incluso cuando un solo individuo recibe el crédito.

Además, añaden los autores; «Nuestros hallazgos también demuestran el papel fundamental que desempeñaron los factores ambientales en la creación de la tecnología sobre ruedas». Si tienen razón, el pueblo Boleráz no inventó la rueda porque fueran más inteligentes que los miembros de cualquier otra cultura, sino porque enfrentaron desafíos específicos para sacar su mineral a la superficie. Estos abrieron un camino para inventar la rueda, rollo a rollo.

El artículo se publica en acceso abierto en la revista Royal Society Open Science.