جالفاني الذي دُمّر عام 1838: القصة المأساوية لأول مركبة كهربائية

خرج أول قاطرة كهربائية في العالم من يد كيميائي اسكتلندي: حوّل روبرت ديفيدسون محركه الكهرومغناطيسي الذي بدأ العمل به عام 1837 خلال بضع سنوات إلى آلة كاملة الحجم، وقام بتشغيل قاطرته المسمّاة "Galvani" على خط سكة حديد إدنبرة–غلاسكو في سبتمبر 1842. قاطرة بلا فحم، وبلا دخان، وبلا نار - لكن للتاريخ جانب مأساوي منها أيضاً: دُمّرت Galvani على يد أشخاص كانوا خائفين من الآلة نفسها أو يعتبرونها تهديداً لمعاشهم، ولم يصل من النسخة الأصلية إلى يومنا هذا قطعة واحدة.

من كان روبرت ديفيدسون؟ هواية الكهرومغناطيسية لدى كيميائي من أبردين

لم يكن ديفيدسون مهندس سكك حديدية. كان كيمائياً وصباغاً وُلد في أبردين وقضى معظم حياته في المدينة نفسها. حضر الدروس في Marischal College - وهو اليوم جزء من جامعة أبردين - بين عامي 1819 و1821؛ وقام بتمويل تعليمه بنفسه من خلال العمل مساعداً مختبرياً. في عقد 1820، أسس عمله الخاص بالقرب من قناة Aberdeen-Inverurie: أولاً توريد الخميرة، ثم إنتاج المواد الكيميائية. وكجانب عمل كان يمارس أيضاً صناعة التلميع والعطور. وهذه تفصيلة تستحق المشاهدة: الشيء الذي موّل هواية الكهرومغناطيسية كان الربح المتحقق من إنتاج الخميرة الاصطناعية.

وصمّم بنفسه بطارياته الكيميائية أيضاً. لشخص يجمع بين توريد المواد الكيميائية ومهارات الورشة، لم يكن هذا عملاً صعباً ضمن إمكانيات ذلك العصر. أي أن أول قاطرة كهربائية في العالم لم تنتجها ورشة قاطرات من عصر البخار، بل ورشة منتج خميرة - وهذه واحدة من أكثر تفاصيل تاريخ الهندسة سخرية.

كيف كانت قاطرة Galvani تعمل؟

سارت عملية تطوير ديفيدسون خطوة بخطوة. في عام 1837 أنتج أول محرك كهرومغناطيسي عامل لديه وقاطرة كهربائية نموذجية. وفي عام 1839 صنع مركبة كهربائية رباعية العجلات، ومخرطة كهربائية، ومطبعة كهربائية - وتُعتبر تلك المركبة رباعية العجلات أول مركبة كهربائية رباعية العجلات معروفة. وفي عام 1840 افتتح في أبردين معرضاً كهرومغناطيسياً مفتوحاً للجمهور: ضمّ القاطرة النموذجية التي تحمل شخصين، والمخرطة الكهربائية، والمطبعة، وكهرومغناطيساً يرفع 2 طن. شاهد آلاف الأشخاص هذه الأشياء مقابل شلن لكل واحد منهم؛ أي أن آلات ديفيدسون كانت في مرحلة الاختراع تعمل أمام أعين الجمهور، لا على الورق.

كان اسم Galvani بالحجم الكامل مستوحى من العالم الإيطالي لويجي جلفاني، أول من أشار إلى العلاقة بين الكهرباء والحركة. كانت سلسلة عمل الآلة من حيث المبدأ الأساسي مماثلة للسيارات الكهربائية اليوم:

• بطارية جلفانية: خلايا أولية تنتج تياراً مستمراً وتستخدم صفائح الزنك داخل إلكتروليت حمضي. النقطة الحرجة هي: أن هذه الخلايا لم تكن قابلة لإعادة الشحن؛ فإنتاج التيار كان يعني استهلاك الزنك.
• المحرك الكهرومغناطيسي: محركان، واحد لكل محور. كانت المغناطيسات الكهرومغناطيسية تجذب قضباناً حديدية مثبتة حول أسطوانة خشبية دوارة؛ وكان مبدّل (كوموتاتور) يقطع التيار في اللحظة المناسبة ليجعل تسلسل الجذب مستمراً.
• نقل الحركة: مباشرة عبر التروس إلى العجلات الحديدية. لا نار، ولا فحم، ولا بخار، ولا دخان.

وبالنظر بعين مهندس حديث، تجدر الإشارة إلى ملاحظة مثيرة للاهتمام: محرك ديفيدسون كان شكلاً مبكراً مما نسميه اليوم المحرك ذا الممانعة المبدّلة (switched reluctance motor). وأن يجد مبدأ ما قيمته من جديد في الصناعة بعد 180 عاماً يدل على مدى ثبات أرضية ديفيدسون.

يُعزى سبب تقلب الوزن بمقدار 5–7 أطنان إلى قيام السجلات المختلفة بقياس الآلة وفق تعريفات مختلفة؛ المؤكد هو أن آلة غالفاني كانت تزن عدة أطنان وتمشي بسرعة المشي.

سبتمبر 1842: أول رحلة كهربائية على خط إدنبرة-غلاسكو

أُجريت التجربة على سكة حديد إدنبرة وغلاسكو. لكن الخط افتُح لحركة الركاب بوصفه أول خط بين المدن في اسكتلندا في 21 فبراير 1842 فقط - أي أن تجربة Davidson جرت بعد سبعة أشهر من افتتاح الخط، وعلى أحد أكثر السكك الحديدية حداثة في العالم. في سبتمبر 1842 تحركت Galvani بسرعة تقارب 6.5 كم/س على مسافة تقارب 2.5 كم. لكن المفهوم قد أثبت نفسه: فالعجلات كانت تدور دون الحاجة إلى قوة البخار. كانت العجلات تدور دون الحاجة إلى قوة البخار.

بينما يذكر أحد المصادر أن القاطرة جرت حملًا يزن 6 أطنان على تلك المسافة، تشير الروايات المؤسسية عن عمل Davidson إلى أن الآلية لم تحمل سوى وزنها الخاص. لم تكن قطعة عرض، بل قاطرة حقيقية تعمل على القضبان. وليس عبثاً أن المؤسسات الهندسية البريطانية تصفها حتى اليوم بأنها أول قاطرة كهربائية في العالم. والتفصيل الأكثر لفتاً للنظر كان موقف إدارة السكة الحديد:

لم يتأثر المديرون بما يكفي لدفع المفهوم قدماً. كانت التكنولوجيا مكلفة ولم تكن تهم شركات السكك الحديدية. كما سنرى في القسم التالي، كان هذا التقييم نتيجة تحليل كيميائي وتحليل تكاليف - وليس نتيجة تحيز. كما سنرى في القسم التالي، كان هذا التقييم نتيجة لتحليل كيميائي وتحليل تكاليف - وليس نتيجة للتحيز.

تدمير Galvani: من، لماذا، أين؟

نهاية القاطرة، مثل قصتها، غير موثقة. من المرجح أن "Galvani" دُمرت أثناء تخزينها في مستودع للقاطرات في بيرث - وأُتليات قبل أن يتمكن ديفيدسون من استعادتها. هوية الفاعل مجهولة؛ لكن المشتبه بهم الأقوى هم من يُشتبه في أنهم من داعمي المحركات البخارية.

الرواية الشائعة هي أن عمال السكك الحديدية، خوفاً من فقدان وظائفهم، هم من هدموا القاطرة. هذا التفسير معقول: فالقاطرة بلا نار كانت تعني رجل الوقود والمدخّن وسلسلة إمداد الفحم - أي مستقبل عشرات المهن التي يعتمد livelihood عليها على البخار كان على المحك. ومع ذلك، يجب أن نكون منفتحين: بينما لا يزال الخوف من فقدان الوظائف هو التفسير التقليدي، فإن من قام بهذا التدمير، وأين بالضبط ومتى، لم يُوثق بشكل قاطع. الشيء الوحيد المؤكد هو أن الآلة قد دُمرت. ومن الضروري أن نلاحظ، بصفتي مهندس آلات، أن محو اختراع ما مادياً قبل هزيمته اقتصادياً أمر نادر الحدوث في التاريخ؛ و"Galvani" واحدة من تلك الحالات.

اقتصاديات الفشل التجاري: الكيمياء خسرت، وليس الهندسة

السبب الحقيقي الذي مهّد لنهاية "Galvani" لم يكن تقنياً، بل اقتصادياً. المشكلة لم تكن في الهندسة، بل في الكيمياء: فالخلايا الغلفانية الأولية تستهلك الزنك أثناء توليد التيار، وكان الزنك مكلفاً والفحم رخيصاً. كل متر من الطريق كان يعني حرق المال فعلياً. هذه المعادلة لم تكن تُغلق بأسعار السوق في ذلك اليوم.

من الشائع الادعاء بأن التكلفة لكل ميل لدى "Galvani" كانت أعلى بـ 40 مرة تقريباً من المحرك البخاري؛ لكن هذا الرقم ينتقل كموجز أُعد في فترة لاحقة، وليس مستنداً مباشراً بتاريخ 1842. وفي الفترة نفسها، قاس موريتز فون جاكوبي في روسيا استهلاك الزنك لمحركاته أيضاً وخلص إلى النتيجة نفسها: المحركات الكهربائية لم تكن اقتصادية بسبب السعر المرتفع للزنك. وصول عاملين مستقلين إلى القناعة الاقتصادية نفسها يوضح أن المشكلة لم تكن في هندسة ديفيدسون، بل في كيمياء البطارية.

القطعة المفقودة: البطارية القابلة لإعادة الشحن

كان هناك مكوّن واحد فقط ينقص لجعل "Galvani" لـ ديفيدسون تجارية: البطارية القابلة لإعادة الشحن. وجاء هذا المكوّن في عام 1859، عندما اخترع الفيزيائي الفرنسي غاستون بلانتي البطارية القابلة لإعادة الشحن بالرصاص-الحمض - أي بعد سبع سنوات كاملة، كانت قطع "Galvani" قد تفرقت منذ زمن. كان مصير الجر الكهربائي معلقاً على توقيت اكتشاف كيميائي واحد.

لماذا نُسي ديفيدسون وذُكر سيمنس؟

يُذكر تاريخ الميلاد الرسمي للسكك الحديدية الكهربائية في معظم التقويمات بأنه عام 1879: عرض فيرنر فون سيمنس قاطرته التي تغذيها مولد وتحصل على التيار من السكة الثالثة في المعرض الصناعي في برلين؛ وسحب ثلاث عربات على مسار بطول 300 متر ونقل 90,000 راكب خلال الأشهر الأربعة للمعرض. كان عرضاً مذهلاً - لكنه جاء متأخراً عن ديفيدسون بـ 37 عاماً. الفرق بينهما لم يكن في التقنية، بل في البنية التحتية والاقتصاد: جعل سيمنس الجر الكهربائياً مربحاً بفضل البطارية القابلة لإعادة الشحن لبلانتي وتقنية المولدات؛ أما ديفيدسون فقد أثبت المفهوم لكنه لم يحصل على تمويل. وغالباً ما يسجّل كتاب التاريخ الفائز فقط. ولهذا لا تزال بعض سجلات الموسوعات حتى اليوم تشير إلى أن أول تطبيق ناجح للجر الكهربائي كان عام 1879، ولا تُدخل تجربة ديفيدسون عام 1842 في ذلك العدد.

لم يتلقَّ سبق ديفيدسون اعترافاً واسعاً إلا في 1890، عندما افتُتح خط سكة لندن سيتي وساوث لندن، وهو أول خط كهربائي تحت الأرض عميق المستوى في العالم. أعادت الصحافة في تلك السنة اكتشاف ديفيدسون البالغ من العمر 86 عاماً بوصفه أكبر كهربائي على قيد الحياة؛ وفي مجلة هندسة كهربائية ذُكر بقوله إنه أول من أثبت عملياً إمكانية الجر الكهربائي. ولم يفقد ديفيدسون ثقته بنفسه: حيث طبع على بطاقات عمله لقب "أبو القاطرة الكهربائية".

كان في الواقع جزءاً من جيل رائد لا مثيل له: فالحدّاد الأمريكي من فيرمونت توماس دافنبورت حصل في فبراير 1837 على أول براءة اختراع لمحرك كهربائي في الولايات المتحدة وشغّل سيارة نموذجية على مسار قصير؛ وفي سبتمبر 1838 شغّل موريتس فون ياكوبي قارباً كهربائياً يجدف حاملاً ركاباً في نهر نيفا بسانت بطرسبرغ. يُقال إن الأسكتلندي روبرت أندرسون صنع بين عامي 1832 و1839 مركبة برية كهربائية بدائية؛ لكن لا توجد براءة اختراع باسم أندرسون، ولا سجل معاصر موثوق، ولا دليل مادي على المركبة، وغالباً ما يُخلط بينه وبين ديفيدسون - فكلاهما أسكتلندي في العقد نفسه استخدم خلايا غلفانية. سبق أندرسون ممكن نظرياً، لكن مستوى التوثيق عنه أقل بكثير مما هو على ديفيدسون.

ما بقي من غلفاني إلى اليوم؟

لا شيء. لم يصل إلينا أي قطعة واحدة من القاطرة الأصلية، ولا من محركها ولا من بطارياتها. ودُمّر منزل ديفيدسون ومكانه عمل في شارع كانال رود. وتوفي في 16 نوفمبر 1894 عن عمر 90 عاماً؛ وفي شاهد قبره في مقبرة سانت بيتر بأبردين لا تُكتب سوى كلمة chemist - أي صيدلي كيميائي. فالحجر لا يحمل حتى اسم اختراع واحد؛ وهذه خاتمة تقلّ جداً عن أن تُقدَّم الحق لآلة دُمّرت.

غير أن الذاكرة لم تُمحَ بالكامل. في بلدة ألفورد بمقاطعة أبردينشاير يعرض متحف غرامبيان للنقل نسخة عاملة بالحجم الكامل من غلفاني، ونسخة من بطارية غلفانية، ومجسماً للقاطرة. كما نُشر كتاب يحكي قصة ديفيدسون، وأصبح اسمه يُذكَر من جديد بين اختراعات اسكتلندا. ومن الناحية الهندسية، ما تبقّى ليس شيئاً مادياً بل نتيجة قابلة للقياس: آلة تسير على قضبان، تعمل ببطاريتها الخاصة، تتقدم بمحركاتها الخاصة، وتؤكد المفهوم بشكل علني أمام الجمهور. كان هذا حقيقة عام 1842، وما زال حقيقة حتى اليوم.

قصة غلفاني أشبه بملخّص للقرن الأول من تاريخ النقل الكهربائي: هندسة صحيحة، وكيمياء خاطئة، وتقويم أُزِح إلى الخلف. عُرف محرك ديفيدسون في البيئة العلمية والصناعية في عصره، ونوقش وعُرض - ثم دُمّر مادياً ودُفع إلى الأرشيف بسبب عدم جدواه الاقتصادية. أما إعادة اكتشافه فهي مفعمة بقدر من المرارة: بينما تدور آلاف البطاريات للسيارات الكهربائية على الطرق اليوم، لا تذكّر أول قاطرة كهربائية في العالم سوى النظر إلى نسخة طبق الأصل، ونموذج مصغّر، وشاهد قبر كيميائي.

المصادر

• روبرت ديفيدسون (مخترع)
• روبرت ديفيدسون: أول قاطرة كهربائية في العالم (1837)
• القاطرة الكهربائية
• قاطرة ديفيدسون: كيف فعلها؟
• نسخة طبق الأصل من أول محرك جر كهربائي في العالم معروضة
• قاطرة سيمنس عام 1879
• نظرة عامة على روبرت ديفيدسون