دستگاهی که جهان را تغییر داد

ساوری در اصل یک مهندس نظامی بود و در سال ۱۷۰۲ به رتبه کاپیتانی دست یافت و وقت آزاد خود را در آزمایش‌های مکانیکی صرف می‌کرد. او در سال ۱۶۹۶ ماشینی را برای صیقل دادن شیشه یا سنگ مرمر اختراع کرد که در صنعت امری راهگشا بود. اما کار برجسته او اختراع اولین موتور بخار در ۱۶۹۸ بود که البته این اختراع سرآغازی شد برای موتور بخاری که در تاریخ توسط دیگران رفته‌رفته بهینه‌سازی شده و پیشرفت کرد. قبل از اختراع موتور بخار توسط توماس ساوری وضع معادن زغال‌سنگ انگلستان روز به روز بدتر می‌شد. تقاضای فراوان و روز افزون برای زغال‌سنگ صاحبان معادن را مجبور می‌کرد که هر روز با شدت بیشتری کار کنند و بیش از پیش به اعماق زمین فرو روند و هرچه بیشتر به اعماق زمین فرو می‌رفتند زحمت ایشان برای خارج کردن آبی که به معادن هجوم می‌آورد بیشتر بود.

هر روشی که ممکن بود اعم از زهکشی و تلمبه زدن و غیرقابل نفوذ کردن دیواره‌ها و غیره را آزمایش کرده بودند. مهندسان امپراتوری انگلیس وقت خود را صرف این مساله لاینحل که در واقع مشکل شماره یک اقتصاد انگلیس به‌شمار می‌رفت می‌کردند.

اما کمی قبل از پایان قرن هفدهم توماس ساوری که کتابی از انتشارات جامعه پادشاهی را ورق می‌زد به یادداشتی به قلم هوک برخورد کرد که ضمن آن از ماشین پاپن صحبت شده بود. کنجکاوی بسیاری در این خواننده ایجاد شد، زیرا با وجود انتقادات هوک یقین داشت که این اختراع سودمند و درخور توجه است. وی به زودی دریافت که چه اصلاحاتی باید در این ماشین به عمل آورد که درخور استفاده شود و بر اساسی که فیزیکدان فرانسوی به‌دست داده بود روشی ساخت که ماشین قابلیت اجرای کار پیدا کند.

در سال ۱۶۹۸ ساوری توانست امتیازی برای ماشین بخاری که واقعا در مقام عمل قابل استفاده باشد به‌دست آورد. او اختراع خود را نخست در مقابل شاه نمایش داد و یک سال بعد آن را در حضور تمام اعضای جامعه پادشاهی به‌کار انداخت.

قسمت اصلی این ماشین عبارت بود از دیگ‌گرمی که به وسیله شیر و لوله‌ای با آبی که باید بالا آورده شود ارتباط داشت؛ بخار آبی که در داخل این دیگ گرم قرار داشت در نتیجه جریان آب سردی که به‌طور ناگهانی اطراف دیگ گرم را فرا می‌گرفت انقباض می‌یافت و بلافاصله در داخل لوله ارتباطی، خلأ ایجاد می‌شد و آب در این لوله بالا می‌آمد و آنگاه کافی بود که به وسیله لوله‌های مناسبی این آب را خارج کنند؛ سپس مجددا دیگ را به‌شدت گرم می‌کردند و بخار آب ایجاد می‌شد و عمل انتقال به این طریق ادامه می‌یافت.

در این دستگاه برخلاف ماشین دنی پاپن نه سمبه وجود داشت و نه طناب. ساختمان دستگاه بسیار ساده بود و می‌توانستند عمل تخلیه مزبور را تا ۴ بار در هر دقیقه تکرار کنند؛ ولی نکته در اینجا است که اگرچه سرعت عمل چندان زیاد نبود در عوض دستگاه می‌توانست مرتبا و بدون توقف کار خود را ادامه دهد. متاسفانه در ساختمان این ماشین نیز دو نکته جدی ایجاد اشکال می‌کرد: اول مصرف فوق‌العاده آن بود؛ زیرا برای بالا آوردن ۷۵ لیتر آب به ارتفاع یک متر باید ۱۶ کیلوگرم زغال بسوزانند.

دوم ساختمان زمخت و ناهنجار دستگاه و مخصوصا دیگ گرم آن ایجاد زحمت می‌کرد، زیرا هر قدر ارتفاع آب بالا آوردنی بیشتر می‌بود مجبور بودند به همان نسبت بر فشار بخار آب بیفرایند؛ به‌طوری‌که چون میزان فشار مزبور به ۸ تا ۱۰ جو می‌رسید «حرارت دیگ گرم به قدری زیاد می‌شد که تمام جوشکاری‌های آن ذوب می‌شد و قدرت فشار چنان بود که بسیاری از مفاصل ماشین از هم جدا می‌شد.

متاسفانه ساوری حتی یک لحظه به این فکر نیفتاد که برای جلوگیری از خطر انفجار دیگ و اطلاع یافتن از میزان فشار داخلی دیگ در هر لحظه از دستگاه ضمیمه کوچکی که دنی پاپن ۱۷ سال قبل از آن تاریخ در شهر لندن اختراع کرده بود استفاده کند. در واقع در سال ۱۶۸۱ دانشمند فرانسوی نوعی دیگ آشپزخانه اختراع کرده بود که به عقیده او می‌توانست سخت‌ترین گوشت‌ها را در مدت بسیار کم و با خرج اندک بپزد.

این اختراع همان دیگ‌هایی است که با فشار بخار عمل می‌کند و امروزه همه جا معمول است و آن را اوتو کلاو می‌نامند. برای آنکه از میزان فشار داخلی مطلع باشد دریچه‌ای روی این دستگاه تعبیه کرده و وزنه‌ای به آن آویخته بودند؛ به‌طوری‌که تا رسیدن به میزان فشار مطلوب، وزنه مزبور و فشار داخلی ایجاد تعادل می‌کردند. این دریچه که بعدها نام آن را «دریچه اطمینان» گذاشتند فواید و موارد استعمال متعددی داشت و به دیگ آشپزخانه محدود نمی‌شد.

همان‌طور که گفتیم ساوری به فکر استفاده از این دریچه اطمینان نیفتاد و خود پاپن نیز از آن استفاده نکرد تا اینکه سال‌ها بعد خبر موفقیت مخترع انگلیسی به گوش او رسید و در سال ۱۷۵۷ تصمیم گرفت که بار دیگر در خواب و خیال دوران گذشته خود غور و تعمق کند.

بنابراین در سال ۱۷۰۷ که دنی پاپن ۶۰ ساله و خسته و مایوس و متاثر، مسائل گذشته را از نو مورد مطالعه قرار داد، در پرتو نوری که از اختراع ساوری ایجاد شده بود آن را حل کرد و این بار ماشین جدیدی ساخت. این ماشین نیز برای خارج کردن آب به‌کار می‌رفت، اما این بار به جای آنکه آب را به‌طور ساده و معمول به خارج دفع کنند بر پره‌های چرخی می‌ریختند و چرخ به حرکت در می‌آمد این مساله که دنی پاپن روح معذب و فکر مغشوش و ناراحتی داشته است از ماشین جدید او به خوبی معلوم می‌شد. به جای آنکه در این دستگاه یک عامل محرک مثلا بخار آب وجود داشته باشد سه عامل مورد احتیاج بود یعنی بخار آب، فشار جو و نیروی ثقل.

با این حال مخترع مزبور به خوبی موفق شد دستگاه مزبور را روی کشتی کوچکی قرار دهد و با کمک آن پاروهای کشتی را برای اولین بار به حرکت درآورد. کشتی واقعا در رودخانه به راه افتاد و این تجربه در شهر کاسل و روی رودخانه فولدا انجام گرفت؛ اما متاسفانه بیش از یک بار کار خود را انجام نداد، زیرا دنی پاپن که مثل همیشه در چنگال ناپایداری‌های دائمی خلق و خوی خود اسیر بود در همین هنگام تصمیم گرفت که از آلمان عازم انگلستان شود.

ملاحان رودخانه وزر از مشاهده آنکه این کشتی بدون وجود ملاح حرکت می‌کند به خشم آمدند و کشتی را قطعه قطعه کردند. فرانسوی بیچاره که بعد از این نه عایدی داشت و نه امید، رضا به قضا داد و دوران پیری را با فقر و بدبختی سپری کرد، همه‌کس او را ترک کرد و هیچ کس از اکتشاف بزرگ او با خبر نشد. از آن پس اطلاعات ناچیزی درباره زندگی او در دست است و حدس زده می‌شود که در یکی از روزهای سال ۱۷۱۴ در شهر لندن وفات یافت.

نوعی از این ماشین بخار که در سال ۱۷۱۲ معمول شد آنقدر ساختمان زمخت و ناهنجاری داشت که به زودی، پی در پی اصلاحات اساسی در اجزای آن به عمل آوردند به‌طوری‌که در اواسط قرن هجدهم ماشین مزبور به مرحله تکامل واقعی رسید. اولین اصلاح اساسی در شیرهای آن به عمل آمد. دستگاه سه شیر داشت اولی برای آن بود که بخار را از دیگ گرم وارد در استوانه کند، دومی واسطه ورود آب سرد به دور استوانه می‌شد و سومی برای خروج آب از تلمبه به‌کار می‌رفت.

و این هر سه طبعا با دست کار می‌کردند، بنابراین باید کارگری را همواره برای تنظیم آنها به‌کار می‌گماردند. اما در سال ۱۷۱۳ توانستند به وسیله نخی که به لنگر ماشین تعبیه می‌کردند کاری کنند که خود دستگاه در موارد لزوم شیرها را باز و بسته کند. آنگاه در سال ۱۷۱۸ مکانیسینی به نام بایتون این روش مقدماتی را حذف کرد و میله‌های فلزی مناسب به جای نخ قرار داد. از این پس دستگاه مزبور می‌توانست خود به خود و بی‌واسطه انسانی کار خویش را انجام دهد.

ماشین ابتدایی ساوری در طول زمان به‌دست مهندسان مختلف بهینه‌سازی شد سپس در سال ۱۷۳۲ برای اولین بار وارد فرانسه شد و در این مملکت نیز مانند انگلستان آن را برای خشک کردن چاه‌معادن مورد استفاده قرار دادند. در کشور هلند مخصوصا برای خشک کردن نواحی باتلاقی به‌کار رفت و در ممالک دیگر بیش و کم آن را برای آب دادن به مزارع و باغ‌ها و توزیع آب در شهرها به‌کار بردند؛ به‌طوری که چند صد عدد از آن در انگلستان رواج یافته بود.

این دستگاه‌ها عظمت خارق‌العاده داشتند و در مواردی ارتفاع آن از خانه‌های دو طبقه بیشتر بود. لنگر و زین آن با کندی و طمانینه خاصی به حرکت درمی‌آمد و هرجا که نمونه‌ای از آن یافت می‌شد جمعیت بیکاران جمع می‌شدند وحیرت زده آن را نگاه می‌کردند.