Chi ha inventato le ruote, quando e come: studio fa luce sull’invenzione che ha cambiato l’umanità

Nella fantasiosa età della pietra dei Flinstones, in cui convivono simpaticamente esseri umani, dinosauri e tecnologie degli anni '60, le auto presentano dei grandi rulli anteriori e posteriori – fondamentalmente tronchi d'albero o blocchi di roccia arrotondati – per permetterne il movimento. Si pensa che le ruote siano nate migliaia di anni fa proprio dall'elaborazione di rulli di legno analoghi, che lentamente sono stati scavati e modificati fino a ottenere una struttura con un asse centrale e due dischi ai margini, come mostra il render sottostante. Sebbene in passato la teoria dei rulli sia stata scartata da diverse ricerche, un affascinante studio basato su simulazioni al computer condotto da ingegneri aerospaziali suggerisce che la ruota sia emersa proprio attraverso questo processo di riduzione.

Dai rulli alle ruote. Credit: Kai James

Non dobbiamo infatti immaginare un uomo preistorico cui si “accende la lampadina” mentre cerca di risolvere un complesso problema di trasporto, bensì a un lento e progressivo miglioramento di un'idea che è stata modificata e plasmata fino a ottenere il risultato finale. Ulteriormente perfezionato da elementi più moderni come ad esempio i cuscinetti a sfera (anch'essi passati dalle intuizioni di Leonardo da Vinci al brevetto di fine XVIII secolo di Philip Vaughan, fino all'impiego in una bicicletta attorno al 1870). Parliamo del resto di un'invenzione che ha letteralmente cambiato la storia dell'umanità, considerando quanto ancora oggi le ruote giochino un ruolo fondamentale nei trasporti e nelle relazioni.

Come e quando sono originate le ruote

A teorizzare che le ruote siano originate dai rulli è stato un team di ricerca statunitense composto da scienziati del Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign, del Dipartimento di Storia dell'Università Columbia di New York e della Facoltà di Ingegneria Aerospaziale del Georgia Institute of Technology. Tutto sarebbe iniziato circa 6.000 anni fa nelle infernali miniere di rame nel cuore del sistema montuoso dei Carpazi, in particolar modo in Ungheria. Proprio qui gli archeologi hanno trovato più di 150 carri in miniatura fatti di argilla, con ruote e una cesta superiore simulata dove venivano inseriti i minerali estratti. Si ritiene che possano essere dei modellini dei veri carri utilizzati dai minatori dell'epoca, che con questa soluzione resero il loro faticosissimo lavoro decisamente più agevole e proficuo.

I carrelli delle miniere nei Carpazi. Credit: Kai James

I ricercatori, coordinati dal professor Kai A. James, ritengono che l'ambiente artificiale di una miniera sia stato ideale per la trasformazione da rullo ad asse con due ruote ai margini. Come spiegato dallo scienziato in un articolo pubblicato su The Conversation, infatti, “affinché i rulli siano utili, necessitano di un terreno pianeggiante e solido e di un percorso privo di pendenze e curve strette”. I primi pesantissimi carichi di roccia e rame trasportati sui rulli avrebbero piano piano spinto gli inventori dell'epoca a modellare questi rudimentali mezzi di trasporto, rendendoli sempre più pratici e affidabili. Tutto potrebbe essere iniziato da fenomeni di usura causati dall'attrito nella zona centrale dei rulli (che si sarebbero ristretti proprio in quell'area a causa del peso), oppure, come suggeriscono gli scienziati, dall'idea di scavarli al centro per superare più agevolmente degli ostacoli lungo il percorso. Poiché queste modifiche rendevano i carrelli più facili da spingere e manovrare, richiedendo meno fatica, gli uomini avrebbero iniziato a prepararli direttamente in quel modo, fino a ottenere la soluzione con l'asse e i due grandi dischi ai margini.

L'invenzione che ha cambiato il mondo. Credit: Kai James

Questa trasformazione, basata su un processo che gli autori dello studio hanno chiamato “vantaggio meccanico”, è stata replicata anche attraverso un complesso modello al computer, nel quale i ricercatori hanno simulato le varie possibilità di evoluzione da rullo a ruote. “Il nostro algoritmo ha funzionato modellando centinaia di possibili forme di rulli e valutando le prestazioni di ciascuna di esse, sia in termini di vantaggio meccanico che di resistenza strutturale”, ha spiegato il professor James. “Quest'ultimo è stato utilizzato per determinare se un dato rullo si sarebbe rotto sotto il peso del carico. Come previsto, l'algoritmo ha infine optato per la consueta forma di ruota e asse, che ha ritenuto ottimale”, ha chiosato l'esperto.

In conclusione, secondo gli autori dello studio, le ruote sarebbero nate attorno al 3.900 avanti Cristo nel cuore dei Carpazi, dove l'ambiente minerario avrebbe influenzato la trasformazione dei rulli in modo non dissimile dalla pressione evolutiva che determina l'evoluzione biologica. Questo spiegherebbe il motivo per cui grandi popoli precedenti come gli antichi egizi, dotati di culture molto avanzate, non ebbero gli ingredienti adatti per dar vita alla ruota. I dettagli della ricerca “Reconstructing the invention of the wheel using computational structural analysis and design” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Royal Society Open Science.