根据一项建模研究，轮子可能是在6000年前由喀尔巴阡山的铜矿工人发明的。虽然轮子的发明改变了运输和陶器制造等各个方面，但其确切起源仍然是考古学家的谜团。这项新研究使用结构力学的方法，认为东欧的铜矿工人可能在公元前3900年时推动了轮子技术的三项重大创新。
在铜器时代(公元前5000年至3000年)，欧洲、亚洲和北非的考古证据表明，轮子和轮式车辆的存在广泛，包括战斗场景壁画、迷你轮子、儿童玩具、马车埋葬以及早期的文本记录。然而，由于轮子迅速被采用，至今尚不清楚它的首次发明确切地点和时间，或是否在不同时间和地点独立发明。
轮子起源的主要理论有三种。一种认为它最早出现在公元前4000年的美索不达米亚，并传播到欧洲；另一种认为它在公元前3800年左右在北土耳其的庞特海岸发展。第三种理论则认为，轮子是在公元前4000年至3500年间在喀尔巴阡山发明，并从此向各个方向传播。
2016年，哥伦比亚大学名誉教授理查德·布利特提出了第三种理论。他认为，在公元前4000年，急需的铜矿变得越来越难以找到，矿工需要深入矿井，搬运矿石。布利特在其著作《轮子：发明与再发明》中提到，喀尔巴阡地区发现的晚铜器时代马车模型呈长方形，侧面呈梯形，类似现代的矿车。
在最新研究中，布利特和他的合作者们详细描述了轮子可能如何演变。研究小组利用考古证据，结合计算力学和设计科学，探讨人们如何将一组简单的滚筒变成轮轴系统。
研究人员认为，轮子的演变需要三项创新。为了移动重物，人们可能在路上放置滚筒，并根据需要将后面的滚筒移到前面。
第一项创新是带槽的滚筒，使箱子可以在滚筒上前后移动，减少了人们需要绕着箱子走来更换滚筒的麻烦。这可能使得人们能够将更宽的车子推入矿井。第二项创新是轮组，即固定在轴上的轮子，可能使得车子能够更高地通过岩石和矿道中的其他障碍。第三项创新则是轮子独立于轴的运动，可能是在轮组发明500年后出现，增加了设计的灵活性。
经过优化设计后，研究小组发现，从简单的滚筒演化到轮子和轴的过程是一个合理的路径，反映了越来越高效的设计。然而，喀尔巴阡山的环境可能也影响了这一设计。
“原始轮子开发者所处的环境具有某些独特特征，促使他们转向基于滚筒的运输，”詹姆斯在邮件中告诉《生活科学》。然而，研究人员指出，轮子在铜器时代并没有停止演变。例如，1869年发明的径向滚珠轴承在20世纪汽车和机器工业中带来了重大进展。
尽管这个新模型解释了轮子在东欧的发明，可能从此传播开来，但它并非对此主题的最终答案。詹姆斯表示：“我认为仍然可能存在多个文明独立发现轮子。”
这项研究所采用的计算设计方法可能还可以应用于其他考古问题，詹姆斯说：“例如，我认为仍有许多关于金字塔建造方式的知识待我们探索。”
本文译自 Live Science，由 BALI 编辑发布。
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