الهندسة الرومانية القديمة

اشتهر الرومان القدماء بإنجازاتهم الهندسية المتقدمة . وقد طُوّرت تقنية إيصال المياه الجارية إلى المدن في الشرق الأدنى وبلاد ما بين النهرين ^{[ 1 ]} ، لكن الرومان حوّلوها إلى تقنية لم تكن لتُتصوّر في اليونان. وتأثرت العمارة المستخدمة في روما بشدة بالمصادر اليونانية والإترورية .

شُيّدت الطرق الرومانية لتكون مقاومة للفيضانات وغيرها من المخاطر البيئية. ولا تزال بعض الطرق التي بناها الرومان مستخدمة حتى اليوم.

كانت هناك عدة أشكال مختلفة للطرق الرومانية القياسية. تألفت معظم الطرق عالية الجودة من خمس طبقات. الطبقة السفلية، المسماة " بافيمينتوم "، كانت بسماكة بوصة واحدة ومصنوعة من الملاط. وفوقها أربع طبقات من البناء. الطبقة التي تعلو " بافيمينتوم" مباشرة كانت تُسمى " ستاتومين" . كانت بسماكة قدم واحدة، ومصنوعة من حجارة مربوطة معًا بالأسمنت أو الطين.

وفوق ذلك، كانت هناك الطبقة الأساسية (الرودنس) ، المصنوعة من عشر بوصات من الخرسانة المدكوكة. أما الطبقة التالية، وهي النواة ، فكانت مصنوعة من اثنتي عشرة إلى ثماني عشرة بوصة من طبقات الخرسانة المتتالية، التي تم وضعها ودحرجتها. وُضعت فوق الرودنس طبقة علوية ( سوما كرستا) من ألواح الصوان أو الحمم البركانية متعددة الأضلاع، يتراوح قطرها بين قدم واحدة وثلاث أقدام، وسمكها بين ثماني إلى اثنتي عشرة بوصة. أما السطح العلوي النهائي فكان مصنوعًا من الخرسانة أو من حجر الصوان المصقول والمُحكم التركيب.

بشكل عام، عندما كان الطريق يواجه عائقًا، كان الرومان يفضلون هندسة حل للعائق بدلاً من إعادة توجيه الطريق حوله: تم بناء الجسور فوق جميع أحجام الممرات المائية؛ وتم التعامل مع الأراضي المستنقعية عن طريق بناء جسور مرتفعة ذات أساسات متينة؛ وكثيرًا ما كان يتم قطع التلال والنتوءات الصخرية أو حفر الأنفاق من خلالها بدلاً من تجنبها (تم صنع الأنفاق من كتل صخرية صلبة مستطيلة الشكل).

كانت روما تُجلب إليها مليون متر مكعب (260,000,000 جالون أمريكي) من الماء يوميًا عبر إحدى عشرة قناة مائية مختلفة . وكان استهلاك الفرد من الماء في روما القديمة يُضاهي استهلاكه في مدن حديثة مثل مدينة نيويورك أو روما الحالية. وكان معظم الماء يُستخدم للأغراض العامة، كالحمامات وشبكات الصرف الصحي. ويُعدّ كتاب "De aquaeductu" (في مجلدين) المرجع الأساسي حول قنوات المياه في روما خلال القرن الأول الميلادي، وقد كتبه فرونتينوس .

كانت قنوات المياه تمتد من 10 إلى 100 كيلومتر (10 إلى 60 ميلاً) ، وعادةً ما كانت تنحدر من ارتفاع 300 متر (1000 قدم) فوق مستوى سطح البحر عند المنبع، إلى 100 متر (330 قدمًا) عند وصولها إلى الخزانات المحيطة بالمدينة. استخدم المهندسون الرومان أنابيب سيفونية معكوسة لنقل المياه عبر الوادي إذا رأوا أن بناء قناة مياه مرتفعة غير عملي. وكانت الفيالق الرومانية مسؤولة إلى حد كبير عن بناء قنوات المياه، بينما كان العبيد يتولون صيانتها في كثير من الأحيان. ^{[ 3 ]}      

كان الرومان من أوائل الحضارات التي استغلت قوة الماء. فقد بنوا بعضًا من أوائل طواحين المياه خارج اليونان لطحن الدقيق، ونشروا تقنية بناء طواحين المياه في جميع أنحاء منطقة البحر الأبيض المتوسط. ومن الأمثلة الشهيرة على ذلك ما حدث في باربيغال بجنوب فرنسا، حيث كانت تُدار ست عشرة طاحونة مائية مبنية على سفح تل بواسطة قناة مائية واحدة، وكان مخرج إحداها يغذي الطاحونة التي تليها في شلال.

كانوا بارعين أيضاً في التعدين، حيث بنوا قنوات مائية لتزويد المعدات المستخدمة في استخراج خامات المعادن، كالتعدين الهيدروليكي ، وبنوا خزانات لتخزين المياه اللازمة عند فوهة المنجم. ومن المعروف أنهم كانوا قادرين أيضاً على بناء وتشغيل معدات التعدين مثل مطاحن التكسير وآلات نزح المياه. وقد تم العثور على عجلات عمودية كبيرة القطر تعود إلى العصر الروماني، كانت تُستخدم لرفع المياه، في مناجم ريو تينتو بجنوب غرب إسبانيا. وكانوا منخرطين بشكل وثيق في استغلال موارد الذهب، مثل تلك الموجودة في دولاوكوثي بجنوب غرب ويلز ، وفي شمال غرب إسبانيا، وهي دولة ازدهر فيها تعدين الذهب على نطاق واسع في أوائل القرن الأول الميلادي، كما هو الحال في لاس ميدولاس .

كانت الجسور الرومانية من أوائل الجسور الكبيرة والدائمة التي بُنيت على الإطلاق. شُيّدت من الحجر، مع استخدام القوس كهيكل أساسي. كما استُخدم الخرسانة في معظمها. يُعد جسر بونس إيميليوس ، الذي سُمّي لاحقًا بونتي روتو (الجسر المكسور)، والذي بُني عام 142 قبل الميلاد، أقدم جسر حجري روماني في روما، إيطاليا.

كان جسر تراجان ، الذي شُيّد فوق نهر الدانوب السفلي، أكبر جسر روماني ، وقد ظلّ لأكثر من ألف عام أطول جسر بُني على الإطلاق من حيث الطول الإجمالي وامتداده. وكانت هذه الجسور ترتفع عادةً 18 متراً على الأقل فوق سطح الماء.

ومن الأمثلة على بناء الجسور العسكرية المؤقتة جسرا قيصر على نهر الراين .

بنى الرومان العديد من السدود لتجميع المياه، مثل سدود سوبياكو ، التي غذّى اثنان منها قناة أنيو نوفوس ، أكبر قناة مائية تُزوّد ​​روما بالمياه. ويُقال إن أحد سدود سوبياكو كان الأعلى على الإطلاق، سواءً من حيث الارتفاع أو الارتفاع المُستنتج. كما بنوا 72 سدًا في إسبانيا، مثل سدود ميريدا ، والعديد غيرها معروفة في أنحاء الإمبراطورية. وفي موقع مونتيفورادو في غاليسيا ، يبدو أنهم بنوا سدًا عبر نهر سيل لكشف رواسب الذهب الغرينية في قاع النهر. ويقع هذا الموقع بالقرب من منجم لاس ميدولاس الروماني الرائع للذهب .

تُعرف العديد من السدود الترابية في بريطانيا، بما في ذلك مثال محفوظ جيدًا من مدينة لانشستر الرومانية، لونغوفيسيوم ، حيث يُحتمل أنها استُخدمت في الحدادة أو الصهر على نطاق صناعي ، استنادًا إلى أكوام الخبث الموجودة في هذا الموقع بشمال إنجلترا. كما تُعدّ خزانات المياه شائعة على طول أنظمة القنوات المائية، وتُعرف أمثلة عديدة منها من موقع واحد فقط، وهو مناجم الذهب في دولاوكوثي غرب ويلز . وكانت السدود الحجرية شائعة في شمال إفريقيا لتوفير إمدادات مياه موثوقة من الأودية خلف العديد من المستوطنات.

كانت مباني روما القديمة ومعالمها المعمارية مثيرة للإعجاب. فمثلاً، كان سيرك ماكسيموس أحد أكبر أماكن الترفيه التي بُنيت على الإطلاق، ويتسع لما يُقدّر بنحو 50,000 متفرج ^{[ 4 ]} . كما يُعدّ الكولوسيوم مثالاً رائعاً على فن العمارة الرومانية في أبهى صوره. فهو أحد الملاعب العديدة التي بناها الرومان، ويُظهر الأقواس والمنحنيات التي تُميّز المباني الرومانية.

لا يزال البانثيون في روما قائماً كنصب تذكاري وضريح، وتتميز حمامات دقلديانوس وحمامات كاراكلا بحالة حفظها الرائعة، إذ لا تزال قباب الأولى سليمة . وقد نُسخت هذه المباني العامة الضخمة في العديد من عواصم المقاطعات والمدن في جميع أنحاء الإمبراطورية، ووصف فيتروفيوس المبادئ العامة لتصميمها وبنائها في كتابه الضخم " دي أركيتكتورا" الذي كتبه في مطلع الألفية .

كانت التقنية التي طُوّرت للحمامات مثيرة للإعجاب بشكل خاص، ولا سيما الاستخدام الواسع النطاق لنظام التدفئة تحت الأرضية (الهيبوكاوست) كأحد أوائل أنواع التدفئة المركزية التي طُوّرت في العالم. لم يقتصر استخدام هذا الاختراع على المباني العامة الكبيرة فحسب، بل امتدّ ليشمل المباني السكنية مثل العديد من الفيلات التي بُنيت في جميع أنحاء الإمبراطورية.

كانت أكثر المواد استخداماً هي الطوب والحجر أو البناء ، والأسمنت ، والخرسانة ، والرخام . وكان الطوب يأتي بأشكال مختلفة. استُخدم الطوب المنحني لبناء الأعمدة، والطوب المثلث لبناء الجدران.

كان الرخام في الأساس مادةً للزينة. وقد تفاخر أغسطس ذات مرة بأنه حوّل روما من مدينة مبنية من الطوب إلى مدينة مبنية من الرخام. وكان الرومان قد جلبوا الرخام في الأصل من اليونان، لكنهم اكتشفوا لاحقًا محاجرهم الخاصة في شمال إيطاليا.

كان الإسمنت يُصنع من الجير المطفأ (أكسيد الكالسيوم) الممزوج بالرمل والماء. اكتشف الرومان أن استبدال الرمل أو إضافته بمادة بوزولانية ، مثل الرماد البركاني، يُنتج إسمنتًا شديد الصلابة، يُعرف باسم الملاط الهيدروليكي أو الإسمنت الهيدروليكي . وقد استخدموه على نطاق واسع في منشآت مثل المباني والحمامات العامة والقنوات المائية، مما ضمن بقاءها حتى العصر الحديث.

كان الرومان أول من استغلّ رواسب المعادن باستخدام تقنيات متطورة، ولا سيما استخدام القنوات المائية لجلب المياه من مسافات بعيدة لتسهيل عمليات التعدين. وتتجلى هذه التقنيات بوضوح في مواقع بريطانية مثل دولاوكوثي ، حيث استغلوا رواسب الذهب بخمس قنوات مائية طويلة على الأقل، تربط الأنهار والجداول المجاورة. استخدموا المياه للتنقيب عن الخام عن طريق إطلاق موجة من الماء من خزان لجرف التربة وكشف الصخور الأساسية وعروقها. كما استخدموا الطريقة نفسها (المعروفة باسم " التنظيف ") لإزالة الصخور غير المرغوب فيها، ثم لتبريد الصخور الساخنة التي أضعفتها النيران .

قد تكون هذه الأساليب فعّالة للغاية في التعدين السطحي، لكن إشعال النار كان شديد الخطورة عند استخدامه في المناجم تحت الأرض. وقد أصبحت هذه الأساليب غير ضرورية مع ظهور المتفجرات ، على الرغم من أن التعدين الهيدروليكي لا يزال يُستخدم في خامات القصدير الغرينية . كما استُخدمت هذه الأساليب لتوفير كمية مُتحكّم بها من الذهب لغسل الخام المسحوق. ومن المُرجّح أنهم طوّروا أيضًا مطاحن تعمل بالطاقة المائية لسحق الخام الصلب، والذي كان يُغسل لجمع غبار الذهب الكثيف.

في المناجم الغرينية، طبقوا أساليب التعدين الهيدروليكي على نطاق واسع، كما هو الحال في لاس ميدولاس شمال غرب إسبانيا. ويمكن العثور على آثار خزانات وقنوات مائية في العديد من المناجم الرومانية القديمة الأخرى. وقد وصف بليني الأكبر هذه الأساليب بتفصيل دقيق في كتابه "التاريخ الطبيعي" . كما وصف التعدين العميق تحت الأرض، وأشار إلى ضرورة تجفيف المناجم باستخدام دواليب مائية عكسية ، وقد عُثر على نماذج فعلية منها في العديد من المناجم الرومانية التي كُشفت خلال محاولات التعدين اللاحقة. وكانت مناجم النحاس في ريو تينتو أحد مصادر هذه القطع الأثرية، حيث عُثر على مجموعة من 16 قطعة في عشرينيات القرن الماضي. كما استخدموا أيضًا براغي أرخميدس لإزالة المياه بطريقة مماثلة.

كانت الهندسة متأصلة مؤسسياً في الجيش الروماني، الذي شيّد الحصون والمعسكرات والجسور والطرق والمنحدرات والأسوار ومعدات الحصار، وغيرها. ومن أبرز الأمثلة على بناء الجسور العسكرية في الجمهورية الرومانية جسر يوليوس قيصر فوق نهر الراين ، الذي أنجزه فريق من المهندسين في عشرة أيام فقط. وقد سُجّلت إنجازاتهم في حروب داسيا في عهد تراجان في أوائل القرن الثاني الميلادي على عمود تراجان في روما.

كما شارك الجيش بشكل وثيق في تعدين الذهب ، وربما قام ببناء مجمع واسع من القنوات والخزانات في منجم الذهب الروماني دولاوكوثي في ​​ويلز بعد فترة وجيزة من غزو المنطقة في عام 75 ميلادي.

بلغت تقنية النوافير المائية مستوىً متقدماً خلال العصر الروماني، وهو ما أكده كلٌ من فيتروفيوس (في كتابه "العمارة ") وبلينيوس الأكبر (في كتابه "التاريخ الطبيعي "). وكان أكبر مجمع للنوافير المائية موجوداً في باربيغال بالقرب من آرل ، حيث كان الموقع يُغذى بقناة من القناة الرئيسية التي تغذي المدينة. ويُقدّر أن الموقع كان يضم ستة عشر ناعورة مائية منفصلة ذات تدفق علوي ، مرتبة في خطين متوازيين على سفح التل. وكان الماء الخارج من كل ناعورة يُغذي الناعورة التالية في التسلسل.

على بُعد اثني عشر كيلومترًا شمال آرل، في باربيغال، بالقرب من فونتفيل ، حيث وصل خط المياه إلى تل شديد الانحدار، كان الخط يغذي سلسلة من عجلات المياه المتوازية لتشغيل طاحونة دقيق . يوجد خطان مائيان يلتقيان شمال مجمع الطاحونة مباشرةً، وبوابة مائية تُمكّن المشغلين من التحكم في إمدادات المياه إلى المجمع. توجد بقايا حجرية كبيرة لقنوات المياه وأساسات الطواحين الفردية، بالإضافة إلى درج يصعد التل الذي بُنيت عليه الطواحين. ويبدو أن الطواحين عملت من نهاية القرن الأول حتى نهاية القرن الثالث تقريبًا. ^{[ 5 ]} وقد قُدّرت طاقة الطواحين بـ 4.5 طن من الدقيق يوميًا، وهو ما يكفي لتوفير الخبز لـ 12,500 نسمة كانوا يقطنون بلدة أريلات في ذلك الوقت. ^{[ 6 ]}

كانت منشرة هيرابوليس منشرة حجرية رومانية تعمل بالطاقة المائية، تقع في هيرابوليس ، آسيا الصغرى ( تركيا الحديثة ). يعود تاريخها إلى النصف الثاني من القرن الثالث الميلادي، ^{[ 7 ]} وتُعد أقدم آلة معروفة تجمع بين ذراع التدوير وقضيب التوصيل . ^{[ 8 ]}

تظهر طاحونة المياه على نقش بارز على تابوت ماركوس أوريليوس أميانوس، وهو طحان محلي . وتظهر عجلة مائية تتغذى من قناة مائية وهي تُشغل منشارين إطاريين عبر سلسلة تروس لقطع كتل مستطيلة. ^{[ 9 ]}

تُشير الأدلة الأثرية إلى وجود آليات أخرى للذراع المرفقي وقضيب التوصيل، دون وجود تروس، في مناشر الحجر التي تعمل بالطاقة المائية في القرن السادس الميلادي في جراسا بالأردن وأفسس بتركيا . ^{[ 1 ]} كما وردت إشارات أدبية إلى مناشر الرخام التي تعمل بالطاقة المائية في ترير ، ألمانيا حاليًا ، في قصيدة "موسيلا" لأوسونيوس ، التي تعود إلى أواخر القرن الرابع الميلادي . وتؤكد هذه الإشارات على الاستخدام المتنوع للطاقة المائية في أجزاء كثيرة من الإمبراطورية الرومانية . ^{[ 10 ]}

كان يوجد مجمع طواحين على تلة جانيكولوم في روما ، تتغذى من قناة أكوا ترايانا . وقد بُنيت أسوار أوريليان على امتداد التلة، على ما يبدو لتضم طواحين المياه المستخدمة لطحن الحبوب وتوفير دقيق الخبز للمدينة. ولذلك، يُرجح أن الطاحونة بُنيت في نفس وقت بناء الأسوار أو قبله، على يد الإمبراطور أوريليان (حكم من 270 إلى 275 ميلادي). وكانت الطواحين تُزود بالمياه من قناة مائية، حيث تنحدر المياه من أعلى التلة شديدة الانحدار. ^{[ 11 ]}

يشبه الموقع بذلك موقع باربيغال ، على الرغم من أن الحفريات التي أُجريت في أواخر التسعينيات تشير إلى أن تصميمها ربما كان من النوع السفلي وليس العلوي. كانت الطواحين قيد الاستخدام عام 537 ميلاديًا عندما قطع القوط المحاصرون للمدينة إمدادات المياه عنها. ومع ذلك، فقد أُعيد ترميمها لاحقًا، وربما ظلت تعمل حتى عهد البابا غريغوري الرابع على الأقل (827-844). ^{[ 12 ]}

تم الإبلاغ عن العديد من المواقع الأخرى في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية ، على الرغم من أن العديد منها لا يزال غير مكتشف.

• قائمة طواحين المياه الرومانية
• الزراعة الرومانية
• الطقوس الرومانية
• التعدين الروماني
• التكنولوجيا الرومانية

• ديفيز، أوليفر (1935). المناجم الرومانية في أوروبا . أكسفورد.{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
• هيلي، أ. ف. (1999). بليني الأكبر عن العلم والتكنولوجيا . أكسفورد: كلارندون.
• هودج، ت. (2001). القنوات المائية الرومانية وإمدادات المياه (  الطبعة الثانية). داكوورث.
• ريتي، توليا؛ غريوي، كلاوس؛ كيسينر، بول (2007)، "نقش بارز لمنشار حجري يعمل بالطاقة المائية على تابوت في هيرابوليس ودلالاته" ، مجلة علم الآثار الرومانية ، 20 : 138-163 ، doi : 10.1017/S1047759400005341 ، S2CID 161937987 
• سميث، نورمان (1972). تاريخ السدود . دار نشر سيتاديل.
• ويلسون، أندرو (2002)، "الآلات والطاقة والاقتصاد القديم" ، مجلة الدراسات الرومانية ، المجلد  92، الصفحات 1-32 ، doi : 10.2307/3184857 ، JSTOR 3184857 ، S2CID 154629776   

• كومو، سيرافينا. 2008. "المصادر المكتوبة القديمة للهندسة والتكنولوجيا". في كتاب أكسفورد للهندسة والتكنولوجيا في العالم الكلاسيكي . حرره جون ب. أوليسون، 15-34. نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.
• غرين، كيفن. 2003. "علم الآثار والتكنولوجيا". في كتاب "دليل علم الآثار " . حرره جون ل. بينتليف، 155-173. أكسفورد: بلاكويل.
• همفري، جون دبليو. 2006. التكنولوجيا القديمة . ويستبورت، كونيتيكت: غرينوود.
• ماكنيل، إيان، محرر. 1990. موسوعة تاريخ التكنولوجيا . لندن: روتليدج.
• أولسون، جون ب.، محرر. 2008. دليل أكسفورد للهندسة والتكنولوجيا في العالم الكلاسيكي . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.
• ريهيل، تريسي إي. 2013. التكنولوجيا والمجتمع في العالمين اليوناني والروماني القديمين . واشنطن العاصمة: الجمعية التاريخية الأمريكية.
• وايت، كينيث د. 1984. التكنولوجيا اليونانية والرومانية . إيثاكا، نيويورك: مطبعة جامعة كورنيل.