جيمس واط

جيمس واط مهندس، مخترع وعالم اسكتلندي. يعتبر أبو الثورة الصناعية، فدوره المهم في تحويل عالمنا من عالم يعتمد على الزراعة إلى عالم يعتمد على الهندسة والتكنولوجيا يمكن إدراكه إذا عرفنا أن وحدة القدرة “واط” تنسب إليه.

ولد جيمس واط في 19 يناير/كانون الثاني عام 1736 في غرينوك، سكوتلندا.

أصبح واط مهتمًا بالمحركات البخارية، وذلك بعدما ناقش معه أحد أصدقائه في الجامعة، وهو البروفيسور جون روبنسون، إمكانية اختراع سيارة تسير على محرك بخاري.

أعاد واط تصميم محرك نيوتن، ومع حلول نهاية عام 1765، كان واط قد صنع أول محرك بخاري صغير له وكان يحتوي على حيز تكثيف منفصل وغطاء للبخار، وهكذا أصبحت الثورة الصناعية على الأبواب ولكنها لم تبدأ بعد، وفي عام 1769 عندما كان في الثالثة والثلاثين من عمره سجل محركه الجديد في براءات الاختراع.

كان واط يمتلك إحدى أهم براءات الاختراع في التاريخ البشري، وباعها لجون روبك، كما اشترى ماثيو بولتون من بيرمنغهام حقوق الملكية الخاصة بمحرك واط البخاري، وفي عام 1775 بدأ واط شراكة ناجحة مع بولتون استمرت 25 عامًا.

وبعد أحد عشر عامًا من صنعه أول محرك بخاري صغير بدأن محركاته بالدخول إلى مضخات الماء في مناجم التعدين، ومع مرور الوقت وجدت محركات واط وبولتون طريقها إلى تطبيقات أخرى، فاجتاحت الثورة الصناعية أرجاء المملكة المتحدة وبدأ واط وبولتون بتصدير تقنيتهما إلى جميع أنحاء العالم.

ولد جيمس واط في 19 يناير/كانون الثاني عام 1736 في غرينوك، سكوتلندا لوالديه أنغيس مورهيد وقد كانت امرأة مثقفة، وجيمس واط الذي كان صانع سفن ومتعهدًا في إحدى التجارات المهمة، وكان له أخ اسمه جون توفي في سن مبكرة.

لم يكن واط صبيًا ذا صحة جيدة وكان يعاني من آلام الأسنان والشقيقة أثناء طفولته، فكان بسبب أوضاعه الصحية غير قادر على الالتحاق بالمدرسة بشكل منتظم وكان والداه غالبًا ما يدرّسانه في المنزل، فعلمته والدته القراءة في حين علمه والده الحساب والكتابة، وكان يحب اللعب بالأدوات والعُدَد الموجودة في معمل والده فيجمع أشياء مختلفة ويصمم نماذج متعددة، وهكذا أصبح يحب مهارة صنع المعدات.

عندما كان واط مراهقًا خسر والده أمواله بسبب مشاكل اقتصادية وتوفيت والدته، وفي هذه الأثناء قرر البحث عن عمل في مجال صناعة المعدات الخاصة بالرياضيات بدلًا عن الالتحاق بالجامعة، فتدرب في لندن وأصبحت مهاراته تفوق مهارات أقرانه في غضون شهرين، وبعد قضاء عام في لندن وجد عملًا في جامعة غلاسكو في تصليح الأدوات الخاصة بقسم علم الفلك.

تزوج واط عام 1764 من ابنة عمه مارغريت ميلر وأنجبا خمسة أطفال إلا أن واحدًا منهم فقط عاش إلى ما بعد الثلاثين من عمره، وتوفيت زوجته أثناء الولادة عام 1772.

في عام 1777 تزوج مجددًا من آن ماك غريغور ابنة صانع الأصباغ في غلاسكو وأنجبا طفلين توفيا أيضًا في سن مبكرة.

درس جيمس واط كل دراسته في المنزل على أيدي والديه وذلك لأسباب صحية، إذ كان يعاني من آلام الشقيقة وآلام في الأسنان.|كان واط في طفولته يتخذ من مكان عمل والده مختبرًا يحاول فيه تجميع القطع وتركيبها للخروج بنماذج وتصاميم جديد، وهو ما جعله مغرمًا بالهندسة فيما بعد.|يوفر محرك واط البخاري 80% من الوقود المستخدم مقارنة مع محرك نيوتن الذي جرت العادة على استخدامه سابقًا.|واط كان أول من ابتكر مصطلح "القدرة الحصانية" لوصف قدرة المحرك الناتجة، ونحن في يومنا هذا نستخدم مصطلح "واط" لقياس القدرة على الرغم من أن قدرة المحركات لا زالت غالبًا ما تقاس بالقدرة الحصانية.|واط هو أول من أشار إلى أن المياه تتكون من هيدروجين وأوكسجين.|واط هو أول من اخترع آلة طباعة بشكلها الأولي.|يذكر أن واط قال بأنه "يفضل الوقوف في وجه مدفع محشو على أن يُجري تجارة أو يساوم على بضاعة"، وهو ما يؤكد على أنه لم يكن تاجرًا بل كان مخترعًا.

بعد تقاعده سافر إلى فرنسا وألمانيا مع زوجته الثانية كما زار مسقط رأسه غرينوك عام 1816، ثم توفي في 25 أغسطس/آب عام 1819 في منزله في إنجلترا عن عمر يناهز 83 سنة، ولم تضعف قواه العقلية، بل بقيت حادة حتى موته.

كان عمل واط في إصلاح الأدوات متقنًا لدرجة أن الأساتذة في الجامعة رغبوا في بقائه هناك بشكل دائم فدعوه لإنشاء معمل صغير له في الجامعة، وأدرك الأساتذة بعد فترة وجيزة أن الشاب الذي يعمل في معمله لديه من العلم ما يوازي ما لديهم، فبدؤوا بدعوته لمناقشه عملهم، واكتشف طلاب الرياضيات والفيزياء أن واط تعلم عن تخصصاتهم أكثر مما تعلموا هم.

كما أن واط تجاوز مسأله ضعف مهاراته اللغوية من خلال تعلم اللغة الألمانية والإيطالية من أجل أن يتمكن من قراءة المزيد من الكتب العلمية، كما أصبح واط صديقًا لآدم سميث مؤسس فرع الاقتصاد ومؤلف كتاب The Wealth of Nations، وعالم الكيمياء جوزيف بلاك الذي اكتشف المغنيسيوم وابتكر مصطلح الحرارة الكامنة بشكل مستقل عن واط.

وفي عام 1759، أي بعد أربع سنوات من قدومه إلى غلاسكو، أصبح واط مهتمًا بالمحركات البخارية، وذلك بعدما ناقش معه أحد أصدقائه في الجامعة، وهو البروفيسور جون روبنسون، إمكانية اختراع سيارة تسير على محرك بخاري، وعلى الرغم من أن فكرتهما عن هذه السيارة لم تكن عملية إلا أنها كانت الأساس الذي زُرِع في ذهن واط الخصب، كما أن البروفيسور روبنسون لم يبقَ ساكنًا، بل كان أول من نشر قانون تربيع عكسي للقوى الإلكترونية واخترع جهاز توليد الصوت (جهاز الإنذار).

في عام 1763، عندما كان في السابعة والعشرين من عمره، وصل إلى يديه محرك بخاري هو محرك نيوتن، وذلك أن البروفيسور جون أندرسون الذي كان يستخدم المحرك لأهداف الشرح والتوضيح في محاضرات الفيزياء، احتاج إلى إصلاحه فأصلحه واط إلا أنه كان منبهرًا بمقدار التفاصيل  التي كان المحرك قادرًا على عملها، وقد كانت محركات نيوتن في ذلك الوقت تستخدم في بريطانيا منذ 50 عامًا ولم يتوصل أي أحد إلى طريقة لتطويرها.

وكانت تعمل على مبدأ أن المضخة الموجودة في الأسطوانة يمكن أن توجه باتجاه واحد فقط بفعل موجة من البخار تجعل الهواء الذي في الأسطوانة يتمدد، وبعد ذلك يتم إدخال مياه باردة مكان البخار بهدف تبريد الهواء في الأسطوانة وهو ما يخلق فراغًا جزئيًا يدفع المكبس في الاتجاه الآخر لتعود الأمور وتتكرر بنفس الطريقة بإدخال بخار ساخن.

قرر واط أن بإمكانه صنع محرك أفضل، فأخذ يفكر بتفاصيل أخرى ويجري التجارب في معمله باستخدام الماء والبخار في أوانٍ معدنية، وبعد عامين من التجارب والتفكير توصل واط إلى الحل، فمن خلال فهمه العلمي لسلوك الماء ومبدأ الحرارة الكامنة أدرك أن المشكلة في محرك نيوتن البخاري هي كالتالي: كانت الحرارة تستخدم في المحرك لتوليد البخار إلا أنه عندما كان البخار ينهي عمله كانت الأسطوانة تخضع للتبريد بالمياه، فكانت عمليات التسخين والتبريد للأسطوانة نفسها لكل مكبس مكلفة كثيرًا من ناحية الطاقة المطلوبة لفعل ذلك، أي كما يقول واط:

"الفكرة التي خطرت على بالي هي أنه لأن البخار غاز فإنه سيسرع نحو الفراغ، وإذا ربطت أسطوانة المحرك بإناء بوجود ضغط منخفض فسيسرع البخار إليه، وسيتكاثف فيه ليبرِّد أسطوانة المحرك، وبعد ذلك رأيت أنه يتوجب علي أن أتخلص من البخار المتكاثف الموجود في الأسطوانة"

أعاد واط تصميم المحرك، ومع حلول نهاية عام 1765، أي في التاسعة والعشرين من عمره، كان واط قد صنع أول محرك بخاري صغير له وكان يحتوي على حيز تكثيف منفصل وغطاء للبخار، وهكذا أصبحت الثورة الصناعية على الأبواب ولكنها لم تبدأ بعد، وفي عام 1769 عندما كان في الثالثة والثلاثين من عمره سجل محركه الجديد في براءات الاختراع.

كان واط يمتلك إحدى أهم براءات الاختراع في التاريخ البشري، وباعها لجون روبك الذي أفلس مصنعه، كما اشترى ماثيو بولتون من بيرمنغهام حقوق الملكية الخاصة بمحرك واط البخاري، وفي عام 1775 بدأ واط شراكة ناجحة مع بولتون استمرت 25 عامًا، حيث كانت هذه الشراكة بمثابة دمج رائع بين عبقرية واط في العلوم والهندسة وبين مهارات بولتون في الصناعة والتجارة.

وبعد أحد عشر عامًا من صنعه أول محرك بخاري صغير بدأن محركاته بالدخول إلى مضخات الماء في مناجم التعدين، وكانت الرسوم السنوية التي كان ملاك المناجم يدفعونها مقابل المحركات تشكل ثلث قيمة الوقود الذي وفره استخدام المحرك، وهكذا انتشر خبر المحرك عالي الكفاءة بسرعة فبدأت الثورة الصناعية مع قدوم محرك واط البخاري.

ومع ذلك فقد واجه نجاح واط وبولتون بعض العقبات، ففي عام 1791 كان عليهم أن يسلحوا العمال لديهم ليدافعوا عن أنفسهم أثناء أحداث شغب امتدت على طول أربعة أيام كان العلماء والمفكرون أثناءها هم المستهدفون.

ومع مرور الوقت وجدت محركات واط وبولتون طريقها إلى تطبيقات أخرى، فاجتاحت الثورة الصناعية أرجاء المملكة المتحدة وبدأ واط وبولتون بتصدير تقنيتهما إلى جميع أنحاء العالم.

في عام 1800 عندما كان واط في الرابعة والستين من عمره كان قد أصبح غنيًا جدًا فتقاعد، وقام هو وبولتون بتوريث شراكتهما إلى أبنائهما جيمس واط جونيور وماثيو روبنسون بولتون، واستمرت شراكتهما بنجاح.

واصل واط أبحاثه خلال فترة تقاعده، فحصل على براءات اختراع لكل من آلة النسخ، ومحرك الحركة المزدوجة، والمحرك الدوار، ومؤشر ضغط البخار، وكان المحرك الدوار مهمًا لأنه مكّن المحركات من تحريك العجلات بدلًا من الحركة من الأعلى إلى الأسفل التي كانت في المحركات السابقة.

في عام 1784 انتخب واط عضوًا في الجمعية الملكية في إدنبرة، وفي عام 1787  انتخب عضوًا في المجتمع الباتافي للفلسفة التجريبية في روتردام، وبعد ذلك منح الدكتوراه الفخرية في القانون عام 1806 من قبل جامعة غلاسكو، وأخيرًا اعتمد المؤتمر العام الحادي عشر المنعقد حول الأوزان والمقاييس مصلح "واط" للدلالة على وحدة قياس القدرة في نظام الوحدات الدولي وكان ذلك عام 1960.