模型研究表明，第一个轮子是 6000 年前在喀尔巴阡山脉发明的

根据一项使用结构力学技术的建模研究，轮子很可能是由喀尔巴阡山脉的铜矿工人在 6000 年前发明的。

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尽管大约 6000 年前轮子的发明彻底改变了从交通到陶器制作的一切，但它的确切起源对考古学家来说仍然是个谜。但一项使用结构力学技术的新研究表明，早在公元前 3900 年，东欧铜矿开采者可能就是车轮技术三项重大创新背后的推动力。

欧洲、亚洲和北非的铜器时代（大约公元前 5000 至 3000 年）的轮子和轮式车辆的考古证据比比皆是，包括墙壁上画的战斗场景、微型轮子、儿童玩具、马车墓葬，甚至是对该技术的早期文字参考。然而，由于轮子被采用得如此之快，我们尚不清楚它是在何时何地首次发明的，或者是否是在不同时间和地点独立发明的。

关于轮子的起源，主要有三种理论。有人认为它最早出现在公元前 4000 年左右的美索不达米亚。然后传播到欧洲。另一种理论认为，它是在公元前 3800 年左右在土耳其北部的本都海岸周围开发的。第三种主要理论认为，轮子是在公元前 4000 年至 3500 年之间在喀尔巴阡山脉发明的，并从那里向各个方向传播。

第三种理论由历史学家理查德·布利特 (Richard Bulliet) 在 2016 年提出，他是哥伦比亚大学名誉教授，也是这项新研究的合著者，其基础是这样的观点：公元前 4000 年左右，备受追捧的铜矿石变得越来越难找到，矿工们需要深入矿井并将矿石集装箱拖出来。布利特在《车轮：发明与再发明》（哥伦比亚大学出版社， 2016）。

在周三（10 月 23 日）《皇家学会开放科学》杂志上发表的一项研究中，Bulliet 和合著者乔治亚理工学院的航空工程师 Kai James 和 Lee Alacoque，曾任伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校工程师，详细介绍了他们关于轮子可能如何演化的模型。

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该团队从基于考古证据的古代轮系统知识开始，利用计算力学和设计科学来研究人们如何将一组简单的滚轮变成轮轴系统。

在他们的研究中，研究人员提出轮子的进化需要三项创新。考虑到需要移动沉重的篮子或盒子，人们可能会使用沿着路径放置的滚轮，根据需要将后面的滚轮移动到前面。

第一项创新——带凹槽的滚轮——可以让盒子放在滚轮上并前后移动，而无需人们绕着它走来更换滚轮。这可能允许人们将更宽的推车推入矿井。第二项创新是轮组，即固定在车轴上的轮子，它可以使推车具有更高的间隙，以便通过矿井中的岩石和其他碎片。据该论文称，第三项创新，即车轮独立于车轴移动，可能出现在轮对出现约 500 年后，并增加了设计的可操作性。

在生成优化的轮对设计后，该团队根据计算分析发现，轮轴从简单滚子的演变是一条合理的下降路径，反映了日益节能的设计。但喀尔巴阡山脉的矿山也可能影响了设计。

詹姆斯在一封电子邮件中告诉《生活科学》：“最初的轮子开发人员所处的环境包含某些独特的功能，这些功能鼓励人们转向基于滚轮的运输。” “从本质上讲，这些环境特征——例如狭窄、封闭的路径——推动了车轮的开发人员进行了特定的设计。”

然而，研究人员指出，轮子在铜器时代并没有停止进化。例如，1869 年径向球轴承的发明带动了 20 世纪汽车和机械行业的重大进步。

尽管新模型可以解释轮子是如何在东欧发明的，并有可能从那里传播开来，但这可能不是这个话题的最终定论。 “我认为多个文明仍然有可能独立发现轮子，”詹姆斯说。

詹姆斯说，研究人员在这项研究中采用的计算设计方法可能会应用于其他考古问题。 “例如，我认为关于金字塔是如何建造的，还有很多东西需要了解，”他说。 “计算机械设计可能有助于回答其中一些问题。”