الملابس التي تحمينا من تقلّبات الطبيعة، ناهيك عن التهديدات الوشيكة المتمثّلة في الانحباس الحراري العالمي.

من الواضح أنه في تاريخ الإنسانية كان هناك عصرٌ لم تتوفَّر فيه إمكانية تسخير الكهرباء لتشغيل الأجهزة. ومع ذلك فقد ازدهرت الحضارة حينها، ومنحتنا بعض العناصر الأكثر ديمومةً في مجتمعاتنا، مثل الهندسة المعمارية والثقافة. وفي هذه المجالات نفسها نجد أيضاً دروساً بسيطةً ولكنها عميقةٌ في الديناميكا الحرارية وميكانيكا السوائل وما يُدعى (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: HVAC).

في الماضي، كانت أنظمة (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: HVAC) مُدمَجةً في الهندسة المعمارية، مع اعتمادٍ قليلٍ جداً على المعدّات. فدعونا نلقي نظرةً على بعض المواصفات والقواعد العلمية التي تقف وراء كلِّ واحدٍ من هذه الأنظمة.

الجالي

تشير الكلمة الهندية جالي Jaali (والتي يمكن ترجمتها بشكلٍ تقريبي إلى "شبكة") إلى إطارٍ مثقوبٍ من الحجر أو من الخشب مُثبَّتٍ في فتحات النوافذ. ويتميَّز تصميمه المعقَّد بجاذبيةٍ جماليةٍ خاصّةٍ، وبنفس الوقت يعمل على اتّقاء أشعة الشمس وزخّات المطر. لكنّ الميزة الأكثر بروزاً في الجالي هي ثقوبه التي تعمل على تبريد الهواء عند دخوله من خلالها.

إليك هذه التجربة. افتحْ فمك وانفخْ على ظهر يدك. الآن افعلْ الشيء نفسه مع تقريب شفتيك بعضهما من بعض، كما لو كنت ستصفّر بواسطتهما. لا بد أنك ستلاحظ أنّ الفرق في درجة حرارة الهواء المنفوخ واضحٌ؛ فالشفاه المزمومة تنفخ هواءً أبرد!

هذا تطبيقٌ بسيطٌ جداً لأثر فنتوري Venturi effect.

عندما يمرّ الهواء عبر تضيّقٍ ما، فإنه يكتسب سرعةً، ويتمّ تعويض ذلك بواسطة نقصان الضغط. وفي الحقيقة، تعمل الثقوب الموجودة في شاشة الجالي بمثابة فتحاتٍ صغيرةٍ للغاية، وهذا يؤدّي إلى تسريع تدفّق الهواء عبرها. كما أنّ زيادة سرعة الهواء عند دخوله تساعد على جعل الحيّز الداخلي أكثر راحةً.

تساعد درجة الحرارة المنخفضة والسرعة الزائدة للهواء على أن يصل الحيّز الداخلي إلى درجة حرارةٍ مريحةٍ ومقبولةٍ من الناحية الحرارية. وبسبب التصاميم المعقّدة لشبكات الجالي واستخدام موادَّ مثل الحجر والرخام في صنعها، تمَّ استخدامها في المقام الأول عند الأسر الأكثر ثراءً. هناك أمثلةٌ مألوفةٌ للجالي نصادفها في العمارة الهندية الإسلامية، مثل تاج محل Taj Mahal (في أجرا Agra في الهند) ومثل هاوا محل Hawa Mahal (في جايبور Jaipur في الهند).

الجدران السميكة مع التبريد الإشعاعي

يعني التبريدُ الإشعاعي فقدانَ الحرارة من جسمٍ ما إلى محيطه عن طريق الإشعاع. تتمتّع الجدران السميكة في المنشآت مثل الحصون والقلاع بمقدارٍ أكبر من العطالة الحرارية. ونقصد بذلك أنها تستطيع امتصاص المزيد من الحرارة التي تشعُّها الأجسام والأشياء المحصورة بداخلها.

إنّ الجدران السميكة بطيئةٌ في امتصاص الحرارة وإطلاقها، ممّا يجعل الوضع غير مريحٍ في الليل. ولهذا السبب، كانت جدران وأرضيات القصور القديمة تحتوي في كثيرٍ من الأحيان على قنواتٍ مخفيةٍ أو مكشوفةٍ لمرور المياه من خلالها. تعمل المياه المتدفّقة على سحب الحرارة من الجدران بعيداً عنها، ممّا يساعد على إبقاء هذه الجدران باردةً.

هناك تقنياتٌ حديثةٌ تستخدم التبريد الإشعاعي تتميّز بوجود أنابيب داخل الجدران تحمل الماء البارد جداً. وقد لوحظ أنّ هذا وحده يقلّل من تكاليف (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء HVAC) للمؤسّسات بنسبةٍ تصل إلى 25% أو أكثر. تشتهر شركة إنفوسيس Infosys، (وهي شركةٌ عملاقةٌ في تكنولوجيا المعلومات في الهند) باعتمادها التبريد الإشعاعي كبديلٍ عن أنظمة (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء HVAC) التقليدية.

تظليل البيت

يعمل التظليل الخارجي للمنزل عندما يُصمَّم بشكلٍ جيدٍ على منع وصول أشعة الشمس القاسية خلال فترة ما بعد الظهر. هذا الأمر يقلّل من اكتساب الحرارة عند الأسطح الخارجية للمنزل (النوافذ والجدران الفارغة) ويضمن أيضاً عدم ارتفاع درجات الحرارة المحيطية في المناطق شبه المفتوحة والخارجية من المنزل.

في البداية، تمَّ هذا التظليل بواسطة الأشجار. ولكنْ مع تطوّر التقنيات، أصبح بالإمكان تحقيق التظليل من خلال استخدام لوحٍ غير شفّافٍ يمر عبر المنزل (يُشاهَد فوق النوافذ الحديثة)، أو من خلال الشرفات الواسعة الممتدّة، أو بواسطة مظلّاتٍ خشبيةٍ مُثقَّبةٍ تُسمَّى العرائش. ونرى أمثلةً على ذلك في العمارة المغولية إذا تأمَّلنا الجهاروكا jharokhas، وفيها نجد المساحات منفصلةً بعضها عن بعض، ممّا يقلِّل من درجة حرارة داخل الغرفة.

القنوات المائية والمعالم العمرانية المتعلّقة بالماء

القنوات المائية عبارةٌ عن شبكاتٍ معقّدةٍ من الأقنية الجوفية والسطحية المخصَّصة لإمداد منطقةٍ ما بالماء. فبناءً على تعليمات الرومان، قامت هذه القنوات بتوفير المياه للأغراض المنزلية وكذلك من أجل تنظيم درجة الحرارة. وكانت المعالم العمرانية المتعلّقة بالماء مثل البرك والنوافير التي كانت شائعةً في العمارة في تلك الفترة تتلقّى المياه من هذه القنوات.

لقد بُنيَت تلك المعالم أيضاً لتكون وسائلَ بسيطةً للمبادلة الحرارية، حيث تقوم بتبريد الهواء الساخن عند دخوله من القسم الأمامي لفناء المبنى. فالهواء الساخن كان يهبّ فوق البرك ومن خلال النوافير، فيفقد حرارته بإعطائها إلى الماء عند ملامسته. وهذا الأمر يُعرَف باسم التبريد التبخيري. وجديرٌ بالذكر أنّ نوافير المياه والشبكات والبرك كانت تُستخدَم للتبريد إمّا بمفردها أو بالاشتراك مع طرقٍ أخرى.

لاقطات الرياح

نشأت لاقطات الرياح في صحاري الشرق الأوسط، وهي مثالٌ رائعٌ على كيفية التلاعُب بالهواء الجاف الساخن للحفاظ على برودة المنازل. كما يوحي الاسم، فإنّ لاقطات الرياح هي عبارةٌ عن عناصرَ بنائيةٍ تبرز من المنزل، وتشبه إلى حدٍّ كبيرٍ المدخنة.

تحتوي هذه البنى العمرانية على تجويفاتٍ مقعّرةٍ وفتحاتٍ تواجه الريح وتوجّهها إلى داخل المنزل. تمتصّ جدران المنزل جزءاً من حرارة الريح بسبب العطالة الحرارية. ويقوم الجزء السفلي من لاقط الرياح -وهو موجودٌ داخل المنزل- بتوجيه الريح لتمرّ عبر حواجزَ رطبةٍ وعبر مرشحاتٍ للغبار، وذلك من أجل تقليل درجة الحرارة بشكلٍ أكبر.

كانت الاستفادة من استخدام لاقطات الرياح أمراً اشتركت به عائلات النخبة مع عائلات العامة. ولعبت الظروف المناخية المحلية دوراً كبيراً في تصميمها وتكيّفها، وهذا ما جعلها فريدةً من نوعها حسب مناطقها. ومن الأمثلة الرائعة على لاقطات الرياح التقليدية بيتُ البروجردي Borujerdi في إيران.

الآبار المتدرّجة

ظهرت الآبار المتدرّجة في المناطق القاحلة في ولايتي غوجارات Gujarat وراجستان Rajasthan بالهند من أجل اقتناص المياه وتخزينها على مدار السنة. وهي معروفةٌ بهندستها المعمارية العكسية الغريبة، حيث نجد سلالمَ تنزل ضمن البئر  إلى عدة طوابق في الأسفل.

للآبار المتدرّجة مناخٌ مصغَّرٌ خاصٌّ بها. فالجزء السفلي من البئر المتدرّج الذي يقع بالقرب من خزان المياه هو أكثر برودةً بعدّة درجاتٍ من السطح. أمّا الجزء العرضي من البئر المتدرّج والذي يشبه القمع فهو يمنع أيَّ فقدانٍ مفرطٍ للمياه بسبب التبخّر، في نفس الوقت الذي يوفّر فيه أيضاً الظلَّ الواقي من أشعة الشمس القاسية.

ليس من المُستغرَب أن تصبح الآبار المتدرّجة أماكنَ للتجمّع الاجتماعي، فهي لم تكُن توفّر المياه فحسب، بل تؤمّن أيضاً موضعاً للراحة من الحرارة الشديدة في المناطق القاحلة. وفي حين أنّ معظم الآبار المتدرّجة لم تعُد موجودةً الآن، فإنّ المهندسين المعماريين والمصمّمين يسعَون إلى إحيائها كحلولٍ حديثةٍ وموفِّرة للطاقة من أجل تخزين المياه والتحكّم في درجة الحرارة. بعض الأمثلة الرائعة عن الآبار المتدرّجة تشمل أغراسين كي باولي Agrasen Ki Baoli في دلهي وأدالاج ني فاف Adalaj Ni Vav في أحمد آباد في الهند.

إليك هذه الحيلة "الرائعة" "عن التبريد". في حالة عدم وجود مكيّف هواءٍ أو مروحةٍ، يمكنك تبريد نفسك بسهولةٍ تامّةٍ. الحيلة تكمن في تبريد النقاط التي نجسّ فيها النبض، مثل الرسغين وجوانب الرقبة، باستخدام الماء أو حتّى قطعة قماشٍ مبلّلةٍ.

بالفنون القتالية. تألّفت المجموعة من الفيزيائي مايكل فيلد، الحائز على الحزام البني والذي كان يُحبّ إيضاح فيزياء الكاراتيه من خلال العروض الحية لصفوفه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ والفيزيائي رونالد ماكنير، رائد فضاء المستقبل والحائز على الحزام الأسود من الدرجة الخامسة؛ والطالِب الجامعي ستيفن ويلك.

ضربة الكاراتيه المثالية مجرّدُ تطبيق دقيق لقوانين نيوتن

تبدأ ورقةٌ بحثية كتبها فيلد وماكنير وويلك عام 1979 بالعبارة: "إن صورةَ خبير الكاراتيه وهو يكسر ألواحًا قوية صلبةً من الخشب والخرسانة بيده العارية مألوفةٌ لدينا"، . أراد الثلاثي أن يعرف الإجابةَ عن السؤال: "كيف يمكن ليد عارية أن تهدم كتلة صلبة من الخشب أو الخرسانة دون إصابة؟ ما هي الخدعة في ذلك؟".

ضربة الكاراتيه المثالية ليست أكثرَ من تطبيقٍ دقيق لقوانين نيوتن، إذ كما تُبيِّن الورقة، لا توجد خدعة هنا، فضربة الكاراتيه المثالية مجرّدُ تطبيق دقيق لقوانين نيوتن.

قام فيلد وماكنير وويلك بوضع الخشب والخرسانة في مكبس هيدروليكي مائي من أجل تحديد مقدار الإجهاد (القوة) اللازم لخلق انشقاقٍ في الجانب السفلي من الأشياء. يمكن أن ينحنيَ لوحُ الخشب بمقدار سنتيمتر واحد تقريبًا قبل أن ينكسر، وهو ما يتطلب قوة مقدارها 500 نيوتن. تحتاج الكتل الخرسانية إلى انحراف بمقدار ملليمتر واحد فقط قبل أن تنكسر، ولكن نظرًا لأن المادة أقل قابلية للانحناء من الخشب، فإن هذه الإزاحة تتطلب 2500 إلى 3000 نيوتن. ونظرًا لفقدان بعض الطاقة عند الاصطدام، تحتاج القبضة إلى بذل قوة أكبر من تلك القوة من أجل تحطيمِ الكتل فعليًا.

اليد البشرية قادرة على توليد درجة عالية من القوة في فترة زمنية قصيرة

ولحسن الحظ، فإن اليد البشرية قادرة على توليد درجة عالية جدًا من القوة في فترة زمنية قصيرة جدًا. يستمر التأثير الناتج عن الضربة النموذجية حوالي خمسة مللي ثانية فقط. ومن خلال مزيج من النظرية والتجربة، اكتشف الفريق أنه خلال هذه الفترة القصيرة من الزمن، "يمكن ليد الكاراتيكه، أو مُمارِس الكاراتيه، أن يطبِّق قوةً تزيد عن 3000 نيوتن، أي قوةً صافعةً تعادل 675 رطلاً." ويشير النموذجُ المُقدَّم من الفريق إلى أن اليد يجب أن تصل إلى سرعة 6.1 متر في الثانية لتحطيم الخشب، و10.6 متر في الثانية لتحطيم الخرسانة فكتبوا: "تتفق هذه السرعات مع ملاحظتنا التي مفادها أن المبتدئين يمكنهم كسر الخشب وليس الخرسانة"، ثم أضافوا قائلين "سرعة اليد التي تبلغ 6.1 متر في الثانية تقع في نطاق المبتدئين، لكن السرعة التي تبلغ 10.6 متر في الثانية تتطلب التدريب والممارسة."

تمكن فيلد وماكنير من إظهار مهاراتهما في الفنون القتالية أثناء الاستقصاء، إذ تمّ تصويرُ كلَيهما وهما يضربان كومة من الألواح الخشبية بمعدل 120 إطارًا في الثانية، وقد سمح لهم ذلك بقياس الإزاحة والسرعة والتسارع لأجزاء مختلفة من القبضة. أظهرتْ هذه الصورُ أن القبضةَ تنضغط وتتشوّه "إلى حد أنها بالكاد تسلك سلوكَ جسم صلب".

دور التشريح لكسر اللوح بالأيدي العارية

ويتبع كلَّ  ذلك سؤالٌ بديهي: "كيف لم تتحطم يد الكاراتيكه بقوة ضربة الكاراتيه؟" وهنا يأتي دور التشريح للإنقاذ: إن العظام البشرية أكثر صلابةً وجساءةً بخمس مرات من الخرسانة وأكثر صعوبةً في الكسر بخمسين مرة (يتطلب تقطيع عظم الفخذ بنجاح من قبل الكاراتكه ما يعادل 25000 نيوتن من القوة). عظام اليد قادرة بسهولة على امتصاص الإجهاد الناجم عن الاصطدام. وبطبيعة الحال، فإن التقنية، وليس القوة، ما يُوفِّر القدرة الحقيقية. تحتاج الضربةُ الناجحة إلى ضرب اللوحة في المنتصف بالضبط. كتب أعضاء الفريق في ورقتهم أنه مع التدريب الكافي، تمثل الكاراتيه الجسمَ البشري في أقصى حالاته، وأضافوا "الدقةُ المطلوبةُ ... لا تجعل من الكاراتيه رياضةً ممتازةً لمنظومةٍ بدنيّةٍ فحسب، بل أيضًا عقليًة".

يلي ثماني قواعد حول تناول الطعام الياباني يجب عليك اتباعها.

لا تستخدم المنشفة المبللة بجنون:

توفر لك العديد من المطاعم منشفة مبللة مباشرة بعد الجلوس. وفي حين أن هذا الإحساس الدافئ قد يذكّرك بالمنتجعات الصحية ويشعل رغبتك في أن تترك كل شيء وتذهب هناك، إلا أن عليك ألا تستخدم المنشفة على وجهك أو رقبتك. فالغرض منها هو تنظيف يديك فقط. وبمجرد الانتهاء من ذلك، ما عليك سوى طيها ووضعها جانباً. يقول تشيس كوجيما، الشيف التنفيذي في سوكيو في سيدني، لموقع SBS الأسترالي: "المنشفة المبللة موجودة لكي تأكل كل شيء بيديك وتمسح أطراف أصابعك بالمنشفة أثناء ذلك".

لا تفرك عودَي تناول الطعام معاً:

هل تقوم بتمزيق العبوات الورقية لعودَي تناول الطعام الخشبيين، وإخراجهما منها، وفركهما معاً للتخلص من شظايا الخشب؟ وحتى بدون النظر إليهما أوّلاً؟ المشكلة في هذا السلوك هي أنه يعتبر إهانة لأنه يخبر المطعم أنك تعتقد أن عيدان تناول الطعام ذات نوعية رديئة. ومع ذلك، إذا وجدت شظية في الخشب، فاطلب زوجاً جديداً من عيدان تناول الطعام.

لا تضع عيدان تناول الطعام شاقولياً في الرز:

في بعض الأحيان، لا تعرف ما يجب فعله بالأواني الفضية، ويمكن قول الشيء نفسه عن استخدام عيدان تناول الطعام. ربما تكون منشغلاً جداً بالاستمتاع بالطعام، لدرجة أنه عندما يحين وقت أخذ قسط من الراحة، فإنك ترغب في وضع العودين في وعاء الرز وترتاح قليلاً. لكن لا تفعل ذلك مطلقاً! يعدُّ وضع عيدان تناول الطعام شاقولياً في وعاء الرز أمراً محظوراً جداً، لأنه أثناء الجنازات في اليابان، يتم وضع وعاء من الرز مع عودين شاقوليين أمام نعش المتوفى. بدلًا من ذلك، ضع عيدان تناول الطعام معاً أمامك مباشرةً، بحيث توازي حافة الطاولة.

تناول الطعام بالترتيب "الصحيح":

ربما لم تكن تعلم أن هناك ترتيباً موصى به لتناول السوشي. تتلخّص آداب السلوك المناسبة بالبدء بالسمك الأبيض، والأسماك ذات المذاق الأخف، ثم تتبعها بالأصناف الأكثر غنىً والأكثر زيتية، وفقاً لجيفري إليوت وروبي كوك، مؤلفَي الدليل الكامل للسوشي والساشيمي. فكر في الأمر بهذه الطريقة: لن تبدأ بتناول النبيذ الأحمر مع سلطتك، ثم تتحول إلى النبيذ الوردي مع شريحة لحم العشاء! تأكد من أنك تعرف آداب تناول شرائح اللحم قبل عشاء شرائح اللحم التالي.

لا تغمس الواسابي مباشرة في صلصة الصويا:

في أفضل المطاعم، يقوم طاهي السوشي بوضع الكمية المناسبة من الواسابي وصلصة الصويا على السمك لتوفير التوازن المثالي. ولكن، إذا لم يكن قد فعل ذلك، فسيكون عليك التأكد من اتباع آداب الغمس. عند غمس النيغيري أو السوشي في صلصة الصويا، ما عليك سوى وضع أية كمية إضافية من الواسابي على السوشي مباشرة. وبالحديث عن صلصة الصويا، فمن المحتمل أنك تغمسها بشكل خاطئ! تأكد من غمس النيغيري في صلصة الصويا بحيث يكون جانب السمك نحو الأسفل، وإلا فقد يتساقط الرز في الصلصة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن مذاقها يكون أفضل بهذه الطريقة. وبالمناسبة، هذه هي مكونات الواسابي الذي تحصل عليه في المطاعم الآسيوية.

احترام التقديم:

يولي المطبخ الياباني أهمية كبيرة لتقديم الطعام، ويعتبره شكلاً من أشكال الفن. عندما يقدَّم إليك طبقٌ مرتب بشكل جميل، من المهم عدم لمس الطعام أو إعادة ترتيبه لأن ذلك يعتبر قلّة احترام لإبداع الشيف. بدلاً من ذلك، قم بتقدير الجهد المبذول في تقديم الطبق واستمتع به كما هو. ومن الجدير بالذكر أيضاً أنه ما لم يكن الطبق مخصصاً للأكل باستخدام الأيدي، مثل السوشي أو التمبورا، فمن المعتاد استخدام عيدان تناول الطعام أو غيرها من الأدوات المتوفرة.

لا مشاركة للأطباق:

في العديد من الثقافات الغربية، من الشائع مشاركة الأطباق مع الآخرين على الطاولة. ولكن عند تناول الطعام في اليابان، من المتوقع عموماً أن يطلب كل شخص الطبق الخاص به. وذلك لأنه في اليابان، غالباً ما يتم تقديم الوجبات في حصص فردية لضمان حصول الجميع على نصيبهم العادل. لذا، ما لم يُنص صراحةً على السماح بالمشاركة، فمن الأفضل أن تطلب طبقك الخاص وتستمتع به على أكمل وجه.

أنهِ ما طلبته:

ربما تكون فكرة جيدة أن تترك قليلاً من الطعام في طبقك، حتى لا تبدو شرهاً، ولكن في الثقافة اليابانية، يُعد هذا أمراً سيئاً. وهذا صحيح بشكل خاص إذا طلبت اختيار الشيف، المسمى أوماكاسي. إن منْح الشيف الفرصة لإعداد ما يريده لك هو شرف، وبالتالي فإن عدم الانتهاء من العناصر يعتبر أمراً فظاً وهدراً كبيراً جداً. وهذا سبب وجيه لطلب ما تعتقد أنه يمكنك تناوله فقط، لأن تناول الكثير من السوشي ليس صحياً. يُقترح أيضاً، أثناء استمتاعك بوجبتك، أن تأكل كل قطعة من السوشي حالما تُقدم لك بدلاً من ترك العناصر تتراكم على طبقك. يختار الطهاة العناصر الطازجة، ويحرصون بدقة على إعداد الوجبة بشكل صحيح، وكذلك التأكد من درجة حرارة الرز.