ماشین پنبه پاک‌کنی

اختراع ماشین پنبه پاک‌کنی

72-X
الی ویتنی

کشاورزی، در زمره حوزه‌هایی است که به‌شدت تحت تأثیر اختراع و نوآوری قرار گرفته است. تا قبل از مکانیزه شدن این صنعت، نیروی کار انسانی و البته استفاده از حیواناتی مانند اسب و گاو، رویکرد غالب برای پرورش گیاهان و تأمین نیاز غذایی جوامع محسوب می‌شد. این وضعیت، با ظهور انقلاب صنعتی و ساخت ماشین‌آلات جدید، هم افزایش بهره‌وری فرآیندهای موجود را ممکن ساخت و هم با آزاد شدن نیروی کار، استفاده از آن‌ها در صنعت و تولید محصولات مختلف در کارخانجات صنعتی را ممکن نمود. نکته جالب این‌که روند نوآوری‌های صنعتی در کشاورزی و کاهش هر چه بیشتر نقش انسان، هنوز هم ادامه داشته و حتی در برخی حوزه‌ها بیشتر هم شده است. طبق آمار بانک جهانی، طی سال‌های ۱۹۹۵ تا ۲۰۱۷ میلادی، نیروی کار شاغل در بخش کشاورزی، به‌طور میانگین از ۴۳ در صد، به ۲۶ درصد کاهش یافته است.  در آمریکا، به‌عنوان یک کشور کاملاً پیشرفته و توسعه‌یافته، نیروی کار بخش کشاورزی، از ۵۰ درصد در سال ۱۹۸۰ میلادی، به ۱/۶ درصد در سال ۲۰۱۷ رسیده است!

بررسی دقیق‌تر مسیر توسعه و تکامل صنعت کشاورزی، مجموعه‌ای از اختراعات جالب و منحصربه‌فرد را پیش روی انسان قرار می‌دهد؛ از ماشین‌های دروگر اولیه تا کمباین‌های غول‌پیکر و صنعتی و حتی برخی فناوری‌های پیشرفته مبتنی بر اصلاح ژنی و نانوفناوری که همگی با هدف ساده‌سازی و تسریع فرآیندهای کاشت، داشت و برداشت و یا افزایش باردهی گیاهان توسعه یافته‌اند. یکی از این اختراعات که در زمره مهم‌ترین اختراعات دوران انقلاب صنعتی محسوب می‌شود، ماشین پنبه پاک‌کنی (Cotton Gin) است. این ماشین، پنبه را به یک محصول کشاورزی به شدت سودآور مبدل نمود.

ماشین پنبه پاک‌کنی توسط الی ویتنی (Eli Whitney)، مخترع، سازنده و مهندس مکانیک آمریکایی ابداع گردید. وی در هشتم دسامبر سال ۱۷۶۵ میلادی، در ماساچوست متولد شد و از همان کودکی، علاقه وافری به حوزه مکانیک داشت. او برای ساعت‌های متمادی، با ساعت پدرش مشغول شده و آن را باز و دوباره مونتاژ می‌کرد. با توجه به شغل پدرش به‌عنوان یک کشاورز، تا پیش از ورود به دانشگاه، به‌عنوان کارگر مزرعه و به‌طور هم‌زمان، معلم مدرسه مشغول به کار بود. پس از فارغ‌التحصیلی از کالج ییل (Yale College) در سال ۱۷۹۲ میلادی، امیدوار بود که بتواند به‌عنوان یک وکیل به کار مشغول شود، اما شغلی نیافت و از همین رو، به‌عنوان معلم خصوصی در یک مزرعه واقع در جورجیا مشغول به کار شد. در این ایام، ویتنی با کاترین گرین (Catherine Littlefield Greene)، مالک مزرعه مذکور و مدیر مزارع او به نام فینیس میلر (Phineas Miller) آشنا شد. از آنجا که میلر هم از فارغ‌التحصیلان دانشگاه ییل به حساب می‌آمد، دوستی آن‌ها ادامه یافت و در نهایت، میلر به شریک تجاری الی مبدل شد.

شاید بتوان همین کار در مزرعه و آشنایی با میلر را نقطه عطفی در زندگی الی دانست که یکی از مهم‌ترین اختراعات آمریکا در آن دوران را به‌دنبال داشت. الی دریافته بود که تولیدکنندگان ایالات جنوبی، به شدت نیازمند راهی برای تبدیل پنبه به یک محصول سودآور هستند. پنبه‌هایی که به سادگی از دانه جدا می‌شدند، تنها در امتداد سواحل اقیانوس اطلس پرورش می‌یافتند و نمونه‌های دیگری که دانه‌های سبز کوچک و چسبنده‌ای داشتند، با فرآیندی پیچیده، زمان‌بر و پرزحمت برای جدا کردن پنبه همراه بودند. به نظر می‌رسید که بقای اقتصادی جنوب، به موفقیت در کشت و برداشت پنبه بستگی دارد و این از چشم الی ویتنی پنهان نماند!

وی به این فکر می‌کرد که طراحی و ساخت ماشین یا تجهیزی برای حذف کارآمد دانه از پنبه، هم جنوب را آباد می‌کند و هم مخترع دستگاه را ثروتمند می‌نماید. وی که حمایت مالی و انگیزشی کاترین گرین را به همراه داشت، شروع به کار بر روی ایده ذهنی خود کرد، ایده‌ای که مشهورترین اختراع ویتنی و شاید آن دوره از تاریخ آمریکا را پدید آورد: «ماشین پنبه پاک‌کنی».

در عرض چند هفته، ویتنی توانست یک مدل اولیه از دستگاه مدنظر خود را بسازد. این ماشین، دانه‌ها را از فیبر خام پنبه خارج کرده و می‌توانست در یک روز کاری، تقریباً ۶۰ پوند (تقریباً ۲۷ کیلوگرم) پنبه تمیز و آماده ایجاد کند. این در حالی بود که تا قبل از آن، جداسازی دستی پنبه به قدری دشوار بود که یک کارگر، نهایتاً می‌توانست روزانه چند پوند پنبه آماده نماید.

از نظر مفهومی، اختراع الی ویتنی، شامل یک چهارچوب چوبی چرخان با قلاب‌های فراوان بود که الیاف پنبه خام را گرفته و آن‌ها را در یک صفحه مشبک می‌کشید. این کار، باعث می‌شد که دانه‌های پنبه از آن جدا شده و به بیرون از دستگاه بیفتند. ویتنی، این فرآیند را از گربه‌ای الهام گرفته که سعی در بیرون کشیدن مرغی از حصار لانه‌اش داشته است، تلاشی که تنها منجر به عبور پرهای مرغ از میان حصارها می‌شد.

ویتنی، برای آنچه توسعه داده بود، پرونده ثبت اختراعی تشکیل داد و در ۱۴ مارس ۱۷۹۴ میلادی، گواهی ثبت اختراع به شماره «72-X» به وی اعطا شد. گفتنی است که مجموعه «US» پتنت‌های گرنت شده طی سال‌های ۱۷۹۰ تا ۱۸۳۶ میلادی که از سیستم شماره‌گذاری اولیه استفاده می‌کردند، اصطلاحاً «X-Patents» نامیده می‌شوند که اختراع الی ویتنی هم، یکی از این موارد است.

ویتنی و شریک تجاریش فینیس میلر، استراتژی جالب و متفاوتی را برای تجاری‌سازی اختراعشان اتخاذ کردند. آن‌ها به جای فروش دستگاه به کشاورزان و تولیدکنندگان پنبه، پیشنهاد مشارکت در فرآیند برداشت پنبه و تمیزسازی آن را مطرح نموده و در ازای این کار، در سود حاصل از محصول شریک می‌شدند. ایده جالبی به نظر می‌رسید. با این حال، سادگی مکانیکی دستگاه اختراع شده، وضعیت ابتدایی قانون ثبت اختراعات آمریکا در آن زمان و اعتراضات تولیدکنندگان به پیشنهاد ویتنی، چشم‌انداز مطلوبی پیش روی دو شریک بلندپرواز نمی‌گذاشت. به نظر می‌رسید که نقض پتنت آن‌ها اجتناب‌ناپذیر است!

ادامه داستان تجاری‌سازی ماشین پنبه پاک‌کنی، یک تراژدی تمام عیار بود. ویتنی و میلر که قادر به ساختن نمونه کافی برای پاسخگویی به تقاضای روزافزون نبودند، با دستگاه‌های مشابهی مواجه شدند که از سوی سایر سازندگان به بازار عرضه می‌شد. هزینه‌های بالای مبارزه حقوقی با این ناقضان پتنت، سود آن‌ها را به شدت کاهش داد و هنگامی‌که دولت از تمدید پتنت خودداری کرد، عملاً میخ آخر بر تابوت آرزوهای این مخترع بزرگ کوبیده شد. وی اظهارنظر بسیار جالبی در این خصوص دارد: «یک اختراع می‌تواند آن‌قدر ارزشمند باشد که برای مخترعش بی‌ارزش شود». ویتنی به قدری از این شکست سرخورده شد که در ادامه فعالیت‌هایش، هیچ پتنت دیگری به ثبت نرسانید.

ویتنی از اختراعش هیچ سود مالی نبرد، اما ماشین پنبه پاک‌کنی، اقتصاد کشاورزی ایالات جنوبی را به کلی متحول ساخت. کارخانجات نساجی اروپا و آمریکا، به خریداران مشتاق محصولات پنبه جنوب تبدیل شدند و صادرات پنبه آمریکا که تا قبل از ظهور این دستگاه خارق‌العاده، کمتر از ۵۰۰ هزار پوند در سال ۱۹۷۳ میلادی بود، در عرض دو دهه، به ۹۳ میلیون پوند در سال ۱۸۱۰ رسید. طی سال‌های ۱۸۲۰ تا ۱۸۶۰ میلادی، پنبه نیمی از ارزش کل صادرات آمریکا را تشکیل می‌داد. لازم به ذکر است که ماشین پنبه پاک‌کنی، در کنار مزایای اقتصادی فراوانش، به شکل قابل‌توجهی بر روند برده‌داری آن دوران اثر گذاشت. تولید پنبه آن‌چنان سودآور شده بود که تولیدکنندگان و صاحبان مزارع، سعی داشتند تا از برده‌های بیشتری استفاده کنند و این به معنای ادامه این روال غیرانسانی در آن دوران بود.

در پایان، باید به سرانجام الی ویتنی هم اشاره کرد؛ وی در اواخر دهه ۱۷۹۰ میلادی، به دلیل هزینه‌های حقوقی مرتبط با دعاوی پتنت و آتش‌سوزی بزرگی که در کارخانه تولید پنبه‌اش اتفاق افتاد، در آستانه ورشکستگی قرار گرفت. با این حال، اختراع ماشین پنبه پاک‌کنی و شهرت ناشی از آن، موجب شد تا یک پروژه بزرگ دولتی برای ساخت ۱۰ هزار موشک را آغاز کند. وی در عمرش اسلحه نساخته بود، اما به لطف نبوغ ذاتی و مهارت مکانیکی که داشت، این قرارداد به ظاهر غیرممکن را در طی یک دهه به پایان رسانید. الی ویتنی، در ژانویه ۱۸۲۵ میلادی و در سن ۵۹ سالگی درگذشت.