باتری بغداد: قطعه‌ تاریخی ۲۰۰۰ ساله و راز بی‌زمان آن

تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی برای زندگی مدرن ضروری هستند و به همه چیز از گوشی‌های هوشمند تا حمل‌ونقل پایدار سوخت می‌دهند. با این حال، ریشه‌های این تکنولوژی به دوردست‌ترین تاریخ‌های باستانی بازمی‌گردد، بسیار فراتر از شگفتی‌های لیتیوم-یونی امروز. به‌اصطلاح باتری بغداد یکی از اسرارآمیزترین قطعه‌های تکنولوژی قدیمی است.

در سال ۱۹۳۶، نزدیک ویرانه‌های تیسفون، این مجموعه شامل یک کوزه‌ سفالی، لوله مسی و میله آهنی کشف شد که تقریباً یک قرن است که جامعه علمی را در مورد هدف و منشأ آن به چالش کشیده است.

آیا این یک ابزار باستانی برای ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی بوده یا هدف دیگری داشته است؟ مباحثه همچنان ادامه دارد، همانطور که تلاش برای کشف اسرار گذشته الکتروشیمیایی ما ادامه دارد.

کاوش در زمینه‌ باستان‌شناسی باتری بغداد

باتری بغداد در سال ۱۹۳۶ در خجوک ربوع، نزدیک بغداد، عراق، نه چندان دور از کلان‌شهر تاریخی تیسفون، که در دوران امپراطوری اشکانی (۱۵۰ قبل از میلاد – ۲۲۳ میلادی) و ساسانی (۲۲۴–۶۵۰ میلادی) پایتخت بود، کشف شد.

این اثر شامل یک کوزه‌ سفالی به ارتفاع حدود ۱۴۰ میلی‌متر، لوله مسی ساخته شده از ورق مس دست‌ساز و میله آهنی است که در مرکز لوله مسی قرار گرفته است. این مجموعه‌ غیرمعمول منجر به بحث‌های فراوانی در مورد هدف و منشأ آن شده است.

فرضیه اولیه توسط ویلهلم کونیگ

در سال ۱۹۳۸، ویلهلم کونیگ، مدیر وقت موزه ملی عراق، نظریه‌ای ارائه داد که توجه بسیاری را جلب کرد. او پیشنهاد کرد که این آثار می‌توانند بقایای یک سلول گالوانیک باشند که احتمالاً برای آبکاری یا الکتروتراپی استفاده شده‌اند. این فرضیه الهام گرفته از طراحی و مواد این وسیله است که برای ایجاد یک واکنش گالوانیکی مناسب هستند وقتی محلول اسیدی یا الکترولیتی اضافه شود.

زمینه‌ باستان‌شناسی

• شرایط کشف : این آثار در حالی کشف شدند که یک خط راه‌آهن ساخته می‌شد، که باعث کشف چندین قبر قدیمی و محتوای آن‌ها شد. چنین کشف‌های تصادفی اغلب نگاهی نادر به گذشته ارائه می‌دهند، اگرچه می‌توانند به بازیابی کمتر سیستماتیک آثار منجر شوند.
• ارتباط فرهنگی و زمانی : این آثار در منطقه‌ای با تاریخ غنی قرار داشتند که زمانی تحت حاکمیت امپراطوری اشکانی از ۱۵۰ قبل از میلاد تا ۲۲۳ میلادی و سپس امپراطوری ساسانی از ۲۲۴ تا ۶۵۰ میلادی بود. سبک سفال و تکنیک ساخت قطعات فلزی نشان از منشأ ساسانی می‌دهند.
• یافت‌های مشابه : آثار مشابهی در مناطق نزدیک مانند سلوکیه و تیسفون یافت شدند. برخی از این آثار، که تحت شرایط باستان‌شناسی کنترل شده یافت شدند، شامل کوزه‌های سفالی با لوله‌های مسی و میله‌های آهنی بودند که به اجزای باتری بغداد شباهت داشتند. این کوزه‌ها اغلب با قیر مهر و موم شده بودند که نشان می‌دهد ممکن است مکانی برای طومارهای پاپیروس بوده و احتمالاً به استفاده‌های مرسوم یا ذخیره‌ای اشاره دارد.

از افسانه به علم: بررسی هدف واقعی باتری بغداد

باتری بغداد همچنان نظرات متفاوتی را در مورد هدفش برانگیخته است، از کاربردهای عملی تا روحانی، که به طراحی و ساخت مبهم آن اشاره می‌کند.

تئوری آبکاری الکتریکی

برخی محققان پیشنهاد می‌کنند باتری بغداد ممکن است برای آبکاری فلزات ارزشمندی مانند طلا یا نقره بر روی اشیاء کم‌ارزش‌تر به کار می‌رفته باشد. با این حال، هیچ شی آبکاری شده‌ای از همان دوره شناخته شده نیست.

استفاده از قیر به‌عنوان ماده آب‌بندی و شواهدی از خواص خورنده درون کوزه نشان می‌دهد که ممکن است محتویات آن شامل ماده‌ای اسیدی، مانند سرکه یا شراب، بوده که می‌توانست به‌عنوان محلول الکترولیت برای آبکاری استفاده گردد.

استفاده پزشکی

کاربردهای پزشکی احتمالی باتری بغداد شامل الکتروتراپی، که ممکن است برای تسکین درد و دیگر درمان‌ها به‌کار می‌رفته باشد. این نظریه با کشف سوزن‌های برنزی و آهنی همراه با باتری‌ها در سلوکیه، که ممکن است به‌عنوان ابزارهایی برای روش‌های شناخته‌شده امپراطوری چین مانند طب سوزنی به‌کار می‌رفتند، پشتیبانی می‌شود.

علاوه بر این، سوابق تاریخی نشان می‌دهند که یونانیان و رومیان باستان ممکن است از ماهی‌های الکتریسیته‌دار برای درمان بیماری‌هایی مانند سردرد و نقرس استفاده می‌کردند، که نشان‌دهنده آشنایی با درمان‌های الکتریکی است.

استفاده روحانی

یکی دیگر از احتمالات جذاب این است که باتری بغداد در مراسمات مذهبی یا روحانی به‌کار می‌رفته باشد. یکی از فرضیه‌ها مطرح می‌کند که این باتری به‌منظور الکتریکی کردن مجسمه‌های مذهبی به‌کار می‌رفته و تجربه‌ای شوکه کننده را برای تماس گیرنده ایجاد می‌کرد و بدین ترتیب نماد قدرت الهی یا خارق‌العاده می‌شد.

اما اگر باتری برای ذخیره‌سازی و نگهداری طومارهای مقدس برنامه‌ریزی شده بود، حضور مایع الکترولیک ممکن است نگهداری مدارک را نامناسب می‌ساخت، که این نظریه را پیچیده می‌کند.

تکرارهای تجربی

پژوهشگران تلاش کرده‌اند باتری بغداد را بازتولید کنند تا قابلیت‌ها و کاربردهای احتمالی آن را درک کنند:

ویلاراد گری : پس از جنگ جهانی دوم، گری آزمایش‌هایی انجام داد که نشان داد وقتی با آب انگور پر شود، بازسازی باتری بغداد می‌تواند جریان الکتریکی تولید کند، که اعتبار محدودی به نظریه استفاده از آن به‌عنوان یک سلول گالوانیک می‌دهد.

آرن ایگبرخت، ۱۹۷۸ : ایگبرخت تلاش کرد بازسازی باتری بغداد را برای آبکاری طلا بر روی یک مجسمه کوچک به‌کار ببرد. اگرچه آزمایش به صورت گزارش‌شده موفق بود، اما هیچ گزارش مستقیم (عکسی یا نوشته‌شده) از این روند یا نتایج وجود ندارد، که باعث شک و تردید در بین جامعه علمی گردیده است.

نظر علمی مدرن

تفسیر باتری بغداد نظرات متفاوتی به همراه داشته است، از پشتیبانی‌های مشتاقانه از قابلیت‌های آن تا شک و تردید قوی:

اجماع علمی : جامعه‌ باستان‌شناسی بیشتر به نظریه باتری شکاک بود. بسیاری از کارشناسان معتقدند که این آثار احتمالاً برای اهداف معمول‌تر مانند ظرف‌های ذخیره‌سازی طومارهای مقدس استفاده می‌شده است، بر اساس یافته‌های مشابه در سایت‌های نزدیک و بافت فرهنگی زمان. نظریه آبکاری الکتریکی به‌ویژه به‌ دلیل فقدان شواهد باستان‌شناسی قطعی که دانش آبکاری الکتریکی در دوران باتری بغداد را پشتیبانی کند، مورد پیکان قرار گرفته است.

میث‌بسترز، ۲۰۰۵ : برنامه علمی محبوب نسخه‌هایی از کوزه‌ها ساخت، از آب لیمو به‌عنوان الکترولیت استفاده کرد و نشان داد که می‌توانند حدود ۴ ولت برق تولید کنند وقتی به صورت سری متصل شوند. این تنظیم توانست آبکاری کم و تحریک الکتریکی انجام دهد، اما برای ایجاد شوک الکتریکی قابل توجه کافی نبود.

تحلیل‌های اخیر

• بررسی خواص سلول گالوانیک : مطالعات خواص مواد و ساخت باتری بغداد را با سلول‌های الکتروشیمیایی قدیمی و مدرن مقایسه کرده‌اند. این تحلیل‌ها هدف دارند تا بفهمند آیا این مجموعه می‌توانسته به‌عنوان یک باتری عمل کند و تحت چه شرایطی می‌توانست موثر باشد.
• ارزیابی‌های تکنولوژیکی مقایسه‌ای : مقایسه با دیگر تکنولوژی‌های باستانی نشان می‌دهند که در حالی که باتری بغداد ممکن است از نظر تکنولوژیکی ممکن بوده باشد، استفاده از چنین دستگاه‌هایی برای آبکاری الکتریکی یا درمان پزشکی همچنان بسیار فرضی است بدون شواهد مادی بیشتری.

تکامل فناوری باتری

از دستگاه‌های باستانی مورد بحثی همچون باتری بغداد تا سیستم‌های پیشرفته امروز، تکامل فناوری باتری نشان‌دهنده‌ی یک حرکت مستمر به سمت راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی با کارایی بالاتر، امنیت بیشتر و ظرفیت بالاتر است.

مسیر به سمت فناوری باتری مدرن با اختراع دستگاه ولتا در سال ۱۷۹۱ توسط الساندرو ولتا آغاز شد. این دستگاه که حدود ۱ ولت تولید می‌کرد از صفحات مس و رویی که با کاغذ آغشته به نمک جدا شده‌ بودند، تشکیل شده بود و به عنوان اولین باتری واقعی شناخته شد و زمینه را برای توسعه‌های آینده در ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی فراهم کرد.

قرن نوزدهم معرفی باتری سرب-اسید را شاهد بود که به‌ عنوان اولین باتری قابل شارژ به‌طور گسترده استفاده شد، خصوصاً در خودروها. با وجود معایب آن—یعنی وزن زیاد و عمر محدود—این تحول مهمی بود. اوایل قرن بیستم باتری‌های نیکل-کادمیم (Ni-Cd) را به‌همراه داشت که ظرفیت انرژی بهبود یافته و عمر چرخه طولانی‌تر اما با نگرانی‌های محیطی و بهداشتی ارائه دادند.

در سال ۱۹۹۱، با تجاری‌سازی باتری‌های لیتیوم-یونی توسط سونی، پیشرفت بزرگی حاصل شد که تا سال ۲۰۲۰ به چگالی انرژی تا ۲۷۵ وات ساعت بر کیلوگرم دست یافت. این باتری‌ها به‌دلیل چگالی انرژی بالا، عمر چرخه طولانی و سبکی نسبی، الکترونیک‌ قابل حمل، وسایل نقلیه برقی، و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی را متحول کردند.

با نگاه به آینده، باتری‌های حالت جامد با استفاده از رسانای‌های لیتیوم غیرقابل اشتعال در حال ظهور هستند. این باتری‌ها وعده چگالی انرژی حتی بالاتر، فراتر از ۶۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم، و امنیت بهبود یافته را می‌دهند. در حالی که هنوز در حال توسعه هستند، فناوری حالت جامد هدف دارد تا بسیاری از محدودیت‌های باتری‌های لیتیوم-یونی کنونی را برطرف کند و ذخیره‌سازی انرژی را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها به‌طور بالقوه متحول سازد.