Un equipo de historiadores sitúa los orígenes de la rueda en 3.900 antes de Cristo, en las minas neolíticas de los Montes Cárpatos. A pesar de que la rueda ha sido considerada el invento mecánico más significativo de todos los tiempos, su invención permanece envuelta en un misterio, sin un consenso claro sobre los detalles específicos asociados a su creación. 

El equipo, conformado por Lee R. Alacoque, Richard W. Bulliet y Kai A. James, utilizó técnicas de mecánica estructural computacional y diseño asistido por ordenador. Utilizando modelos físicos basados en la mecánica computacional, los investigadores simulan la respuesta elástica y la distribución de esfuerzos de las estructuras de ruedas antiguas encontradas en registros arqueológicos. Este enfoque les proporciona nuevas comprensiones acerca de la función y los atributos físicos de estas ruedas, lo que les lleva a formular una propuesta más detallada sobre la evolución de la rueda a través de una serie de innovaciones progresivas.

Según el estudio, la evolución de la rueda podría haberse desarrollado en tres fases principales. La primera fase implicaría la transición desde “rodillos libres”, que consistían en troncos o cilindros no fijados utilizados para facilitar el transporte de objetos pesados. Sin embargo, esta técnica presentaba una desventaja significativa, ya que los rodillos se volvían inservibles después de que el objeto pasaba sobre ellos, lo que requería que se redistribuyeran constantemente a lo largo del camino. Este problema se hacía más grave en las minas estrechas y profundas, donde mover los rodillos repetidamente resultaba poco práctico.

La segunda innovación clave fue el uso de rodillos unilaterales, una adaptación del concepto de rodillos libres. En lugar de dejar atrás los rodillos, los mineros neolíticos desarrollaron una forma de fijar los rodillos al objeto que estaban moviendo, creando una especie de prototipo de carro rudimentario. Esta adaptación redujo la fricción y facilitó la maniobrabilidad en pasajes estrechos, permitiendo mover cargas pesadas a mayores distancias sin necesidad de recolocar los rodillos. Aunque este enfoque introdujo algo de fricción adicional debido a la interacción entre el rodillo y el objeto en movimiento, representó un avance significativo sobre el sistema de rodillos libres.

Finalmente, la tercera fase en la evolución de la rueda involucró la introducción de surcos en los rodillos, lo que condujo al diseño del eje central y la estructura de la rueda. Estos surcos permitieron que los rodillos se alinearan de manera más eficiente y redujeron aún más la fricción mediante la aplicación de lubricantes. Con el tiempo, los surcos evolucionaron hacia un canal central, dando lugar al primer diseño de rueda con eje fijo, una innovación que marcó un hito en la historia de la tecnología.

Una herramienta clave utilizada en este estudio fue un algoritmo de diseño computacional que permite la evolución gradual de un sistema de rueda y eje a través de una serie de mejoras sucesivas. Este algoritmo, basado en la técnica de optimización topológica, genera automáticamente diseños estructurales utilizando una descripción matemática de la función mecánica que el sistema debe cumplir. Al simular cómo podrían haber evolucionado las ruedas miles de años atrás, los investigadores recrean el proceso de adaptación del diseño para mejorar su rendimiento.

Un aspecto innovador del trabajo es el uso de un modelo de contacto dependiente del diseño, que simula las fuerzas que actúan sobre el eje y cómo los diferentes diseños interactúan con esas fuerzas. Este enfoque permite a los investigadores comprender cómo las primeras ruedas probablemente se beneficiaron de los materiales disponibles en su entorno, como la madera, y cómo los primeros inventores optimizaron sus diseños para maximizar la eficiencia.

El estudio también se apoya en descubrimientos arqueológicos recientes. Los investigadores destacan que más de 150 modelos de carros de cuatro ruedas han sido desenterrados en la región de los Montes Cárpatos, donde se sabe que los mineros neolíticos extraían cobre. Estos modelos de arcilla, datados mediante análisis de carbono en torno a 3600 a.C., representan algunos de los ejemplos más antiguos conocidos de transporte con ruedas. Los autores del estudio sugieren que algunos de estos artefactos, que parecen haber sido utilizados como tazas ceremoniales, son representaciones simbólicas de los primeros carros empleados para mover minerales dentro de las minas.

Adicionalmente, el entorno minero particular de los Cárpatos parece haber desempeñado un papel crucial en la evolución de la rueda. La necesidad de transportar grandes cantidades de mineral a través de túneles estrechos y sinuosos impulsó el desarrollo de estas innovaciones, lo que subraya la influencia del contexto ambiental en la creación de tecnología.

Este estudio ofrece una nueva perspectiva sobre el origen de la rueda, sugiriendo que su invención fue un proceso evolutivo más que un evento aislado. A pesar de que la rueda puede parecer un invento simple, su desarrollo fue el resultado de un proceso complejo que involucró la interacción de la innovación técnica, el entorno natural y las necesidades sociales y económicas de las primeras civilizaciones.