قفل ومفتاح

استُخدمت الأقفال لأكثر من 6000 عام، وقد عُثر على أحد أقدم الأمثلة في أطلال نينوى ، عاصمة آشور القديمة . ^{[ 1 ]} تطورت هذه الأقفال إلى القفل الخشبي المصري ذي الدبابيس ، والذي يتكون من مزلاج، وجزء مُلحق للباب، ومفتاح. عند إدخال المفتاح، ترتفع دبابيس داخل الجزء المُلحق من ثقوب محفورة في المزلاج، مما يسمح له بالحركة. وعند إخراج المفتاح، تسقط الدبابيس جزئيًا داخل المزلاج، مانعةً حركته. ^{[ 2 ]}

كان القفل ذو الأقفال موجودًا منذ العصور القديمة، ولا يزال التصميم الأكثر شيوعًا للأقفال والمفاتيح في العالم الغربي. ظهرت أولى الأقفال المعدنية بالكامل بين عامي 870 و900 ميلادي، ويُنسب ابتكارها إلى حرفيين إنجليز. ^{[ 3 ]} ويُقال أيضًا أن المفتاح اخترعه ثيودوروس الساموسي في القرن السادس قبل الميلاد. ^{[ 1 ]}

اخترع الرومان الأقفال والمفاتيح المعدنية ونظام الأمن الذي توفره الحراس. ^{[ 4 ]}

كان الرومان الأثرياء يحتفظون بمقتنياتهم الثمينة في صناديق مقفلة داخل منازلهم، ويرتدون مفاتيحها كخواتم. وكانت لهذه العادة فائدتان: فهي تُبقي المفتاح في متناول اليد دائمًا، وتُشير إلى أن صاحبها ثري وذو مكانة مرموقة تجعله يمتلك المال والمجوهرات التي تستحق الحماية. ^{[ 5 ]}

يوجد نوع خاص من الأقفال، يعود تاريخه إلى القرنين السابع عشر والثامن عشر، وربما أقدم من ذلك، إذ توجد أقفال مشابهة تعود إلى القرن الرابع عشر، في دير الراهبات في مدينة ليير البلجيكية . ^{[ 6 ] [ 7 ]} يُرجح أن تكون هذه الأقفال قوطية، مزينة بزخارف نباتية، غالباً على شكل حرف V يحيط بفتحة المفتاح. ^{[ 8 ]} يُطلق عليها غالباً اسم "قفل السكير" ، لأنها، وفقاً لبعض المصادر، صُممت بطريقة تُمكّن الشخص من إيجاد فتحة المفتاح في الظلام، مع أن هذا قد لا يكون صحيحاً، إذ ربما كانت الزخارف لأغراض جمالية بحتة. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وفي العصر الحديث، صُممت أقفال مشابهة. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

مع بداية الثورة الصناعية في أواخر القرن الثامن عشر وما صاحبها من تطور في الهندسة الدقيقة وتوحيد المكونات، أصبحت الأقفال والمفاتيح تُصنع بتعقيد وتطور متزايدين. ^{[ 11 ]}

اخترع روبرت بارون قفل الأسطوانة ذو الرافعة ، الذي يستخدم مجموعة من الروافع لمنع المزلاج من الحركة داخل القفل، عام ١٧٧٨. ^{[ ١٢ ]} كان قفله ذو الرافعة مزدوجة الفعل يتطلب رفع الرافعة إلى ارتفاع معين عن طريق قطع فتحة فيها، لذا فإن رفع الرافعة أكثر من اللازم كان سيئًا تمامًا كعدم رفعها بالقدر الكافي. ولا يزال هذا النوع من الأقفال مستخدمًا حتى اليوم. ^{[ ١٣ ]}

أُدخلت تحسينات كبيرة على قفل الأسطوانة ذي الرافعة على يد جيريميا تشاب عام 1818. ^{[ 12 ]} دفعت عملية سطو في حوض بناء السفن في بورتسموث الحكومة البريطانية إلى الإعلان عن مسابقة لإنتاج قفل لا يُفتح إلا بمفتاحه الخاص. ^{[ 5 ]} طوّر تشاب قفل كاشف تشاب ، الذي تضمن ميزة أمان مدمجة تُحبط محاولات الوصول غير المصرح بها، وتُشير إلى مالك القفل في حال العبث به. مُنح تشاب جائزة قدرها 100 جنيه إسترليني بعد أن فشل خبير أقفال مُدرّب في كسر القفل لمدة ثلاثة أشهر. ^{[ 14 ]}

في عام 1820، انضم جيريميا إلى شقيقه تشارلز لتأسيس شركتهما الخاصة للأقفال، تشاب . أدخل تشاب تحسينات عديدة على قفله: ففي عام 1824، لم يعد تصميمه المُحسّن يتطلب مفتاحًا خاصًا لإعادة ضبط القفل؛ وبحلول عام 1847، أصبحت مفاتيحه تستخدم ستة أذرع بدلًا من أربعة؛ وفي وقت لاحق، قدّم قرصًا يسمح بمرور المفتاح ولكنه يُضيّق مجال الرؤية، مما يخفي الأذرع عن أي شخص يحاول فتح القفل. ^{[ 15 ]} كما حصل الأخوان تشاب على براءة اختراع لأول خزنة مقاومة للسرقة، وبدأوا إنتاجها في عام 1835.

استندت تصاميم بارون وتشوب إلى استخدام روافع متحركة، لكن جوزيف براما ، المخترع غزير الإنتاج، طوّر طريقة بديلة عام 1784. استخدم قفله مفتاحًا أسطوانيًا مزودًا بشقوق دقيقة على سطحه؛ تُحرك هذه الشقوق الشرائح المعدنية التي تعيق دوران المزلاج إلى محاذاة دقيقة، مما يسمح بفتح القفل. كان القفل على حافة إمكانيات التصنيع الدقيق في ذلك الوقت، وقال مخترعه إنه غير قابل للفتح. في العام نفسه، أسس براما شركة براما للأقفال في 124 شارع بيكاديللي، وعرض "قفل التحدي" في واجهة متجره منذ عام 1790، متحديًا "...الفنان الذي يستطيع صنع أداة لفتح هذا القفل" مقابل جائزة قدرها 200 جنيه إسترليني. استمر التحدي لأكثر من 67 عامًا حتى تمكن صانع الأقفال الأمريكي ألفريد تشارلز هوبز من فتح القفل في المعرض الكبير عام 1851، وبعد بعض الجدل حول الظروف التي تمكن من خلالها من فتحه، مُنح الجائزة. استغرقت محاولة هوبز حوالي 51 ساعة، موزعة على 16 يوماً.

مُنح الطبيب الأمريكي أبراهام أو. ستانسبري أول براءة اختراع لقفل ذي أسطوانة مزدوجة الفعل في إنجلترا عام 1805، ^{[ 16 ]} لكن النسخة الحديثة، التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم، اخترعها الأمريكي لينوس ييل الأب عام 1848. ^{[ 17 ]} استخدم تصميم هذا القفل دبابيس بأطوال مختلفة لمنع فتحه بدون المفتاح الصحيح. في عام 1861، استلهم لينوس ييل الابن من قفل الأسطوانة الأصلي الذي صممه والده في أربعينيات القرن التاسع عشر، فاخترع وحصل على براءة اختراع لمفتاح مسطح أصغر ذي حواف مسننة، بالإضافة إلى دبابيس بأطوال مختلفة داخل القفل نفسه، وهو نفس تصميم قفل الأسطوانة الذي لا يزال مستخدمًا حتى اليوم. ^{[ 18 ]} يُعد قفل ييل الحديث في جوهره نسخة أكثر تطورًا من القفل المصري.

على الرغم من بعض التحسينات في تصميم المفاتيح منذ ذلك الحين، إلا أن غالبية الأقفال اليوم لا تزال عبارة عن نسخ معدلة من التصاميم التي ابتكرها براما وتشوب وييل.

• 
  قفل الأسطوانة الدبوسية: بدون مفتاح في القفل، يتم دفع دبابيس القيادة (الزرقاء) إلى الأسفل، مما يمنع القابس (الأصفر) من الدوران.
• 
  قفل أسطواني للرقائق: بدون مفتاح في القفل، تُدفع الرقائق (الحمراء) للأسفل بواسطة نوابض. تستقر الرقائق في أخدود في الجزء السفلي من الأسطوانة الخارجية (الخضراء) مما يمنع القابس (الأصفر) من الدوران.
• 
  القفل الأنبوبي: تُدفع دبابيس المفتاح (الحمراء) ودبابيس التشغيل (الزرقاء) نحو مقدمة القفل، مما يمنع القابس (الأصفر) من الدوران. يحتوي المفتاح الأنبوبي على عدة تجاويف نصف أسطوانية تتوافق مع الدبابيس.

يستخدم القفل ذو الحواجز مجموعة من العوائق، أو ما يُعرف بالحواجز، لمنع فتح القفل إلا بإدخال المفتاح الصحيح. يحتوي المفتاح على شقوق أو فتحات تتوافق مع هذه العوائق في القفل، مما يسمح له بالدوران بحرية داخله. تُستخدم الأقفال ذات الحواجز عادةً في التطبيقات ذات مستوى الأمان المنخفض، حيث يمكن لمفتاح هيكلي مصمم جيدًا فتح مجموعة واسعة من هذه الأقفال بنجاح.

يستخدم قفل الأسطوانة ذو الدبابيس مجموعة من الدبابيس لمنع فتح القفل إلا بإدخال المفتاح الصحيح. يحتوي المفتاح على سلسلة من الأخاديد على جانبي نصله، تحدد نوع القفل الذي يمكن إدخال المفتاح فيه. عند إدخال المفتاح في القفل، تتطابق الأخاديد الأفقية على النصل مع نتوءات مجرى المفتاح، مما يسمح أو يمنع دخول المفتاح إلى الأسطوانة . بعد ذلك، تسمح سلسلة من الأسنان والشقوق المدببة على النصل، والتي تُسمى "النتوءات" ، للدبابيس بالتحرك لأعلى ولأسفل حتى تصبح محاذية لخط القص للأسطوانة الداخلية والخارجية، مما يسمح للأسطوانة أو الكامة بالدوران بحرية وفتح القفل. يوجد دبوس إضافي يُسمى "الدبوس الرئيسي" بين المفتاح ودبابيس التشغيل في الأقفال التي تقبل المفاتيح الرئيسية، للسماح للقابس بالدوران على ارتفاعات متعددة للدبابيس.

قفل الرقاقة الدوارة مشابه لقفل الدبوس الدوار ويعمل وفق مبدأ مماثل. إلا أنه على عكس قفل الدبوس (حيث يتكون كل دبوس من قطعتين أو أكثر)، فإن كل رقاقة دوارة عبارة عن قطعة واحدة. يُشار إلى قفل الرقاقة الدوارة خطأً في كثير من الأحيان باسم قفل القرص الدوار، الذي يستخدم آلية مختلفة تمامًا. يتميز قفل الرقاقة الدوارة بانخفاض تكلفة إنتاجه نسبيًا، ويُستخدم بكثرة في صناعة السيارات والخزائن.

يتكون قفل القرص الدوار أو قفل أبلوي من أقراص تثبيت دوارة مشقوقة .

يستخدم قفل الأسطوانة ذو الرافعة مجموعة من الروافع لمنع المزلاج من الحركة داخل القفل. في أبسط صوره، يسمح رفع الأسطوانة إلى ارتفاع معين للمزلاج بالانزلاق. تُركّب أقفال الرافعة عادةً داخل الأبواب الخشبية أو في بعض أنواع الأقفال القديمة، بما في ذلك أقفال رجال الإطفاء.

القفل المغناطيسي هو آلية قفل تستخدم المغناطيس كجزء من آلية القفل والفتح. يستخدم المفتاح المغناطيسي من مغناطيس واحد إلى عدة مغناطيسات صغيرة موجهة بحيث يتطابق قطباها الشمالي والجنوبي مع تركيبة معينة لدفع أو سحب الأجزاء الداخلية للقفل، مما يؤدي إلى فتحه.

يعمل القفل الإلكتروني بواسطة التيار الكهربائي، وعادةً ما يكون متصلاً بنظام التحكم في الدخول . بالإضافة إلى الدبوس والأسطوانة المستخدمة في الأقفال التقليدية، يربط القفل الإلكتروني المزلاج أو الأسطوانة بمحرك داخل الباب باستخدام جزء يُسمى المُشغِّل. تشمل أنواع الأقفال الإلكترونية ما يلي:

يعمل قفل البطاقة المفتاحية ببطاقة مسطحة ذات أبعاد مشابهة لبطاقة الائتمان . ولفتح الباب، يجب مطابقة التوقيع الموجود على البطاقة المفتاحية بنجاح .

يعمل القفل في نظام الدخول بدون مفتاح عن بُعد باستخدام جهاز إرسال لاسلكي ذكي . يقبل القفل عادةً رمزًا صالحًا واحدًا فقط، ويرسل المفتاح الذكي رمزًا متغيّرًا في كل مرة يُضغط فيها على الزر. عمومًا، يمكن فتح باب السيارة إما برمز صالح عبر الإرسال اللاسلكي، أو بمفتاح تقليدي (غير إلكتروني). قد يتطلب مفتاح التشغيل مفتاحًا مزودًا بشريحة إلكترونية لفتح القفل التقليدي وإرسال رمز صالح عبر الإرسال اللاسلكي.

القفل الذكي هو قفل كهروميكانيكي يتلقى أوامر قفل وفتح الباب من جهاز مُصرَّح له باستخدام مفتاح تشفير وبروتوكول لاسلكي. وقد بدأ استخدام الأقفال الذكية ينتشر بشكل متزايد في المناطق السكنية، وغالبًا ما يتم التحكم بها عبر الهواتف الذكية . ^{[ 19 ] [ 20 ]} كما تُستخدم الأقفال الذكية في مساحات العمل المشتركة والمكاتب لتمكين الدخول بدون مفتاح. ^{[ 21 ]} إضافةً إلى ذلك، لا يمكن فتح الأقفال الإلكترونية باستخدام الأدوات التقليدية.

يُعدّ نسخ المفاتيح بالطريقة التقليدية الطريقة الأساسية لنسخ المفاتيح. وهي عملية تُسمى نسبةً إلى عملية تشكيل المعادن المعروفة باسم القطع ، حيث يُصقل مفتاح خام مسطح ليُصبح مطابقًا لشكل المفتاح الأصلي. وتتلخص العملية تقريبًا في المراحل التالية:

1. يتم تثبيت المفتاح الأصلي في ملزمة في آلة، مع وجود مفتاح خام متصل بملزمة موازية مرتبطة ميكانيكياً.
2. يتم تحريك المفتاح الأصلي على طول دليل في حركة تتبع شكل المفتاح، بينما يتم تحريك القطعة الخام بنفس النمط مقابل عجلة القطع بواسطة الوصلة الميكانيكية بين الملزمة.
3. بعد القطع، يتم إزالة النتوءات من المفتاح الجديد عن طريق فركه بفرشاة معدنية لإزالة جزيئات المعدن التي قد تكون حادة بشكل خطير وتتسبب في تلف الأقفال.

تستبدل تقنية نسخ المفاتيح الحديثة عملية تتبع المفتاح الميكانيكية بعملية يتم فيها مسح المفتاح الأصلي إلكترونيًا، ومعالجته بواسطة برامج متخصصة، وتخزينه، ثم استخدامه لتوجيه عجلة القطع عند إنتاج المفتاح. وتتيح إمكانية تخزين نسخ إلكترونية من شكل المفتاح إمكانية حفظ أشكال المفاتيح لنسخها من قبل أي جهة لديها إمكانية الوصول إلى صورة المفتاح.

تختلف آلات نسخ المفاتيح في درجة أتمتتها، حيث تستخدم معدات طحن أو تجليخ مختلفة، وتتبع تصميم آلات نسخ المفاتيح التي ظهرت في أوائل القرن العشرين.

تتوفر خدمة نسخ المفاتيح في العديد من متاجر بيع الأدوات المنزلية بالتجزئة ، كما يقدمها فنيو الأقفال المتخصصون، مع العلم أنه قد لا يتوفر المفتاح الخام المناسب. ومؤخراً، أصبحت خدمات نسخ المفاتيح متاحة عبر الإنترنت.

تظهر المفاتيح في رموز وشعارات نبالة مختلفة، وأشهرها شعار الكرسي الرسولي : ^{[ 24 ]} المشتق من العبارة الواردة في إنجيل متى 16:19 التي تعد القديس بطرس ، أول بابا في التقاليد الكاثوليكية الرومانية ، بمفاتيح السماء . ولكن هذه ليست الحالة الوحيدة بأي حال من الأحوال.

• 
  شعار النبالة الخاص بالكرسي الرسولي
• 
  مفتاح مُصوَّر في شعار نبالة سيونتيو

تربط بعض الأعمال الفنية المفاتيح بإلهة السحر اليونانية المعروفة باسم هيكات . ^{[ 25 ]}

يُعدّ المفتاح الفلسطيني رمزًا جماعيًا للفلسطينيين الذين فقدوا ديارهم في النكبة ، حين طُرد أو فرّ أكثر من نصف سكان فلسطين الانتدابية عام 1948 ، ثم مُنعوا من حق العودة . ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} ومنذ عام 2016، يحمل مطعم فلسطيني في الدوحة ، قطر ، الرقم القياسي العالمي في موسوعة غينيس لأكبر مفتاح في العالم، إذ يبلغ وزنه 2.7 طن وأبعاده 7.8 × 3 أمتار. ^{[ 29 ] [ 30 ]}