13. juli 2019 & centerdot; 11 min læsning

Cyklen, som vi kender den i dag, blev først opfundet i slutningen af 1800-tallet. Alligevel var det en simpel mekanisk opfindelse. Det ser ud til at kræve ingen genial opfindsomhed og bestemt ingen videnskabelig baggrund.

Hvorfor blev det ikke opfundet meget tidligere?

Jeg stillede dette spørgsmål på Twitter og læse nogle diskussioner om Quora. Folk foreslog mange hypoteser, herunder:

  • Teknologiske faktorer. Metalbearbejdning forbedrede sig meget i 1800’erne: Vi fik forbedret jernraffinering og til sidst billigt stål, bedre processer til formning af metal og evnen til at fremstille dele som hule rør. Hjulteknologi forbedret: tråd eger hjul (også kaldet spændingspoke) hjul erstattede tungere designs; vulkaniseret gummi (1839) var nødvendigt til dæk; oppustelige dæk blev først opfundet indtil 1887. Kæder, gear og kuglelejer er alle vigtige dele, der kræver avancerede produktionsteknikker til præcision og omkostninger.

  • Design iteration. Tidlige cykler var ubelejlige og farlige. Den første version havde ikke engang pedaler. Nogle versioner havde ikke styring og kunne kun drejes ved at læne sig. (!) Det berømte “penny-farthing” design med sit enorme forhjul gjorde det umuligt at balancere med dine fødder, var tilbøjelig til at vippe fremad på et hårdt stop og efterlod generelt rytteren højt i luften, som alle øget risiko for personskade. Det tog årtier med iteration at komme til en vellykket cykelmodel.

  • Vejernes kvalitet. Veje i 1800’erne og tidligere var forfærdelige efter moderne standarder. Veje var ofte snavs fra mange vogne, der blev mudret i regnen. Macadam-brolægning, som gav glatte overflader til veje, blev ikke opfundet før omkring 1820. Byveje på det tidspunkt var brolagt med brosten, hvilket var godt for heste men for ujævn for cykler. (Ujævnhederne var tilsyneladende et træk, der hjalp til afstrømningen af spildevand – hvilket førte til et Quora-svar for at hævde, at opførelsen af bykloakker var det, der åbnede døren til cykler.)

  • Konkurrence fra heste. Heste var en almindelig og accepteret transportform på det tidspunkt kunne håndtere alle slags veje. De kunne bære tunge byrder. Hvem har så brug for en cykel? I den forbindelse er det hævdet, at cyklen blev opfundet som reaktion på madmangel på grund af “året uden sommer”, en vejrbegivenhed fra 1816 forårsaget af vulkaneksplosionen af Mount Tambora året før, som mørkede himlen og sænkede temperaturer i mange dele af verden. Landbrugskrisen fik heste såvel som folk til at sulte, hvilket førte til, at nogle heste blev slagtet til mad og gjorde de resterende dyrere at fodre. Dette kunne have motiveret søgen efter alternativer. / p>

  • Generel økonomisk vækst. Flere kommentatorer påpegede behovet for en middelklasse for at give efterspørgsel efter en sådan opfindelse. Hvis alt hvad du har er mange fattige bønder og et par aristokrater ( der forresten har heste, vogne og chauffører), der er ikke meget af et marked for cykler. Dette er mere sandsynligt, når du indser, at cykler mere var en hobby til underholdning, før de blev et praktisk transportmiddel .

  • Kulturelle faktorer. Måske var der bare en generel mangel på interesse for nyttige mekaniske opfindelser indtil et bestemt tidspunkt i historien? Men hvornår ændrede dette sig, og hvorfor?

Dette er alle gode hypoteser. Men nogle af dem begynder at spænde under pres:

Vejernes kvalitet er relevant, men egentlig ikke svaret. Cykler kan køres på grusveje eller fortove (selvom sidstnævnte førte til kørsler med fodgængere og gjorde cykler upopulære blandt offentligheden i starten). Og historisk forbedrede veje sig først, efter at cykler blev almindelige – det ser faktisk ud til, at det delvist var cyklisterne, der opfordrede til forbedring af veje.

Jeg tror heller ikke, at heste forklarer det. En cykel, efter hvad jeg har læst, var billigere at købe end en hest, og den var bestemt billigere at vedligeholde (hvis ikke andet, behøver du ikke fodre en cykel). Og det viser sig, at opfinderne var interesserede i problemet med menneskedrevne køretøjer, der undgik behovet for heste i lang tid før den moderne cykel. Selv Karl von Drais, der opfandt det første tohjulede menneskelige køretøj efter året uden sommer, havde arbejdet på problemet i årevis før det.

Teknologifaktorer er mere overbevisende for mig. Det kan have været nødvendigt for cykler at blive praktiske og billige nok til at tage afsted. Men de var ikke nødvendige for tidlige eksperimenter. Rammer kan bygges af træ. Hjul kan være kantede med metal. Gear kan udelades. Kæder kan udskiftes med bælter; nogle tidlige designs brugte endda løbebånd i stedet for pedaler, og mindst et design kørte hjulene med håndtag som på et damplokomotiv.

Så hvad er den virkelige forklaring?

For at forstå dette gravede jeg mig ind i cykelens historie.

Konceptet med et menneskedrevet køretøj går mange århundreder tilbage . Den tidligste reference, jeg har fundet, er den venetianske ingeniør Giovanni Fontana, der i begyndelsen af 1400’erne beskrev en firehjulet vogn drevet af en chauffør, der trak en rebsløjfe forbundet med gear til hjulene (det er uklart, om han nogensinde har forsøgt at bygge sådan en maskine; Fontana skitserede mange mærkelige ting).

Giovanni Fontana’s selv- kørevogn

Et andet tidligt koncept blev beskrevet i bogen Bicycle af David V. Herlihy:

For mere end tre århundreder siden stavede den fornemme franske matematiker Jacques Ozanam de teoretiske fordele ved en menneskedrevet vogn “hvor man kan køre sig selv, hvor man vil, uden heste.” Dets ejer kunne frit bevæge sig langs vejene uden at skulle passe på et dyr og måske endda nyde en sund øvelse i processen. Desuden ville denne særlige type “selvbevægende” køretøj i modsætning til dem, der krævede vind eller damp til fremdrift, køre på den mest rigelige og tilgængelige af alle ressourcer: viljestyrke. Men hvordan konstruerer man et så værdifuldt køretøj? var den tyvende tredjedel af nogle halvtreds “nyttige og underholdende” problemer, Ozanam identificerede og behandlede i hans berømte Récréations Mathématiques et Physiques, udgivet i 1696.

Ozanams bogen præsenterede en foreslået løsning fra en anden opfinder: en anden firhjulet vogn, der drives af to personer (en til at styre, en til at drive køretøjet ved at træde op og ned på store løbebånd, der er forbundet med hjulene ved hjælp af reb, remskiver og gear).

Menneskedrevet vogn i Récréations Mathématiques Columbia University Libraries

Det ser ud til, at vognen var modellen for menneskedrevne køretøjer. Forskellige opfindere prøvede deres hånd med design, og nogle blev endda bygget. Der er en registrering i en London-journal om et forsøg i 1774, der gik op til seks miles i timen. Den franske opfinder Jean-Pierre Blanchard (som senere blev berømmelse i ballonflyvning) byggede en menneskedrevet vogn, der gik et dusin miles fra Paris til Versailles. En amerikansk mekaniker ved navn Bolton byggede en version i 1804, der brugte mekanisk gearing fra sammenlåste gear. Formentlig gik alle disse forsøg ingen steder, fordi maskinerne var for store og tunge til at være praktiske.

Den vigtigste indsigt var at stoppe med at prøve at bygge en mekanisk vogn og i stedet bygge noget mere som en mekanisk hest. Dette skridt blev taget af den førnævnte Karl von Drais i de tidlige 1800’ere. Drais var en aristokrat; han havde en stilling som skovmester i Baden, der siges at have givet ham fritid til at rode. Hans første forsøg, der begyndte i 1813, var firehjulede vogne som deres forgængere, og som dem kunne de ikke få støtte fra myndighederne.

Men i 1817 (muligvis motiveret af den førnævnte fødevarekrise og den deraf følgende mangel på heste, skønt dette er uklart), forsøgte han igen med et nyt design: et tohjulet, en-person køretøj, der er en genkendelig forfader til den moderne cykel. Det var lavet af træ med jerndæk. Han kaldte det Laufmaschine, eller “løbemaskine”, den havde ingen pedaler og blev i stedet drevet ved direkte at skubbe fra jorden med fødderne. Det blev også kaldt “velocipede” (fra latin til “hurtig fod”) eller “draisine” (engelsk) eller “draisienne” (fransk) efter opfinderen; en forbedret version lavet af en London coachmaker blev kendt i England som “fodgængerlære”.

Draisine c. 1820, Kurpfälzisches Museum, Heidelberg Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)
New-York Tribune, september 1894 Flickr / Karin Dalziel (CC BY-NC 2.0)

Uden pedaler eller gear, denne proto-cykel kunne ikke opnå hastigheden eller effektiviteten af moderne design. Men ligesom de scootere, der stadig bruges af børn i dag, tillod det dig at køre, især ned ad bakke, og det holdt din vægt, mens du gik fremad. Drais fik op til 12 miles i timen på sin maskine. Det blev en mode i Europa i 1818-1919, derefter falmet.Årsagerne ser ud til at være en kombination af muligheden for skade og offentlighedens generelle irritation over, at disse ting blev kørt gennem fodgængerområder som fortove og parker (nogle ting ændrer sig aldrig; vi gentager dette i dag med scooterkrigene i San Francisco og andre byer).

Det næste vigtige fremskridt kom først årtier senere, da nogen satte pedaler på cyklen. Der er modstridende krav til den første opfinder (går tilbage til 1839), men det blev bestemt gjort i 1860’erne i Frankrig. Under alle omstændigheder var det i 1860’erne, at cykeludviklingen virkelig startede. Pedaler tillod rytteren at drive maskinen hurtigere og mere effektivt. Denne model blev produceret i Frankrig, først med trærammer, senere med jern og blev almindeligt kendt som “bonehaker” (hvilket giver dig en idé om, hvor hård turen stadig var).

Michaux” bonehaker “, 1870 Wikimedia / Classic Motorcycle Archive (CC BY-SA 3.0)
” The American Velocipede “, trægravering af Theodore Davis, Harper’s Weekly, Dec 1868

På dette tidspunkt var der dog stadig ingen gear eller kæder. Pedalerne blev fastgjort direkte på forhjulet. Dette gav rytteren lidt mekanisk fordel: det er det samme som en fixie med et 1: 1 gearforhold (vs. de forhold, der oftest bruges i dag, og som er tættere på 3: 1). Tænk på, hvordan det er at træde på en cykel, der er i for lavt gear: du pumper dine ben meget uden at gå meget hurtigt.

Den eneste løsning var at gøre hjulet større, hvilket førte omkring 1870 til det latterligt udseende “penny-farthing” eller “high-wheel” design med det enorme forhjul, som du sikkert har set og kan forbinde sig med slutningen af 1800-tallet. Omkring dette tidspunkt blev der lavet cykler med metalrammer, hjul med eger og massivt gummidæk (endnu ikke oppustelige). Dette design gav en hurtigere kørsel og en glattere, da det store hjul absorberede stød bedre. Men det krævede akrobatisk balance for at ride, og som nævnt ovenfor var det tilbøjeligt til ubehageligt spild og skader, herunder “at tage et hoved”, hvis du pludselig stoppede.

Penny-farthing cykel Flickr / calitexican (CC BY-NC-SA 2.0)

Den tredje og sidste nøglefremskridt var derfor at adskille pedalerne fra rattet. Variationer på denne “sikkerhedscykel”, inklusive mindst en, der blev drevet af løbebånd og håndtag, blev forsøgt fra 1870’erne, hvis ikke før. Den første kommercielt succesrige model ved hjælp af det velkendte krumtap- og kædedesign blev produceret i 1885 af John Starley. Endelig, i 1888, blev oppustelige (pneumatiske) dæk introduceret af John Dunlop, hvilket dæmpede turen og eliminerede den sidste fordel ved penny-farthing.

Så i slutningen af 1880’erne havde cykler udviklet sig til at blive den form, vi kender dem i dag, med (omtrent) lige store hjul, pedaler, kæder, metalrammer, tråd eger hjul og oppustelige gummidæk.

Så hvad kan vi konkludere?

Først den korrekte design var ikke indlysende. I århundreder blev fremskridtene stoppet, fordi opfinderne alle forsøgte at skabe flere personers firehjulede vogne snarere end enkeltpersons tohjulede køretøjer. Det er uklart, hvorfor dette var; helt sikkert kopierede opfinderne en eksisterende transportform, men hvorfor ville de kun hente inspiration fra hestevognen og ikke fra hestevognen? (Nogle kommentatorer har antydet, at det ikke var indlysende, at et tohjulet køretøj ville balancere, men jeg finder dette ikke overbevisende i betragtning af hvor mange andre ting folk har lært at balancere på, fra dugout-kanoer til heste selv.) Det er muligt (jeg er der spekuleres rent her), at tidlige mekaniske opfindere havde en sværere tid med at indse den grundlæggende umulighed af vogndesignet, fordi de ikke havde meget i vejen for matematiske ingeniørprincipper at fortsætte, men det er igen uklart, hvad der førte til Draiss gennembrud. / p>

Og selv efter at Drais ramte det tohjulede design, tog det flere gentagelser, der skete i årtier, for at komme til et design, der var effektivt, behageligt og sikkert.

Tidlige “velocipede” modeller, fra en tysk encyklopædi fra 1887. Mange designs blev prøvet Wikimedia Commons

For det andet var fremskridt inden for materialer og fremstilling sandsynligvis meget nødvendigt for en kommercielt succesrig cykel.Fra hvor jeg står, er det lidt svært at løse hvilke fremskridt inden for design, der blev muliggjort af nye materialer og teknikker, og som simpelthen var gnister af opfindsomme fantasier, der ikke var udtænkt eller udviklet før. Men det faktum, at folk var villige til at klare det usikre design på højhjul, indikerer for mig, at pneumatiske dæk var afgørende. Og det er plausibelt for mig, at avanceret metalbearbejdning var nødvendig for at fremstille små lette kæder og gear af høj og ensartet kvalitet til en acceptabel pris – og at intet andet design, såsom et bælte eller håndtag, ville have fungeret i stedet. Det er også plausibelt for mig, at trærammer ikke var lette og stærke nok til at være praktiske (jeg ville bestemt ikke være ivrig efter at cykle på en træcykel i dag).

Men vi kan gå dybere og spørge de spørgsmål, der inspirerede min intense interesse for dette spørgsmål i første omgang. Hvorfor eksperimenterede ingen engang med tohjulede køretøjer indtil 1800-tallet? Og hvorfor overvejede ingen, så vidt vi ved, selv spørgsmålet om menneskelige køretøjer indtil 1400’erne? Hvorfor var der ikke cykelmekanik i 1300’erne, da der var urmagere eller i det mindste i 1500’erne, da vi havde ure? Eller blandt de gamle romere, der byggede vandmøller og høstmaskiner? Eller grækerne, der byggede Antikythera-mekanismen? Selvom de ikke havde dæk og kæder, hvorfor eksperimenterede disse samfund ikke i det mindste med afløb? Eller endda de mislykkede vogndesigner?

For selv at begynde at besvare dette er vi nødt til at indse, at det er en del af et meget bredere fænomen. Jeg stillede det samme spørgsmål om bomuldsgin, som i modsætning til cyklen ikke krævede avancerede materialer: det er en trækasse, et trådnet og en tromle med trådtænder; faktisk var det så simpelt, at når konceptet var ude, lavede plantageejere bootlegkopier med hånden (fratog Eli Whitney de fleste af hans patentroyalties). Det samme spørgsmål kan stilles til alle de vigtigste opfindelser inden for tekstilmekanisering; Anton Howes, en økonomisk historiker, der ringede ind på ovennævnte Twitter-tråd, har bemærket John Kays flyvende shuttle:

Kays innovation var ekstraordinær i sin enkelhed . Som opfinderen Bennet Woodcroft udtrykte det, var vævning med en almindelig transport “udført i op mod fem tusind år af millioner af dygtige arbejdere, uden at der blev foretaget nogen forbedring for at fremskynde operationen, indtil året 1733”. Alt Kay tilføjet var noget træ og noget snor. Og han anvendte det på vævning af uld, som havde været Englands vigtigste industri siden middelalderen. Han havde ingen speciel dygtighed, han krævede ingen særlig forståelse af videnskab for det, og han stod over for intet specielt incitament til at gøre det Med hensyn til institutioner var den flyvende transport teknisk ulovlig, fordi den reddede arbejdskraft, patentet blev straks piratkopieret af konkurrenter til ringe nytte, og Kay blev tvunget til at flytte til Frankrig, hounded ud af landet af vrede vævere, der truede hans ejendom og endda Kay stod overfor ingen specielle incitamenter – han fornyede endda trods nogle formidable sociale og juridiske barrierer.

Der er også andre historier, hvor et tidligt forsøg på opfinde ion blev demonstreret, ideen fandt ingen bagmænd, hvis den ikke allerede var fuldt bæredygtig, og derefter blev udviklingen droppet i årtier. Richard Trevithicks tidlige, mislykkede eksperimenter med lokomotiver kommer til at tænke på.

På baggrund af dette tror jeg, at den dybeste forklaring generelt er økonomiske og kulturelle faktorer. Med hensyn til økonomiske faktorer ser det ud til, at der skal være et bestemt overskud for at støtte den kulturomfattende forsknings- og udviklingsindsats, der skaber opfindelser. Bemærk, at Karl von Drais var en baron, der tilsyneladende havde et cushy job og opfandt i sin fritid. Dette er almindeligt for forskere i den æra: de var ofte aristokrater eller på anden måde uafhængige velhavende (og dem, der ikke var nødt til at kæmpe for støtte fra velhavende lånere). I dag har vi forskningslaboratorier i både universiteter og virksomheder samt venturekapitalister til at finansiere udvikling af nye produkter og tjenester. I det øjeblik det bliver klart, at en bestemt type innovation kan være mulig, er der flere hold finansieret og travlt med at bringe det på markedet. Der er ingen huller i flere årtier i innovationens tidslinje eller i det mindste langt færre.

Ser man på økonomiske faktorer på efterspørgselssiden, synes overskud også at skabe markeder for nye produkter. Måske skal BNP pr. Indbygger bare ramme et bestemt punkt, før folk endda har tid, opmærksomhed og energi til at tænke på nye opfindelser, der ikke bogstaveligt talt lægger mad på bordet, et tag over hovedet eller en skjorte på ryggen. / p>

Endelig er der kulturelle faktorer. Howes siger, at ”innovation ikke er i menneskets natur, men i stedet modtages.… Når folk ikke innoverer, er det ofte simpelthen fordi det aldrig tænker dem at gøre det.”Joel Mokyr siger på samme måde, at” fremskridt ikke er naturligt “(og hans bog om dette emne, A Culture of Growth, hjalp til med at inspirere denne blog). Jeg er enig med begge.

Fuldstændig belysning af disse økonomiske og kulturelle faktorer er et stort fremtidigt projekt på denne blog.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *