2019年7月13日& centerdot; 11分読む

今日私たちが知っているように、自転車は1800年代後半まで発明されませんでした。それでも、それは単純な機械的発明でした。優れた発明的洞察は必要なく、確かに科学的背景も必要ないようです。

それでは、なぜそれはずっと早く発明されなかったのですか?

Twitterでこの質問をしたところ、 Quoraに関するいくつかの議論を読んでください。人々は次のような多くの仮説を提案しました:

  • 技術的要因。 1800年代に金属加工は大幅に改善されました。鉄の精製が改善され、最終的には安価な鋼が得られ、金属を成形するプロセスが改善され、中空管のような部品を製造できるようになりました。ホイールテクノロジーの改善:ワイヤースポーク(別名テンションスポーク)ホイールがより重いデザインに取って代わりました。タイヤには加硫ゴム(1839)が必要でした。インフレータブルタイヤは1887年まで発明されませんでした。チェーン、ギア、ボールベアリングはすべて、精度とコストのために高度な製造技術を必要とする重要な部品です。

  • 設計の反復。初期の自転車は不便で危険でした。最初のバージョンにはペダルすらありませんでした。一部のバージョンにはステアリングがなく、傾くことによってのみ方向転換することができました。 (!)有名な「ペニーファージング」デザインは、その巨大な前輪で、足とのバランスをとることができず、ハードストップで前に倒れがちで、一般的にライダーを空中に高くしました。怪我のリスクが高まります。自転車モデルを成功させるには数十年の反復が必要でした。

  • 道路の品質。1800年代以前の道路は現代の基準ではひどいものでした。多くのカートの通路からわだち掘れが出て、雨の中で泥だらけになることがよくありました。道路に滑らかな表面を与えるマカダム舗装は、1820年頃まで発明されませんでした。当時の都市道路は、馬に適した石畳で舗装されていました。しかし、自転車にはでこぼこしすぎました。(凹凸は明らかに特徴であり、下水の流出を助長しました。都市の下水道の建設が自転車への扉を開いたと主張するQuoraの回答につながりました。)

  • 馬との競争当時、馬は一般的で受け入れられていた輸送手段でした。あらゆる種類の道路に対応できます。彼らは重い荷物を運ぶことができました。では、誰が自転車を必要としますか?これに関連して、自転車は、前年のタンボラ山の火山爆発によって引き起こされた1816年の気象イベントである「夏のない年」による食糧不足に対応して発明されたと主張されています。世界の多くの地域で気温が上昇しました。農業危機により、馬と人々が飢え、一部の馬は食糧のために虐殺され、残りの馬はより高価になりました。これが代替案の探求の動機となった可能性があります。

  • 一般的な経済成長。複数のコメント提供者が、そのような発明の需要を提供するために中間層の必要性を指摘しました。あなたが持っているのが多くの貧しい農民と少数の貴族だけである場合(ちなみに、馬、馬車、運転手がいる人)、自転車の市場はあまりありませんが、自転車が実用的な交通手段になる前に、自転車が娯楽の趣味であったことに気付いたとき、これはもっともらしいです。

  • 文化的要因。たぶん、歴史のある時点まで、有用な機械的発明への一般的な関心の欠如があったのでしょうか?しかし、これはいつ変更されたのですか、そしてその理由は何ですか?

これらはすべて良い仮説です。しかし、それらのいくつかは圧力の下で座屈し始めます:

道路の質は関連していますが、実際には答えではありません。自転車は未舗装の道路や歩道に乗ることができます(ただし、後者は歩行者との衝突につながり、最初は自転車を一般の人々の間で不人気にしました)。そして歴史的に、道路は自転車が一般的になるまで改善されませんでした。実際、道路の改善を求めたのは一部サイクリストだったようです。

馬もそれを説明していないと思います。私が読んだところによると、自転車は馬よりも購入するのが安かったし、維持するのも確かに安かった(他に何もなければ、自転車に餌をやる必要はない)。そして、発明者たちは、現代の自転車よりもずっと前から、馬の必要性をなくして、人力飛行機の問題に興味を持っていたことがわかりました。夏のない年の後に最初の二輪人力飛行機を発明したカール・フォン・ドライスでさえ、その前の何年もの間この問題に取り組んできました。

技術的要因は私にとってより説得力があります。それらは、自転車が実用的で、離陸するのに十分安価になるために必要だったのかもしれません。しかし、初期の実験には必要ありませんでした。フレームは木で作ることができます。ホイールは金属で縁取ることができます。ギアは省略できます。チェーンはベルトに交換できます。初期の設計の中には、ペダルの代わりに踏み板を使用したものもあり、蒸気機関車のように、少なくとも1つの設計がレバーで車輪を駆動していました。

では、本当の説明は何ですか?

これを理解するために、私は自転車の歴史を掘り下げました。

人力車の概念は何世紀にもわたって遡ります。 。私が見つけた最初の参考文献は、ベネチアのエンジニア、ジョヴァンニフォンタナです。彼は、1400年代初頭に、歯車で車輪に接続されたロープのループを引っ張る運転手が動力を与える四輪馬車について説明しました(彼が建設を試みたことがあるかどうかは不明です)。そのような機械;フォンタナは多くの奇妙なことをスケッチしました。

ジョヴァンニフォンタナの自己-馬車の運転

別の初期の概念は、David V.Herlihyの著書Bicycleに記載されています。

3世紀以上前、フランスの著名な数学者ジャックオザナムは、「馬なしで、好きな場所で自分を運転できる」人力の馬車の理論上の利点を説明しました。その飼い主は、動物の世話をすることなく道路を自由に歩き回ることができ、その過程で健康的な運動を楽しむことさえできました。さらに、この特定のタイプの「自走式」車両は、推進のために風や蒸気を必要とする車両とは対照的に、すべてのリソースの中で最も豊富でアクセス可能な、意志力で走行します。しかし、このような価値のある車両を構築するにはどうすればよいでしょうか。オザナムが1696年に出版した有名なRécréationsMathématiquesetPhysiquesで特定し、対処した50の「便利で面白い」問題の23番目でした。

オザナムのこの本は、別の発明者から提案された解決策を提示しました。2人で運転する別の4輪キャリッジ(1つは操舵、もう1つはロープ、プーリー、ギアで車輪に接続された大きな踏み板を上下に踏むことで車両に動力を供給する)。

RécréationsMathématiquesコロンビア大学図書館での人力による車両

何世紀にもわたって、馬車は人力車のモデルだったようです。さまざまな発明家がデザインを試してみましたが、中には構築されたものもありました。ロンドンのジャーナルには、1774年に時速6マイルに達した試みの記録があります。フランスの発明家ジャンピエールブランチャード(後にバルーニングで有名になる)は、パリからベルサイユまで数十マイルの距離にある人力の馬車を製造しました。ボルトンという名前のアメリカの整備士は、1804年に、インターロッキングギアからのメカニカルレバレッジを使用したバージョンを作成しました。おそらく、マシンが大きすぎて重すぎて実用的ではなかったため、これらすべての試みはどこにも行きませんでした。

重要な洞察は、機械式の馬車を作るのをやめ、代わりに機械式の馬のようなものを作ることでした。このステップは、1800年代初頭に前述のカールフォンドライスによって行われました。ドライスは貴族でした。彼はバーデンで森林マスターとしての地位を占め、彼にいじくり回す自由な時間を与えたと言われています。 1813年に始まった彼の最初の試みは、前任者のような四輪馬車であり、当局の支持を得られなかったようです。

しかし、1817年に(前述の食糧危機とその結果としての馬の不足に動機付けられた可能性がありますが、これは不明です)、彼は新しいデザインで再試行しました:二輪、一人用の車両現代の自転車の認識可能な祖先です。それは鉄のタイヤで、木でできていました。彼はそれをラウフマシーン、または「ランニングマシン」と呼びました。ペダルがなく、代わりに足で地面を直接押すことで動力を供給されました。「ベロシペード」(ラテン語で「スウィフトフット」)または「ベロシペード」とも呼ばれていました。発明者の後の「draisine」(英語)または「draisienne」(フランス語)。ロンドンのコーチメーカーによって作成された改良版は、英国では「歩行者用カリキュラム」として知られていました。

Draisinec。 1820年、プファルツ選帝侯博物館、ハイデルベルクウィキメディアコモンズ(CC BY-SA 3.0)
New-York Tribune、1894年9月Flickr / Karin Dalziel(CC BY-NC 2.0)

ペダルやギアなし、このプロト自転車は、現代のデザインの速度や効率を達成することができませんでした。しかし、今日でも子供たちが使用しているスクーターのように、それはあなたが特に下り坂で惰性走行することを可能にし、あなたが前進するときにあなたの体重を支えました。ドレイスは自分のマシンで時速12マイルまで走りました。 1818〜19年にヨーロッパで流行し、その後衰退しました。理由は、怪我の可能性と一般の人々の一般的な不快感の組み合わせであるように思われます。これらのものは歩道や公園などの歩行者エリアを通って運転されていました(いくつかのものは決して変わらない;私たちは今日、スクーター戦争でこれを繰り返していますサンフランシスコおよびその他の都市)。

次の重要な進歩は、数十年後、誰かが自転車にペダルを踏むまで来ませんでした。最初の発明者(1839年に遡る)には相反する主張がありますが、それは間違いなく1860年代にフランスで行われました。いずれにせよ、自転車の開発が本格的に始まったのは1860年代でした。ペダルを踏むことで、ライダーはマシンをより速く、より効率的に推進することができました。このモデルはフランスで製造され、最初は木製のフレームで、後に鉄で製造され、一般に「ボーンシェーカー」として知られるようになりました(これにより、乗り心地がまだどれほど荒かったかがわかります)。

Michaux” boneshaker “、1870 Wikimedia / Classic Motorcycle Archive(CC BY-SA 3.0)
「アメリカのベロシペード」、セオドアデイビスによる木版、ハーパーズウィークリー、 1868年12月

ただし、この時点ではまだギアやチェーンはありませんでした。ペダルは前輪に直接取り付けられていました。これにより、ライダーは機械的倍率をほとんど得られませんでした。ギア比が1:1のピストと同じです(現在最も一般的に使用されている比は3:1に近い)。ギアが低すぎる自転車をペダルで漕ぐのはどのようなものか考えてみてください。あまり速く走らずに足を大きく踏みます。

唯一の解決策は、ホイールを大きくすることでした。1870年頃、巨大な前輪を備えたばかげた外観の「ペニーファージング」または「ハイホイール」デザインになりました。そして1800年代後半に関連するかもしれません。この頃までに、自転車は金属フレーム、ワイヤースポークホイール、および固体ゴム(まだ膨らませることができない)タイヤで作られていました。このデザインは、大きなホイールが衝撃をよりよく吸収するので、より速く、よりスムーズな乗り心地を提供しました。しかし、乗るにはアクロバティックなバランスが必要であり、上記のように、突然停止した場合に「ヘッダーを取る」など、厄介なこぼれや怪我をする傾向がありました。

ペニーファージング自転車Flickr / calitexican(CC BY-NC-SA 2.0)

3番目そして最後の重要な進歩は、ペダルをホイールから分離することでした。この「安全自転車」のバリエーションは、少なくとも1つは踏み板とレバーで駆動されるなど、1870年代から試みられました。おなじみのクランクとチェーンのデザインを使用した最初の商業的に成功したモデルは、1885年にジョンスターリーによって製造されました。最後に、1888年に、ジョンダンロップによってインフレータブル(空気入り)タイヤが導入され、乗り心地を緩和し、ペニーファージングの最後の利点を排除しました。

したがって、1880年代の終わりまでに、自転車は(ほぼ)同じサイズのホイール、ペダル、チェーン、金属フレーム、ワイヤースポークホイール、インフレータブルラバータイヤを備えた、今日私たちが知っている形。

では、何を結論付けることができますか?

まず、正しいデザインは明らかではありませんでした。何世紀にもわたって、発明者はすべて、一人の二輪車ではなく、複数の人の四輪車を作ろうとしていたため、進歩は行き詰まりました。これがなぜだったのかは不明です。確かに発明者は既存の交通手段を模倣していましたが、なぜ彼らは馬と馬車からのみインスピレーションを得て、馬とライダーからではないのでしょうか? (一部のコメント提供者は、二輪車がバランスをとることは明らかではないと示唆しましたが、丸木舟から馬自体まで、人々がバランスをとることを学んだ他の多くのことを考えると、これは納得がいきません。)それは可能です(私は純粋にここで推測している)初期の機械発明者は、数学工学の原則を進める方法があまりなかったため、キャリッジ設計の根本的な実行不可能性を理解するのに苦労しましたが、それでも、何がDraisのブレークスルーにつながったのかは不明です。

そして、Draisが二輪車の設計に着手した後でも、効率的で快適、そして安全な設計に到達するまでには、何十年にもわたって何度も繰り返されました。

1887年のドイツ百科事典からの初期の「velocipede」モデル。多くのデザインがWikimediaCommonsで試されました

第二に、材料と製造の進歩は問題でした商業的に成功する自転車には非常に必要です。私が立っているところから、新しい素材や技術によってデザインの進歩が可能になり、それは以前に考案または開発されたことのない独創的な想像力の火花であったことを解き明かすのは少し難しいです。しかし、人々が不安定なハイホイールのデザインに我慢することをいとわなかったという事実は、空気入りタイヤが重要であったことを私に示しています。そして、高品質で一貫した品質の小型で軽量のチェーンとギアを許容可能な価格で製造するには、高度な金属加工が必要であり、ベルトやレバーなどの他の設計では機能しなかったと私は考えています。また、木製のフレームが実用的であるほど軽くて丈夫ではなかったのも私にはもっともらしいです(今日は確かに木製の自転車に乗りたくありません)。

しかし、もっと深く掘り下げて尋ねることはできます。そもそもこの質問に強い関心を持ったきっかけとなった質問。 1800年代まで、二輪車を実験する人さえいなかったのはなぜですか。そして、1400年代まで人力飛行機の問題を考えても、私たちの知る限り、なぜ誰もいなかったのでしょうか。時計職人がいた1300年代、または時計があった1500年代までに、自転車整備士がいなかったのはなぜですか。それとも、水車小屋や収穫機を作った古代ローマ人の間で?それとも、アンティキティラメカニズムを構築したギリシャ人ですか?タイヤやチェーンがなかったとしても、なぜこれらの社会は少なくとも軌道自転車を実験しなかったのでしょうか。それとも、失敗したキャリッジの設計でさえ?

これに答え始めるには、それがはるかに広い現象の一部であることを認識しなければなりません。私は綿繰り機について同じ質問をしましたが、自転車とは異なり、高度な材料を必要としませんでした。それは木箱、金網、そしてワイヤーの歯が付いたドラムです。実際、それは非常に単純だったので、コンセプトが発表されると、プランテーションの所有者は手作業で海賊版のコピーを作成しました(Eli Whitneyから彼の特許使用料のほとんどを奪いました)。テキスタイル機械化の主要な発明すべてについて同じ質問をすることができます。上にリンクされたTwitterスレッドでチャイムを鳴らした経済史学者のアントン・ハウズは、ジョン・ケイの飛行シャトルについて次のように述べています。

ケイの革新はその単純さにおいて並外れたものでした。 。発明者のベネット・ウッドクロフトが述べたように、通常のシャトルでの織りは、「1733年まで、操作を促進するための改善が行われることなく、何百万人もの熟練した労働者によって5000年以上にわたって行われていました」。木と紐をいくつか使って、中世からイギリスの主要産業であった羊毛を織るのに適用しました。彼には特別なスキルはなく、科学についての特別な理解も必要なく、特別な動機もありませんでした。機関に関しては、飛行シャトルは労働力を節約したため技術的に違法であり、特許は競合他社によってすぐに海賊版にされ、ほとんど役に立たず、ケイはフランスに移動することを余儀なくされ、彼の財産を脅かした怒った織工によって国外に追いやられました。彼の人生。ケイは特別なインセンティブに直面していませんでした—いくつかの手ごわい社会的および法的障壁にもかかわらず彼は革新さえしました。

初期の試みが発明するイオンが実証され、アイデアがまだ完全に実行可能でなかった場合、そのアイデアは支持者を見つけられませんでした。その後、開発は数十年にわたって中止されました。リチャード・トレビシックの初期の失敗した機関車の実験が思い浮かびます。

これに照らして、最も深い説明は一般的な経済的および文化的要因にあると思います。経済的要因については、発明を生み出す文化全体の研究開発努力を支えるためには、ある程度の余剰が必要と思われます。カール・フォン・ドライスは、どうやら楽な仕事をしていて、暇なときに発明した男爵だったことに注意してください。これはその時代の研究者によく見られます。彼らはしばしば貴族であるか、そうでなければ独立して裕福でした(そして裕福な常連客からの支援を求めて争う必要がなかった人々)。現在、大学と企業の両方に研究所があり、さらにベンチャーキャピタリストが新製品やサービスの開発に資金を提供しています。特定の種類のイノベーションが可能であることが明らかになった瞬間、複数のチームが資金を提供し、それを市場に出すために奮闘しています。イノベーションのタイムラインに数十年のギャップはもうないか、少なくとも大幅に少なくなっています。

需要側の経済的要因を見ると、余剰も新製品の市場を生み出すように思われます。たぶん、一人当たりのGDPは、人々が文字通りテーブルの上に食べ物を置いたり、頭の上に屋根を置いたり、背中にシャツを着たりしない新しい発明について考える時間、注意、エネルギーを得る前に、特定のポイントに到達する必要があります。

最後に、文化的要因があります。ハウズ氏は、「イノベーションは人間の本質ではなく、受け入れられます。…人々がイノベーションを起こさない場合、それは単にそうすることが決して起こらないからです。同様に、ジョエル・モキアは「進歩は自然ではない」と述べています(そして、このトピックに関する彼の本、成長の文化は、このブログを刺激するのに役立ちました)。私は両方に同意します。

これらの経済を完全に解明する 文化的要因は、このブログの将来の主要なプロジェクトです。

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