13. juli 2019 & centerdot; 11 min lese

Sykkelen, slik vi kjenner den i dag, ble ikke oppfunnet før på slutten av 1800-tallet. Likevel var det en enkel mekanisk oppfinnelse. Det ser ut til at det ikke krever noe strålende oppfinnsom innsikt, og absolutt ingen vitenskapelig bakgrunn.

Hvorfor ble den ikke oppfunnet mye tidligere?

Jeg stilte dette spørsmålet på Twitter, og les litt diskusjon om Quora. Folk foreslo mange hypoteser, inkludert:

  • Teknologifaktorer. Metallbearbeiding forbedret seg mye på 1800-tallet: vi fikk forbedret jernraffinering og til slutt billig stål, bedre prosesser for å forme metall og evnen til å lage deler som hule rør. Hjulteknologi forbedret: wire-eiker (også kjent som spenningspoke) hjul erstattet tyngre design; vulkanisert gummi (1839) var nødvendig for dekk; oppblåsbare dekk ble ikke oppfunnet før i 1887. Kjeder, tannhjul og kulelager er alle viktige deler som krever avanserte produksjonsteknikker for presisjon og pris.

  • Design iterasjon. Tidlige sykler var upraktiske og farlige. Den første versjonen hadde ikke en gang pedaler. Noen versjoner hadde ikke styring, og kunne bare dreies ved å lene seg. (!) Den berømte «penny-farthing» designen, med sitt enorme forhjul, gjorde det umulig å balansere med føttene, var tilbøyelig til å vippe fremover på en hard stopp, og generelt la rytteren høyt i luften, som alle økt risiko for skader. Det tok flere tiår med iterasjon for å komme til en vellykket sykkelmodell.

  • Veikvaliteten. Veiene på 1800-tallet og tidligere var forferdelig av moderne standard. ofte skitt, rutt fra passasjen av mange vogner, og ble gjørmete i regnet. Macadambelegg, som ga glatte overflater til veier, ble ikke oppfunnet før i 1820. Byveier den gang var brolagt med brostein, som var bra for hester. men for humpete for sykler. (Ujevnheter var tilsynelatende en funksjon som hjalp til med avrenning av avløp – noe som førte til et Quora-svar for å hevde at konstruksjonen av bykloakk var det som åpnet døren til sykler.)

  • Konkurranse fra hester. Hester var en vanlig og akseptert transportform på den tiden kunne takle alle slags veier. De kunne bære tunge laster. Hvem trenger da en sykkel? I denne forbindelse er det blitt hevdet at sykkelen ble oppfunnet som svar på matmangel på grunn av «året uten sommer», en værhendelse fra 1816 forårsaket av vulkaneksplosjonen av Tambora-fjellet året før, som mørknet himmelen og senket temperaturer mange steder i verden. Jordbrukskrisen førte til at både hester og mennesker sultet, noe som førte til at noen hester ble slaktet for å få mat, og gjorde de resterende dyrere å mate. Dette kunne ha motivert søket etter alternativer. / p>

  • Generell økonomisk vekst. Flere kommentatorer påpekte behovet for en middelklasse for å gi etterspørsel etter en slik oppfinnelse. Hvis alt du har er mange fattige bønder og noen få aristokrater ( som for øvrig har hester, vogner og sjåfører), det er ikke mye av et marked for sykler. Dette er mer sannsynlig når du innser at sykler var mer en hobby for underholdning før de ble et praktisk transportmiddel .

  • Kulturelle faktorer. Kanskje var det bare en generell mangel på interesse for nyttige mekaniske oppfinnelser til et visst punkt i historien? Men når endret dette seg, og hvorfor?

Dette er alle gode hypoteser. Men noen av dem begynner å spenne under press:

Kvaliteten på veiene er relevant, men egentlig ikke svaret. Sykler kan kjøres på grusveier eller fortau (selv om sistnevnte førte til innkjørsler med fotgjengere og gjorde sykler upopulære blant publikum til å begynne med). Og historisk forbedret ikke veiene seg før etter at sykler ble vanlige – det ser faktisk ut til at det delvis var syklistene som etterlyste forbedring av veiene.

Jeg tror heller ikke hestene forklarer det. En sykkel, fra det jeg har lest, var billigere å kjøpe enn en hest, og den var absolutt billigere å vedlikeholde (om ikke annet, trenger du ikke å mate en sykkel). Og det viser seg at oppfinnerne var interessert i problemet med menneskedrevne kjøretøy, og dispenserte behovet for hester, lenge før den moderne sykkelen. Selv Karl von Drais, som oppfant det første tohjulede menneskedrevne kjøretøyet etter året uten sommer, hadde jobbet med problemet i mange år før det.

Teknologifaktorer er mer overbevisende for meg. Det kan ha vært nødvendig for at sykler skulle bli praktiske og billige nok til å ta av. Men de var ikke nødvendige for tidlig eksperimentering. Rammer kan bygges av tre. Hjul kan være rimmet med metall. Gir kan utelates. Kjeder kan byttes ut med belter; noen tidlige design brukte til og med tråkk i stedet for pedaler, og minst ett design kjørte hjulene med spaker, som på et damplokomotiv.

Så hva er den virkelige forklaringen?

For å forstå dette, gravde jeg meg inn i sykkelens historie.

Konseptet med et menneskedrevet kjøretøy går mange århundrer tilbake . Den tidligste referansen jeg har funnet er den venetianske ingeniøren Giovanni Fontana, som på begynnelsen av 1400-tallet beskrev en firehjulsvogn drevet av en sjåfør som trakk i en løkke med tau forbundet med tannhjul til hjulene (det er uklart om han noen gang har prøvd å bygge en slik maskin; Fontana skisserte mange rare ting).

Giovanni Fontana «s selv- kjøre vogn

Et annet tidlig konsept ble beskrevet i boka Bicycle av David V. Herlihy:

For mer enn tre århundrer siden stavet den fremtredende franske matematikeren Jacques Ozanam de teoretiske fordelene med en menneskedrevet vogn «der man kan kjøre seg selv hvor man vil, uten hester.» Eieren kunne fritt vandre langs veiene uten å måtte ta seg av et dyr, og til og med kunne nyte en sunn trening i prosessen. Dessuten vil denne spesifikke typen «selvflyttende» kjøretøy, i motsetning til de som krevde vind eller damp for fremdrift, kjøre på den mest vanlige og tilgjengelige av alle ressurser: viljestyrke. Men hvordan konstruerer man et så verdifullt kjøretøy? var den tjuetredde av femti «nyttige og underholdende» problemer Ozanam identifiserte og adresserte i hans berømte Récréations Mathématiques et Physiques, publisert i 1696.

Ozanams boken presenterte en foreslått løsning fra en annen oppfinner: en annen firhjulet vogn, drevet av to personer (en for å styre, en for å drive kjøretøyet ved å tråkke opp og ned på store tråkker som er koblet til hjulene med tau, remskiver og gir).

Menneskedrevet vogn i Récréations Mathématiques Columbia University Libraries

Det ser ut til at vognen var modellen for menneskedrevne biler. Ulike oppfinnere prøvde seg på design, og noen ble til og med bygget. Det er registrert i en London-journal om et forsøk i 1774 som gikk opp til seks miles i timen. Den franske oppfinneren Jean-Pierre Blanchard (som senere ble berømmelse i ballongferd) bygde en menneskedrevet vogn som gikk et dusin miles fra Paris til Versailles. En amerikansk mekaniker ved navn Bolton bygde en versjon i 1804 som brukte mekanisk innflytelse fra sammenkoblede gir. Antagelig gikk alle disse forsøkene ingen steder fordi maskinene var for store og tunge til å være praktiske.

Hovedinnsikten var å slutte å prøve å bygge en mekanisk vogn, og i stedet bygge noe mer som en mekanisk hest. Dette trinnet ble tatt av nevnte Karl von Drais tidlig på 1800-tallet. Drais var en aristokrat; han hadde en stilling som skogmester i Baden som sies å ha gitt ham ledig tid til å tukle. Hans første forsøk, som begynte i 1813, var firehjulsvogner som forgjengerne, og som dem klarte de ikke å få støtte fra myndighetene.

Men i 1817 (muligens motivert av den nevnte matkrisen og den resulterende mangelen på hester, selv om dette er uklart), prøvde han igjen med et nytt design: et tohjulet, en-person kjøretøy som er en gjenkjennelig forfader til den moderne sykkelen. Den var laget av tre, med jerndekk. Han kalte det Laufmaschine, eller «løpemaskin», den hadde ingen pedaler, og ble i stedet drevet av å presse direkte fra bakken med føttene. Det ble også kalt «velocipede» (fra latin for «rask fot») eller «draisine» (engelsk) eller «draisienne» (fransk) etter oppfinneren; en forbedret versjon laget av en London coachmaker var kjent i England som «fotgjengerplanen».

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)

Uten pedaler eller gir, denne proto-sykkelen kunne ikke oppnå hastigheten eller effektiviteten til moderne design. Men, i likhet med scootere som fortsatt brukes av barn i dag, tillot det deg å kyst, spesielt nedoverbakke, og det holdt vekten din mens du gikk videre. Drais fikk opptil 12 miles i timen på maskinen sin. Det ble en kjepphest i Europa i 1818–19, deretter bleknet.Årsakene ser ut til å være en kombinasjon av potensialet for skade og publikums generelle irritasjon over at disse tingene ble kjørt gjennom fotgjengerområder som fortau og parker (noen ting endrer seg aldri; vi gjentar dette i dag med scooterkrigene i San Francisco og andre byer).

Neste nøkkelforskudd kom ikke før tiår senere, da noen satte pedaler på sykkelen. Det er motstridende krav til den første oppfinneren (tilbake til 1839), men det ble definitivt gjort på 1860-tallet i Frankrike. Uansett var det i 1860-årene at sykkelutviklingen virkelig tok fart. Pedaler tillot føreren å drive maskinen raskere og mer effektivt. Denne modellen ble produsert i Frankrike, først med trerammer, senere med jern, og ble kjent som «bonehaker» (som gir deg en ide om hvor grov turen fremdeles var).

Michaux» boneshaker «, 1870 Wikimedia / Classic Motorcycle Archive (CC BY-SA 3.0)
» The American Velocipede «, tregravering av Theodore Davis, Harper» s Weekly, Des 1868

På dette tidspunktet var det likevel ingen tannhjul eller kjeder. Pedalene ble festet direkte på forhjulet. Dette ga rytteren liten mekanisk fordel: det er det samme som en fixie med 1: 1 girforhold (mot forholdene som ofte brukes i dag, og som er nærmere 3: 1). Tenk på hvordan det er å tråkke på en sykkel som er i for lavt gir: du pumper bena mye uten å gå veldig fort.

Den eneste løsningen var å gjøre hjulet større, og førte rundt 1870 til det latterlig utseende «penny-farthing» eller «high-wheel» design med det enorme forhjulet, som du sikkert har sett og kan knytte seg til slutten av 1800-tallet. Omtrent på denne tiden ble det laget sykler med metallrammer, wire eiker hjul og solid gummi (ennå ikke oppblåsbare) dekk. Denne designen ga en raskere tur og en jevnere, siden det store hjulet absorberte støt bedre. Men det krevde akrobatisk balanse for å ri, og som nevnt ovenfor var det utsatt for stygge søl og skader, inkludert «å ta en header» hvis du stoppet plutselig.

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

Den tredje og den siste nøkkelforskuddet var altså å skille pedalene fra rattet. Variasjoner på denne «sikkerhetssykelen», inkludert minst en som ble drevet av tråkk og spaker, ble forsøkt fra 1870-tallet om ikke før. Den første kommersielt vellykkede modellen, med den kjente veiv- og kjededesignen, ble produsert i 1885 av John Starley. Til slutt, i 1888, ble oppblåsbare (pneumatiske) dekk introdusert av John Dunlop, som dempet turen og eliminerte den siste fordelen med penny-farthing.

Så på slutten av 1880-tallet hadde sykler utviklet seg til å bli formen vi kjenner dem i dag, med (omtrent) like store hjul, pedaler, kjettinger, metallrammer, tråd eikerhjul og oppblåsbare gummidekk.

Så hva kan vi konkludere med?

Først det riktige design var ikke opplagt. I århundrer ble fremgangen stoppet fordi oppfinnerne alle prøvde å lage flerpersons firehjulsvogner, i stedet for enmanns tohjulede kjøretøy. Det er uklart hvorfor dette var; absolutt kopierte oppfinnere en eksisterende transportmåte, men hvorfor ville de bare hente inspirasjon fra hest og vogn, og ikke fra hest og rytter? (Noen kommentatorer har antydet at det ikke var åpenbart at et tohjulet kjøretøy ville balansere, men jeg synes dette er ikke overbevisende gitt hvor mange andre ting folk har lært å balansere på, fra dugout-kanoer til hester selv.) Det er mulig (jeg er rent spekulerer her) om at tidlige mekaniske oppfinnere hadde vanskeligere for å innse den fundamentale umuligheten av vogndesignet fordi de ikke hadde mye i veien for matematiske ingeniørprinsipper å fortsette, men det er igjen uklart hva som førte til Drais gjennombrudd. / p>

Og selv etter at Drais traff den tohjulede designen, tok det flere iterasjoner, som skjedde i flere tiår, for å komme til et design som var effektivt, komfortabelt og trygt.

Tidlige «velocipede» -modeller, fra en tysk leksikon fra 1887. Mange design ble prøvd Wikimedia Commons

For det andre var fremskritt innen materialer og produksjon sannsynlig er nødvendig for en kommersielt vellykket sykkel.Fra det jeg står, er det litt vanskelig å løse hvilke fremskritt innen design som ble gjort mulig av nye materialer og teknikker, og som ganske enkelt var gnister av oppfinnsom fantasi som ikke hadde blitt oppfattet eller utviklet før. Men det faktum at folk var villige til å tåle den usikre høyhjulsdesignen, indikerer for meg at luftdekk var avgjørende. Og det er sannsynlig for meg at avansert metallbearbeiding var nødvendig for å lage små, lette kjeder og tannhjul av høy og konsistent kvalitet til en akseptabel pris – og at ingen andre design, for eksempel et belte eller spak, hadde fungert i stedet. For meg er det også sannsynlig at trerammer ikke var lette og sterke nok til å være praktiske (jeg ville absolutt ikke vært ivrig etter å sykle på tresykkel i dag).

Men vi kan gå dypere og spørre spørsmålene som inspirerte min intense interesse for dette spørsmålet i utgangspunktet. Hvorfor eksperimenterte ikke engang tohjulede kjøretøyer til 1800-tallet? Og hvorfor var det ingen, så vidt vi vet, selv vurderte spørsmålet om menneskedrevne kjøretøy til 1400-tallet? Hvorfor var det ikke sykkelmekanikk på 1300-tallet, da det var urmakere, eller i det minste på 1500-tallet, da vi hadde klokker? Eller blant de gamle romerne, som bygde vannfabrikker og høstmaskiner? Eller grekerne, som bygde Antikythera-mekanismen? Selv om de ikke hadde dekk og kjeder, hvorfor eksperimenterte ikke disse samfunnene i det minste med avløp? Eller til og med de mislykkede vogndesignene?

For å til og med begynne å svare på dette, må vi innse at det er en del av et mye bredere fenomen. Jeg spurte det samme spørsmålet om bomullsgin, som i motsetning til sykkelen ikke krevde avanserte materialer: det er en trekasse, et trådnett og en trommel med trådtenner; faktisk var det så enkelt at når konseptet var ute, laget plantasjeeiere bootleg-kopier for hånd (fratok Eli Whitney de fleste av sine patentavgifter). Det samme spørsmålet kan stilles til alle de viktigste oppfinnelsene av tekstilmekanisering; Anton Howes, en økonomisk historiker som ringte inn på Twitter-tråden lenket ovenfor, har bemerket John Kays flybuss:

Kays innovasjon var ekstraordinær i sin enkelhet . Som oppfinneren Bennet Woodcroft uttrykte det, hadde veving med en vanlig skyttel «blitt utført i opptil fem tusen år, av millioner av dyktige arbeidere, uten at det ble gjort noen forbedringer for å fremskynde operasjonen, til år 1733». Alt Kay la til var noe tre og noe snor. Og han brukte det på veving av ull, som hadde vært Englands viktigste industri siden middelalderen. Han hadde ingen spesiell dyktighet, han krevde ingen spesiell forståelse av vitenskap for det, og han møtte ingen spesiell insentiv til å gjøre det Når det gjelder institusjoner, var flybussen teknisk ulovlig fordi den sparte arbeidskraft, patentet ble umiddelbart piratkopiert av konkurrenter til liten nytte, og Kay ble tvunget til å flytte til Frankrike, hounded ut av landet av sinte vevere som truet hans eiendom og til og med Kay møtte ingen spesielle insentiver – han til og med innoverte til tross for noen formidable sosiale og juridiske barrierer.

Det er også andre historier der et tidlig forsøk på finne opp ble demonstrert, ideen fant ingen støttespillere hvis den ikke allerede var fullt levedyktig, og deretter ble utviklingen droppet i flere tiår. Richard Trevithicks tidlige, mislykkede eksperimenter med lokomotiver kommer til tankene.

I lys av dette tror jeg den dypeste forklaringen er generelt økonomiske og kulturelle faktorer. Når det gjelder økonomiske faktorer, ser det ut til at det må være et visst overskudd for å støtte det kulturomfattende forsknings- og utviklingsarbeidet som skaper oppfinnelser. Merk at Karl von Drais var en baron som tilsynelatende hadde en myk jobb og oppfant på fritiden. Dette er vanlig for forskere fra den tiden: de var ofte aristokrater eller på annen måte uavhengige velstående (og de som ikke måtte snike seg om støtte fra velstående lånere). I dag har vi forskningslaboratorier i både universiteter og selskaper, pluss venturekapitalister for å finansiere utvikling av nye produkter og tjenester. I det øyeblikket det blir klart at en viss type innovasjon kan være mulig, er det flere team som finansieres og hyser for å bringe det til markedet. Det er ingen hull i flere tiår i innovasjonstidslinjen, eller i det minste langt færre.

Ser vi på økonomiske faktorer på etterspørselssiden, ser det ut til at overskudd også vil skape markeder for nye produkter. Kanskje BNP per innbygger bare må treffe et visst punkt før folk til og med har tid, oppmerksomhet og energi til å tenke på nye oppfinnelser som ikke bokstavelig talt legger mat på bordet, et tak over hodet eller en skjorte på ryggen. / p>

Endelig er det kulturelle faktorer. Howes sier at «innovasjon ikke er i menneskelig natur, men i stedet blir mottatt. … når folk ikke innoverer, er det ofte rett og slett fordi det aldri kommer til dem å gjøre det.”Joel Mokyr sier på samme måte at» fremgang ikke er naturlig «(og hans bok om dette emnet, A Culture of Growth, bidro til å inspirere denne bloggen). Jeg er enig med begge.

Fullstendig belysning av disse økonomiske og kulturelle faktorer er et stort fremtidig prosjekt for denne bloggen.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *