13 juli 2019 & centerdot; 11 min gelezen

De fiets, zoals we die nu kennen, werd pas eind 19e eeuw uitgevonden. Toch was het een simpele mechanische uitvinding. Er lijkt geen briljant inventief inzicht voor nodig te zijn, en zeker geen wetenschappelijke achtergrond.

Waarom is het dan niet veel eerder uitgevonden?

Ik stelde deze vraag op Twitter, en lees wat discussie over Quora. Mensen stelden veel hypothesen voor, waaronder:

  • Technologische factoren. De metaalbewerking verbeterde veel in de jaren 1800: we kregen verbeterde ijzerraffinage en uiteindelijk goedkoop staal, betere processen voor het vormen van metaal en de mogelijkheid om onderdelen zoals holle buizen te maken. Wieltechnologie verbeterd: draadspaakwielen (ook wel spaakwielen genoemd) vervangen zwaardere ontwerpen; gevulkaniseerd rubber (1839) was nodig voor banden; opblaasbare banden werden pas in 1887 uitgevonden. Kettingen, tandwielen en kogellagers zijn allemaal cruciale onderdelen die geavanceerde fabricagetechnieken vereisen voor precisie en kosten.

  • Ontwerpherhaling. Vroege fietsen waren lastig en gevaarlijk. De eerste versie had niet eens pedalen. Sommige versies hadden geen besturing en konden alleen worden gedraaid door te leunen. (!) Het beroemde “cent-farthing” -ontwerp, met zijn enorme voorwiel, maakte het onmogelijk om met je voeten in evenwicht te blijven, was geneigd om voorover te kantelen bij een harde stop en liet de rijder over het algemeen hoog in de lucht, wat allemaal verhoogd risico op letsel. Het kostte tientallen jaren iteratie om tot een succesvol fietsmodel te komen.

  • Kwaliteit van wegen. Wegen in de jaren 1800 en eerder waren verschrikkelijk naar moderne maatstaven. vaak vuil, gescheurd door de passage van veel karren, modderig in de regen. Macadam-bestrating, die wegen gladde oppervlakken gaf, werd pas rond 1820 uitgevonden. Stadswegen waren destijds geplaveid met kasseien, die goed waren voor paarden maar te hobbelig voor fietsen. (De oneffenheid was blijkbaar een kenmerk van het helpen bij het wegvloeien van rioolwater – waardoor een Quora-antwoord beweerde dat de aanleg van stadsriolen de deur opende voor fietsen.)

  • Concurrentie van paarden. Paarden waren in die tijd een algemeen en geaccepteerd vervoermiddel kon allerlei wegen aan. Ze konden zware lasten dragen. Wie heeft er dan een fiets nodig? In dit verband wordt beweerd dat de fiets is uitgevonden als reactie op voedseltekorten als gevolg van het “Jaar zonder zomer”, een weersgebeurtenis uit 1816 veroorzaakt door de vulkanische explosie van de berg Tambora het jaar daarvoor, waardoor de lucht donkerder werd en temperaturen in veel delen van de wereld. Door de landbouwcrisis kwamen zowel paarden als mensen om van de honger, waardoor sommige paarden werden geslacht voor voedsel, en de overige paarden duurder werden om te voeren. Dit had de zoektocht naar alternatieven kunnen motiveren. / p>

  • Algemene economische groei. Meerdere commentatoren wezen op de noodzaak van een middenklasse om in de vraag naar een dergelijke uitvinding te voorzien. Als alles wat je hebt veel arme boeren en een paar aristocraten zijn ( die trouwens paarden, rijtuigen en chauffeurs hebben), is er niet veel markt voor fietsen. Dit is meer aannemelijk als je je realiseert dat fietsen meer een hobby voor amusement waren voordat ze een praktisch vervoermiddel werden .

  • Culturele factoren. Misschien was er tot op een bepaald moment in de geschiedenis gewoon een algemeen gebrek aan belangstelling voor nuttige mechanische uitvindingen? Maar wanneer veranderde dit, en waarom?

Dit zijn allemaal goede hypothesen. Maar sommigen van hen beginnen te knikken onder druk:

De kwaliteit van wegen is relevant, maar niet echt het antwoord. Fietsen kunnen worden bereden op onverharde wegen of trottoirs (hoewel deze laatste leidden tot aanrijdingen met voetgangers en fietsen aanvankelijk impopulair maakten bij het publiek). En historisch gezien verbeterden de wegen pas nadat fietsen gemeengoed werden – het lijkt erop dat het deels de fietsers waren die om verbetering van de wegen riepen.

Ik denk niet dat paarden het ook verklaren. Een fiets was, van wat ik heb gelezen, goedkoper in aanschaf dan een paard, en het was zeker goedkoper om te onderhouden (als er niets anders is, hoef je een fiets niet te voeren). En het blijkt dat uitvinders al lang eerder geïnteresseerd waren in het probleem van door mensen aangedreven voertuigen, zonder de behoefte aan paarden, voordat de moderne fiets. Zelfs Karl von Drais, die na het Jaar zonder Zomer het eerste tweewielige, door mensen aangedreven voertuig uitvond, werkte al jaren aan het probleem.

Technologische factoren zijn voor mij overtuigender. Misschien waren ze nodig om fietsen praktisch en goedkoop genoeg te maken om op te stijgen. Maar ze waren niet nodig voor vroege experimenten. Frames kunnen van hout worden gemaakt. Wielen kunnen worden omrand met metaal. Versnellingen kunnen worden weggelaten. Kettingen kunnen worden vervangen door riemen; sommige vroege ontwerpen gebruikten zelfs trappers in plaats van pedalen, en ten minste één ontwerp dreef de wielen met hendels, zoals bij een stoomlocomotief.

Dus wat is de echte verklaring?

Om dit te begrijpen, verdiepte ik me in de geschiedenis van de fiets.

Het concept van een door mensen aangedreven voertuig gaat vele eeuwen terug . De vroegste verwijzing die ik heb gevonden, is naar de Venetiaanse ingenieur Giovanni Fontana, die in het begin van de 14e eeuw een vierwielig rijtuig beschreef dat werd aangedreven door een bestuurder die aan een lus van touw trok die door tandwielen aan de wielen was verbonden (het is onduidelijk of hij ooit heeft geprobeerd om te bouwen zo’n machine; Fontana schetste veel vreemde dingen).

Giovanni Fontana’s zelf- rijdend rijtuig

Een ander vroeg concept werd beschreven in het boek Bicycle door David V. Herlihy:

Meer dan drie eeuwen geleden legde de vooraanstaande Franse wiskundige Jacques Ozanam de theoretische voordelen uit van een door mensen aangedreven koets ‘waarin men zichzelf kan rijden waar men wil, zonder paarden’. De eigenaar kon vrijelijk over de wegen zwerven zonder voor een dier te hoeven zorgen en zou daarbij misschien zelfs genieten van een gezonde oefening. Bovendien zou dit specifieke type ‘zelfrijdende’ auto, in tegenstelling tot de voertuigen die wind of stoom nodig hebben voor de voortstuwing, rijden op die meest overvloedige en toegankelijke van alle middelen: wilskracht. Maar hoe bouw je zo’n waardevol voertuig? was de drieëntwintigste van een vijftigtal “nuttige en vermakelijke” problemen die Ozanam identificeerde en behandelde in zijn beroemde Récréations Mathématiques et Physiques, gepubliceerd in 1696.

Ozanam’s boek presenteerde een voorgestelde oplossing van een andere uitvinder: nog een vierwielig rijtuig, aangedreven door twee mensen (een om te sturen, een om het voertuig aan te drijven door op en neer te stappen op grote trappers die met touwen, katrollen en tandwielen met de wielen zijn verbonden).

Door mensen aangedreven wagen in Récréations Mathématiques Columbia University Libraries

Het lijkt erop dat het rijtuig eeuwenlang model stond voor door mensen aangedreven voertuigen. Verschillende uitvinders probeerden hun hand met ontwerpen, en sommige werden zelfs gebouwd. In een Londens dagboek staat een record van een poging in 1774 die tot tien kilometer per uur ging. De Franse uitvinder Jean-Pierre Blanchard (die later beroemd zou worden in ballonvaren) bouwde een door mensen aangedreven koets die een tiental mijl van Parijs naar Versailles reed. Een Amerikaanse monteur genaamd Bolton bouwde in 1804 een versie die mechanische hefboomwerking van in elkaar grijpende tandwielen gebruikte. Vermoedelijk hebben al deze pogingen nergens toe geleid, omdat de machines te groot en te zwaar waren om praktisch te zijn.

Het belangrijkste inzicht was om te stoppen met het bouwen van een mechanisch rijtuig, en in plaats daarvan iets meer als een mechanisch paard te bouwen. Deze stap werd in het begin van de 19e eeuw gezet door de eerder genoemde Karl von Drais. Drais was een aristocraat; hij bekleedde een functie als bosmeester in Baden die hem naar verluidt vrije tijd zou hebben gegeven om te knutselen. Zijn eerste pogingen, vanaf 1813, waren vierwielige rijtuigen, net als hun voorgangers, en net als zij kregen ze geen steun van de autoriteiten.

Maar in 1817 (mogelijk ingegeven door de eerder genoemde voedselcrisis en het daaruit voortvloeiende tekort aan paarden, hoewel dit onduidelijk is), probeerde hij het opnieuw met een nieuw ontwerp: een tweewielig eenpersoonsvoertuig dat is een herkenbare voorouder van de moderne fiets. Hij was gemaakt van hout, met ijzeren banden. Hij noemde het de Laufmaschine, of ‘lopende machine’; het had geen pedalen en werd in plaats daarvan aangedreven door direct met de voeten van de grond te duwen. Het werd ook wel de ‘velocipede’ genoemd (van het Latijn voor ‘snelle voet’) of de “draisine” (Engels) of “draisienne” (Frans) naar de uitvinder; een verbeterde versie gemaakt door een Londense coachmaker stond in Engeland bekend als het “voetgangerscurricle”.

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)

Zonder pedalen of versnellingen, deze protofiets kon niet de snelheid of efficiëntie van moderne ontwerpen bereiken. Maar net als de scooters die vandaag de dag nog door kinderen worden gebruikt, kon je door de kust rijden, vooral bergafwaarts, en het hield je gewicht vast terwijl je verder ging. Drais haalde tot 12 mijl per uur op zijn machine. Het werd een modegril in Europa in 1818-1819, maar verdween toen.Het lijkt erop dat de redenen een combinatie waren van de kans op letsel en de algemene ergernis van het publiek dat deze dingen door voetgangersgebieden zoals trottoirs en parken werden gereden (sommige dingen veranderen nooit; we herhalen dit vandaag met de scooteroorlogen in San Francisco en andere steden).

De volgende belangrijke vooruitgang kwam pas decennia later, toen iemand pedalen op de fiets zette. Er zijn tegenstrijdige claims op de eerste uitvinder (die teruggaat tot 1839), maar het werd zeker gedaan door de jaren 1860 in Frankrijk. In ieder geval was het in de jaren 1860 dat de ontwikkeling van fietsen echt een vlucht nam. Met pedalen kon de berijder de machine sneller en efficiënter voortstuwen. Dit model werd in Frankrijk vervaardigd, eerst met houten frames, later met ijzer, en werd algemeen bekend als de “bonehaker” (wat u een idee geeft van hoe zwaar de rit nog steeds was).

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

Op dit moment waren er echter nog geen tandwielen of kettingen. De pedalen waren rechtstreeks op het voorwiel bevestigd. Dit gaf de rijder weinig mechanisch voordeel: het is hetzelfde als een fixie met een overbrengingsverhouding van 1: 1 (versus de meest gebruikte verhoudingen die tegenwoordig dichter bij 3: 1 liggen). Bedenk hoe het is om op een fiets te trappen die in een te lage versnelling staat: je pompt je benen veel zonder erg snel te gaan.

De enige oplossing was om het wiel groter te maken, wat rond 1870 leidde tot het belachelijk uitziende “penny-farthing” of “high-wheel” ontwerp met het enorme voorwiel, dat je waarschijnlijk hebt gezien en kan associëren met het einde van de 19e eeuw. Rond deze tijd werden fietsen gemaakt met metalen frames, draadspaakwielen en massief rubberen (nog niet opblaasbare) banden. Dit ontwerp gaf een snellere rit en een soepeler, omdat het grote wiel schokken beter absorbeerde. Maar het vereiste acrobatische balans om te rijden, en zoals hierboven vermeld, was het vatbaar voor vervelende lekkages en verwondingen, inclusief ‘koppen’ als je plotseling stopte.

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

De derde en de laatste belangrijke vooruitgang was dus het scheiden van de pedalen van het wiel.Variaties op deze “veiligheidsfiets”, waaronder ten minste één aangedreven door pedalen en hendels, werden geprobeerd vanaf de jaren 1870, zo niet eerder. Het eerste commercieel succesvolle model, met het bekende kruk- en kettingontwerp, werd in 1885 geproduceerd door John Starley. Eindelijk, in 1888, werden opblaasbare (lucht) banden geïntroduceerd door John Dunlop, die de rit verzachten en het laatste voordeel van de cent-farthing elimineren.

Dus tegen het einde van de jaren 1880 waren fietsen geëvolueerd tot de vorm die we tegenwoordig kennen, met (ongeveer) even grote wielen, pedalen, kettingen, metalen frames, spaakwielen en opblaasbare rubberbanden.

Dus wat kunnen we concluderen?

Ten eerste, de juiste ontwerp was niet duidelijk. Eeuwenlang was de vooruitgang stilgevallen omdat alle uitvinders probeerden vierwielige rijtuigen voor meerdere personen te maken in plaats van tweewielige voertuigen voor één persoon. Het is onduidelijk waarom dit was; zeker, uitvinders kopieerden een bestaand vervoermiddel, maar waarom zouden ze alleen inspiratie putten uit het paard en wagen en niet uit het paard en de ruiter? (Sommige commentatoren hebben gesuggereerd dat het niet duidelijk was dat een tweewielig voertuig zou balanceren, maar ik vind dit niet overtuigend gezien hoeveel andere dingen mensen hebben geleerd om op te balanceren, van kano’s tot paarden zelf.) Het is mogelijk (ik ben puur speculerend hier) dat vroege mechanische uitvinders het moeilijker hadden om de fundamentele onuitvoerbaarheid van het wagenontwerp te beseffen omdat ze niet veel wiskundige technische principes hadden om door te gaan, maar het is dan weer onduidelijk wat leidde tot de doorbraak van Drais. / p>

En zelfs nadat Drais op het tweewielige ontwerp kwam, waren er meerdere iteraties nodig, wat tientallen jaren gebeurde, om tot een ontwerp te komen dat efficiënt, comfortabel en veilig was.

Vroege “velocipede” -modellen, uit een Duitse encyclopedie uit 1887. Veel ontwerpen zijn geprobeerd Wikimedia Commons

Ten tweede waren vorderingen in materialen en fabricage waarschijnlijk noodzakelijk voor een commercieel succesvolle fiets.Van waar ik sta, is het een beetje moeilijk om te ontwarren welke vooruitgang in het ontwerp mogelijk is gemaakt door nieuwe materialen en technieken, en die gewoon vonken van inventieve verbeelding waren die nog niet eerder waren bedacht of ontwikkeld. Maar het feit dat mensen bereid waren het precaire ontwerp met hoge wielen te verdragen, geeft voor mij aan dat luchtbanden cruciaal waren. En het is voor mij aannemelijk dat geavanceerde metaalbewerking nodig was om kleine, lichtgewicht kettingen en tandwielen van hoge en constante kwaliteit te maken tegen een acceptabele prijs – en dat geen ander ontwerp, zoals een riem of hendel, in plaats daarvan zou hebben gewerkt. Het is ook aannemelijk dat houten frames gewoon niet licht en sterk genoeg waren om praktisch te zijn (ik zou vandaag zeker niet graag op een houten fiets willen rijden).

Maar we kunnen dieper gaan en vragen de vragen die in de eerste plaats mijn intense interesse in deze vraag hebben geïnspireerd. Waarom experimenteerde niemand tot de jaren 1800 met tweewielige voertuigen? En waarom dacht niemand, voor zover we weten, zelfs maar aan de kwestie van door mensen aangedreven voertuigen tot de 14e eeuw? Waarom waren er in de jaren 1300 geen fietsmonteurs, toen er klokkenmakers waren, of in ieder geval rond de 16e eeuw, toen we horloges hadden? Of onder de oude Romeinen, die watermolens en oogstmachines bouwden? Of de Grieken, die het Antikythera-mechanisme hebben gebouwd? Zelfs als ze geen banden en kettingen hadden, waarom experimenteerden deze samenlevingen dan niet op zijn minst met draisines? Of zelfs de mislukte wagenontwerpen?

Om hier zelfs maar een antwoord op te geven, moeten we ons realiseren dat het deel uitmaakt van een veel breder fenomeen. Ik stelde dezelfde vraag over de katoenjenever, waarvoor in tegenstelling tot de fiets geen geavanceerde materialen nodig waren: het is een houten kist, een draadgaas en een trommel met draadtanden; in feite was het zo eenvoudig dat zodra het concept uit was, plantage-eigenaren illegale kopieën met de hand maakten (waardoor Eli Whitney het grootste deel van zijn patent-royalty’s werd ontnomen). Dezelfde vraag kan worden gesteld aan alle belangrijke uitvindingen van textielmechanisatie; Anton Howes, een economisch historicus die meewerkte aan de Twitter-thread die hierboven is gelinkt, heeft opgemerkt over John Kay’s vliegende shuttle:

Kay’s innovatie was buitengewoon in zijn eenvoud . Zoals de uitvinder Bennet Woodcroft het uitdrukte, was het weven met een gewone shuttle “gedurende meer dan vijfduizend jaar uitgevoerd door miljoenen geschoolde arbeiders, zonder enige verbetering om de operatie te bespoedigen, tot het jaar 1733”. wat hout en wat touw. En hij paste het toe op het weven van wol, die sinds de middeleeuwen de belangrijkste industrie van Engeland was. Hij had geen speciale vaardigheid, hij had er geen speciale kennis van de wetenschap voor nodig, en hij had geen speciale stimulans om het te doen Wat de instellingen betreft, de vliegende shuttle was technisch gezien illegaal omdat het arbeidskrachten bespaarde, het octrooi onmiddellijk door concurrenten werd illegaal gekopieerd, maar Kay werd gedwongen naar Frankrijk te verhuizen, het land uit gejaagd door boze wevers die zijn eigendom bedreigden en zelfs zijn leven. Kay kreeg geen speciale prikkels – hij innoveerde zelfs ondanks enkele formidabele sociale en juridische barrières.

Er zijn ook andere verhalen waarin een vroege poging tot uitvinden ion werd gedemonstreerd, vond het idee geen geldschieters als het niet al volledig levensvatbaar was, en toen werd de ontwikkeling decennia lang stopgezet. Ik denk aan de vroege, mislukte experimenten met locomotieven van Richard Trevithick.

In het licht hiervan denk ik dat de diepste verklaring ligt in algemene economische en culturele factoren. Wat betreft economische factoren, lijkt het erop dat er een bepaald overschot moet zijn om de cultuurbrede onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen die tot uitvindingen leiden, te ondersteunen. Merk op dat Karl von Drais een baron was die blijkbaar een makkelijke baan had en in zijn vrije tijd uitvond. Dit is gebruikelijk bij onderzoekers uit die tijd: ze waren vaak aristocraten of anderszins onafhankelijk rijk (en degenen die niet hoefden te vechten voor steun van rijke beschermheren). Tegenwoordig hebben we onderzoekslaboratoria in zowel universiteiten als bedrijven, plus venture capitalists om de ontwikkeling van nieuwe producten en diensten te financieren. Op het moment dat duidelijk wordt dat een bepaald type innovatie mogelijk is, worden er meerdere teams gefinancierd en gehaast om het op de markt te brengen. Er zijn geen hiaten meer in de innovatietijdlijn, of in ieder geval aanzienlijk minder.

Als we kijken naar economische factoren aan de vraagzijde, lijkt een overschot ook markten te creëren voor nieuwe producten. Misschien moet het bbp per hoofd van de bevolking maar een bepaald punt bereiken voordat mensen zelfs maar tijd, aandacht en energie hebben om na te denken over nieuwe uitvindingen die niet letterlijk voedsel op tafel brengen, een dak boven je hoofd of een shirt op je rug. / p>

Ten slotte zijn er culturele factoren. Howes zegt dat “innovatie niet in de menselijke natuur zit, maar in plaats daarvan wordt ontvangen.… Wanneer mensen niet innoveren, komt dat vaak simpelweg omdat het nooit bij hen opkomt.”Joel Mokyr zegt op dezelfde manier dat” vooruitgang niet natuurlijk is “(en zijn boek over dit onderwerp, A Culture of Growth, hielp deze blog te inspireren). Ik ben het met beide eens.

Deze economische en culturele factoren is een belangrijk toekomstproject van deze blog.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *