13. Juli 2019 & centerdot; 11 min lesen

Das Fahrrad, wie wir es heute kennen, wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts erfunden. Es war jedoch eine einfache mechanische Erfindung. Es scheint keine brillanten erfinderischen Einsichten und sicherlich keinen wissenschaftlichen Hintergrund zu erfordern.

Warum wurde es dann nicht viel früher erfunden?

Ich habe diese Frage auf Twitter gestellt und Lesen Sie eine Diskussion über Quora. Die Leute schlugen viele Hypothesen vor, darunter:

  • Technologiefaktoren. Die Metallbearbeitung hat sich im 19. Jahrhundert stark verbessert: Wir haben eine verbesserte Eisenveredelung und schließlich billigen Stahl, bessere Verfahren zum Formen von Metall und die Fähigkeit, Teile wie Hohlrohre herzustellen. Radtechnologie verbessert: Speichenräder (auch als Spannungsspeichenräder bezeichnet) ersetzten schwerere Konstruktionen; vulkanisierter Gummi (1839) wurde für Reifen benötigt; Aufblasbare Reifen wurden erst 1887 erfunden. Ketten, Zahnräder und Kugellager sind wichtige Teile, die fortschrittliche Herstellungstechniken für Präzision und Kosten erfordern.

  • Konstruktionsiteration. Frühe Fahrräder waren unpraktisch und gefährlich. Die erste Version hatte nicht einmal Pedale. Einige Versionen hatten keine Lenkung und konnten nur durch Neigen gedreht werden. (!) Das berühmte „Penny-Farthing“ -Design mit seinem riesigen Vorderrad machte es unmöglich, mit den Füßen zu balancieren, neigte dazu, bei einem harten Stopp nach vorne zu kippen, und ließ den Fahrer im Allgemeinen hoch in der Luft, was alles Erhöhtes Verletzungsrisiko. Es dauerte Jahrzehnte der Iteration, um zu einem erfolgreichen Fahrradmodell zu gelangen.

  • Qualität der Straßen. Straßen im 19. Jahrhundert und früher waren für moderne Verhältnisse schrecklich. Straßen waren oft Schmutz, der aus dem Durchgang vieler Karren gerissen wurde und im Regen schlammig wurde. Der Schotterbelag, der den Straßen glatte Oberflächen verlieh, wurde erst um 1820 erfunden. Die damaligen Stadtstraßen waren mit Kopfsteinpflaster gepflastert, das gut für Pferde war aber zu holprig für Fahrräder. (Die Unebenheit war anscheinend ein Merkmal, das zum Abfließen von Abwasser beitrug – was eine Antwort von Quora dazu führte, zu behaupten, dass der Bau von städtischen Abwasserkanälen die Tür für Fahrräder geöffnet habe.)

  • Konkurrenz durch Pferde. Pferde waren zu dieser Zeit ein weit verbreitetes und akzeptiertes Transportmittel könnte mit allen Arten von Straßen umgehen. Sie könnten schwere Lasten tragen. Wer braucht dann ein Fahrrad? In diesem Zusammenhang wurde behauptet, dass das Fahrrad als Reaktion auf Nahrungsmittelknappheit aufgrund des „Jahres ohne Sommer“ erfunden wurde, eines Wetterereignisses von 1816, das durch die Vulkanexplosion des Mt. Tambora im Jahr zuvor verursacht wurde und den Himmel verdunkelte und senkte Temperaturen in vielen Teilen der Welt. Die Agrarkrise führte dazu, dass sowohl Pferde als auch Menschen verhungerten, was dazu führte, dass einige Pferde für Futter geschlachtet wurden und die übrigen teurer zu füttern waren. Dies hätte die Suche nach Alternativen motivieren können / p>

  • Allgemeines Wirtschaftswachstum. Mehrere Kommentatoren wiesen darauf hin, dass eine Mittelschicht die Nachfrage nach einer solchen Erfindung befriedigen muss. Wenn Sie nur viele arme Bauern und einige Aristokraten haben ( die übrigens Pferde, Kutschen und Fahrer haben), gibt es nicht viel Markt für Fahrräder. Dies ist plausibler, wenn man merkt, dass Fahrräder eher ein Hobby für Unterhaltung waren, bevor sie zu einem praktischen Transportmittel wurden .

  • Kulturelle Faktoren. Vielleicht gab es bis zu einem bestimmten Punkt in der Geschichte nur einen allgemeinen Mangel an Interesse an nützlichen mechanischen Erfindungen? Aber wann hat sich das geändert und warum?

Dies sind alles gute Hypothesen. Aber einige von ihnen beginnen unter Druck zu knicken:

Die Qualität der Straßen ist relevant, aber nicht wirklich die Antwort. Fahrräder können auf unbefestigten Straßen oder Gehwegen gefahren werden (obwohl letztere zu Run-Ins mit Fußgängern führten und Fahrräder in der Öffentlichkeit zunächst unbeliebt machten). Und in der Vergangenheit haben sich die Straßen erst verbessert, nachdem Fahrräder üblich wurden – tatsächlich scheinen es zum Teil die Radfahrer gewesen zu sein, die die Verbesserung der Straßen gefordert haben.

Ich glaube auch nicht, dass Pferde dies erklären. Nach dem, was ich gelesen habe, war ein Fahrrad billiger zu kaufen als ein Pferd, und es war sicherlich billiger zu warten (wenn nichts anderes, müssen Sie kein Fahrrad füttern). Und es stellt sich heraus, dass die Erfinder lange vor dem modernen Fahrrad an dem Problem der von Menschen angetriebenen Fahrzeuge interessiert waren, bei denen auf Pferde verzichtet wurde. Sogar Karl von Drais, der nach dem Jahr ohne Sommer das erste zweirädrige Fahrzeug mit menschlichem Antrieb erfand, hatte jahrelang zuvor an dem Problem gearbeitet.

Technologische Faktoren überzeugen mich mehr. Sie könnten notwendig gewesen sein, damit Fahrräder praktisch und billig genug wurden, um abheben zu können. Sie wurden jedoch nicht für frühe Experimente benötigt. Rahmen können aus Holz gebaut werden. Räder können mit Metall eingefasst werden. Zahnräder können weggelassen werden. Ketten können durch Riemen ersetzt werden; Einige frühe Konstruktionen verwendeten sogar Trittflächen anstelle von Pedalen, und mindestens eine Konstruktion trieb die Räder mit Hebeln an, wie bei einer Dampflokomotive.

Was ist die wahre Erklärung?

Um dies zu verstehen, habe ich mich mit der Geschichte des Fahrrads befasst.

Das Konzept eines von Menschen angetriebenen Fahrzeugs reicht viele Jahrhunderte zurück . Der früheste Hinweis, den ich gefunden habe, ist der venezianische Ingenieur Giovanni Fontana, der Anfang des 14. Jahrhunderts einen vierrädrigen Wagen beschrieb, der von einem Fahrer angetrieben wurde, der an einer Seilschlaufe zog, die durch Zahnräder mit den Rädern verbunden war (es ist unklar, ob er jemals versuchte zu bauen eine solche Maschine; Fontana skizzierte viele seltsame Dinge).

Giovanni Fontanas Selbst- Fahrwagen

Ein weiteres frühes Konzept wurde in dem Buch Bicycle von David V. Herlihy beschrieben:

Vor mehr als drei Jahrhunderten hat der angesehene französische Mathematiker Jacques Ozanam die theoretischen Vorteile eines von Menschen angetriebenen Wagens dargelegt, „in dem man ohne Pferde fahren kann, wohin man will“. Sein Besitzer konnte sich frei auf den Straßen bewegen, ohne sich um ein Tier kümmern zu müssen, und sich dabei sogar gesund bewegen. Darüber hinaus würde dieser spezielle Typ eines „sich selbst bewegenden“ Fahrzeugs im Gegensatz zu jenen, die Wind oder Dampf zum Antrieb forderten, mit der reichlichsten und zugänglichsten aller Ressourcen betrieben: Willenskraft. Aber wie kann man ein so wertvolles Fahrzeug bauen? war das dreiundzwanzigste von etwa fünfzig „nützlichen und unterhaltsamen“ Problemen, die Ozanam in seinen berühmten Récréations Mathématiques et Physiques, veröffentlicht 1696, identifizierte und ansprach.

Ozanams Das Buch präsentierte eine vorgeschlagene Lösung eines anderen Erfinders: einen weiteren vierrädrigen Wagen, der von zwei Personen angetrieben wird (einer zum Lenken, einer zum Antreiben des Fahrzeugs durch Auf- und Absteigen auf großen Trittflächen, die durch Seile, Riemenscheiben und Zahnräder mit den Rädern verbunden sind).

Von Menschen angetriebener Wagen in den Bibliotheken der Récréations Mathématiques Columbia University

Es scheint, dass der Wagen jahrhundertelang das Modell für Fahrzeuge mit menschlichem Antrieb war. Verschiedene Erfinder versuchten sich an Entwürfen, und einige wurden sogar gebaut. In einem Londoner Journal ist ein Versuch von 1774 verzeichnet, der bis zu sechs Meilen pro Stunde dauerte. Der französische Erfinder Jean-Pierre Blanchard (der später im Ballonfahren berühmt wurde) baute eine von Menschen angetriebene Kutsche, die ein Dutzend Meilen von Paris nach Versailles fuhr. Ein amerikanischer Mechaniker namens Bolton baute 1804 eine Version, bei der die mechanische Hebelwirkung von ineinandergreifenden Zahnrädern zum Einsatz kam. Vermutlich gingen all diese Versuche nirgendwo hin, weil die Maschinen zu groß und zu schwer waren, um praktisch zu sein.

Die wichtigste Erkenntnis war, nicht mehr zu versuchen, einen mechanischen Wagen zu bauen, sondern etwas mehr wie ein mechanisches Pferd zu bauen. Dieser Schritt wurde von dem zuvor erwähnten Karl von Drais im frühen 19. Jahrhundert unternommen. Drais war ein Aristokrat; er hatte eine Position als Forstmeister in Baden inne, die ihm Freizeit zum Basteln gegeben haben soll. Seine ersten Versuche, die 1813 begannen, waren vierrädrige Wagen wie ihre Vorgänger, und wie sie konnten sie nicht von den Behörden unterstützt werden.

Aber 1817 (möglicherweise motiviert durch die oben erwähnte Nahrungsmittelkrise und den daraus resultierenden Mangel an Pferden, obwohl dies unklar ist) versuchte er es erneut mit einem neuen Design: einem zweirädrigen Ein-Personen-Fahrzeug, das ist ein erkennbarer Vorfahr des modernen Fahrrads. Es bestand aus Holz mit Eisenreifen. Er nannte es die Laufmaschine oder „Laufmaschine“, sie hatte keine Pedale und wurde stattdessen durch direktes Abdrücken mit den Füßen vom Boden angetrieben. Sie wurde auch „Velocipede“ (aus dem Lateinischen für „schneller Fuß“) oder die „Draisine“ (Englisch) oder „Draisienne“ (Französisch) nach ihrem Erfinder; eine verbesserte Version eines Londoner Karosseriebauers war in England als „Fußgängerlehrplan“ bekannt.

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)

Ohne Pedale oder Zahnräder, Dieses Protofahrrad konnte nicht die Geschwindigkeit oder Effizienz moderner Designs erreichen. Aber wie die Motorroller, die heute noch von Kindern benutzt werden, konnten Sie vor allem bergab fahren und Ihr Gewicht halten, während Sie sich vorwärts bewegten. Drais erreichte bis zu 12 Meilen pro Stunde auf seiner Maschine. Es wurde eine Modeerscheinung in Europa in den Jahren 1818-19, dann verblasste es.Es scheint, dass die Gründe eine Kombination aus Verletzungsgefahr und allgemeinem Ärger der Öffentlichkeit waren, dass diese Dinge durch Fußgängerzonen wie Bürgersteige und Parks gefahren wurden (einige Dinge ändern sich nie; wir wiederholen dies heute mit den Rollerkriegen in San Francisco und andere Städte).

Der nächste wichtige Fortschritt kam erst Jahrzehnte später, als jemand das Fahrrad in die Pedale trat. Es gibt widersprüchliche Ansprüche an den ersten Erfinder (seit 1839), aber dies wurde definitiv in den 1860er Jahren in Frankreich getan. Auf jeden Fall war es in den 1860er Jahren, als die Fahrradentwicklung wirklich begann. Mit den Pedalen konnte der Fahrer die Maschine schneller und effizienter antreiben. Dieses Modell wurde in Frankreich hergestellt, zuerst mit Holzrahmen, später mit Eisen, und wurde allgemein als „Boneshaker“ bekannt (was Ihnen eine Vorstellung davon gibt, wie rau die Fahrt noch war).

Michaux“ Boneshaker „, 1870 Wikimedia / Klassisches Motorradarchiv (CC BY-SA 3.0)
“ The American Velocipede „, Holzstich von Theodore Davis, Harper’s Weekly, Dezember 1868

Zu diesem Zeitpunkt gab es jedoch noch keine Zahnräder oder Ketten. Die Pedale wurden direkt am Vorderrad angebracht. Dies gab dem Fahrer wenig mechanischen Vorteil: Es ist dasselbe wie ein Fixie mit einem Übersetzungsverhältnis von 1: 1 (im Vergleich zu den heute am häufigsten verwendeten Übersetzungsverhältnissen, die näher an 3: 1 liegen). Überlegen Sie, wie es ist, ein Fahrrad zu treten, dessen Gang zu niedrig ist: Sie pumpen viel, ohne sehr schnell zu fahren.

Die einzige Lösung bestand darin, das Rad größer zu machen, was um 1870 zu dem lächerlich aussehenden „Penny-Farthing“ – oder „High-Wheel“ -Design mit dem riesigen Vorderrad führte, das Sie wahrscheinlich gesehen haben und kann mit dem späten 19. Jahrhundert assoziieren. Zu dieser Zeit wurden Fahrräder mit Metallrahmen, Speichenrädern und Vollgummireifen (noch nicht aufblasbar) hergestellt. Dieses Design ermöglichte eine schnellere und ruhigere Fahrt, da das große Rad Stöße besser absorbierte. Aber es erforderte ein akrobatisches Gleichgewicht, um zu fahren, und wie oben erwähnt, war es anfällig für böse Verschüttungen und Verletzungen, einschließlich „Kopfball nehmen“, wenn Sie plötzlich anhielten.

Penny-Farthing-Fahrrad Flickr / calitexican (CC BY-NC-SA 2.0)

Das dritte und der letzte wichtige Fortschritt bestand darin, die Pedale vom Rad zu trennen. Variationen dieses „Sicherheitsfahrrads“, einschließlich mindestens eines, das von Trittflächen und Hebeln angetrieben wurde, wurden ab den 1870er Jahren versucht, wenn nicht vorher. Das erste kommerziell erfolgreiche Modell mit dem bekannten Kurbel- und Kettendesign wurde 1885 von John Starley hergestellt. Schließlich wurden 1888 von John Dunlop aufblasbare (Luft-) Reifen eingeführt, die die Fahrt abfederten und den letzten Vorteil des Hochrads beseitigten.

Bis Ende der 1880er Jahre hatten sich Fahrräder zu Fahrrädern entwickelt die Form, die wir heute kennen, mit (ungefähr) gleich großen Rädern, Pedalen, Ketten, Metallrahmen, Speichenrädern und aufblasbaren Gummireifen.

Woraus können wir also schließen?

Zuerst das Richtige Design war nicht offensichtlich. Über Jahrhunderte hinweg war der Fortschritt ins Stocken geraten, weil alle Erfinder versuchten, vierrädrige Mehrpersonenwagen anstelle von Zweiradfahrzeugen für eine Person herzustellen. Es ist unklar, warum dies so war. Sicherlich haben die Erfinder ein bestehendes Transportmittel kopiert, aber warum sollten sie sich nur von der Kutsche und nicht vom Reiter inspirieren lassen? (Einige Kommentatoren haben vorgeschlagen, dass es nicht offensichtlich ist, dass ein zweirädriges Fahrzeug balancieren würde, aber ich finde das nicht überzeugend, wenn man bedenkt, wie viele andere Dinge die Leute gelernt haben, zu balancieren, von Einbaum-Kanus bis zu Pferden selbst.) Es ist möglich (ich bin es) rein spekulativ hier), dass es frühen mechanischen Erfindern schwerer fiel, die grundsätzliche Unpraktikabilität des Wagendesigns zu erkennen, weil sie nicht viel an mathematisch-technischen Prinzipien zu tun hatten, aber andererseits ist unklar, was zu Drais ‚Durchbruch geführt hat / p>

Und selbst nachdem Drais auf das zweirädrige Design gestoßen war, dauerte es mehrere Iterationen, die über Jahrzehnte stattfanden, um zu einem Design zu gelangen, das effizient, komfortabel und sicher war.

Frühe „Velocipede“ -Modelle aus einer deutschen Enzyklopädie von 1887. Viele Designs wurden in Wikimedia Commons

Zweitens waren Fortschritte bei Material und Herstellung wahrscheinlich notwendig für ein kommerziell erfolgreiches Fahrrad.Aus meiner Sicht ist es ein bisschen schwierig zu entwirren, welche Fortschritte im Design durch neue Materialien und Techniken ermöglicht wurden und welche einfach Funken erfinderischer Vorstellungskraft waren, die zuvor noch nicht konzipiert oder entwickelt worden waren. Aber die Tatsache, dass die Menschen bereit waren, sich mit dem prekären Hochraddesign abzufinden, zeigt mir, dass Luftreifen von entscheidender Bedeutung waren. Und es ist für mich plausibel, dass eine fortschrittliche Metallbearbeitung erforderlich war, um kleine, leichte Ketten und Zahnräder von hoher und gleichbleibender Qualität zu einem akzeptablen Preis herzustellen – und dass stattdessen kein anderes Design wie ein Riemen oder Hebel funktioniert hätte. Es ist für mich auch plausibel, dass Holzrahmen einfach nicht leicht und stark genug waren, um praktisch zu sein (ich würde heute sicherlich nicht gerne ein Holzfahrrad fahren).

Aber wir können tiefer gehen und fragen Die Fragen, die mein intensives Interesse an dieser Frage geweckt haben. Warum experimentierte bis zum 19. Jahrhundert niemand mit zweirädrigen Fahrzeugen? Und warum hat sich, soweit wir wissen, bis zum 14. Jahrhundert niemand mit der Frage der Fahrzeuge mit menschlichem Antrieb befasst? Warum gab es in den 1300er Jahren keine Fahrradmechaniker, als es Uhrmacher gab, oder zumindest in den 1500er Jahren, als wir Uhren hatten? Oder unter den alten Römern, die Wassermühlen und Erntemaschinen bauten? Oder die Griechen, die den Antikythera-Mechanismus gebaut haben? Auch wenn sie keine Reifen und Ketten hatten, warum experimentierten diese Gesellschaften nicht zumindest mit Draisinen? Oder sogar die fehlgeschlagenen Wagenkonstruktionen?

Um dies überhaupt zu beantworten, müssen wir erkennen, dass dies Teil eines viel umfassenderen Phänomens ist. Ich habe die gleiche Frage an den Baumwoll-Gin gestellt, für den im Gegensatz zum Fahrrad keine fortschrittlichen Materialien erforderlich waren: Es handelt sich um eine Holzkiste, ein Drahtgeflecht und eine Trommel mit Drahtzähnen. Tatsächlich war es so einfach, dass die Plantagenbesitzer nach der Veröffentlichung des Konzepts von Hand Raubkopien anfertigten (wobei Eli Whitney die meisten seiner Patentgebühren entzogen wurden). Dieselbe Frage kann für alle Schlüsselerfindungen der Textilmechanisierung gestellt werden. Anton Howes, ein Wirtschaftshistoriker, der sich in den oben verlinkten Twitter-Thread einmischte, hat über John Kays fliegendes Shuttle berichtet:

Kays Innovation war in ihrer Einfachheit außergewöhnlich . Wie der Erfinder Bennet Woodcroft es ausdrückte, wurde das Weben mit einem gewöhnlichen Shuttle „seit mehr als fünftausend Jahren von Millionen qualifizierter Arbeiter durchgeführt, ohne dass Verbesserungen vorgenommen wurden, um den Betrieb bis zum Jahr 1733 zu beschleunigen“. Alles, was Kay hinzufügte, war etwas Holz und etwas Schnur. Und er wendete es auf das Weben von Wolle an, die seit dem Mittelalter Englands Hauptindustrie war. Er hatte keine besonderen Fähigkeiten, er benötigte kein besonderes Verständnis der Wissenschaft dafür und er sah sich keinem besonderen Anreiz gegenüber, dies zu tun In Bezug auf Institutionen war das fliegende Shuttle technisch illegal, weil es Arbeitskräfte sparte, das Patent sofort von Wettbewerbern ohne Erfolg raubkopiert wurde und Kay gezwungen war, nach Frankreich zu ziehen, das von wütenden Webern, die sein Eigentum bedrohten, und sogar aus dem Land vertrieben wurde Kay sah sich keinen besonderen Anreizen gegenüber – er innovierte sogar trotz einiger gewaltiger sozialer und rechtlicher Hindernisse.

Es gibt auch andere Geschichten, in denen ein früher Versuch unternommen wurde erfinden Es wurde demonstriert, die Idee fand keine Unterstützer, wenn sie nicht bereits vollständig realisierbar war, und dann wurde die Entwicklung für Jahrzehnte eingestellt. Richard Trevithicks frühe, gescheiterte Experimente mit Lokomotiven kommen in den Sinn.

Angesichts dessen denke ich, dass die tiefste Erklärung in allgemeinen wirtschaftlichen und kulturellen Faktoren liegt. In Bezug auf wirtschaftliche Faktoren scheint es einen gewissen Überschuss zu geben, um die kulturweiten Forschungs- und Entwicklungsbemühungen zu unterstützen, die Erfindungen hervorbringen. Beachten Sie, dass Karl von Drais ein Baron war, der anscheinend einen bequemen Job hatte und in seiner Freizeit erfand. Dies ist bei Forschern dieser Zeit üblich: Sie waren oft Aristokraten oder auf andere Weise unabhängig wohlhabend (und diejenigen, die nicht um Unterstützung von wohlhabenden Gönnern kämpfen mussten). Heute haben wir Forschungslabors an Universitäten und Unternehmen sowie Risikokapitalgeber, um die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen zu finanzieren. In dem Moment, in dem klar wird, dass eine bestimmte Art von Innovation möglich sein könnte, werden mehrere Teams finanziert und bemühen sich, sie auf den Markt zu bringen. Es gibt keine mehrdekadigen Lücken mehr im Innovationszeitplan oder zumindest weitaus weniger.

Angesichts der wirtschaftlichen Faktoren auf der Nachfrageseite scheint der Überschuss auch Märkte für neue Produkte zu schaffen. Vielleicht muss das Pro-Kopf-BIP nur einen bestimmten Punkt erreichen, bevor die Menschen überhaupt Zeit, Aufmerksamkeit und Energie haben, um über neue Erfindungen nachzudenken, die nicht buchstäblich Essen auf den Tisch legen, ein Dach über dem Kopf oder ein Hemd auf dem Rücken / p>

Schließlich gibt es kulturelle Faktoren. Howes sagt, dass „Innovation nicht in der menschlichen Natur liegt, sondern empfangen wird. … wenn Menschen nicht innovieren, liegt dies oft einfach daran, dass ihnen dies nie einfällt.Joel Mokyr sagt in ähnlicher Weise, dass „Fortschritt nicht natürlich ist“ (und sein Buch zu diesem Thema, Eine Kultur des Wachstums, hat diesen Blog inspiriert). Ich stimme beiden zu.

Diese wirtschaftlichen Aspekte vollständig erläutern und kulturelle Faktoren ist ein wichtiges zukünftiges Projekt dieses Blogs.

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