الدراجة ، كما نعرفها اليوم ، تم اختراعها فقط في نهاية القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، كان اختراع ميكانيكي بسيط. يبدو أنه لا يتطلب أفكارًا بارعة وبالتأكيد لا يتطلب إعدادًا علميًا.
فلماذا لم يتم اختراعها من قبل؟
لقد طرحت هذا السؤال على Twitter ، اقرأ مناقشة هذا السؤال على خدمة Quora. من بين العديد من الفرضيات المقترحة ما يلي:
- العوامل التكنولوجية. في القرن التاسع عشر ، حققت الأعمال المعدنية إنجازًا كبيرًا. لقد قمنا بتحسين تنظيف الحديد ، ثم من الفولاذ غير المكلف ، وتعلمنا كيفية معالجة المعادن بشكل أفضل وصنع أجزاء مثل الأنابيب المجوفة. لقد تحسنت تقنية صنع العجلات: فقد حلت العجلات المزودة بسماعات الأسلاك محل الخيارات الأثقل ؛ الإطارات المطلوبة المطاط المبركن (1839) ؛ تم اختراع إطارات قابلة للنفخ فقط في عام 1887. السلاسل ، أسنان العجلة ، المحامل - كل هذه الأجزاء ضرورية تتطلب تقنيات تصنيع متقدمة لتحسين جودتها وتقليل التكلفة.
- مراحل تطوير المشروع. كانت الدراجات المبكرة غير مريحة وخطيرة. لم يكن الخيار الأول حتى دواسات. لم يكن لدى بعض الطرز نظام توجيه ؛ فلا يمكن تشغيلها إلا عن طريق الإمالة. لم يسمح لك مخطط البنس الشهير الشهير بعجلة أمامية ضخمة بموازنة ساقيك ، وكان معرضًا لخطر الشغب أثناء توقف مفاجئ ، وجلس الفارس مرتفعًا لدرجة أنه كان دائمًا عرضة لخطر الإصابة. لقد مرت عقود من التحسينات التدريجية على إنشاء نموذج ناجح للدراجات.
- جودة الطرق. حتى القرن التاسع عشر ، كانت جودة الطرق وفق المعايير الحديثة رهيبة. في كثير من الأحيان كانت هذه الاشعال ، مع الجروح من العديد من العربات المارة ، تتحول إلى التراب أثناء المطر. تم اختراع الطريق الحجري المسحوق ، الذي جعل السطح أملسًا ، فقط في عام 1820. في ذلك الوقت ، كانت طرق المدينة مرصوفة بالحجارة المرصوفة بالحصى ، ومناسبة للخيول ، ولكنها غير متكافئة للغاية بالنسبة للدراجات. (على ما يبدو ، كانت خشونة الطرق مقصودة ، وساعدت في حالة حدوث فيضان في المجاري - ونتيجة لذلك ، تزعم إحدى الإجابات على Quora أن بناء المجاري في المدينة قد فتح الباب للدراجات).
- المنافسة على جزء من الخيول. في ذلك الوقت ، كانت الخيول وسيلة نقل شائعة ومشتركة. تعاملوا مع أي الطرق. يمكن أن تحمل الأحمال الثقيلة. من يحتاج الدراجة؟ في هذه الحالة ، يُزعم أن الدراجة قد اخترعت استجابةً لنقص الغذاء بسبب "عام بدون صيف" في عام 1816 ، والذي حدث بسبب ثوران بركان تامبور في العام السابق ، بسبب سماء السماء ، وانخفضت درجة الحرارة في العديد من الأماكن على الأرض . أدت الأزمة الزراعية إلى تجويع كل من الناس والخيول ، مما تسبب في مقتل العديد من الخيول من أجل الغذاء ، وزادت تكلفة إطعام الباقين. هذا يمكن أن يكون بمثابة حافز لإيجاد بدائل.
- النمو الاقتصادي العام. لقد أشار العديد من المعلقين إلى أن الطبقة الوسطى مطلوبة لمطالبة مثل هذا الاختراع. إذا كان لديك فقط مجموعة من الفلاحين الفقراء وعدد قليل من الأرستقراطيين (الذين لديهم بالفعل خيول وعربات ومدربين) ، فلا يوجد سوق للدراجات. وهذا خيار معقول ، إذا كنت تتذكر أن الدراجات كانت تُستخدم أولاً للهوايات والترفيه قبل أن تصبح وسيلة نقل عملية.
- العوامل الثقافية. ربما في مرحلة ما من الزمن لم يكن هناك مصلحة في الاختراعات الميكانيكية المفيدة؟ لكن متى تغير الوضع ولماذا؟
جميع الفرضيات جيدة. لكن البعض منهم يبدأ في الخضوع لضغط التحليل.
جودة الطريق ذات صلة بالسؤال ، ولكن ليس الإجابة. يمكنك ركوب الدراجة على الطريق الترابي أو الرصيف (على الرغم من أن الخيار الأخير أدى إلى اشتباكات مع المارة وجعل الدراجات في البداية غير شعبية بين الجمهور). تاريخيا ، لم تتحسن الطرق حتى أصبحت الدراجات واسعة الانتشار - على ما يبدو ، أصبح راكبو الدراجات جزءًا من القوة التي تتطلب تحسين الطرق.
لا أعتقد أن الأمر في الخيول. استنادا إلى المادة التي قرأتها ، كان شراء دراجة أسهل من حصان ، وبالتأكيد صيانتها أسهل (على الأقل لا تحتاج إلى تغذية). اتضح أن المخترعين أصبحوا مهتمين بمشكلة المركبات التي تحركها القوة العضلية والسماح لهم بالتخلص من الخيول ، قبل وقت طويل من ظهور دراجة حديثة. حتى
كارل دريس ، الذي اخترع أول مركبة عضلية ذات عجلتين بعد "عام بدون صيف" ، كان يعمل في هذه المهمة لسنوات عديدة.
العوامل التكنولوجية تبدو أكثر إقناعًا بالنسبة لي. قد تكون ضرورية من أجل أن تصبح الدراجات عملية بما يكفي وغير مكلفة لاكتساب شعبية. ولكن بالنسبة للتجارب المبكرة ، لم يكن ذلك مهمًا. إطارات يمكن أن تكون مصنوعة من الخشب. يمكن الانتهاء من العجلات المعدنية. والعتاد لا تستطيع أن تفعل. سلاسل استبدال الأحزمة. في بعض التصميمات المبكرة ، كانت الدواسات موجودة على محيط العجلة ، وفي تصميم واحد ، كانت العجلات تدور على عجلات ، مثل قاطرة البخار.
إذن ما هو التفسير الصحيح؟
لفهم هذا ، بحثت في تاريخ الدراجة.
يعود مفهوم مركبات الجر العضلية إلى قرون مضت. الإشارة الأولى إلى ذلك ، من بين كل ما وجدته ، قام بها المهندس البندقية
جيوفاني فونتانا ، الذي وصف في بداية القرن الخامس عشر عربة ذات أربع عجلات يقودها متسابق يسحب حبلًا محببًا على التروس على عجلات (ليس من الواضح ما إذا كان حاول بناء مثل هذا سيارة ؛ صنع فونتانا عمومًا مجموعة من الرسومات لأشياء غريبة).
هناك مفهوم قديم آخر موصوف في كتاب "دراجة" لديفيد هيرليشاي:
منذ أكثر من ثلاثة قرون ، وصف عالم الرياضيات الفرنسي الشهير جاك أوزانام المزايا النظرية لعربة الجر العضلية ، والتي "يمكن للشخص أن يركبها كما يحلو له دون خيل". يمكن لمالك هذه السيارة التحرك بحرية على طول الطرق ، دون الاضطرار إلى رعاية الحيوان ، والتمتع بممارسة الرياضة البدنية في هذه العملية. علاوة على ذلك ، فإن السيارة "ذاتية الدفع" من هذا النوع ، على عكس الآلات التي تتطلب طاقة الرياح أو البخار ، ستعمل على المورد الأكثر وفرة للجميع: قوة الإرادة. لكن كيف تصنع مثل هذه السيارة القيمة؟ كان هذا هو الثالث والعشرون من المشكلات "المفيدة والرائعة" التي حددها أوزانام ووصفها في أعماله الشهيرة Récréations Mathématiques et Physiques التي نشرت عام 1696.
اقترح كتاب Ozanam حلاً من مخترع آخر: عربة رباعية الدفع يقودها شخصان (محرك واحد ، والثاني وضعه في الحركة ، وداس على دواسات كبيرة متصلة بواسطة الحبال والبكرات والتروس).
على ما يبدو ، كانت العربة بمثابة نموذج لسيارات الجر العضلية لعدة قرون. اقترب العديد من المخترعين من تصميم هذه الآلات ، وحتى تم بناء بعضها. سجلت مجلة لندن سباقًا قياسيًا لمثل هذه العربة في عام 1774 ، والتي بلغت سرعتها 10 كم / ساعة. بنى المخترع الفرنسي
جان بيير فرانسوا بلانشارد (الذي اشتهر فيما بعد كرائد في مجال الطيران وعلم الطيران) سيارة جر عضلية ، مرت على بعد 15 كم من باريس إلى فرساي. بنى الميكانيكي الأمريكي بولتون في عام 1804 نسخته الخاصة ، وذلك باستخدام دوران التروس. على الأرجح ، لم تؤد هذه الاختراعات إلى أي شيء ، لأن الآلات كانت كبيرة وثقيلة بحيث لم تكن ذات فائدة عملية.
1820 درسين (سميت باسم المخترع ، دريسا)كانت الفكرة الرئيسية هي فكرة أنه كان من الضروري التوقف عن اختراع عربة ميكانيكية وإنشاء شيء يشبه الحصان الميكانيكي. اتخذ كارل دريز هذا المسار في بداية القرن التاسع عشر. كان الأرستقراطي الذي شغل منصب "مدير الغابات" في بادن ، والذي أعطاه الوقت للتفكير والتجربة. وجه أولى محاولاته في عام 1813 إلى العربات ذات العجلات الأربع ، مثل سابقاتها ، ولم يتمكنوا من جذب اهتمام السلطات.
نيويورك تريبيون ، سبتمبر 1894لكن في عام 1817 (ربما يتأثر
بأزمة الغذاء ونقص في الخيول ، رغم أن هذا ليس دقيقًا) ، فقد تعامل مع هذه الفكرة مرة أخرى ، بالفعل من خلال مشروع جديد: النقل ذو العجلتين المصمم لشخص واحد ، والذي يمكنك من خلاله التعرف بسهولة على سلف الدراجات الحديثة. كان مصنوعًا من الخشب وكان به إطارات حديدية. أطلق عليها المخترع Laufmaschine ، "آلة الجري" ؛ لم يكن لديه أي دواسات ، وكان المتسابق بحاجة لدفع الأرض بقدميه. كان يطلق عليه أيضًا "الدراجة" من "القدم السريعة" اللاتينية ، أو "عربة" تكريماً للمخترع ؛ أصبحت نسخة محسّنة أنشأتها شركة تصنيع العربات مقرها لندن معروفة في إنجلترا باسم "مناهج المشاة".
بدون الدواسات والتروس ، لا يمكن لهذه الدراجة الأولية أن تحقق سرعة وكفاءة تلك الحديثة. ومع ذلك ، على غرار الدراجات البخارية الموجودة اليوم ، سمح للشخص أن يركب على الطريق ، وخاصة أسفل المنحدر ، وحافظ على وزن المتسابق. وصلت Drez بسرعة تصل إلى 19 كم / ساعة على ذلك. كان الاختراع هواية عابرة في أوروبا 1818-19 سنة ، ثم بدأ في الانخفاض. على ما يبدو ، كانت أسباب الركود هي انعدام الأمن والانزعاج المحتمل للناس لأنهم حاولوا ركوب هذه الأرصفة والحدائق العامة (بعض الأشياء لا تتغير أبدًا ؛ واليوم ، تندلع حروب الدراجات النارية بقوة متجددة).
"شاكر" لبيير ميشود ، ١٨٧٠وجاء الانجاز الرئيسي التالي بعد بضعة عقود فقط ، عندما توصل أحدهم إلى فكرة ربط الدواسات بالدراجة. على حساب المخترع الأول ، هناك معلومات متضاربة (يرجع تاريخها إلى عام 1839) ، ومع ذلك ، كانت الدواسات في فرنسا في الستينيات من القرن التاسع عشر لا لبس فيها. على أي حال ، كان تطور الدراجات بالفعل في الستينيات من القرن التاسع عشر. سمحت الدواسات للفارس بالركوب بشكل أسرع وأكثر كفاءة. تم إنتاج مثل هذا النموذج في فرنسا ، أولاً بإطار خشبي ، ثم بإطار فولاذي ، وبدأوا في تسميته "شاكر العظم" (يمكننا أن نستنتج منه حول جودة الرحلة على ذلك).
دراجات أمريكية ، نقش ، 1868ومع ذلك ، في تلك اللحظة لم يكن للدراجة بعد تروس أو سلاسل. تم تركيب الدواسات مباشرة على العجلة الأمامية. لم يمنح هذا المتسابق مزايا ميكانيكية جادة: كان نفس الترس الثابت في نسبة 1: 1 (اليوم ، في معظم الحالات ، يتم استخدام التروس 3: 1). إن الأمر يشبه ركوب الدراجة في أقل التروس - أنت تقود بسرعة ، لكنك تقود ببطء.
بيني الدراجة البعيدةكان الحل الوحيد هو زيادة العجلة ، الأمر الذي أدى إلى ظهور دراجة سخيفة "ذات قرش" أو "عجلة عالية" في عام 1870 ، بعجلة أمامية ضخمة ، ربما تكون قد رأيتها ، وتربطها بنهاية القرن التاسع عشر. بحلول ذلك الوقت ، كانت الدراجات تُصنع بإطار معدني وعجلات مزودة بمكبر صوت للإطارات وإطارات مطاطية (غير قابلة للنفخ بعد). مثل هذا المخطط جعل من الممكن القيادة بشكل أسرع وأكثر سلاسة ، لأن العجلة الكبيرة تمتص بشكل أفضل عند الركوب. ومع ذلك ، فإنه يتطلب مهارة البهلوانية ، وكان عرضة للسقوط والإصابات ، بما في ذلك الشقلبات من خلال العجلة الأمامية أثناء توقف مفاجئ.
الاختراق الرئيسي الثالث والأخير ، لذلك ، كان فصل الدواسات والعجلات. ظهرت متغيرات مثل "الدراجة الآمنة" ، والتي كان من بينها خيار واحد على الأقل مع وجود دواسات على عجلة القيادة والرافعات ، في سبعينيات القرن التاسع عشر ، وربما في وقت سابق. أول نموذج ناجح تجاريا يستخدم تصميم العمود المرفقي وسلسلة مألوفة كان نموذج جون ستارلي 1885. أخيرًا ، في عام 1888 ، قام جون دنلوب بإدخال إطارات قابلة للنفخ (تعمل بالهواء المضغوط) ، مما جعل الركوب أكثر ليونة وتخلص من الميزة الأخيرة لنظام البنس.
لذا بحلول نهاية الثمانينيات من القرن التاسع عشر ، وصلت الدراجات إلى الشكل الذي نعرفه اليوم ، بعجلات من نفس الحجم تقريبًا ، ودواسات ، وسلسلة ، وإطار معدني ، وعجلات مزودة بمكبر صوت سلكي ، وإطارات مطاطية قابلة للنفخ.
ما الاستنتاج الذي يمكن تحقيقه؟
أولاً ، المخطط الصحيح لم يكن واضحاً. لعدة قرون ، توقف التقدم بسبب حقيقة أن المخترعين حاولوا إنشاء عربات رباعية الدفع للعديد من الأشخاص ، بدلاً من النقل الفردي ذي العجلتين. ليس من الواضح سبب ذلك ؛ وبطبيعة الحال ، قام المخترعون بنسخ النقل الحالي ، لكن لماذا استلهموا فقط من عربة تجرها الخيول ، وليس من راكب وخيل؟ (يعتقد بعض المعلقين أن القدرة على تحقيق التوازن في المركبات ذات العجلتين لم تكن واضحة ، ولكن هذا لا يقنعني ، بالنظر إلى عدد الأشياء الغريبة التي تعلمها الناس لتحقيق التوازن ، من الزوارق المجوفة إلى الخيول بأنفسهم). من الممكن (ولكن هذا انعكاس خالص) أن يكون مبكرًا كان من الصعب على المخترعين فهم الواقعية الأساسية للعربات الميكانيكية ، حيث لم يكن لديهم مبادئ الهندسة الرياضية في متناول اليد ، ولكن بعد ذلك لم يكن من الواضح ما الذي دفع دريز لاختراقه.
وحتى بعد أن واجه دريز خطة ذات عجلتين ، تطلب الأمر عدة مراحل من التحسين ، والتي استغرقت عدة عقود ، من أجل الوصول في نهاية المطاف إلى شكل فعال ومريح وآمن.
نماذج دراجات مبكرة من الموسوعة الألمانية 1887ثانياً ، من المحتمل أن التقدم في المواد والتصنيع كان ضروريًا لإنشاء دراجة ناجحة تجاريًا. من الصعب للغاية اليوم تحديد الاختراقات في تصميم الدراجات التي أصبحت ممكنة بسبب ظهور مواد وتقنيات جديدة ، والتي كانت ببساطة نتائج لمحات الابتكار التي لم يكن يعتقد من قبل. ولكن حقيقة أن الناس كانوا على استعداد لتحمل مخطط غير موثوق به مع عجلات كبيرة تشير إلى أن عجلات قابلة للنفخ كانت ابتكارا حاسما. كما يبدو من المنطقي بالنسبة لي أنه لصنع سلاسل صغيرة وخفيفة وعجلات مسننة ذات جودة عالية وثابتة بسعر معقول ، كانت هناك حاجة إلى تحقيق اختراقات في تشغيل المعادن - وأنه لن يكون هناك أي مخطط آخر ، بأذرع أو أحزمة ، لن ينجح. كما يبدو من المنطقي أن الأطر الخشبية لم تكن خفيفة بما فيه الكفاية وقوية للاستخدام العملي (اليوم بالتأكيد لن أحاول ركوب دراجة خشبية).
ومع ذلك ، يمكنك الذهاب أبعد من ذلك وطرح الأسئلة التي ألهمتني لدراسة هذا الموضوع. لماذا لم يختبر أحد حتى المركبات ذات العجلتين حتى القرن التاسع عشر؟ لماذا لا أحد ، حسب علمنا ، نظر حتى من الناحية النظرية في فكرة نقل الجر العضلي حتى القرن الخامس عشر؟ لماذا لم يتم اختراع ميكانيكا الدراجات في القرن الرابع عشر ، عندما كان صانعو الساعات موجودون بالفعل ، أو على الأقل في القرن السادس عشر ، عندما ظهرت ساعات المعصم؟ أم أن الرومان القدماء صنعوا طواحين مائية وآلات حصاد؟ أو الإغريق الذين أنشأوا آلية antikythera؟ حتى لو لم يكن لديهم سلاسل وإطارات ، فلماذا لم تجرب هذه المجتمعات على الأقل مع العربات؟ أو حتى مع تصاميم العربة الرباعية الفاشلة؟
من أجل البدء بطريقة ما في الإجابة على هذه الأسئلة ، يجدر بنا أن نفهم أن هذه الحقائق جزء من ظاهرة أوسع. لقد طرحت نفس الأسئلة حول
Cotton Gin ، أول ماكينة
غزل فعالة ، والتي ، على عكس الدراجة ، لم تكن بحاجة إلى أي مواد خاصة: صندوق خشبي وشبكة سلكية وطبل بأسنان سلكية ؛ كان الأمر بسيطًا جدًا إلى حد أنه بعد نشر المفهوم ، قام المزارعون بعمل نسخ مقرصنة منه (حيث حرموا إيلي ويتني من معظم رسوم براءات الاختراع). يمكن طرح نفس السؤال فيما يتعلق بجميع الاختراعات الرئيسية في الميكنة النسيجية ؛ انضم أنطون هاوز ، مؤرخ الاقتصاد ، إلى النقاش على تويتر ، وذكر
مكوك جون كاي
"نسج" :
كان ابتكار كاي رائعا في بساطته. وكما كتب المخترع بينيت وودكروفت ، كان الناس ينسجون باستخدام المكوك المعتاد "لأكثر من خمسة آلاف عام ، وقد قام ملايين العمال ذوي الخبرة بذلك ، ولم يتم إجراء أي تحسينات لتسريع العمل حتى عام 1733". أضاف كاي القليل من الخشب وبعض الحبال. وقد طبق كل هذا على صناعة الأقمشة الصوفية ، على الصناعة الرئيسية في إنجلترا من العصور الوسطى. لم يكن لديه الكثير من الخبرة ، ولم يكن بحاجة إلى فهم الجانب العلمي للعملية ، ولم يكن لديه أي حوافز خاصة لهذا الغرض. أما بالنسبة للفكرة نفسها ، فقد اعتبر المكوك الطائر غير قانوني لأنه أنقذ العمل ، وتم نسخ البراءة على الفور من قبل المنافسين ، واضطر كاي إلى الهجرة إلى فرنسا تحت ضغط النساجين الغاضبين الذين هددوا ممتلكاته وحتى حياته. لم يكن لدى كاي أي حوافز ، لقد اخترع رغم العقبات الاجتماعية والقانونية المخيفة.
هناك قصص أخرى تم فيها إجراء محاولات لاختراع شيء جديد لأول مرة ، لكن الفكرة لم تحصل على أتباع إذا لم يتم تشكيلها بالكامل ، وبعد ذلك توقف تطورها لعدة عقود.
تتبادر إلى الأذهان تجارب
ريتشارد تريفيتيك الفاشلة مع قاطرات البخار.
في ضوء ما سبق ، أعتقد أن العوامل الرئيسية هي الوضع الاقتصادي والثقافي ككل. العوامل الاقتصادية تخلق الحاجة إلى قيمة مضافة ، ودعم البحث والتطوير الثقافي العام الذي يولد الاختراعات. كان كارل دريس بارونًا على قطعة من البراز ، وكان يشارك في الاختراعات في أوقات فراغه. في تلك الحقبة ، كان الأمر شائعًا بالنسبة للمخترعين: غالبًا ما كانوا أرستقراطيين أو لديهم دخل مستقل آخر (وكان على الباقين السعي للحصول على دعم الرعاة الأثرياء).
اليوم ، لدى الجامعات والشركات مختبرات أبحاث ، ويقوم المستثمرون المغامرون بتمويل تطوير منتجات وخدمات جديدة. بمجرد أن تتضح إمكانية وجود ابتكار معين ، تتنافس العديد من الفرق في محاولات لإيصاله إلى السوق. لا يوجد إخفاقات مدتها عشر سنوات في جدول الاختراعات ، أو أقل من ذلك بكثير.العوامل الاقتصادية للطلب والقيمة المضافة أيضًا تخلق أسواقًا للمنتجات الجديدة. ربما ينبغي أن يصل نصيب الفرد من إجمالي الناتج المحلي إلى قيمة معينة قبل أن يتوفر للناس الوقت ، والاهتمام الحر والطاقة للتفكير في الاختراعات الجديدة التي لا تتعلق بالحصول على الطعام والملابس وتوفير سقف فوق رؤوسهم.هناك عوامل ثقافية. يقول هاوز إن "الابتكار ليس ملازمًا للإنسان ، ولكنه يعتبر أمراً مفروغ منه. غالبًا ما لا يخترع الناس ، لأنه لا يحدث لهم ". يردد جويل موكيير أن "التقدم ليس شيئًا طبيعيًا". وأنا أتفق معهم في هذا.