Das Fahrrad , wie wir es heute kennen, wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts erfunden. Es war jedoch eine einfache mechanische Erfindung. Es schien, dass es keine genialen Ideen und sicherlich keine wissenschaftliche Vorbereitung erfordert.
Warum wurde es noch nie erfunden?
Ich habe diese Frage auf Twitter gestellt und die Diskussion über diese Frage im Quora-Dienst gelesen. Unter den vielen vorgeschlagenen Hypothesen waren die folgenden:
- Technologische Faktoren. Im 19. Jahrhundert gelang der Metallbearbeitung ein großer Durchbruch. Wir haben die Reinigung von Eisen und dann von billigem Stahl verbessert und gelernt, wie man Metall besser verarbeitet und Teile wie Hohlrohre herstellt. Die Technologie zur Herstellung von Rädern hat sich verbessert: Räder mit Drahtspeichen haben die schwereren Optionen ersetzt; Reifen benötigten vulkanisierten Gummi (1839); Aufblasbare Reifen wurden erst 1887 erfunden. Ketten, Kettenräder, Lager - all dies sind notwendige Teile, für die fortschrittliche Fertigungstechnologien erforderlich sind, um ihre Qualität zu verbessern und die Kosten zu senken.
- Phasen der Projektentwicklung. Frühe Fahrräder waren unbequem und gefährlich. Die erste Option hatte nicht einmal Pedale. Einige Modelle hatten keine Lenkung, das Einschalten konnte nur durch Kippen erfolgen. Das berühmte Hochrad - Schema mit einem riesigen Vorderrad erlaubte es Ihnen nicht, Ihre Beine zu balancieren, es bestand die Gefahr eines Saltos während eines abrupten Stopps, und der Fahrer saß so hoch, dass er ständig einem Verletzungsrisiko ausgesetzt war. Jahrzehntelange schrittweise Verbesserungen haben dazu beigetragen, ein erfolgreiches Fahrradmodell zu schaffen.
- Die Qualität der Straßen. Bis zum 19. Jahrhundert war die Qualität der Straßen nach modernen Maßstäben schrecklich. Oft waren dies Grundierungen mit Spurrillen aus vielen vorbeifahrenden Wagen, die sich bei Regen in Schmutz verwandelten. Die Schotterstraße, die die Oberfläche glatt machte, wurde erst 1820 erfunden. Damals waren die Straßen der Stadt mit Kopfsteinpflaster gepflastert, für Pferde geeignet, für Fahrräder jedoch zu uneben. (Die Rauheit der Straßen war anscheinend beabsichtigt und half im Falle eines Abwasserüberlaufs - infolgedessen behauptet eine der Antworten auf Quora, dass der städtische Abwasserkanal die Tür für Fahrräder geöffnet habe).
- Wettbewerb seitens der Pferde. Zu dieser Zeit waren Pferde ein allgemeiner und gemeinsamer Transport. Sie kamen mit allen Straßen zurecht. Sie könnten schwere Lasten tragen. Wer braucht ein Fahrrad? In diesem Fall heißt es, dass das Fahrrad als Reaktion auf einen Mangel an Nahrungsmitteln aufgrund des „Jahres ohne Sommer“ im Jahr 1816 erfunden wurde, das aufgrund des Ausbruchs des Tambor-Vulkans im Vorjahr auftrat, aufgrund dessen sich der Himmel verdunkelte und die Temperatur an vielen Orten auf der Erde sank . Die Agrarkrise führte zum Hunger von Menschen und Pferden, was dazu führte, dass viele Pferde für Lebensmittel getötet wurden und die Kosten für die Fütterung der verbleibenden Pferde stiegen. Dies könnte als Motivation für die Suche nach Alternativen dienen.
- Allgemeines Wirtschaftswachstum. Viele Kommentatoren haben angegeben, dass eine Mittelklasse erforderlich ist, um eine solche Erfindung zu fordern. Wenn Sie nur ein paar arme Bauern und ein paar Aristokraten haben (die bereits Pferde, Kutschen und Kutscher haben), gibt es keinen Markt für Fahrräder. Und dies ist eine plausible Option, wenn Sie sich daran erinnern, dass Fahrräder zuerst für Hobbys und Unterhaltung verwendet wurden, bevor sie zu einem praktischen Transportmittel wurden.
- Kulturelle Faktoren. Vielleicht gab es irgendwann einfach kein Interesse an nützlichen mechanischen Erfindungen? Aber wann hat sich die Situation geändert und warum?
Alle Hypothesen sind gut. Aber einige von ihnen beginnen unter dem Druck der Analyse nachzugeben.
Die Straßenqualität ist für die Frage relevant, aber nicht für die Antwort. Sie können auf dem Feldweg oder auf dem Bürgersteig Fahrrad fahren (obwohl die letztere Option zu Zusammenstößen mit Passanten führte und die Fahrräder in der Öffentlichkeit zunächst unbeliebt machte). Historisch gesehen verbesserten sich die Straßen erst, als sich Fahrräder verbreiteten - anscheinend wurden Radfahrer Teil der Kraft, die eine Verbesserung der Straßen erforderte.
Ich glaube nicht, dass es um Pferde geht. Nach dem Material zu urteilen, das ich gelesen habe, war es einfacher, ein Fahrrad zu kaufen als ein Pferd und definitiv leichter zu warten (zumindest muss es nicht gefüttert werden). Es stellte sich heraus, dass sich die Erfinder lange vor dem Aufkommen eines modernen Fahrrads für das Problem von Fahrzeugen interessierten, die durch Muskelkraft angetrieben wurden und es ihnen ermöglichten, Pferde loszuwerden. Auch
Karl Dres , der nach dem „Jahr ohne Sommer“ das erste zweirädrige Muskelfahrzeug erfand, hatte viele Jahre an dieser Aufgabe gearbeitet.
Technologische Faktoren scheinen mir überzeugender. Sie könnten notwendig gewesen sein, damit Fahrräder praktisch genug und kostengünstig werden, um an Popularität zu gewinnen. Für frühe Experimente war dies jedoch nicht wichtig. Rahmen können aus Holz hergestellt werden. Die Räder können mit Metall fertiggestellt werden. Ausrüstung kann nicht. Ketten durch Riemen ersetzt; In einigen frühen Konstruktionen befanden sich die Pedale am Umfang des Rades, und in einer Konstruktion drehten die Räder die Hebel wie bei einer Dampflokomotive.
Was ist die richtige Erklärung?
Um dies zu verstehen, habe ich mich mit der Geschichte des Fahrrads befasst.
Das Konzept der muskulösen Traktionsfahrzeuge reicht Jahrhunderte zurück. Der erste Hinweis darauf, von allem, was ich fand, wurde vom venezianischen Ingenieur
Giovanni Fontana gemacht , der zu Beginn des 15. Jahrhunderts einen vierrädrigen Karren beschrieb, der von einem Fahrer angetrieben wurde, der an einem Seil zog, das an Zahnrädern auf Rädern geschlungen ist (es ist nicht klar, ob er versuchte, einen solchen zu bauen ein Auto; Fontana machte im Allgemeinen ein paar Skizzen von seltsamen Dingen).
Ein anderes altes Konzept wird in dem Buch „Fahrrad“ von David Herlichai beschrieben:
Vor mehr als drei Jahrhunderten beschrieb der berühmte französische Mathematiker Jacques Ozanam die theoretischen Vorteile eines Muskeltraktionswagens, bei dem "ein Mensch ohne Pferde reiten kann, wie er es wünscht". Der Besitzer eines solchen Fahrzeugs kann sich frei auf den Straßen bewegen, ohne sich um das Tier kümmern zu müssen, und sich dabei körperlich betätigen. Darüber hinaus würde ein „selbstfahrendes“ Fahrzeug dieses Typs im Gegensatz zu Maschinen, die Wind oder Dampf benötigen, mit der zugänglichsten und reichlichsten Ressource von allen arbeiten: Willenskraft. Aber wie baut man ein so wertvolles Auto? Dies war das dreiundzwanzigste der etwa fünfzig „nützlichen und faszinierenden“ Probleme, die Ozanam in seinem berühmten Werk Récréations Mathématiques et Physiques, das 1696 veröffentlicht wurde, identifiziert und beschrieben hat.
Ozanams Buch schlug eine Lösung eines anderen Erfinders vor: einen weiteren vierrädrigen Wagen, der von zwei Personen angetrieben wird (einer fährt, der zweite setzt ihn in Bewegung und tritt auf große Pedale, die durch Seile, Riemenscheiben und Zahnräder verbunden sind).
Anscheinend dient der Wagen seit Jahrhunderten als Modell für muskulöse Traktionsfahrzeuge. Verschiedene Erfinder näherten sich dem Design solcher Maschinen, und einige wurden sogar gebaut. Das Londoner Magazin verzeichnete 1774 ein Rekordrennen eines solchen Wagens, das eine Geschwindigkeit von 10 km / h erreichte. Der französische Erfinder
Jean-Pierre Francois Blanchard (später als Pionier der Luft- und Raumfahrt bekannt) baute ein muskulöses Traktionsauto, das 15 km von Paris nach Versailles fuhr. Der amerikanische Mechaniker Bolton baute 1804 seine eigene Version unter Verwendung der Zahnraddrehung. Höchstwahrscheinlich führten diese Erfindungen zu nichts, da die Maschinen zu groß und schwer waren, um von praktischem Interesse zu sein.
1820 Dresin (benannt nach dem Erfinder Dresa)Die Schlüsselidee war die Idee, dass es notwendig war, die Erfindung eines mechanischen Wagens einzustellen und so etwas wie ein mechanisches Pferd zu schaffen. Karl Drez ging diesen Weg zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Er war ein Aristokrat, der die Position des "Forstverwalters" in Baden innehatte, was ihm Zeit zum Nachdenken und Experimentieren gab. Er richtete seine ersten Versuche 1813 auf vierrädrige Wagen, wie seine Vorgänger, und sie konnten einfach nicht das Interesse der Behörden wecken.
New York Tribune, September 1894Aber 1817 (möglicherweise beeinflusst durch die
Nahrungsmittelkrise und einen Mangel an Pferden, obwohl dies nicht korrekt ist) näherte er sich dieser Idee bereits mit einem neuen Projekt: Zweiradtransport für eine Person, bei dem man den Vorfahren eines modernen Fahrrads leicht erkennen kann. Es war aus Holz und hatte Eisenreifen. Der Erfinder nannte es Laufmaschine, die "laufende Maschine"; Er hatte keine Pedale und der Fahrer musste mit den Füßen vom Boden abstoßen. Es wurde auch das "Fahrrad" vom lateinischen "schnellen Fuß" oder "Wagen" zu Ehren des Erfinders genannt; Eine verbesserte Version eines in London ansässigen Waggonherstellers wurde in England als „Fußgängerlehrplan“ bekannt.
Ohne Pedale und Getriebe könnte dieses Proto-Bike nicht die Geschwindigkeit und Effizienz moderner erreichen. In der Art von Rollern, die heute existieren, erlaubte er einer Person, auf der Straße zu fahren, insbesondere bergab, und hielt das Gewicht des Fahrers. Drez erreichte darauf Geschwindigkeiten von bis zu 19 km / h. Die Erfindung war zwischen 1818 und 19 Jahren ein vorübergehendes Hobby in Europa und begann dann abzunehmen. Anscheinend waren die Gründe für die Rezession die potenzielle Unsicherheit und der Ärger der Menschen, weil sie versuchten, auf diesen Gehwegen und in Parks zu fahren (einige Dinge ändern sich nie; heute flammen Rollerkriege mit neuer Kraft auf).
"The Shaker" von Pierre Michaud, 1870Der nächste wichtige Durchbruch gelang nur wenige Jahrzehnte später, als jemand auf die Idee kam, Pedale an einem Fahrrad anzubringen. Auf Kosten des ersten Erfinders gibt es widersprüchliche Informationen (aus dem Jahr 1839), jedoch waren Pedale in Frankreich in den 1860er Jahren bereits eindeutig. Auf jeden Fall begann in den 1860er Jahren die Entwicklung von Fahrrädern. Die Pedale ermöglichten es dem Fahrer, schneller und effizienter zu fahren. Ein solches Modell wurde in Frankreich zuerst mit einem Holzrahmen und dann mit einem Stahlrahmen hergestellt, und sie begannen, es den „Knochenschüttler“ zu nennen (woraus wir über die Qualität der Reise schließen können).
Amerikanisches Fahrrad, Stich, 1868Zu diesem Zeitpunkt hatte das Fahrrad jedoch noch keine Zahnräder oder Ketten. Die Pedale wurden direkt am Vorderrad montiert. Dies brachte dem Fahrer keine ernsthaften mechanischen Vorteile: Es war dasselbe wie ein fester Gang im Verhältnis 1: 1 (heute werden in den meisten Fällen 3: 1-Gänge verwendet). Es ist, als würde man in den niedrigsten Gängen Fahrrad fahren - man tritt schnell in die Pedale, aber man fährt langsam.
Penny Farthing FahrradDie einzige Lösung bestand darin, das Rad zu vergrößern, was 1870 zum Erscheinen des lächerlichen „Penny-Farthing“ - oder „High Wheel“ -Fahrrads mit einem riesigen Vorderrad führte, das Sie wahrscheinlich gesehen haben, und das Sie mit dem Ende des 19. Jahrhunderts in Verbindung bringen. Bis dahin wurden Fahrräder mit einem Metallrahmen, Rädern mit Drahtspeichen und Gummireifen (noch nicht aufblasbar) hergestellt. Ein solches Schema ermöglichte es, schneller und ruhiger zu fahren, da das große Rad beim Fahren besser absorbierte. Es erforderte jedoch akrobatische Fähigkeiten, war anfällig für Stürze und Verletzungen, einschließlich Saltos durch das Vorderrad während eines abrupten Stopps.
Der dritte und letzte wichtige Durchbruch war daher die Trennung von Pedalen und Rädern. Varianten eines solchen "sicheren Fahrrads", unter denen es mindestens eine Option mit Pedalen am Rad und an den Hebeln gab, erschienen in den 1870er Jahren und vielleicht früher. Das erste kommerziell erfolgreiche Modell, das das bekannte Kurbelwellen- und Kettendesign verwendete, war das John Starley-Modell von 1885. Schließlich führte John Dunlop 1888 aufblasbare (Luft-) Reifen ein, die die Fahrt weicher machten und den letzten Vorteil des Hochradschemas beseitigten.
Ende der 1880er Jahre hatten Fahrräder die Form, die wir heute kennen, mit ungefähr gleich großen Rädern, Pedalen, einer Kette, einem Metallrahmen, Rädern mit Drahtspeichen und aufblasbaren Gummireifen.
Welche Schlussfolgerung kann gezogen werden?
Erstens war das richtige Schema nicht offensichtlich. Viele Jahrhunderte lang kam der Fortschritt zum Stillstand, weil die Erfinder versuchten, anstelle eines zweirädrigen Einzeltransporters vierrädrige Karren für mehrere Personen herzustellen. Es ist nicht klar, warum dies so war; Natürlich haben die Erfinder den vorhandenen Transport kopiert, aber warum haben sie sich nur von einem Pferdewagen inspirieren lassen und nicht von einem Reiter und einem Pferd? (Einige Kommentatoren glauben, dass die Fähigkeit, auf zweirädrigen Fahrzeugen zu balancieren, nicht offensichtlich war, aber es überzeugt mich nicht, wenn man bedenkt, wie viele seltsame Dinge Menschen gelernt haben, von ausgehöhlten Kanus bis zu den Pferden selbst zu balancieren.) Es ist möglich (aber dies ist reine Reflexion) so früh Für Erfinder war es schwieriger, die grundlegende Unpraktikabilität mechanischer Wagen zu verstehen, da sie keine mathematisch-technischen Prinzipien zur Hand hatten, aber es war immer noch nicht klar, was Drez zu seinem Durchbruch führte.
Und selbst nachdem Drez auf ein zweirädriges System gestoßen war, waren mehrere Verbesserungsphasen erforderlich, die mehrere Jahrzehnte dauerten, um schließlich zu einer effektiven, bequemen und sicheren Form zu gelangen.
Frühe Fahrradmodelle aus der Deutschen Enzyklopädie von 1887Zweitens war es wahrscheinlich, dass Fortschritte bei Material und Herstellung erforderlich waren, um ein kommerziell erfolgreiches Fahrrad zu schaffen. Heutzutage ist es ziemlich schwierig zu entscheiden, welche Durchbrüche im Fahrraddesign aufgrund der Entstehung neuer Materialien und Technologien möglich wurden und welche einfach das Ergebnis von Innovationen waren, an die zuvor noch nicht gedacht worden war. Die Tatsache, dass die Menschen bereit waren, ein unzuverlässiges Schema mit großen Rädern in Kauf zu nehmen, legt nahe, dass aufblasbare Räder eine entscheidende Innovation waren. Es erscheint mir auch vernünftig, dass für die Herstellung kleiner und leichter Ketten und Kettenräder von hoher und konstanter Qualität zu einem erschwinglichen Preis Durchbrüche in der Metallbearbeitung erforderlich waren - und dass kein anderes Schema mit Hebeln oder Riemen funktionieren würde. Es klingt auch logisch, dass die Holzrahmen für den praktischen Gebrauch nicht leicht und stark genug waren (heute würde ich definitiv nicht versuchen, ein Holzfahrrad zu fahren).
Sie können jedoch noch weiter gehen und Fragen stellen, die mich dazu inspiriert haben, dieses Thema zu studieren. Warum experimentierte bis zum 19. Jahrhundert niemand mit Zweirädern? Warum hat, soweit wir wissen, bis zum 15. Jahrhundert niemand theoretisch über die Idee des Muskeltraktionstransports nachgedacht? Warum wurden Fahrradmechaniker nicht im 14. Jahrhundert erfunden, als es bereits Uhrmacher gab, oder zumindest im 16. Jahrhundert, als Armbanduhren auftauchten? Oder haben die alten Römer Wassermühlen und Erntemaschinen gebaut? Oder die Griechen, die den Antikythera-Mechanismus geschaffen haben? Auch wenn sie keine Ketten und Reifen hatten, warum experimentierten diese Gesellschaften nicht zumindest mit Trolleys? Oder auch bei erfolglosen vierrädrigen Wagenkonstruktionen?
Um diese Fragen irgendwie beantworten zu können, ist es wichtig zu verstehen, dass diese Tatsachen Teil eines umfassenderen Phänomens sind. Ich stellte die gleichen Fragen zu
Cotton Gin , der ersten effizienten Entkörnungsmaschine, für die im Gegensatz zu einem Fahrrad keine speziellen Materialien erforderlich waren: eine Holzkiste, ein Drahtgeflecht und eine Trommel mit Drahtzähnen; Es war so einfach, dass die Pflanzer nach Veröffentlichung des Konzepts selbst Raubkopien davon anfertigten (nachdem sie Eli Whitney die meisten Patentgebühren entzogen hatten). Dieselbe Frage kann in Bezug auf alle Schlüsselerfindungen in der Textilmechanisierung gestellt werden. Anton Howes, ein Wirtschaftshistoriker, nahm an der Diskussion auf Twitter teil und erwähnte das John Kay-
Web-Shuttle „Flying“ :
Kays Innovation war in ihrer Einfachheit herausragend. Wie der Erfinder Bennett Woodcroft schrieb, webten die Menschen mit Hilfe eines gewöhnlichen Shuttles "seit mehr als fünftausend Jahren tun dies Millionen erfahrener Arbeiter, und bis 1733 wurden keine Verbesserungen vorgenommen, um die Arbeit zu beschleunigen." Kay fügte ein wenig Holz und einige Seile hinzu. Und all dies wandte er auf die Herstellung von Wollstoffen an, auf die Hauptindustrie Englands seit dem Mittelalter. Er hatte nicht viel Erfahrung, er musste die wissenschaftliche Seite des Prozesses nicht verstehen, er hatte keine besonderen Anreize dafür. Die Idee selbst wurde als illegal angesehen, da sie Arbeit sparte, das Patent sofort von Wettbewerbern kopiert wurde und Kay unter dem Druck wütender Weber, die sein Eigentum und sogar sein Leben bedrohten, nach Frankreich auswandern musste. Kay hatte nicht nur keine Anreize, er erfand trotz erschreckender sozialer und rechtlicher Hindernisse.
Es gibt andere Geschichten, in denen zuerst versucht wurde, etwas Neues zu erfinden, aber die Idee fand keine Anhänger, wenn sie nicht vollständig geformt war, wonach ihre Entwicklung jahrzehntelang aufhörte.
Richard Trevitiks erfolglose Experimente mit Dampflokomotiven kommen in den Sinn.
In Anbetracht des oben Gesagten denke ich, dass die Hauptfaktoren die wirtschaftliche und kulturelle Situation insgesamt sind. Wirtschaftliche Faktoren schaffen den Bedarf an Mehrwert und unterstützen die allgemeine kulturelle Forschung und Entwicklung, die Erfindungen hervorbringt. Karl Dres war ein Baron auf einer Sinekure und beschäftigte sich in seiner Freizeit mit Erfindungen. In dieser Zeit war es für Erfinder üblich: Oft waren sie Aristokraten oder hatten andere unabhängige Einkommen (und der Rest musste die Unterstützung wohlhabender Sponsoren suchen).
Heute haben Universitäten und Unternehmen Forschungslabors, und Risikoinvestoren finanzieren die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen. Sobald die Möglichkeit einer bestimmten Innovation klar wird, versuchen mehrere Teams, sie auf den Markt zu bringen. Es gibt keine jahrzehntelangen Fehler im Zeitplan der Erfindungen oder viel weniger.Wirtschaftliche Faktoren wie Nachfrage und Wertschöpfung schaffen auch Märkte für neue Produkte. Vielleicht sollte das Pro-Kopf-BIP einen bestimmten Wert erreichen, bevor die Menschen Zeit, freie Aufmerksamkeit und Energie haben, um über neue Erfindungen nachzudenken, die nicht mit der Beschaffung von Nahrungsmitteln, Kleidung und der Bereitstellung eines Daches über ihren Köpfen zusammenhängen.Es gibt kulturelle Faktoren. Howes sagt: „Innovation ist nicht dem Menschen inhärent, sondern eine Selbstverständlichkeit. Menschen erfinden oft nicht, weil es ihnen nicht einfällt. " Joel Mokier wiederholt ihm, dass "Fortschritt nichts Natürliches ist". Und da stimme ich ihnen zu.