Sepeda , seperti yang kita kenal sekarang, ditemukan hanya pada akhir abad ke-19. Namun, itu adalah penemuan mekanis sederhana. Tampaknya itu tidak memerlukan ide-ide yang cerdas dan tentu saja tidak ada persiapan ilmiah.
Jadi mengapa belum ditemukan sebelumnya?
Saya menanyakan pertanyaan ini di Twitter, membaca diskusi pertanyaan ini di layanan Quora. Di antara banyak hipotesis yang diajukan adalah sebagai berikut:
- Faktor teknologi. Pada abad ke-19, pengerjaan logam membuat terobosan besar. Kami meningkatkan pembersihan besi, dan kemudian dari baja yang murah, dan belajar cara memproses logam dengan lebih baik dan membuat bagian-bagian seperti tabung berlubang. Teknologi untuk membuat roda telah meningkat: roda dengan jari-jari kawat telah menggantikan opsi yang lebih berat; ban memerlukan karet vulkanisir (1839); Ban karet baru ditemukan pada tahun 1887. Rantai, sprocket, bantalan - semua ini adalah bagian penting yang memerlukan teknologi manufaktur canggih untuk meningkatkan kualitas dan mengurangi biaya.
- Tahapan pengembangan proyek. Sepeda awal tidak nyaman dan berbahaya. Opsi pertama bahkan tidak memiliki pedal. Beberapa model tidak memiliki kemudi, menyalakannya hanya bisa dilakukan dengan memiringkan. Skema penny-farthing yang terkenal dengan roda depan yang besar tidak memungkinkan Anda untuk menyeimbangkan kaki Anda, berisiko jungkir balik saat berhenti mendadak, dan pengendara duduk sangat tinggi sehingga ia terus-menerus berisiko cedera. Beberapa dekade peningkatan bertahap telah dilakukan untuk menciptakan model sepeda yang sukses.
- Kualitas jalan. Sampai abad ke-19, kualitas jalan dengan standar modern mengerikan. Seringkali ini adalah primer, dengan bekas roda dari banyak gerbong yang melintas, berubah menjadi tanah saat hujan. Jalan batu hancur, yang membuat permukaannya halus, ditemukan hanya pada tahun 1820. Pada saat itu jalan-jalan kota ditaburi dengan batu bulat, cocok untuk kuda, tetapi terlalu tidak rata untuk sepeda. (Kekasaran jalan, tampaknya, disengaja, dan membantu dalam hal meluapnya saluran pembuangan - sebagai akibatnya, salah satu jawaban untuk Quora mengklaim bahwa selokan kota membuka pintu untuk sepeda)
- Persaingan di pihak kuda. Pada waktu itu, kuda adalah transportasi yang umum dan umum. Mereka mengatasi semua jalan. Mereka bisa membawa beban berat. Siapa yang butuh sepeda? Dalam hal ini, diklaim bahwa sepeda diciptakan sebagai tanggapan terhadap kekurangan makanan karena "tahun tanpa musim panas" pada tahun 1816, yang terjadi karena letusan gunung berapi Tambor pada tahun sebelumnya, yang menyebabkan langit menjadi gelap, dan suhu di banyak tempat di Bumi turun. . Krisis pertanian menyebabkan kelaparan manusia dan kuda, yang menyebabkan banyak kuda dibunuh untuk dimakan, dan biaya untuk memberi makan yang tersisa meningkat. Ini bisa berfungsi sebagai motivasi untuk menemukan alternatif.
- Pertumbuhan ekonomi secara umum. Banyak komentator telah mengindikasikan bahwa kelas menengah diperlukan untuk menuntut penemuan semacam itu. Jika Anda hanya memiliki banyak petani miskin dan beberapa bangsawan (yang sudah memiliki kuda, kereta, dan kusir), tidak ada pasar untuk sepeda. Dan ini adalah pilihan yang masuk akal, jika Anda ingat bahwa sepeda pertama kali digunakan untuk hobi dan hiburan sebelum menjadi sarana transportasi praktis.
- Faktor budaya. Mungkin pada titik tertentu tidak ada minat pada penemuan mekanik yang berguna? Tetapi kapan situasinya berubah, dan mengapa?
Semua hipotesis itu baik. Tetapi beberapa dari mereka mulai menyerah di bawah tekanan analisis.
Kualitas jalan relevan dengan pertanyaan, tetapi bukan jawabannya. Anda dapat mengendarai sepeda di jalan tanah atau trotoar (meskipun opsi terakhir menyebabkan bentrokan dengan orang yang lewat dan pada awalnya membuat sepeda tidak populer di kalangan masyarakat). Secara historis, jalan tidak membaik sampai sepeda meluas - tampaknya, pengendara sepeda menjadi bagian dari kekuatan yang membutuhkan perbaikan jalan.
Saya tidak berpikir bahwa masalahnya ada di kuda. Dilihat dari materi yang saya baca, lebih mudah membeli sepeda daripada kuda, dan jelas lebih mudah merawatnya (setidaknya tidak perlu diberi makan). Ternyata para penemu menjadi tertarik pada masalah kendaraan yang digerakkan oleh kekuatan otot dan memungkinkan mereka untuk menyingkirkan kuda, jauh sebelum munculnya sepeda modern. Bahkan
Karl Dres , yang menemukan kendaraan berotot dua pertama setelah "tahun tanpa musim panas", telah mengerjakan tugas ini selama bertahun-tahun.
Faktor teknologi tampak lebih meyakinkan bagi saya. Mereka mungkin diperlukan agar sepeda menjadi cukup praktis dan murah untuk mendapatkan popularitas. Tetapi untuk eksperimen awal, ini tidak penting. Bingkai bisa dibuat dari kayu. Roda bisa selesai dengan logam. Gear tidak bisa dilakukan. Rantai digantikan oleh ikat pinggang; pada beberapa desain awal, pedal terletak di lingkar roda, dan dalam satu desain, roda diputar tuas, seperti pada lokomotif uap.
Jadi apa penjelasan yang benar?
Untuk memahami ini, saya mempelajari sejarah sepeda.
Konsep kendaraan traksi berotot kembali berabad-abad. Referensi pertama untuk itu, dari semua yang saya temukan, dibuat oleh insinyur Venesia
Giovanni Fontana , yang menggambarkan pada awal abad ke-15 sebuah kereta roda empat yang dikendarai oleh pengendara yang menarik tali, yang dilingkarkan ke roda gigi di atas roda (tidak jelas apakah ia mencoba membangun seperti itu sebuah mobil; Fontana umumnya membuat banyak sketsa hal-hal aneh).
Konsep kuno lain dijelaskan dalam buku "Sepeda" oleh David Herlichai:
Lebih dari tiga abad yang lalu, ahli matematika Prancis yang terkenal, Jacques Ozanam, menggambarkan keunggulan teoretis dari gerbong yang berotot, di mana "seseorang dapat naik sesuai keinginannya tanpa kuda." Pemilik kendaraan seperti itu dapat dengan bebas bergerak di sepanjang jalan, tanpa harus merawat binatang itu, dan menikmati latihan fisik dalam prosesnya. Selain itu, kendaraan "self-propelled" jenis ini, tidak seperti mesin yang membutuhkan angin atau uap, akan bekerja pada sumber daya yang paling mudah diakses dan berlimpah dari semua: tekad. Tapi bagaimana cara membuat mobil yang begitu berharga? Ini adalah dua puluh tiga dari lima puluh masalah yang "bermanfaat dan mempesona" yang diidentifikasi dan dijelaskan oleh Ozanam dalam karyanya yang terkenal Récréations Mathématiques et Physiques, yang diterbitkan pada 1696.
Buku Ozanam mengusulkan solusi dari penemu lain: gerobak roda empat yang dikemudikan oleh dua orang (satu drive, yang kedua menggerakkannya, menginjak pedal besar yang dihubungkan oleh tali, katrol dan roda gigi).
Rupanya, gerobak telah berfungsi sebagai model untuk kendaraan traksi berotot selama berabad-abad. Berbagai penemu mendekati desain mesin tersebut, dan beberapa bahkan dibangun. Majalah London mencatat rekor balapan gerobak pada 1774, yang mencapai kecepatan 10 km / jam. Penemu Perancis
Jean-Pierre Francois Blanchard (kemudian terkenal sebagai pelopor penerbangan dan aeronautika), membangun mobil traksi berotot, yang melewati 15 km dari Paris ke Versailles. Mekanik Amerika Bolton pada 1804 membangun versinya sendiri, menggunakan rotasi roda gigi. Kemungkinan besar, penemuan ini tidak mengarah pada apa pun, karena mesin itu terlalu besar dan berat untuk kepentingan praktis.
1820 Dresin (dinamai menurut nama penemunya, Dresa)Gagasan kuncinya adalah gagasan bahwa perlu berhenti menciptakan gerobak mekanik dan menciptakan sesuatu seperti kuda mekanik. Karl Drez mengambil jalan ini pada awal abad ke-19. Dia adalah seorang bangsawan yang memegang posisi "pengelola hutan" di Baden, yang memberinya waktu untuk berpikir dan bereksperimen. Dia mengarahkan upaya pertamanya pada tahun 1813 ke gerbong roda empat, seperti pendahulunya, dan mereka tidak bisa menarik minat pihak berwenang.
New York Tribune, September 1894Tetapi pada tahun 1817 (kemungkinan dipengaruhi oleh
krisis pangan dan kekurangan kuda, meskipun ini tidak akurat), ia kembali mendekati ide ini, sudah dengan proyek baru: transportasi roda dua yang dirancang untuk satu orang, di mana Anda dapat dengan mudah mengenali leluhur sepeda modern. Itu terbuat dari kayu dan memiliki ban besi. Penemu itu menyebutnya Laufmaschine, "mesin yang beroperasi"; dia tidak memiliki pedal, dan penunggangnya harus mendorong tanah dengan kakinya. Itu juga disebut "sepeda" dari bahasa Latin "fast foot", atau "troli" untuk menghormati penemu; versi yang ditingkatkan yang dibuat oleh pabrikan gerobak yang berbasis di London dikenal di Inggris sebagai “pedestrian curricle”.
Tanpa pedal dan roda gigi, motor proto ini tidak dapat mencapai kecepatan dan efisiensi yang modern. Namun, dengan cara skuter yang ada saat ini, ia mengizinkan seseorang untuk naik di jalan, terutama menuruni bukit, dan menjaga berat badan pengendara. Drez mencapai kecepatan hingga 19 km / jam di atasnya. Penemuan itu merupakan hobi yang berlalu di Eropa 1818-19 tahun, dan kemudian mulai menurun. Rupanya, alasan resesi adalah potensi rasa tidak aman dan kekesalan orang karena mereka mencoba naik di trotoar dan di taman-taman (beberapa hal tidak pernah berubah; hari ini, perang skuter berkobar dengan semangat baru).
"The Shaker" oleh Pierre Michaud, 1870Terobosan kunci berikutnya datang hanya beberapa dekade kemudian, ketika seseorang datang dengan ide untuk melampirkan pedal ke sepeda. Dengan mengorbankan penemu pertama, ada informasi yang saling bertentangan (berasal dari tahun 1839), namun, pedal di Prancis pada tahun 1860-an sudah jelas. Bagaimanapun, pada tahun 1860-an perkembangan sepeda benar-benar dimulai. Pedal memungkinkan pengendara untuk naik lebih cepat dan lebih efisien. Model seperti itu diproduksi di Prancis, pertama dengan bingkai kayu, dan kemudian dengan kerangka baja, dan mereka mulai menyebutnya "pengocok tulang" (dari mana kita dapat menyimpulkan tentang kualitas perjalanan di atasnya).
Sepeda Amerika, ukiran, 1868Namun, pada saat itu sepeda belum memiliki roda gigi atau rantai. Pedal dipasang langsung di roda depan. Ini tidak memberikan keuntungan mekanik yang serius bagi pengendara: itu sama dengan gigi tetap dalam rasio 1: 1 (hari ini, dalam banyak kasus, gigi 3: 1 digunakan). Ini seperti mengendarai sepeda di gigi terendah - Anda mengayuh dengan cepat, tetapi Anda mengemudi dengan lambat.
Sepeda Penny FarthingSatu-satunya solusi adalah meningkatkan roda, yang menyebabkan munculnya sepeda “kentut” atau “roda tinggi” yang konyol pada tahun 1870, dengan roda depan besar, yang mungkin Anda lihat, dan Anda asosiasikan dengan akhir abad ke-19. Pada saat itu, sepeda dibuat dengan bingkai logam, roda dengan jari-jari kawat dan ban karet (belum tiup). Skema seperti itu memungkinkan untuk mengemudi lebih cepat dan lebih lancar, karena roda besar terserap lebih baik saat berkendara. Namun, itu membutuhkan keterampilan akrobatik, rawan jatuh dan cedera, termasuk jungkir balik melalui roda depan saat berhenti mendadak.
Terobosan kunci ketiga dan terakhir, oleh karena itu, adalah pemisahan pedal dan roda. Varian "sepeda aman" semacam itu, di antaranya ada setidaknya satu opsi dengan pedal pada roda dan tuas, muncul pada tahun 1870-an, dan mungkin sebelumnya. Model komersial pertama yang berhasil menggunakan crankshaft dan desain rantai yang dikenal adalah model John Starley 1885. Akhirnya, pada tahun 1888, John Dunlop memperkenalkan ban tiup (pneumatik), yang membuat perjalanan lebih lembut dan menghilangkan keuntungan terakhir dari skema sen dolar.
Jadi pada akhir tahun 1880-an, sepeda datang ke bentuk yang kita kenal sekarang, dengan roda berukuran kurang lebih sama, pedal, rantai, rangka logam, roda dengan jari-jari kawat, dan ban karet tiup.
Kesimpulan apa yang bisa dibuat?
Pertama, skema yang benar tidak jelas. Selama berabad-abad, kemajuan terhenti karena fakta bahwa para penemu mencoba membuat gerobak roda empat untuk beberapa orang, alih-alih angkutan individu roda dua. Tidak jelas mengapa ini terjadi; tentu saja, para penemu menyalin transportasi yang ada, tetapi mengapa mereka mengambil inspirasi hanya dari kereta yang ditarik kuda, dan bukan dari pengendara dan kuda? (Beberapa komentator percaya bahwa kemampuan untuk menyeimbangkan pada kendaraan roda dua tidak jelas, tetapi ini tidak meyakinkan saya, mengingat berapa banyak hal aneh yang orang pelajari untuk diseimbangkan, dari kano berlubang hingga kuda-kuda itu sendiri.) Mungkin saja (tetapi ini adalah refleksi murni) sejak awal lebih sulit bagi para penemu untuk memahami ketidakpraktisan fundamental gerobak mekanik, karena mereka tidak memiliki prinsip-prinsip teknik matematika di tangan, tetapi kemudian masih tidak jelas apa yang menyebabkan Drez melakukan terobosan.
Dan bahkan setelah Drez menemukan skema roda dua, diperlukan beberapa tahap perbaikan, yang membutuhkan beberapa dekade, untuk akhirnya sampai pada bentuk yang efektif, nyaman dan aman.
Model sepeda awal dari 1887 German EncyclopediaKedua, kemungkinan kemajuan dalam bahan dan manufaktur diperlukan untuk menciptakan sepeda yang sukses secara komersial. Hari ini cukup sulit untuk memutuskan terobosan mana dalam desain sepeda menjadi mungkin karena munculnya bahan dan teknologi baru, dan yang merupakan hasil sekilas dari inovasi yang belum dipikirkan sebelumnya. Tetapi fakta bahwa orang-orang siap untuk memasang skema yang tidak dapat diandalkan dengan roda besar menunjukkan bahwa roda karet adalah inovasi penting. Tampaknya juga masuk akal bagi saya bahwa untuk membuat rantai kecil dan ringan serta sprocket berkualitas tinggi dan konstan dengan harga terjangkau, diperlukan terobosan dalam pengerjaan logam - dan tidak ada skema lain, dengan tuas atau ikat pinggang, yang akan berfungsi. Ini juga terdengar logis bahwa bingkai kayu tidak cukup ringan dan kuat untuk penggunaan praktis (hari ini saya pasti tidak akan mencoba mengendarai sepeda kayu).
Namun, Anda dapat melangkah lebih jauh dan mengajukan pertanyaan yang menginspirasi saya untuk mempelajari topik ini. Mengapa tidak ada yang bereksperimen dengan kendaraan roda dua hingga abad ke-19? Mengapa tidak ada, sejauh yang kita tahu, bahkan secara teoritis dianggap sebagai gagasan transportasi traksi otot sampai abad ke-15? Mengapa mekanika sepeda tidak ditemukan pada abad ke-14, ketika pembuat jam sudah ada, atau setidaknya pada abad ke-16, ketika jam tangan muncul? Atau apakah bangsa Romawi kuno membangun kincir air dan mesin panen? Atau orang-orang Yunani yang menciptakan mekanisme antikythera? Bahkan jika mereka tidak memiliki rantai dan ban, mengapa masyarakat ini setidaknya tidak bereksperimen dengan troli? Atau bahkan dengan desain gerobak roda empat yang tidak berhasil?
Agar entah bagaimana mulai menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, perlu dipahami bahwa fakta-fakta ini adalah bagian dari fenomena yang lebih luas. Saya mengajukan pertanyaan yang sama tentang
Cotton Gin , mesin ginning efisien pertama, yang, tidak seperti sepeda, tidak memerlukan bahan khusus: kotak kayu, kawat dan drum dengan gigi kawat; sangat sederhana sehingga setelah konsep itu diterbitkan, pekebun membuat salinan bajakan sendiri (setelah merampas sebagian besar biaya paten Eli Whitney). Pertanyaan yang sama dapat diajukan mengenai semua penemuan kunci dalam mekanisasi tekstil; Anton Howes, seorang sejarawan ekonomi, bergabung dalam diskusi di Twitter, menyebutkan
pesawat ulang-alik "terbang" John Kay:
Inovasi Kay luar biasa dalam kesederhanaannya. Seperti yang ditulis oleh penemu Bennett Woodcroft, orang-orang berkelok-kelok menggunakan pesawat ulang-alik biasa "selama lebih dari lima ribu tahun, jutaan pekerja berpengalaman telah melakukan ini, dan tidak ada perbaikan yang dilakukan untuk mempercepat pekerjaan hingga 1733." Kay menambahkan sedikit kayu dan beberapa tali. Dan dia menerapkan semua ini pada pembuatan kain wol, pada industri utama Inggris dari Abad Pertengahan. Dia tidak memiliki banyak pengalaman, dia tidak perlu memahami sisi ilmiah dari proses, dia tidak memiliki insentif khusus untuk ini. Adapun ide itu sendiri, pesawat ulang-alik terbang dianggap ilegal karena menghemat tenaga kerja, paten segera disalin oleh pesaing, dan Kay harus pindah ke Prancis di bawah tekanan penenun yang marah yang mengancam hartanya dan bahkan nyawanya. Kay tidak hanya tidak memiliki insentif, ia menemukan meskipun ada hambatan sosial dan hukum yang menakutkan.
Ada cerita lain di mana upaya pertama kali dilakukan untuk menemukan sesuatu yang baru, tetapi idenya tidak mendapatkan pengikut jika tidak sepenuhnya terbentuk, setelah itu perkembangannya berhenti selama beberapa dekade.
Eksperimen Richard Trevitik yang gagal dengan lokomotif uap muncul di pikiran.
Mengingat hal-hal di atas, saya pikir faktor utama adalah situasi ekonomi dan budaya secara keseluruhan. Faktor ekonomi menciptakan kebutuhan akan nilai tambah, mendukung penelitian budaya umum dan pengembangan yang menghasilkan penemuan. Karl Dres adalah seorang baron di sebuah sinecure, dan terlibat dalam penemuan di waktu luangnya. Di era itu, adalah hal biasa bagi para penemu: seringkali mereka adalah aristokrat atau memiliki pendapatan independen lainnya (dan sisanya harus mencari dukungan dari sponsor kaya).
Saat ini, universitas dan perusahaan memiliki laboratorium penelitian, dan investor ventura membiayai pengembangan produk dan layanan baru. Begitu kemungkinan inovasi tertentu menjadi jelas, beberapa tim bersaing dalam upaya untuk membawanya ke pasar. Tidak ada kegagalan selama satu dekade dalam jadwal penemuan, atau jauh lebih sedikit.Faktor ekonomi permintaan dan nilai tambah juga menciptakan pasar untuk produk baru. Mungkin PDB per kapita harus mencapai nilai tertentu sebelum orang punya waktu, perhatian, dan energi gratis untuk memikirkan penemuan baru yang tidak terkait dengan memperoleh makanan, pakaian, dan menyediakan atap bagi mereka.Ada faktor budaya. Howes mengatakan bahwa “inovasi tidak melekat pada manusia, tetapi diterima begitu saja. Orang sering tidak menciptakan, karena itu tidak terjadi pada mereka. " Joel Mokier menggemakan kepadanya bahwa "kemajuan bukanlah sesuatu yang alami." Dan saya setuju dengan mereka dalam hal ini.