Mengapa Kita Menunggu Begitu Lama untuk Sepeda?Sepeda, seperti yang kita kenal sekarang, tidak ditemukan sampai akhir 1800-an. Namun itu adalah penemuan mekanis sederhana. Tampaknya tidak memerlukan wawasan inventif yang cemerlang, dan tentu saja tidak ada latar belakang ilmiah.

Mengapa Kita Menunggu Begitu Lama untuk Sepeda?

 Baca Juga : Sepuluh Sepeda Terbaik di Amsterdam pada Tahun 2021

Mengapa, kemudian, tidak ditemukan jauh lebih awal?

Saya mengajukan pertanyaan ini di Twitter , dan membaca beberapa diskusi di Quora . Orang-orang mengajukan banyak hipotesis, termasuk:

vintagebicyclepress – Faktor teknologi. Pengerjaan logam meningkat pesat pada tahun 1800-an: kami mendapatkan pemurnian besi yang lebih baik dan akhirnya baja murah, proses yang lebih baik untuk membentuk logam, dan kemampuan untuk membuat bagian-bagian seperti tabung berongga. Teknologi roda ditingkatkan: roda wire-spoke (alias tension-spoke) menggantikan desain yang lebih berat; karet vulkanisir (1839) diperlukan untuk ban; ban tiup tidak ditemukan sampai tahun 1887. Rantai, roda gigi, dan bantalan bola adalah bagian penting yang memerlukan teknik manufaktur canggih untuk presisi dan biaya.

Desain iterasi. Sepeda awal tidak nyaman dan berbahaya. Versi pertama bahkan tidak memiliki pedal. Beberapa versi tidak memiliki kemudi, dan hanya dapat diputar dengan bersandar. (!) Desain “penny-farthing” yang terkenal, dengan roda depan yang besar, membuatnya tidak mungkin untuk menyeimbangkan dengan kaki Anda, cenderung terguling ke depan saat berhenti, dan umumnya membuat pengendara melayang tinggi, yang semuanya peningkatan risiko cedera. Butuh beberapa dekade iterasi untuk mendapatkan model sepeda yang sukses.

Kualitas jalan. Jalan di tahun 1800-an dan sebelumnya sangat buruk menurut standar modern. Jalan-jalan sering kali tanah, becek karena dilewati banyak gerobak, menjadi berlumpur karena hujan. Paving Macadam , yang memberikan permukaan halus pada jalan, baru ditemukan sekitar tahun 1820. Jalan-jalan kota pada saat itu diaspal dengan batu bulat, yang bagus untuk kuda tetapi terlalu bergelombang untuk sepeda. (Ketidakrataan tampaknya merupakan fitur, membantu dalam limpasan air limbah— salah satu jawaban Quora yang mengklaim bahwa pembangunan saluran pembuangan kotalah yang membuka pintu bagi sepeda.)

Persaingan dari kuda. Kuda adalah moda transportasi yang umum dan diterima pada saat itu. Mereka bisa menangani semua jenis jalan. Mereka bisa membawa beban berat. Lalu siapa yang butuh sepeda? Dalam hubungan ini, telah diklaim bahwa sepeda diciptakan sebagai tanggapan atas kekurangan pangan akibat “ Tahun Tanpa Musim Panas ”, peristiwa cuaca tahun 1816 yang disebabkan oleh ledakan vulkanik Gunung Tambora tahun sebelumnya, yang menggelapkan langit dan menurunkan suhu di banyak bagian dunia. Krisis pertanian menyebabkan kuda serta manusia kelaparan, yang menyebabkan beberapa kuda disembelih untuk dimakan, dan membuat yang tersisa lebih mahal untuk diberi makan. Ini bisa memotivasi pencarian alternatif.

Pertumbuhan ekonomi secara umum. Beberapa komentator menunjukkan perlunya kelas menengah untuk menyediakan permintaan untuk penemuan semacam itu. Jika semua yang Anda miliki adalah banyak petani miskin dan beberapa bangsawan (yang, omong-omong, memiliki kuda, kereta, dan pengemudi), tidak ada banyak pasar untuk sepeda. Ini lebih masuk akal ketika Anda menyadari bahwa sepeda lebih merupakan hobi untuk hiburan sebelum menjadi alat transportasi yang praktis.

Faktor budaya. Mungkin hanya ada kurangnya minat pada penemuan mekanik yang berguna sampai titik tertentu dalam sejarah? Tetapi kapan ini berubah, dan mengapa?

Ini semua adalah hipotesis yang bagus. Tetapi beberapa dari mereka mulai tertekuk di bawah tekanan:

Kualitas jalan memang relevan, tetapi bukan jawabannya. Sepeda dapat dikendarai di jalan tanah atau trotoar (walaupun trotoar menyebabkan bentrokan dengan pejalan kaki dan membuat sepeda tidak populer di kalangan masyarakat pada awalnya). Dan secara historis, jalan tidak membaik sampai setelah sepeda menjadi umum—bahkan tampaknya sebagian pengendara sepedalah yang menyerukan perbaikan jalan.

Saya rasa kuda juga tidak menjelaskannya. Sebuah sepeda, dari apa yang saya baca, lebih murah untuk dibeli daripada seekor kuda, dan tentu saja lebih murah untuk dirawat (jika tidak ada yang lain, Anda tidak perlu memberi makan sepeda). Dan ternyata para penemu tertarik pada masalah kendaraan bertenaga manusia, menghilangkan kebutuhan akan kuda, untuk waktu yang lama sebelum sepeda modern. Bahkan Karl von Drais, yang menemukan kendaraan beroda dua pertama setelah Tahun Tanpa Musim Panas, telah menangani masalah ini selama bertahun-tahun sebelumnya.

Faktor teknologi lebih meyakinkan saya. Mereka mungkin diperlukan agar sepeda menjadi praktis dan cukup murah untuk lepas landas. Tapi mereka tidak diperlukan untuk eksperimen awal. Bingkai dapat dibuat dari kayu. Roda dapat dibingkai dengan logam. Roda gigi dapat dihilangkan. Rantai bisa diganti dengan ikat pinggang; beberapa desain awal bahkan menggunakan pedal, bukan pedal, dan setidaknya satu desain menggerakkan roda dengan tuas, seperti pada lokomotif uap.

Jadi apa penjelasan sebenarnya?

Untuk memahami hal ini, saya menggali sejarah sepeda.

Konsep kendaraan bertenaga manusia sudah ada sejak berabad-abad yang lalu. Referensi paling awal yang saya temukan adalah insinyur Venesia Giovanni Fontana, yang pada awal 1400-an menggambarkan kereta beroda empat yang digerakkan oleh pengemudi yang menarik tali yang dihubungkan oleh roda gigi ke roda (tidak jelas apakah dia pernah mencoba membangun mesin seperti itu; Fontana membuat sketsa banyak hal aneh ).

Konsep awal lainnya dijelaskan dalam buku Sepeda oleh David V. Herlihy :

Lebih dari tiga abad yang lalu, ahli matematika Prancis terkemuka Jacques Ozanam menguraikan keuntungan teoretis dari kereta bertenaga manusia “di mana seseorang dapat mengemudi sendiri ke mana pun dia mau, tanpa kuda.” Pemiliknya dapat dengan bebas berkeliaran di sepanjang jalan tanpa harus merawat seekor hewan dan bahkan mungkin menikmati olahraga yang sehat dalam prosesnya. Selain itu, jenis kendaraan “bergerak sendiri” ini, berbeda dengan kendaraan yang membutuhkan tenaga angin atau uap, akan berjalan dengan sumber daya yang paling melimpah dan dapat diakses dari semua sumber daya: kemauan keras. Tapi bagaimana membangun kendaraan yang begitu berharga? Itu adalah dua puluh tiga dari sekitar lima puluh masalah “berguna dan menghibur” yang diidentifikasi dan dibahas Ozanam dalam karyanya yang terkenal Récréations Mathématiques et Physiques , yang diterbitkan pada tahun 1696.

Buku Ozanam menyajikan solusi yang diusulkan dari penemu lain: kereta beroda empat lainnya, dikemudikan oleh dua orang (satu untuk mengarahkan, satu untuk menggerakkan kendaraan dengan menginjak pedal besar yang dihubungkan ke roda dengan tali, katrol, dan roda gigi) .

Tampaknya selama berabad-abad, gerbong adalah model untuk kendaraan bertenaga manusia. Berbagai penemu mencoba desain mereka, dan beberapa bahkan dibuat. Ada catatan dalam jurnal London tentang upaya pada tahun 1774 yang mencapai enam mil per jam. Penemu Prancis Jean-Pierre Blanchard (yang kemudian menjadi terkenal dalam balon udara) membangun kereta bertenaga manusia yang menempuh belasan mil dari Paris ke Versailles. Seorang mekanik Amerika bernama Bolton membuat versi pada tahun 1804 yang menggunakan pengungkit mekanis dari roda gigi yang saling mengunci. Agaknya, semua upaya ini tidak berhasil karena mesinnya terlalu besar dan berat untuk praktis.

Wawasan kuncinya adalah berhenti mencoba membangun kereta mekanis, dan alih-alih membangun sesuatu yang lebih mirip kuda mekanis. Langkah ini diambil oleh Karl von Drais yang disebutkan di atas pada awal 1800-an. Drais adalah seorang bangsawan; dia memegang posisi sebagai master hutan di Baden yang konon telah memberinya waktu luang untuk bermain-main. Upaya pertamanya, dimulai pada tahun 1813, adalah kereta roda empat seperti pendahulunya, dan seperti mereka gagal mendapatkan dukungan dari pihak berwenang.

Tetapi pada tahun 1817 (mungkin dimotivasi oleh krisis pangan yang disebutkan di atas dan kekurangan kuda yang diakibatkannya, meskipun hal ini tidak jelas), ia mencoba lagi dengan desain baru: kendaraan beroda dua, satu orang yang merupakan nenek moyang yang dapat dikenali dari sepeda modern. Itu terbuat dari kayu, dengan ban besi. Dia menyebutnya Laufmaschine , atau “mesin berjalan”; itu tidak memiliki pedal, dan sebaliknya didukung dengan mendorong langsung dari tanah dengan satu kaki. Itu juga disebut “velocipede” (dari bahasa Latin untuk “kaki cepat”) atau “draisine” (Inggris) atau “draisienne” (Prancis) setelah penemunya; versi perbaikan yang dibuat oleh coachmaker London dikenal di Inggris sebagai “kurikulum pejalan kaki”.

Tanpa pedal atau roda gigi, sepeda proto ini tidak dapat mencapai kecepatan atau efisiensi desain modern. Namun, seperti skuter yang masih digunakan oleh anak-anak saat ini, skuter ini memungkinkan Anda meluncur, terutama menuruni bukit, dan menahan beban saat Anda bergerak maju. Drais naik hingga 12 mil per jam dengan mesinnya. Itu menjadi mode di Eropa pada tahun 1818–19, kemudian memudar. Tampaknya alasannya adalah kombinasi dari potensi cedera dan gangguan umum dari publik bahwa hal-hal ini didorong melalui area pejalan kaki seperti trotoar dan taman (beberapa hal tidak pernah berubah; kami mengulanginya hari ini dengan perang skuter di San Francisco dan kota-kota lain).

Kemajuan kunci berikutnya tidak datang sampai beberapa dekade kemudian, ketika seseorang mengayuh pedal sepeda. Ada klaim yang saling bertentangan untuk penemu pertama (kembali ke tahun 1839), tetapi itu pasti dilakukan pada tahun 1860-an di Prancis. Bagaimanapun, pada tahun 1860-an pengembangan sepeda benar-benar berkembang. Pedal memungkinkan pengendara untuk mendorong mesin lebih cepat dan lebih efisien. Model ini diproduksi di Prancis, pada awalnya dengan bingkai kayu, kemudian dengan besi, dan dikenal sebagai “boneshaker” (yang memberi Anda gambaran tentang betapa kasarnya perjalanan itu).

Namun, pada titik ini, masih belum ada roda gigi atau rantai. Pedal dipasang langsung ke roda depan. Ini memberi pengendara sedikit keuntungan mekanis: sama dengan fixie dengan rasio gigi 1:1 (vs rasio yang paling umum digunakan saat ini yang mendekati 3:1). Pikirkan bagaimana rasanya mengayuh sepeda yang giginya terlalu rendah: Anda banyak memompa kaki tanpa terlalu cepat.

Satu-satunya solusi adalah membuat roda lebih besar, yang mengarah sekitar tahun 1870 ke desain “penny-farthing” atau “roda tinggi” yang tampak konyol dengan roda depan yang besar, yang mungkin pernah Anda lihat dan mungkin diasosiasikan dengan akhir 1800-an. Sekitar waktu ini, sepeda dibuat dengan rangka logam, roda berjari-jari kawat, dan ban karet padat (belum tiup). Desain ini memang memberikan pengendaraan yang lebih cepat, dan lebih mulus, karena roda besar menyerap guncangan lebih baik. Tapi itu membutuhkan keseimbangan akrobatik untuk naik, dan seperti yang disebutkan di atas, itu rentan terhadap tumpahan dan cedera yang tidak menyenangkan, termasuk “mengambil sundulan” jika Anda berhenti tiba-tiba.

Selanjutnya, kunci kemajuan ketiga dan terakhir adalah memisahkan pedal dari roda. Variasi pada “sepeda pengaman” ini, termasuk setidaknya satu yang digerakkan oleh pedal dan tuas, dicoba dari tahun 1870-an jika tidak sebelumnya. Model pertama yang sukses secara komersial, menggunakan desain engkol dan rantai yang sudah dikenal, diproduksi pada tahun 1885 oleh John Starley. Akhirnya, pada tahun 1888, ban tiup (pneumatik) diperkenalkan oleh John Dunlop, yang melindungi pengendaraan dan menghilangkan keuntungan terakhir dari penny-farthing.

Jadi, pada akhir tahun 1880-an, sepeda telah berevolusi menjadi bentuk yang kita kenal sekarang, dengan (kurang lebih) roda berukuran sama, pedal, rantai, rangka logam, roda wire-spoke, dan ban karet tiup.

Jadi apa yang bisa kita simpulkan?

Pertama, desain yang benar tidak jelas.Selama berabad-abad, kemajuan terhenti karena para penemu semuanya mencoba membuat gerbong roda empat multi-orang, daripada kendaraan roda dua satu orang. Tidak jelas mengapa ini terjadi; tentu saja para penemu meniru moda transportasi yang ada, tetapi mengapa mereka menarik inspirasi hanya dari kuda-dan-kereta, dan bukan dari kuda-dan-penunggangnya? (Beberapa komentator telah menyarankan bahwa tidak jelas bahwa kendaraan roda dua akan seimbang, tetapi saya menemukan ini tidak meyakinkan mengingat berapa banyak hal lain yang telah dipelajari orang untuk menyeimbangkan, dari kano ruang istirahat hingga kuda itu sendiri.) Itu mungkin (Saya murni berspekulasi di sini) bahwa penemu mekanik awal memiliki waktu yang lebih sulit untuk menyadari ketidakpraktisan mendasar dari desain kereta karena mereka tidak memiliki banyak prinsip rekayasa matematika untuk melanjutkan,

Dan bahkan setelah Drais mencapai desain roda dua, butuh beberapa iterasi, yang terjadi selama beberapa dekade, untuk mendapatkan desain yang efisien, nyaman, dan aman.

Kedua, kemajuan dalam bahan dan manufaktur mungkin diperlukan untuk sepeda yang sukses secara komersial.Agak sulit, dari tempat saya berdiri, untuk menguraikan kemajuan desain mana yang dimungkinkan oleh bahan dan teknik baru, dan yang hanya percikan imajinasi inventif yang belum pernah dipahami atau dikembangkan sebelumnya. Tetapi fakta bahwa orang bersedia menerima desain roda tinggi yang berbahaya menunjukkan kepada saya bahwa ban pneumatik sangat penting. Dan masuk akal bagi saya bahwa pengerjaan logam canggih diperlukan untuk membuat rantai dan roda gigi kecil dan ringan dengan kualitas tinggi dan konsisten, dengan harga yang dapat diterima—dan bahwa tidak ada desain lain, seperti sabuk atau tuas, yang akan berfungsi sebagai gantinya. Juga masuk akal bagi saya bahwa bingkai kayu tidak cukup ringan dan kuat untuk praktis (saya tentu tidak akan bersemangat untuk mengendarai sepeda kayu hari ini).

Tapi kita bisa masuk lebih dalam, dan mengajukan pertanyaan yang mengilhami minat saya yang kuat pada pertanyaan ini sejak awal. Mengapa tidak ada yang bereksperimen dengan kendaraan roda dua sampai tahun 1800-an? Dan mengapa tidak seorang pun, sejauh yang kami tahu, bahkan mempertimbangkan pertanyaan tentang kendaraan bertenaga manusia sampai tahun 1400-an? Mengapa tidak ada mekanik sepeda pada tahun 1300-an, ketika ada pembuat jam, atau setidaknya pada tahun 1500-an, ketika kita memiliki jam tangan? Atau di antara orang Romawi kuno, siapa yang membangun kincir air dan mesin panen? Atau orang Yunani, yang membangun mekanisme Antikythera ? Bahkan jika mereka tidak memiliki ban dan rantai, mengapa masyarakat ini setidaknya tidak bereksperimen dengan draisin? Atau bahkan desain gerbong yang gagal?

Bahkan untuk mulai menjawab ini, kita harus menyadari bahwa itu adalah bagian dari fenomena yang jauh lebih luas. Saya mengajukan pertanyaan yang sama tentang mesin gin kapas , yang tidak seperti sepeda yang tidak memerlukan bahan canggih: itu adalah kotak kayu, jaring kawat, dan drum dengan gigi kawat; kenyataannya, sangat sederhana sehingga begitu konsepnya keluar, pemilik perkebunan membuat salinan bajakan dengan tangan (merampas sebagian besar royalti patennya dari Eli Whitney). Pertanyaan yang sama dapat diajukan tentang semua penemuan kunci mekanisasi tekstil ; Anton Howes, seorang sejarawan ekonomi yang menimpali di utas Twitter yang ditautkan di atas, telah mencatat pesawat ulang-alik terbang John Kay :

Inovasi Kay luar biasa dalam kesederhanaannya. Seperti yang dikatakan penemu Bennet Woodcroft, menenun dengan pesawat ulang-alik biasa telah “dilakukan selama lebih dari lima ribu tahun, oleh jutaan pekerja terampil, tanpa perbaikan apa pun untuk mempercepat operasi, hingga tahun 1733”. Yang ditambahkan Kay hanyalah beberapa kayu dan beberapa tali. Dan dia menerapkannya pada tenun wol, yang telah menjadi industri utama Inggris sejak abad pertengahan. Dia tidak memiliki keahlian khusus, dia tidak memerlukan pemahaman sains khusus untuk itu, dan dia tidak menghadapi insentif khusus untuk melakukannya. Adapun institusi, pesawat ulang-alik terbang secara teknis ilegal karena menghemat tenaga kerja, paten segera dibajak oleh pesaing dengan sia-sia, dan Kay terpaksa pindah ke Prancis, diburu ke luar negeri oleh penenun yang marah yang mengancam propertinya dan bahkan miliknya. kehidupan.

Ada juga cerita lain di mana upaya awal penemuan ditunjukkan, gagasan tidak menemukan pendukung jika belum sepenuhnya layak, dan kemudian pengembangan dihentikan selama beberapa dekade. Eksperimen awal Richard Trevithick yang gagal dengan lokomotif muncul di benak.

Mengingat hal ini, saya pikir penjelasan terdalam adalah pada faktor ekonomi dan budaya secara umum. Mengenai faktor ekonomi, tampaknya perlu ada tingkat surplus tertentu untuk mendukung upaya penelitian dan pengembangan budaya yang menciptakan penemuan. Perhatikan bahwa Karl von Drais adalah seorang baron yang tampaknya memiliki pekerjaan yang nyaman dan ditemukan di waktu luangnya. Hal ini biasa terjadi pada para peneliti pada masa itu: mereka sering kali adalah bangsawan atau orang kaya yang mandiri (dan mereka yang tidak harus berebut dukungan dari patron kaya). Saat ini kami memiliki laboratorium penelitian di universitas dan perusahaan, ditambah pemodal ventura untuk mendanai pengembangan produk dan layanan baru. Saat menjadi jelas bahwa jenis inovasi tertentu mungkinmungkin, ada beberapa tim yang didanai dan bergegas untuk membawanya ke pasar. Tidak ada kesenjangan multi-dekade dalam timeline inovasi lagi, atau setidaknya jauh lebih sedikit.

Melihat faktor ekonomi dari sisi permintaan, surplus juga tampaknya akan menciptakan pasar untuk produk baru. Mungkin PDB per kapita harus mencapai titik tertentu sebelum orang memiliki waktu, perhatian, dan energi untuk memikirkan penemuan baru yang tidak secara harfiah meletakkan makanan di atas meja, atap di atas kepala Anda, atau kemeja di punggung Anda.

Terakhir, faktor budaya. Howes mengatakan bahwa “inovasi bukanlah sifat manusia, tetapi diterima. … ketika orang tidak berinovasi, seringkali hanya karena tidak pernah terpikir oleh mereka untuk melakukannya. ” Joel Mokyr mengatakan, dengan cara yang sama, bahwa “ kemajuan tidak alami ” (dan bukunya tentang topik ini, A Culture of Growth , membantu menginspirasi blog ini). Saya setuju dengan keduanya.