Die Geschichte und Entwicklung des Rades

Man soll das Rad nicht neu erfinden. Aber zu wissen, wie es erfunden wurde, ist erstaunlich.

Die Erfindung des Rades
Die Erfindung des Rades

Das Rad ist eine der grundlegendsten Erfindungen, die wir in unserem täglichen Leben nutzen. Erfunden um 3500 v. Chr., während der Jungsteinzeit, gab das Rad den Anstoß zu allem, vom Transport bis zu modernen Maschinen und fast allem dazwischen.

Das Rad an sich ist zwar vielversprechend, aber nicht sehr nützlich. Ähnlich wie bei einem Doughnut ist sein wichtigstes Merkmal das Loch in der Mitte. Wäre es nicht geeignet, durch die Kombination mit einer Achse eine stabile Plattform zu befestigen, wäre das Rad nichts weiter als ein Zylinder, der auf seiner Kante rollt. Als Rad und Achse erfunden wurden, war es bereits die Bronzezeit. Das Gießen von Metalllegierungen, der Bau von Kanälen und Segelbooten und komplexe Musikinstrumente wie Harfen sind allesamt Vorläufer von Rad und Achse.

Die Idee, eine Achse hinzuzufügen, ist nicht einfach

Damit das System funktioniert, muss sich das Rad frei um die Achse drehen. Dies wird erreicht, indem die Achse direkt in der Mitte des Rades angebracht wird, um die Kontinuität während der Bewegung zu maximieren. Darüber hinaus müssen die Achse und die gesamte Ausrichtung senkrecht sein, um die Reibung zu verringern. Außerdem sollte die Achse so dünn wie möglich sein, um ihre Oberfläche zu reduzieren und trotzdem die Last tragen zu können.

Von hier aus ist die einzige Reibung, die überwunden werden muss, die zwischen dem inneren Rad und der Achse. Je glatter die Innenfläche des Rades und die Außenfläche der Achse sind, desto weniger Reibung muss das System überwinden.

Der Erfolg der gesamten Konstruktion war auch von der Größe der Achse abhängig. Eine dicke Achse würde zu viel Reibung erzeugen, während eine schmale Achse zwar die Reibung reduzieren würde, aber auch zu schwach wäre, um eine Last zu tragen. Um dieses Problem zu lösen, waren die frühesten Wagen klein und schmal, so dass sie kurze, dünne Achsen haben konnten.

Nicht nur, dass alle diese Parameter erfüllt sein müssen, damit diese Struktur funktioniert, sondern auch noch alle gleichzeitig. Vielleicht hat es aus diesem Grund so lange gedauert, bis sich ein so einfaches Konzept durchgesetzt hat.

Archäologen argumentieren, dass ein weiterer einschränkender Faktor die Notwendigkeit war, Holz für Rad und Achse sehr präzise zu schnitzen. Dafür wären Metallwerkzeuge notwendig gewesen – was vielleicht erklärt, warum Rad und Achse erst erfunden wurden, nachdem gegossene Kupfermeißel und Hohlmeißel üblich wurden.

Die komplexe Anzahl von Faktoren, die überwunden werden mussten, damit das Rad und die Achse funktionieren, bedeutete, dass es nicht in Phasen entwickelt werden konnte. Es musste alles auf einmal kommen. Tatsächlich glauben viele Archäologen, dass das Rad und die Achse nur einmal, an einem Ort, erfunden wurden und sich von dort aus verbreiteten.

Wir sind nicht wirklich sicher, wann oder wo das Rad entstanden ist

Woher das Rad und die Achse stammen, ist ein Rätsel, aber seine Verwendung verbreitete sich schnell in ganz Eurasien und dem Nahen Osten. Einige der frühesten Bilder von Radkarren sind in Polen aufgetaucht, was darauf hindeutet, dass die Region einen Teil der ersten Verwendung gesehen haben könnte.

Asko Parpola, ein Indologe an der Universität von Helsinki in Finnland, schlägt vor, dass das Rad vom Volk der Tripolye in der heutigen Ukraine stammt. Dies basiert auf der Tatsache, dass das Wort „Rad“ aus deren Sprache abgeleitet ist.

Es gibt Hinweise darauf, dass die früheste Verwendung des Rades in Töpferscheiben in Mesopotamien gewesen sein könnte, 300 Jahre bevor es an den Streitwagen angepasst wurde.

Man nimmt an, dass die Schubkarre erstmals im antiken Griechenland zwischen 600 und 400 v. Chr. auftauchte. China folgte einige Zeit später und das Rad und die Achse fanden schließlich ihren Weg ins mittelalterliche Europa. Obwohl die Schubkarre damals ein hochpreisiges Gut war, machte sie sich innerhalb weniger Tage bezahlt, da sie die Menge der Arbeit, die von einem einzelnen Arbeiter erledigt werden konnte, stark erhöhte.

Archäologen haben in Vera Cruz, Mexiko, Keramikspielzeug in Form von kleinen Tieren ausgegraben. Die Tiere waren mit Rädern anstelle von Beinen ausgestattet, so dass Kinder sie schieben konnten. Allerdings wurde das Rad in der Region erst mit der Ankunft der europäischen Siedler für den Transport genutzt. Das mag aber eher mit dem Terrain zu tun gehabt haben als mit mangelndem Know-how.

Im Nahen Osten und in Nordafrika, wo es riesige Wüstengebiete gibt, war das Kamel noch bis 600 n. Chr. das bevorzugte Transportmittel. Das könnte daran liegen, dass Kamele dazu neigten, nicht einzusinken oder im Sand stecken zu bleiben, während dünne Holzräder dies taten. Richard Bulliet nennt in seinem 1975 erschienenen Buch „The Camel and the Wheel“ einige weitere mögliche Gründe. Die Gesellschaften des Nahen Ostens nutzten Räder für Praktiken wie Bewässerung, Mahlen und Töpfern.

Es ist nicht verwunderlich, dass sich nach all dem die Grundkonstruktion von etwas so Robustem wie Rad und Achse seit über 6000 Jahren nicht verändert hat.

Was waren die frühen Anwendungen des Rades?

Wie wir bereits erwähnt haben, wurden Räder zunächst nicht zum Transport verwendet.  Frühe Räder, die aus einer hölzernen Scheibe und einem Loch für die Achse bestanden, spielten eine wichtige Rolle in frühen Gesellschaften. Sie wurden üblicherweise zum Töpfern, zur Bewässerung und zum Fräsen verwendet. Es dauerte Hunderte von Jahren, bis das Rad seinen Weg auf die ersten Streitwagen fand.

In der Natur gibt es keine Räder

Wann haben Sie das letzte Mal ein Rad in der Natur gesehen? Viele der lebensveränderndsten Erfindungen der Welt wurden direkt von der Natur inspiriert. Von der Gabel über das Flugzeug bis hin zum Klettverschluss, viele Technologien beinhalten eine Form der Biomimikry. Bis auf das Rad. Es ist eine hundertprozentige Innovation des Homo sapiens.

Einige argumentieren jedoch, dass die Idee des Rades in der Natur vorkommt. Ein Beispiel findet sich bei Mistkäfern. Mistkäfer legen ihre Eier in Dung (der als Nahrung für die Larven dient) und transportieren sie, indem sie den Dung zu einer Kugel rollen. Andere mögliche Inspirationen sind laut Michael LaBarbera – Professor für Biologie und Anatomie an der Universität von Chicago – „Organismen mit Rädern“ und Taumelpflanzen.

„Glücksrad“ ist mehr als nur eine Spielshow

Das Glücksrad ist nicht nur eine amerikanische Fernseh-Gameshow. Vielmehr ist es ein Begriff aus der mittelalterlichen Philosophie, der das Schicksal symbolisiert. Das Rad gehört der Göttin Fortuna, die das Rad dreht, um über das Schicksal und Unglück der Sterblichen zu entscheiden. Fortuna wird oft als eine Frau mit verbundenen Augen dargestellt, die ein riesiges Rad dreht.

Die gebräuchlichste Bauform für ein Perpetuum Mobile ist das überwuchtete Rad

Das Konzept des Perpetuum Mobile gibt es schon seit Jahrhunderten. Es ist der heilige Gral der Wissenschaft, und wenn es erreicht werden sollte, würde es freie Energie produzieren, sobald es in Bewegung gesetzt wird. Das vielleicht berühmteste Beispiel ist Bhāskaras Rad. Erfunden im Jahr 1150 von Bhāskara II, einem indischen Mathematiker, war die Rad-Maschine ein Versuch, ein Perpetuum Mobile zu schaffen. Das Rad bestand aus gebogenen oder gekippten Speichen, die teilweise mit Quecksilber gefüllt waren.

Das Quecksilber sollte die Masse auf einen größeren Radius von der Radachse verlagern und das Rad aus dem Gleichgewicht bringen, um die Drehung in eine Richtung aufrechtzuerhalten. Am Ende aber, Reibung und Entropie tun ihre Arbeit und die Bewegung verlangsamt und dann stoppt.

Verwenden von Rädern zur Erzeugung optischer Täuschungen

Es gibt ein Konzept im Film, das Aliasing genannt wird. Dies ist, wenn ein rotierendes Rad durch flackerndes Licht beleuchtet wird, so dass es sich zu drehen scheint. Filmkameras nehmen eine Reihe von Standbildern auf und spielen diese Bilder dann nacheinander mit etwa 50 Bildern pro Sekunde ab. Das reicht aus, um unserem Gehirn vorzugaukeln, dass sich das Bild bewegt. Wenn sich das Rad jedoch schneller bewegt als die Bildfrequenz, übersteigt die Drehung die Bildaufnahmefrequenz und das Rad scheint sich rückwärts zu bewegen.

Ein Beispiel: Wenn sich eine Speiche des Rades im ersten Bild auf der 12-Uhr-Position befindet und sich dann im zweiten Bild diese Speiche fast eine volle Umdrehung auf die 11-Uhr-Position bewegt. Ihr Gehirn wird dies als Bewegung gegen den Uhrzeigersinn interpretieren, da es nicht feststellen kann, was zwischen den Bildern passiert. Bei der richtigen Frequenz kann ein Stroboskoplicht oder sogar eine Leuchtstofflampe denselben Effekt haben.

Haben Sie sich jemals gefragt, woher der Begriff fünftes Rad kommt?

Ein fünftes Rad war eines, das von der Vorderachse eines Wagens ausging, um ihn vor dem Umkippen zu bewahren. Ähnlich wie ein Drag Racer an seinem Heck hat.  Die meiste Zeit wurde es nie benutzt und war überflüssig. Wenn Sie also jemanden oder etwas als „fünftes Rad“ bezeichnen, bezeichnen Sie es als überflüssig.